CN204794877U - 数字式光伏pid效应抑制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种PID效应抑制器，尤其是一种数字式光伏PID效应抑制器，属于光伏组件的技术领域。按照本实用新型提供的技术方案，所述数字式光伏PID效应抑制器，包括用于向太阳能电池板加载电压的电压加载控制电路以及用于采集太阳能电池板的PV电压、输出电压以及输出电流的采样处理电路，所述采样处理电路与运算控制电路连接，运算控制电路通过光耦隔离电路电压加载控制电路连接。本实用新型结构紧凑，能有效抑制光伏PID效应，智能化程度高，适应性强，安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种PID效应抑制器，尤其是一种数字式光伏PID效应抑制器，属于光伏组件的技术领域。
背景技
随着光伏行业的不断发展，光伏电站的应用地从荒无人烟的戈壁大漠到阳光灿烂的内陆、沿海城市，应用环境的不同造成了光伏电站的发电效率的差异性。组件的PID效应作为影响电站发电量的重要因素之一，受到了业界的广泛关注。PID效应又称电势诱导衰减，是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料，电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移，而造成组件性能衰减的现象。目前抑制PID效应的方法主要有：采用非Na、Ca玻璃，从材料上抑制PID效应；把光伏发电系统接地；运用模拟电路控制提高逆变器前级电池板的对地电压，使电池板对地呈正偏压，实现对电池板PID效应的抑制。
采用新材料的方法成本较高，且新材料稳定性还没有得到长时间验证；接地的处置方法虽然简便且低正本，但是接地存在安全隐患；模拟电路控制实现抑制PID效应比较安全可靠，但是其工作状态不可见不可控，且在不同情况下更改开关动作条件都需要更改硬件电路，不方便且成本较高。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种数字式光伏PID效应抑制器，其结构紧凑，能有效抑制光伏PID效应，智能化程度高，适应性强，安全可靠。
按照本实用新型提供的技术方案，所述数字式光伏PID效应抑制器，包括用于向太阳能电池板加载电压的电压加载控制电路以及用于采集太阳能电池板的PV电压、输出电压以及输出电流的采样处理电路，所述采样处理电路与运算控制电路连接，运算控制电路通过光耦隔离电路电压加载控制电路连接。
所述电压加载控制电路包括与220V市电连接的时间继电器，所述时间继电器与桥式整流器连接，所述桥式整流器通过开关控制电路与太阳能电池板连接。
所述运算控制电路通过485通讯电路与监控系统连接。
所述采样处理电路包括与太阳能电池板的PV-端连接的电阻R91以及与太阳能电池板的GND端连接的电阻R100，电阻R91的一端与太阳能电池板的PV-端连接，电阻R91的另一端与电阻R92的一端连接，电阻R92的另一端与电阻R93的一端连接，电阻R93的另一端与电阻R94的一端连接，电阻R94的另一端与电阻R95的一端连接，电阻R95的另一端与电阻R96的一端连接，电阻R96的另一端与电容C33的一端、电阻R97的一端以及运算放大器U13A的反相端连接，电容C33的另一端、电阻R97的另一端与运算放大器U13A的输出端以及电阻R99的一端连接；
电阻R100的一端与太阳能电池板的GND端连接，电阻R100的另一端与电阻R101的一端连接，电阻R101的另一端与电阻R102的一端连接，电阻R102的另一端与电阻R103的一端连接，电阻R103的另一端与电阻R104的一端连接，电阻R104的另一端与电阻R105的一端连接，电阻R105的另一端与电容C41的一端、电阻R106的一端以及运算放大器U13A的同相端连接，电容C41的另一端以及电阻R106的另一端均接地；
电阻R99的另一端与运算放大器U12A的同相端连接，运算放大器U12A的反相端与运算放大器U12A的输出端以及电阻R98的一端连接，电阻R98的另一端与电容C40的一端连接，电容C40的另一端接地。
所述桥式整流器采用二极管桥式整流电路。
所述光耦隔离电路包括光耦U2，所述光耦U2内的发光二极管的阳极端与电阻R15的一端以及电容C21的一端连接，电阻R15的另一端与运算控制电路的输出端连接，电容C21的另一端以及发光二极管的阴极端接地，光耦U2内光电三极管的集电极端、发射极端与开关控制电路连接，所述开关控制电路包括二极管D13，所述二极管D13的阴极端与12V电压、光电三极管的集电极端以及控制继电器线圈的一端连接，控制继电器线圈的另一端与二极管D13的阳极端以及三极管Q5的集电极端连接，三极管Q5的基极端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与光耦U2内光电三极管的发射极端以及电阻R20的一端连接，三极管Q5的发射极端以及电阻R20的另一端均接地。
所述485通讯电路包括采用型号为ADUM1201的双通道数字式磁隔离器U14以及采用型号为MAX3072的通讯芯片U15；双通道数字式磁隔离器U14的VDD1端与3.3V电压以及电容C42的一端连接，双通道数字式磁隔离器U14的GND1端、GND2端以及电容C42的另一端接地，双通道数字式磁隔离器U14的VDD2端与485POWER电压、电阻R107的一端、电阻R108的一端以及通讯芯片U15的VCC端连接，电阻R107的另一端与双通道数字式磁隔离器U14的VIA端、通讯芯片U15的RO端连接，双通道数字式磁隔离器U14的VOB端与通讯芯片U15的DI端连接，通讯芯片U15的端以及DE端与电阻R113的一端以及光耦U16内光电三极管的发射极端连接，通讯芯片U15的B端与电阻R109的一端连接，电阻R109的另一端与电阻R111的一端以及电容C44的一端连接，电容C44的另一端接地，电阻R108的另一端与电阻R110的一端、电容C43的一端连接，电阻R110的另一端与通讯芯片U15的A端连接，电容C43的另一端接地，通讯芯片U15的GND端接地，电阻R113的另一端接地；光耦U16内光电三极管的集电极端与485POWER电压连接，光耦U16内发光二极管的阴极端与电阻R112的一端连接，电阻R112的另一端与运算控制电路连接，光耦U15内发光二极管的阳极端与3.3V电压连接。
本实用新型的优点：通过电压加载控制电路在太阳能电池板的非工作时间加载所需的900V电压，电压加载于太阳能电池板的PV-端、GND端，以实现对太阳能电池板的PID修复，采样处理电路将采集的PV电压、输出电压以及输出电流传输至运算控制电路内，运算控制电路根据输出电压、输出电流以及PV电压通过开关控制电路来控制对太阳能电池板的修复状态，相对于现有技术中在太阳能电池板的PV-端与地间加一个正向电压的方法，可以更安全可靠的抑制PID效应，不仅消除了接地方案的安全隐患，而且与现有技术相比其智能控制提高了适应性和可控性，可以实时查询系统状态。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的工作原理示意图。
图3为本实用新型的流程图。
图4为本实用新型采样处理电路的电路原理图。
图5为本实用新型光耦隔离电路以及开关控制电路的电路原理图。
图6为本实用新型485通讯电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示：为了能有效抑制光伏PID效应，本实用新型包括用于向太阳能电池板加载电压的电压加载控制电路以及用于采集太阳能电池板的PV电压、输出电压以及输出电流的采样处理电路，所述采样处理电路与运算控制电路连接，运算控制电路通过光耦隔离电路电压加载控制电路连接。
具体地，电压加载控制电路能向太阳能电池板的PV-端、GND端加载电压，以消除太阳能电池板工作时聚集在PV-端的电子，实现有效抑制PID效应的目的。电压加载控制电路向太阳能电池板加载电压的时间为夜间，夜间为太阳能电池板的非工作时间。采样处理电路能采集太阳能电池板的PV电压、输出电压以及输出电流，运算控制电路可以采用DSP处理器，运算控制电路根据采样处理电路采集的PV电压、输出电压以及输出电流来控制电压加载控制电路的导通状态，即确定是否在太阳能电池板的PV-端、GND端间加载所需的电压。
所述电压加载控制电路包括与220V市电连接的时间继电器，所述时间继电器与桥式整流器连接，所述桥式整流器通过开关控制电路与太阳能电池板连接。
如图2和图3所示，所述桥式整流器采用二极管桥式整流电路。通过时间继电器来控制连接市电220V电压的时间，一般地，可以在20点-4点期间，通过时间继电器连接220V的市电。桥式整流电路对连接的220V电压进行整流，同时进行升压，通过开关控制电路能将升压后的900V电压加载到太阳能电池板的PV-端、GND端之间，以对太阳能电池板进行PID修复。当采样处理电路采集到太阳能电池板的输出电压高于850V时或输出电路不为零时，且采样处理电路采集到太阳能电池板的PV电压高于100V时，运算控制电路通过光耦隔离电路以及开关控制电路切断加载到太阳能电池板PV-端、GND端上的900V电压，完成对太阳能电池板的PID修复。
所述运算控制电路通过485通讯电路与监控系统连接。本实用新型实施例中，运算控制电路通过485通讯电路能将对太阳能电池板的修复状态传输至监控系统，监控系统可以为监控计算机等，监控系统能对运算控制系统传输的修复状态进行存储，同时，通过监控系统能进行实时查询整个抑制器的工作状态。
如图4所示，所述采样处理电路包括与太阳能电池板的PV-端连接的电阻R91以及与太阳能电池板的GND端连接的电阻R100，电阻R91的一端与太阳能电池板的PV-端连接，电阻R91的另一端与电阻R92的一端连接，电阻R92的另一端与电阻R93的一端连接，电阻R93的另一端与电阻R94的一端连接，电阻R94的另一端与电阻R95的一端连接，电阻R95的另一端与电阻R96的一端连接，电阻R96的另一端与电容C33的一端、电阻R97的一端以及运算放大器U13A的反相端连接，电容C33的另一端、电阻R97的另一端与运算放大器U13A的输出端以及电阻R99的一端连接；
电阻R100的一端与太阳能电池板的GND端连接，电阻R100的另一端与电阻R101的一端连接，电阻R101的另一端与电阻R102的一端连接，电阻R102的另一端与电阻R103的一端连接，电阻R103的另一端与电阻R104的一端连接，电阻R104的另一端与电阻R105的一端连接，电阻R105的另一端与电容C41的一端、电阻R106的一端以及运算放大器U13A的同相端连接，电容C41的另一端以及电阻R106的另一端均接地；
电阻R99的另一端与运算放大器U12A的同相端连接，运算放大器U12A的反相端与运算放大器U12A的输出端以及电阻R98的一端连接，电阻R98的另一端与电容C40的一端连接，电容C40的另一端接地。
本实用新型实施例中，运算放大器U13A采用型号为TL0721的芯片，运算放大器U12A采用型号为AD8607的芯片，运算放大器U13A的正电源端与12V电压连接，运算放大器U13A的负电源端接地，运算放大器U12A的正电源端与3.3V电压连接，运算放大器U12A的负电源端接地，电阻R98与电容C40连接的一端与运算控制电路连接，以能向运算控制电路输出PV电压。采样处理电路中关于输出电压、输出电流部分的电路未示出，其可以采用本技术领域常用的电路形式，此处不再赘述。
如图5所示，所述光耦隔离电路包括光耦U2，所述光耦U2内的发光二极管的阳极端与电阻R15的一端以及电容C21的一端连接，电阻R15的另一端与运算控制电路的输出端连接，电容C21的另一端以及发光二极管的阴极端接地，光耦U2内光电三极管的集电极端、发射极端与开关控制电路连接，所述开关控制电路包括二极管D13，所述二极管D13的阴极端与12V电压、光电三极管的集电极端以及控制继电器线圈的一端连接，控制继电器线圈的另一端与二极管D13的阳极端以及三极管Q5的集电极端连接，三极管Q5的基极端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与光耦U2内光电三极管的发射极端以及电阻R20的一端连接，三极管Q5的发射极端以及电阻R20的另一端均接地。
本实用新型实施例中，通过控制继电器的常开触点将桥式整流电路的输出端与太阳能电池板的PV-端、GND端连接，运算控制电路通过光耦U2控制控制继电器线圈的带电状态，即能实现得到900V电压是否加载到太阳能电池板的PV-端、GND端。
如图6所示，所述485通讯电路包括采用型号为ADUM1201的双通道数字式磁隔离器U14以及采用型号为MAX3072的通讯芯片U15；双通道数字式磁隔离器U14的VDD1端与3.3V电压以及电容C42的一端连接，双通道数字式磁隔离器U14的GND1端、GND2端以及电容C42的另一端接地，双通道数字式磁隔离器U14的VDD2端与485POWER电压、电阻R107的一端、电阻R108的一端以及通讯芯片U15的VCC端连接，电阻R107的另一端与双通道数字式磁隔离器U14的VIA端、通讯芯片U15的RO端连接，双通道数字式磁隔离器U14的VOB端与通讯芯片U15的DI端连接，通讯芯片U15的端以及DE端与电阻R113的一端以及光耦U16内光电三极管的发射极端连接，通讯芯片U15的B端与电阻R109的一端连接，电阻R109的另一端与电阻R111的一端以及电容C44的一端连接，电容C44的另一端接地，电阻R108的另一端与电阻R110的一端、电容C43的一端连接，电阻R110的另一端与通讯芯片U15的A端连接，电容C43的另一端接地，通讯芯片U15的GND端接地，电阻R113的另一端接地；光耦U16内光电三极管的集电极端与485POWER电压连接，光耦U16内发光二极管的阴极端与电阻R112的一端连接，电阻R112的另一端与运算控制电路连接，光耦U15内发光二极管的阳极端与3.3V电压连接。
本实用新型实施例中，通讯芯片U15的B端、A端与监控系统连接，实现运算控制电路将信号与监控系统之间的交换。电压485POWER满足双通道数字式磁隔离器U14、通讯芯片U15以及光耦U16的工作要求，具体电压值为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
本实用新型通过电压加载控制电路在太阳能电池板的非工作时间加载所需的900V电压，电压加载于太阳能电池板的PV-端、GND端，以实现对太阳能电池板的PID修复，采样处理电路将采集的PV电压、输出电压以及输出电流传输至运算控制电路内，运算控制电路根据输出电压、输出电流以及PV电压通过开关控制电路来控制对太阳能电池板的修复状态，相对于现有技术中在太阳能电池板的PV-端与地间加一个正向电压的方法，可以更安全可靠的抑制PID效应，不仅消除了接地方案的安全隐患，而且与现有技术相比其智能控制提高了适应性和可控性，可以实时查询系统状态。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种数字式光伏PID效应抑制器，其特征是：包括用于向太阳能电池板加载电压的电压加载控制电路以及用于采集太阳能电池板的PV电压、输出电压以及输出电流的采样处理电路，所述采样处理电路与运算控制电路连接，运算控制电路通过光耦隔离电路电压加载控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的数字式光伏PID效应抑制器，其特征是：所述电压加载控制电路包括与220V市电连接的时间继电器，所述时间继电器与桥式整流器连接，所述桥式整流器通过开关控制电路与太阳能电池板连接。
3.根据权利要求1所述的数字式光伏PID效应抑制器，其特征是：所述运算控制电路通过485通讯电路与监控系统连接。
4.根据权利要求1所述的数字式光伏PID效应抑制器，其特征是：所述采样处理电路包括与太阳能电池板的PV-端连接的电阻R91以及与太阳能电池板的GND端连接的电阻R100，电阻R91的一端与太阳能电池板的PV-端连接，电阻R91的另一端与电阻R92的一端连接，电阻R92的另一端与电阻R93的一端连接，电阻R93的另一端与电阻R94的一端连接，电阻R94的另一端与电阻R95的一端连接，电阻R95的另一端与电阻R96的一端连接，电阻R96的另一端与电容C33的一端、电阻R97的一端以及运算放大器U13A的反相端连接，电容C33的另一端、电阻R97的另一端与运算放大器U13A的输出端以及电阻R99的一端连接；
电阻R100的一端与太阳能电池板的GND端连接，电阻R100的另一端与电阻R101的一端连接，电阻R101的另一端与电阻R102的一端连接，电阻R102的另一端与电阻R103的一端连接，电阻R103的另一端与电阻R104的一端连接，电阻R104的另一端与电阻R105的一端连接，电阻R105的另一端与电容C41的一端、电阻R106的一端以及运算放大器U13A的同相端连接，电容C41的另一端以及电阻R106的另一端均接地；
电阻R99的另一端与运算放大器U12A的同相端连接，运算放大器U12A的反相端与运算放大器U12A的输出端以及电阻R98的一端连接，电阻R98的另一端与电容C40的一端连接，电容C40的另一端接地。
5.根据权利要求2所述的数字式光伏PID效应抑制器，其特征是：所述桥式整流器采用二极管桥式整流电路。
6.根据权利要求2所述的数字式光伏PID效应抑制器，其特征是：所述光耦隔离电路包括光耦U2，所述光耦U2内的发光二极管的阳极端与电阻R15的一端以及电容C21的一端连接，电阻R15的另一端与运算控制电路的输出端连接，电容C21的另一端以及发光二极管的阴极端接地，光耦U2内光电三极管的集电极端、发射极端与开关控制电路连接，所述开关控制电路包括二极管D13，所述二极管D13的阴极端与12V电压、光电三极管的集电极端以及控制继电器线圈的一端连接，控制继电器线圈的另一端与二极管D13的阳极端以及三极管Q5的集电极端连接，三极管Q5的基极端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与光耦U2内光电三极管的发射极端以及电阻R20的一端连接，三极管Q5的发射极端以及电阻R20的另一端均接地。
7.根据权利要求3所述的数字式光伏PID效应抑制器，其特征是：所述485通讯电路包括采用型号为ADUM1201的双通道数字式磁隔离器U14以及采用型号为MAX3072的通讯芯片U15；双通道数字式磁隔离器U14的VDD1端与3.3V电压以及电容C42的一端连接，双通道数字式磁隔离器U14的GND1端、GND2端以及电容C42的另一端接地，双通道数字式磁隔离器U14的VDD2端与485POWER电压、电阻R107的一端、电阻R108的一端以及通讯芯片U15的VCC端连接，电阻R107的另一端与双通道数字式磁隔离器U14的VIA端、通讯芯片U15的RO端连接，双通道数字式磁隔离器U14的VOB端与通讯芯片U15的DI端连接，通讯芯片U15的端以及DE端与电阻R113的一端以及光耦U16内光电三极管的发射极端连接，通讯芯片U15的B端与电阻R109的一端连接，电阻R109的另一端与电阻R111的一端以及电容C44的一端连接，电容C44的另一端接地，电阻R108的另一端与电阻R110的一端、电容C43的一端连接，电阻R110的另一端与通讯芯片U15的A端连接，电容C43的另一端接地，通讯芯片U15的GND端接地，电阻R113的另一端接地；光耦U16内光电三极管的集电极端与485POWER电压连接，光耦U16内发光二极管的阴极端与电阻R112的一端连接，电阻R112的另一端与运算控制电路连接，光耦U15内发光二极管的阳极端与3.3V电压连接。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20151118 Termination date: 20190605 |