CN111200279A - 电压钳位系统及光伏系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电压钳位系统及光伏系统。电压钳位系统，用于将光伏系统的最高或最低对地电位钳位到负电位或者正电位，包括电压钳位模块和接地模块；其中，所述电压钳位模块的第一端用于电连接于所述光伏系统中变流器的交流输出端所连接的至少一相线，所述电压钳位模块的第二端与所述接地模块的第一端电连接，所述接地模块的第二端接地。本发明在消除PID效应的影响的同时，避免了安规风险且降低了系统成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种电压钳位系统及光伏系统。
背景技术
随着大型地面电站的发展，电站的电势诱导衰减(Potential InducedDegradation，PID)效应越来越得到人们的关注，随着时间的推移PID效应会使光伏组件功率衰减，影响整个电站的发电量，为电站投资者带来巨大损失。
目前技术中有通过PV负极接地来解决系统的PID效应，但由于该方案在多点接地等条件下会给系统带来一定的安全隐患，所以该方案一般会增加额外的GFDI装置、断开装置和限流装置等保护装置，这一系列的保护装置会给光伏系统带来较大的成本，且该方案本身存在一定的安规风险。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种电压钳位系统及光伏系统，以在消除PID效应的影响的同时，避免安规风险以及成本高的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种电压钳位系统，用于将光伏系统的最高或最低对地电位钳位到负电位或者正电位，包括电压钳位模块和接地模块；
其中，所述电压钳位模块的第一端用于电连接于所述光伏系统中变流器的交流输出端所连接的至少一相线，所述电压钳位模块的第二端与所述接地模块的第一端电连接，所述接地模块的第二端接地。
可选地，所述电压钳位模块包括至少一个二极管，所述二极管的第一端与所述相线电连接，所述二极管的第二端与所述接地模块的第一端电连接。
可选地，所述电压钳位模块包括两个或三个所述二极管，各所述二极管的第一端分别与不同的相线电连接。
可选地，当所述光伏系统中的光伏电池板为N型光伏电池板时，所述二极管的第二端为阳极；
当所述光伏系统中的光伏电池板为P型光伏电池板时，所述二极管的第二端为阴极。
可选地，所述二极管包括金属氧化物半导体晶体管或者绝缘栅双极型晶体管。
可选地，所述电压钳位模块还包括AC/AC单元，所述AC/AC单元的第一端与所述相线电连接，所述AC/AC单元的第二端与所述二极管的第一端电连接。
可选地，所述AC/AC单元包括具有升压功能的电平转换模块或者非隔离型变压器。
可选地，所述接地模块的接地方式包括直接接地或间接接地。
可选地，当所述接地模块的接地方式包括间接接地时，所述接地模块包括限流保护单元和/或隔离电源。
另一方面，本发明实施例还提供了一种光伏系统，包括至少一个光伏组件、至少一个变流器、一个变压器和本发明任一实施例提供的电压钳位系统；
所述变流器包括直流输入端和交流输出端，每个所述变流器的直流输入端与至少一个所述光伏组件电连接，各所述变流器的交流输出端与所述变压器的初级侧电连接，所述变压器的次级侧接交流电网，所述电压钳位系统的输入端与所述变流器的交流输出端所连接的至少一相线电连接。
本发明的有益效果是：本发明提供的电压钳位系统，设置电压钳位模块和接地模块，且在将该电压钳位系统应用于光伏系统中后，电压钳位模块的第一端电连接于光伏系统中变流器的交流输出端所连接的至少一相线，电压钳位模块的第二端与接地模块的第一端电连接，接地模块的第二端接地。由此，可将光伏系统的最高或最低对地电位钳位到负电位或者正电位，使得变流器的直流PV+对地电压小于0，或直流PV-对地电压大于0，从而使得光伏系统对地电压完全为负电压或正电压，进而消除了PID效应的影响；同时，本发明的技术方案不存在多点接地的问题，从而避免了安规风险，而且，该技术方案无需增加额外的GFDI装置、断开装置和限流装置等保护装置，从而降低了光伏系统的成本。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：
图1是本发明实施例提供的一种电压钳位系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种电压钳位系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电压钳位系统的具体结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种电压钳位系统的具体结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种电压钳位系统的具体结构示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种电压钳位系统的具体结构示意图；
图7是本发明实施例提供的又一种电压钳位系统的具体结构示意图；
图8是本发明实施例提供的再一种电压钳位系统的具体结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种光伏系统的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种光伏系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种电压钳位系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的另一种电压钳位系统的结构示意图。该电压钳位系统可配置于光伏系统中，以解决光伏系统存在的PID效应，其中光伏系统可以为三相系统。如图1和图2所示，本发明实施例提供的电压钳位系统，用于将光伏系统的最高或最低对地电位钳位到负电位或者正电位，该电压钳位系统包括电压钳位模块1和接地模块2；
其中，电压钳位模块1的第一端用于电连接于光伏系统中变流器(可以为逆变器)的交流输出端所连接的至少一相线，例如图1中，电压钳位模块1的第一端可电连接于相线V，图2中，电压钳位模块1的第一端可分别电连接于相线U、V和W；电压钳位模块1的第二端与接地模块2的第一端电连接，接地模块2的第二端接地。
本实施例中，通过设置电压钳位模块1，将电压钳位模块1的第一端电连接于光伏系统中变流器的交流输出端所连接的至少一相线，再将电压钳位模块1通过接地模块2接地，可将光伏系统的最高或最低对地电位钳位到负电位或者正电位，即拉低变流器的直流PV+电压或抬升变流器的直流PV-电压，从而使得变流器的直流PV+对地电压小于0或直流PV-对地电压大于0，即使得光伏系统对地电压完全为负电压或正电压，进而消除了PID效应的影响。
本实施例提供的电压钳位系统，设置电压钳位模块和接地模块，且在将该电压钳位系统应用于光伏系统中后，电压钳位模块的第一端电连接于光伏系统中变流器的交流输出端所连接的至少一相线，电压钳位模块的第二端与接地模块的第一端电连接，接地模块的第二端接地。由此，可将光伏系统的最高或最低对地电位钳位到负电位或者正电位，使得变流器的直流PV+对地电压小于0，或直流PV-对地电压大于0，从而使得光伏系统对地电压完全为负电压或正电压，进而消除了PID效应的影响；同时，本发明的技术方案不存在多点接地的问题，从而避免了安规风险，而且，该技术方案无需增加额外的GFDI装置、断开装置和限流装置等保护装置，从而降低了光伏系统的成本。
具体地，在本发明一实施例中，如图3所示，电压钳位模块1包括至少一个二极管11，二极管11的第一端与相线电连接，二极管11的第二端与接地模块2的第一端电连接。
示例性地，电压钳位模块包括一个二极管，该二极管的第一端可以与三相线中的任一相线电连接。例如图3中，该二极管11的第一端与相线V电连接。
可选地，电压钳位模块包括两个或三个二极管，各二极管的第一端分别与不同的相线电连接。例如图4中，电压钳位模块包括三个二极管11，三个二极管11的第一端分别与相线U、V和W电连接。
本实施例通过设置电压钳位模块1包括至少一个二极管11，可利用二极管11的导通将光伏系统的最高电位或最低电位钳位到地，从而消除PID效应的影响。
可选地，当光伏系统中的光伏电池板为N型光伏电池板时，二极管的第二端为阳极。
示例性地，可继续参考图3，当光伏系统中的光伏电池板为N型光伏电池板时，二极管11的第二端为阳极。此时，二极管11的阳极通过接地模块2接地，可以抬升变流器的直流PV-电压，使得直流PV-对地电压大于0，使得光伏系统对地电压完全为正电压，进而消除了PID效应的影响。
可选地，当光伏系统中的光伏电池板为P型光伏电池板时，二极管的第二端为阴极。
示例性地，如图5所示，当光伏系统中的光伏电池板为P型光伏电池板时，二极管11的第二端为阴极。此时，二极管11的阴极通过接地模块2接地，可以拉低变流器的直流PV+电压，使得直流PV+对地电压小于0，使得光伏系统对地电压完全为负电压，进而消除了PID效应的影响。
可选地，在上述各实施例中，二极管11可包括但不限定于金属氧化物半导体晶体管或者绝缘栅双极型晶体管，上述二极管11可以为主动式器件或被动式器件，只要可以实现开关导通即可。
基于上述实施例，在本发明另一实施例中，如图6所示，电压钳位模块1还可包括AC/AC单元12，AC/AC单元12的第一端与相线电连接，AC/AC单元12的第二端与二极管11的第一端电连接。
本实施例通过设置AC/AC单元12，可实现光伏系统与大地之间的电位可调，通过AC/AC单元12与二极管11相配合，便于调节直流PV+对地电压小于0或直流PV-对地电压大于0。
在本实施例一些可选方案中，AC/AC单元可包括具有升压功能的电平转换模块或者非隔离型变压器。
在本发明一具体实施例中，如图7所示，AC/AC单元12为自耦变压器T，电压钳位模块1包括自耦变压器T和二极管11，自耦变压器T的第一端与相线电连接，第二端与二极管11的阴极电连接，二极管11的阳极与接地模块2的第一端连接，接地模块2的第二端接地。二极管11的阳极与地连接，可使光伏系统对地的电压为正电压。
在该具体实施例中，针对光伏系统中的光伏电池板为N型光伏电池板，示例性地，光伏系统为多个变流器并联的发电系统，该光伏系统中变流器直流侧的最高电压为1100V，交流W相电压有效值为288V，此时直流PV-对地电压为-550V，直流PV-对电网中点N点的电压(Vbus-)为550V，此时可以通过自耦变压器T将电网电压峰值提高到±Vmax，且通过二极管将-Vmax的电压钳位到地，此时电网中点N点与大地之间的电位被抬升，由此只要调整自耦变压器T的变比使得变流器母线中点对地电压大于550V，便可以使得整个光伏系统对地电压为正电压，从而消除PID效应的影响。
需要说明的是，在该具体实施例中，自耦变压器T的第二端也可与二极管11的阳极电连接，此时二极管11的阴极与地连接。即可针对光伏系统中的光伏电池板为N型光伏电池板的情况，使得整个光伏系统的对地电压为负电压，从而消除PID效应的影响。
可选地，接地模块的接地方式包括直接接地或间接接地。
示例性地，当接地模块的接地方式包括直接接地时，即电压钳位模块通过导线直接连接到地。当接地模块的接地方式包括间接接地时，接地模块包括限流保护单元和/或隔离电源。其中，如图8所示，限流保护单元可以为限流电阻21。另外，通过设置接地模块为隔离电源，可以通过调节隔离电源幅值来实现光伏系统与大地之间的电位可调。
另外，本发明实施例还提供了一种光伏系统，图9是本发明实施例提供的一种光伏系统的结构示意图；图10是本发明实施例提供的另一种光伏系统的结构示意图。如图9和图10所示，该光伏系统包括至少一个光伏组件10、至少一个变流器20(如图示变流器1、……变流器N)、一个变压器30(如隔离变压器)和本发明任一实施例提供的电压钳位系统40。
其中，变流器20包括直流输入端和交流输出端，每个变流器20的直流输入端与至少一个光伏组件10电连接，各变流器20的交流输出端与变压器30的初级侧电连接，变压器30的次级侧接交流电网50，电压钳位系统40的输入端与变流器20的交流输出端所连接的至少一相线电连接。例如图9中，电压钳位系统40的输入端与变流器20的交流输出端所连接的一个相线V电连接；如图10所示，电压钳位系统40的输入端与变流器20的交流输出端所连接的三个相线U、V和W均电连接。
本实施例提供的光伏系统，包括本发明实施例提供的电压钳位系统，具备相应的功能和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种电压钳位系统，用于将光伏系统的最高或最低对地电位钳位到负电位或者正电位，其特征在于，包括电压钳位模块和接地模块；
其中，所述电压钳位模块的第一端用于电连接于所述光伏系统中变流器的交流输出端所连接的至少一相线，所述电压钳位模块的第二端与所述接地模块的第一端电连接，所述接地模块的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的电压钳位系统，其特征在于，所述电压钳位模块包括至少一个二极管，所述二极管的第一端与所述相线电连接，所述二极管的第二端与所述接地模块的第一端电连接。
3.根据权利要求2所述的电压钳位系统，其特征在于，所述电压钳位模块包括两个或三个所述二极管，各所述二极管的第一端分别与不同的相线电连接。
4.根据权利要求2所述的电压钳位系统，其特征在于，当所述光伏系统中的光伏电池板为N型光伏电池板时，所述二极管的第二端为阳极；
当所述光伏系统中的光伏电池板为P型光伏电池板时，所述二极管的第二端为阴极。
5.根据权利要求2所述的电压钳位系统，其特征在于，所述二极管包括金属氧化物半导体晶体管或者绝缘栅双极型晶体管。
6.根据权利要求2所述的电压钳位系统，其特征在于，所述电压钳位模块还包括AC/AC单元，所述AC/AC单元的第一端与所述相线电连接，所述AC/AC单元的第二端与所述二极管的第一端电连接。
7.根据权利要求6所述的电压钳位系统，其特征在于，所述AC/AC单元包括具有升压功能的电平转换模块或者非隔离型变压器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电压钳位系统，其特征在于，所述接地模块的接地方式包括直接接地或间接接地。
9.根据权利要求8所述的电压钳位系统，其特征在于，当所述接地模块的接地方式包括间接接地时，所述接地模块包括限流保护单元和/或隔离电源。
10.一种光伏系统，其特征在于，包括至少一个光伏组件、至少一个变流器、一个变压器和如权利要求1-9任一项所述的电压钳位系统；
所述变流器包括直流输入端和交流输出端，每个所述变流器的直流输入端与至少一个所述光伏组件电连接，各所述变流器的交流输出端与所述变压器的初级侧电连接，所述变压器的次级侧接交流电网，所述电压钳位系统的输入端与所述变流器的交流输出端所连接的至少一相线电连接。
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| CN202010157030.9A CN111200279A (zh) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | 电压钳位系统及光伏系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113271009A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-17 | 阳光电源股份有限公司 | 一种dc/dc变换单元和能量变换系统 |
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2020
- 2020-03-09 CN CN202010157030.9A patent/CN111200279A/zh active Pending
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| CN113271009A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-17 | 阳光电源股份有限公司 | 一种dc/dc变换单元和能量变换系统 |
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