CN113852129A - 一种光伏发电系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光伏发电系统及其控制方法，解决了PID抑制电路和交流ISO检测电路共存时存在的成本高、体积大的问题，并解决了两者同时工作而导致交流ISO检测结果不准确的问题。该光伏发电系统上设置有PID抑制与交流ISO检测电路，该PID抑制与交流ISO检测电路包括：电压源、切换电路、PID抑制模块和交流ISO检测模块，所述PID抑制模块和交流ISO检测模块经过所述切换电路连接到同一电压源。该控制控制方法包括：通过控制所述切换电路使得PID抑制模块与交流ISO检测模块按时切换接通电压源，在此过程中，在PID抑制模块接通电压源期间，一旦检测到参数异常预警，直接切换为交流ISO检测模块接通电压源。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种光伏发电系统及其控制方法。
背景技术
PID(potential Induced Degradation，电势诱导衰减)效应和交流侧绝缘阻抗过低是光伏发电系统中的常见问题。其中，PID效应是指光伏电池板在特定对地电压下，由于电势诱导而表现出的输出特性大幅衰减的现象；利用PID的可逆性，使用PID抑制电路抬升光伏电池板直流对地电压，可以达到PID抑制或修复目的。另外，光伏发电系统交流侧绝缘阻抗过低，容易引发安全隐患，因此有必要利用交流ISO(Insulation SystemObservation，绝缘系统监测)检测电路实时检测交流侧绝缘阻抗，以便及时发现问题并解决。
所述PID抑制电路和交流ISO检测电路均属于带电压源的强电电路，成本高，体积大。而且，若PID抑制电路和交流ISO检测电路同时工作，则由于交流ISO检测回路中串入了其他的电压源和阻抗，可能导致交流ISO检测结果不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光伏发电系统及其控制方法，以解决PID抑制电路和交流ISO检测电路共存时存在的成本高、体积大的问题，并解决两者同时工作而导致交流ISO检测结果不准确的问题。
一种光伏发电系统的控制方法，所述光伏发电系统上设置有PID抑制与交流ISO检测电路，其中：
所述PID抑制与交流ISO检测电路包括：电压源、切换电路、PID抑制模块和交流ISO检测模块，所述PID抑制模块和交流ISO检测模块经过所述切换电路连接到同一电压源；
所述控制方法包括：通过控制所述切换电路使得PID抑制模块与交流ISO检测模块按时切换接通电压源，在此过程中，在PID抑制模块接通电压源期间，一旦检测到参数异常预警，直接切换为交流ISO检测模块接通电压源。
可选的，所述参数异常预警包括：所述电压源的输出电压突变、所述电压源的输出电流突变、电网对地电压突变或者所述光伏发电系统本身具有的光伏逆变电路直流对地电压突变。
可选的，所述通过控制所述切换电路使得PID抑制模块与交流ISO检测模块按时切换接通电压源，包括：
当光照强度超过预设强度时，通过控制所述切换电路使得PID抑制模块接通电压源；当光照强度不超过所述预设强度时，通过控制所述切换电路使得交流ISO检测模块接通电压源。
可选的，所述直接切换为交流ISO检测模块接通电压源后，还包括：
如果交流侧对地绝缘阻抗低于预设值，则停机并报故障；如果交流侧对地绝缘阻抗不低于所述预设值，则继续通过控制所述切换电路使得PID抑制模块与交流ISO检测模块按时切换接通电压源。
可选的，当所述切换电路处于第一状态时，所述电压源接通所述PID抑制模块；当所述切换电路处于第二状态时，所述电压源接通所述交流ISO检测模块；当所述切换电路处于第三状态时，所述电压源的正极与所述PID抑制模块之间、所述电压源的正极与所述ISO检测模块之间均为断路；
在控制所述切换电路在第一状态和第二状态之间按时来回切换期间，还包括：在至少一次从第一状态切换到第二状态之前插入第三状态，和/或在至少一次从第二状态切换到第一状态之前插入第三状态。
一种光伏发电系统，所述光伏发电系统上设置有PID抑制与交流ISO检测电路，所述PID抑制与交流ISO检测电路包括：电压源、切换电路、控制单元、PID抑制模块和交流ISO检测模块，所述PID抑制模块和交流ISO检测模块经过所述切换电路连接到同一电压源；
所述控制单元上存储有程序，所述程序运行时执行上述公开的任一种光伏发电系统的控制方法。
可选的，所述PID抑制模块为逆变电路，其中：
所述逆变电路的交流侧接入光伏发电系统交流侧；所述PID抑制模块的电压源接入点为所述逆变电路的输入负极，其经过所述切换电路连接到所述电压源的正极；所述电压源的负极接地。
可选的，所述逆变电路为所述光伏发电系统本身具有的光伏逆变电路，或者所述逆变电路为额外设置的逆变电路。
可选的，所述PID抑制模块为整流电路，其中：
所述整流电路的交流侧接入光伏发电系统交流侧；所述PID抑制模块的电压源接入点为所述整流电路的输入负极，其经过所述切换电路连接到所述电压源的正极；所述电压源的负极接地。
可选的，所述交流ISO检测模块为电阻电路，其中：
所述电阻电路的一端接入光伏发电系统交流侧；所述交流ISO检测模块的电压源接入点为所述电阻电路的另一端，其经过所述切换电路连接到所述电压源的正极；所述电压源的负极接地。
从上述的技术方案可以看出，正常情况下，本发明让PID抑制模块和交流ISO检测模块按时轮流占用同一电压源；而在PID抑制模块占用电压源期间，若检测到有可能存在交流侧对地绝缘阻抗过低的问题，则立即切换到交流ISO检测模块占用电压源，以便能够及时确认是否确实存在交流侧对地绝缘阻抗过低的问题，变相实现了24小时全天候检测交流侧对地绝缘阻抗是否过低。可见，本发明通过让两模块复用同一电压源，解决了PID抑制电路和交流ISO检测电路共存时存在的成本高、体积大的问题；而且由于两模块不同时工作，所以本发明也解决了两者同时工作而导致的交流ISO检测结果不准确的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种PID抑制与交流ISO检测电路结构示意图；
图2为应用于图1中的一种PID抑制模块结构示意图；
图3为应用于图1中的又一种PID抑制模块结构示意图；
图4为应用于图1中的一种交流ISO检测模块结构示意图；
图5为本发明实施例公开的一种PID抑制与交流ISO检测电路的控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种光伏发电系统的控制方法，所述光伏发电系统上设置有PID抑制与交流ISO检测电路。其中，所述PID抑制与交流ISO检测电路的结构例如图1所示，包括：电压源1、切换电路2、PID抑制模块3和交流ISO检测模块4；所述PID抑制模块3和交流ISO检测模块4的电压源接入点P1、P2经过所述切换电路2连接到同一电压源也就是所述电压源1；当所述切换电路2处于第一状态时，所述电压源1接通所述PID抑制模块3；当所述切换电路2处于第二状态时，所述电压源1接通所述交流ISO检测模块4。
可选的，如图2所示，所述PID抑制模块3为逆变电路，其中：所述逆变电路的交流侧接入光伏发电系统交流侧；所述PID抑制模块3的电压源接入点为所述逆变电路的输入负极，其经过所述切换电路2连接到所述电压源1的正极；所述电压源1的负极接地。基于此，当所述电压源1向所述逆变电路输出电压+V1(V1的取值根据实际需要确定)时，所述逆变电路的输入负极抬升+V1电压，此时在所述逆变电路的作用下电网电压会相应抬升，而电网电压波谷与光伏电池板负极对地电压大小相近，所以光伏电池板的负极对地电压也会相应抬升，当光伏电池板的负极对地电压抬升到实现PID抑制或者修复所需的电压值时，即可达到PID抑制或者修复的目的。此外需要说明的是，所述逆变电路可以是所述光伏发电系统本身具有的光伏逆变电路，也可以是额外设置的逆变电路，图2仅以后者作为示例。
或者，如图3所示，所述PID抑制模块3为整流电路，其中：所述整流电路的交流侧接入光伏发电系统交流侧；所述PID抑制模块3的电压源接入点为所述整流电路的输入负极，其经过所述切换电路2连接到所述电压源1的正极；所述电压源1的负极接地。基于此，当所述电压源1向所述整流电路输出电压+V1(V1的取值根据实际需要确定)时，所述整流电路的输入负极抬升+V1电压，此时在所述整流电路的作用下电网电压会相应抬升，而电网电压波谷与光伏电池板负极对地电压大小相近，所以光伏电池板的负极对地电压也会相应抬升，当光伏电池板的负极对地电压抬升到实现PID抑制或者修复所需的电压值时，即可达到PID抑制或者修复的目的。
可选的，基于上述公开的任一实施例，参见图4，所述交流ISO检测模块4为电阻电路，所述电阻电路的一端接入光伏发电系统交流侧；所述交流ISO检测模块4的电压源接入点为所述电阻电路的另一端，其经过所述切换电路2连接到所述电压源1的正极；所述电压源1的负极接地。基于此，当所述电压源1向所述电阻电路输出电压+V1时，通过采集电阻电压以及利用电阻分压可以计算得到交流ISO值。该交流ISO值计算过程为现有技术，此处不再赘述。
基于上述公开的任一实施例，所述控制方法包括：通过控制所述切换电路2使得PID抑制模块3与交流ISO检测模块4按时切换接通电压源1，在此过程中，在PID抑制模块3接通电压源1期间，一旦检测到参数异常预警，直接切换为交流ISO检测模块4接通电压源1。也即是说，本发明实施例按照事先约定的所述切换电路2的第一状态生效的起止时间和第二状态生效的起止时间，控制所述切换电路2在第一状态和第二状态之间按时来回切换，在此过程中，在所述切换电路2处于第一状态期间，一旦检测到所述电压源1输出异常，则跳出所述按时来回切换，直接控制所述切换电路2切换到第二状态，反之则继续进行所述按时来回切换。
具体的，本发明实施例让PID抑制模块3和交流ISO检测模块4复用同一电压源1，正常情况下，PID抑制模块3和交流ISO检测模块4按时轮流占用电压源1，实现“PID抑制模块3生效，进行PID抑制或修复”与“交流ISO检测模块4生效，计算交流侧对地绝缘阻抗”之间的按时来回切换。其来回切换时序可以根据实际需要设置，例如：当光照强度超过预设强度时进行PID抑制或修复，当光照强度不超过所述预设强度时计算交流侧对地绝缘阻抗，从而最大限度利用太阳能；通常，白天光照强度超过所述预设强度，晚上光照强度不超过所述预设强度。
另外，在进行PID抑制或修复期间，若交流侧对地绝缘阻抗突然过低，则必然会引起参数异常预警，例如电压源1的输出电压突变、电压源1的输出电流突变、电网对地电压突变、所述光伏发电系统本身具有的光伏逆变电路直流对地电压突变等；交流侧对地绝缘阻抗突然过低是引起参数异常预警的充分不必要条件，因此在进行PID抑制或修复期间，有必要实时监测参数异常预警引发与否，以便在引发参数异常预警时立即切换到计算交流侧对地绝缘阻抗，以验证是否确实存在交流侧对地绝缘阻抗过低的问题，并在验证结果指示交流侧对地绝缘阻抗过低时自动或人工进行相应解决即可，变相实现了24小时全天候检测交流侧对地绝缘阻抗是否过低，避免了因交流侧对地绝缘阻抗过低引发安全隐患。
可选的，根据验证结果自动进行相应处理，包括：如果经验证确认交流侧对地绝缘阻抗过低，则停机并报故障；如果经验证并不存在交流侧对地绝缘阻抗过低，则继续控制所述切换电路2在第一状态和第二状态之间按时来回切换。以白天进行PID抑制或修复，夜晚计算交流侧对地绝缘阻抗的来回切换时序为例，则所述控制方法如图5所示，具体包括：
步骤S01：判断当前是白天还是夜晚，若是白天，进入步骤S02；若是夜晚，进入步骤S04。
步骤S02：控制所述切换电路2进入第一状态；之后进入步骤S03。
步骤S03：判断是否存在参数异常预警，若是，进入步骤S04；若否，返回步骤S01。
步骤S04：控制所述切换电路2切换到第二状态，之后进入步骤S05。
步骤S05：判断交流侧对地绝缘阻抗是否低于预设值，若是，进入步骤S06；若否，进入步骤S01。
步骤S06：控制光伏发电系统停机并报故障，至此控制结束。
综合以上描述可知，正常情况下，本发明实施例让PID抑制模块3和交流ISO检测模块4按时轮流占用同一电压源1；而在PID抑制模块3占用电压源1期间，若检测到有可能存在交流侧对地绝缘阻抗过低的问题，则立即切换到交流ISO检测模块4占用电压源，以便能够及时确认是否确实存在交流侧对地绝缘阻抗过低的问题，变相实现了24小时全天候检测交流侧对地绝缘阻抗是否过低。本发明实施例通过让两模块复用同一电压源1，解决了现有技术中PID抑制电路和交流ISO检测电路共存时存在的成本高、体积大的问题；而且由于两模块不同时工作，所以也解决了两者同时工作而导致交流ISO检测结果不准确的问题。
可选的，在上述公开的任一实施例中，所述切换电路2还增加第三状态；当所述切换电路2处于第三状态时，所述电压源1的正极与所述PID抑制模块3之间、所述电压源1的正极与所述ISO检测模块之间均为断路，此时既不进行PID抑制或修复也不计算交流侧对地绝缘阻抗。
在控制所述切换电路在第一状态和第二状态之间按时来回切换时：在至少一次从第一状态切换到第二状态之前插入第三状态，和/或在至少一次从第二状态切换到第一状态之前插入第三状态。
此外，与上述方法实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种光伏发电系统，所述光伏发电系统上设置有PID抑制与交流ISO检测电路，所述PID抑制与交流ISO检测电路包括：电压源、切换电路、控制单元、PID抑制模块和交流ISO检测模块；所述PID抑制模块和交流ISO检测模块经过所述切换电路连接到所述电压源；
所述控制单元上存储有程序，所述程序运行时执行上述公开的任一种控制方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的电路而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的不同对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对于系统实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种光伏发电系统的控制方法，所述光伏发电系统上设置有PID抑制与交流ISO检测电路，其特征在于：
所述PID抑制与交流ISO检测电路包括：电压源、切换电路、PID抑制模块和交流ISO检测模块，所述PID抑制模块和交流ISO检测模块经过所述切换电路连接到同一电压源；
所述控制方法包括：通过控制所述切换电路使得PID抑制模块与交流ISO检测模块按时切换接通电压源，在此过程中，在PID抑制模块接通电压源期间，一旦检测到参数异常预警，直接切换为交流ISO检测模块接通电压源。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统的控制方法，其特征在于，所述参数异常预警包括：所述电压源的输出电压突变、所述电压源的输出电流突变、电网对地电压突变或者所述光伏发电系统本身具有的光伏逆变电路直流对地电压突变。
3.根据权利要求1所述的光伏发电系统的控制方法，其特征在于，所述通过控制所述切换电路使得PID抑制模块与交流ISO检测模块按时切换接通电压源，包括：
当光照强度超过预设强度时，通过控制所述切换电路使得PID抑制模块接通电压源；当光照强度不超过所述预设强度时，通过控制所述切换电路使得交流ISO检测模块接通电压源。
4.根据权利要求1、2或3所述的光伏发电系统的控制方法，其特征在于，所述直接切换为交流ISO检测模块接通电压源后，还包括：
如果交流侧对地绝缘阻抗低于预设值，则停机并报故障；如果交流侧对地绝缘阻抗不低于所述预设值，则继续通过控制所述切换电路使得PID抑制模块与交流ISO检测模块按时切换接通电压源。
5.根据权利要求1、2或3所述的光伏发电系统的控制方法，其特征在于，当所述切换电路处于第一状态时，所述电压源接通所述PID抑制模块；当所述切换电路处于第二状态时，所述电压源接通所述交流ISO检测模块；当所述切换电路处于第三状态时，所述电压源的正极与所述PID抑制模块之间、所述电压源的正极与所述ISO检测模块之间均为断路；
在控制所述切换电路在第一状态和第二状态之间按时来回切换期间，还包括：在至少一次从第一状态切换到第二状态之前插入第三状态，和/或在至少一次从第二状态切换到第一状态之前插入第三状态。
6.一种光伏发电系统，所述光伏发电系统上设置有PID抑制与交流ISO检测电路，其特征在于，所述PID抑制与交流ISO检测电路包括：电压源、切换电路、控制单元、PID抑制模块和交流ISO检测模块，所述PID抑制模块和交流ISO检测模块经过所述切换电路连接到同一电压源；
所述控制单元上存储有程序，所述程序运行时执行权利要求1-5中任一项所述的光伏发电系统的控制方法。
7.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，所述PID抑制模块为逆变电路，其中：
所述逆变电路的交流侧接入光伏发电系统交流侧；所述PID抑制模块的电压源接入点为所述逆变电路的输入负极，其经过所述切换电路连接到所述电压源的正极；所述电压源的负极接地。
8.根据权利要求7所述的光伏发电系统，其特征在于，所述逆变电路为所述光伏发电系统本身具有的光伏逆变电路，或者所述逆变电路为额外设置的逆变电路。
9.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，所述PID抑制模块为整流电路，其中：
所述整流电路的交流侧接入光伏发电系统交流侧；所述PID抑制模块的电压源接入点为所述整流电路的输入负极，其经过所述切换电路连接到所述电压源的正极；所述电压源的负极接地。
10.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，所述交流ISO检测模块为电阻电路，其中：
所述电阻电路的一端接入光伏发电系统交流侧；所述交流ISO检测模块的电压源接入点为所述电阻电路的另一端，其经过所述切换电路连接到所述电压源的正极；所述电压源的负极接地。
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