CN207218561U - 一种逆变器以及光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光伏发电系统，包括：电池板以及逆变器，其中，逆变器包括逆变单元、电压源、限流单元、电压采样单元以及控制单元。其中，电压源的正极通过开关装置与电池板的正极相连，电压源的负极通过限流单元接大地；电压采样单元与电池板相连，采集电池板的正负极电压，控制单元与电压采样单元相连，当正负极电压无直流电压输出时，控制电压源输出目标电压至电池板的正极与地之间，限流单元用于限制逆变器内部电压源回路中的最大电流小于安全电流(33mA或10mA)。可见，本光伏发电系统当电池板没有直流电压输出时，控制电压源输出目标电压，以抬高电池板的负极对地电压，从根源上避免了PID现象，提高了光伏发电系统的发电效率。

Description

一种逆变器以及光伏发电系统

技术领域

本实用新型涉及光伏发电领域，尤其涉及一种逆变器以及光伏发电系统。

背景技术

随着光伏发电行业的快速发展，对光伏发电的发电效率的要求也越来越高。目前，在光伏发电系统中，会出现PID效应，即电势诱导衰减效应，是某些类型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衰减的现象，PID效应会导致光伏系统输出功率下降。

为了避免PID效应，目前采用在线防PID技术，具体为将光伏系统的某个点接到一个相对于大地的电势点上。例如光伏电池组串的负端(或正端)通过二极管、开关、电阻、熔丝等限流装置接地，或接交流侧的N线，或者接交流侧由电阻电容等虚拟出来的与N线等电势的点，或者接一个对大地的正偏置电压(或负偏置电压)。

可见，该方式可以保证光伏系统在正常运行时光伏电池对大地大部分或者完全处于正电位(或负电位)，以减小或防止光伏电池在变流器运行时发生PID现象。但，该方式需要将光伏系统需要交流输出对电网隔离。因此会影响光伏发电系统的整体发电效率。

因此，如何提供一种逆变器以及光伏发电系统，使光伏发电系统避免PID效应，提高发电效率是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种逆变器以及光伏发电系统，避免了PID效应，提高了发电效率。

有鉴于此，本实用新型提供了一种逆变器，包括逆变单元、电压源、限流单元、电压采样单元以及控制单元；

所述电压源的正极通过开关装置与外接电池板的正极相连，所述电压源的负极通过限流单元接到地；

所述电压采样单元与所述电池板相连，采集所述电池板的正负极电压；

所述控制单元与所述电压采样单元相连，当正负极电压无直流电压输出时，控制电压源输出目标电压至电池板的正极与地之间；

所述限流单元用于限制所述逆变器回路中的最大电流小于安全电流。

可选的，所述电压采样单元包括多个电压采样子单元以及调理电路，所述电压采样子单元与所述电池板相连，采集所述电池板的正负极电压，所述调理电路确定所述正负极电压中的最大值为所述电压采样单元的采样电压。

可选的，所述电压采样子单元包括第一二极管以及第二二极管，所述第一二极管连接在所述电池板的正极与所述调理电路的第一输入端之间，所述第二二极管连接在所述电池板的负极与所述调理电路的第二输入端之间，所述调理电路为隔离差分采样或非隔离差分采样电路。

可选的，所述开关装置包括开关以及二极管，所述开关与所述二极管串联，且串联后的支路串接在所述电池板的正极以及所述电压源的正极之间。

可选的，还包括：

通信单元，所述通信单元设置在所述控制单元与所述逆变单元之间，

检测所述控制单元与所述逆变单元之间是否存在通信信号，如果否，确定所述电池板无直流输出，如果是，确定所述电池板有直流输出。

可选的，还包括：

警报单元，所述警报单元与所述限流单元相连，当所述逆变器回路中的最大电流高于安全电流时，发出警报。

可选的，所述控制单元记录逆变器并网运行状态下的电池板温度、电压、时间数据，电压源工作时根据数据进行输出调节目标电压。

可选的，还包括：

手动触发装置，所述手动触发装置与所述逆变器相连，当接收到于用户的触发指令后，控制所述逆变器停止工作。

一种光伏发电系统，包括电池板以及任意一项上述的逆变器。

由上述方案可知，本实用新型提供了一种光伏发电系统，包括：电池板以及逆变器，其中，逆变器包括逆变单元、电压源、限流单元、电压采样单元以及控制单元。其中，电压源的正极通过开关装置与电池板的正极相连，电压源的负极通过限流单元接到地；电压采样单元与电池板相连，采集电池板的正负极电压，控制单元与电压采样单元相连，当正负极电压无直流电压输出时，控制电压源输出目标电压至电池板的正极与地之间，限流单元用于限制逆变器回路中的最大电流小于安全电流(33mA)。可见，本光伏发电系统当电池板没有直流电压输出时，控制电压源输出目标电压，以抬高电池板的负极电压，从根源上避免了PID现象，提高了光伏发电系统的发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的一种逆变器的结构示意图；

图2为本实用新型提供的又一种逆变器的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种光伏发电系统参考的温度与电池板正负极电压的关系曲线图；

图4为本实施例提供的一种逻辑单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的一种逆变器的结构示意图，所述逆变器10包括逆变单元101、电压源102、限流单元103、电压采样单元104以及控制单元105。

具体的，所述电压源102的正极通过开关装置与外接电池板的正极PV+相连，所述电压源102的负极通过限流单元103接到地；

所述电压采样单元104与所述电池板相连，采集所述电池板101的正负极电压(PV+和PV-)；

所述限流单元103与所述电压源102相连，用于限制逆变器10回路中的最大电流小于安全电流，所述安全电流为33mA或10mA；

需要说明的是，本实施例提供的限流单元可以包括电阻、电感或者电流采样装置中的一种或多种的组合，其能够实现限制逆变器的最大电流小于一个安全电流即可，以保证操作人员的人身安全。

所述控制单元105与所述电压采样单元104相连，当正负极电压无直流电压输出时，控制电压源输出目标电压至电池板的正极与地之间。

发明人发现，为了解决电池板诱导衰减问题，需要将PV-对地电位改变为正压，夜间对电池板PV+对地施加正压，由于夜间PV正负电压为较低值，所以PV+对地电压可以看做PV-对地电压。因此，本实施例中，通过采集电池板的正负极电压，当没有直流电压输出时，则控制电压源输出目标电压，以使PV-对地电位改变为正压，避免了PID效应。

其中，限流单元用于限制回路中的最大电流，使该电流不超过人体安全电流。当人体接触电池板正极或负极时，电源会流经人体经过限流单元后回到电源负极，此时限流单元可以作为限制人体安全电流作用。

需要说明的是，光伏系统安规标准中要求，逆变器集成PID电路方案，且电源负极接逆变器机壳情况下，限流单元是必不可少的，且限流单元满足基本绝缘。

由于光伏逆变系统会包括多个串并联的电池板，因此，本实施提供的电压采样单元包括多个电压采样子单元以及调理电路，所述电压采样子单元与所述电池板相连，采集所述电池板的正负极电压，所述调理电路确定所述正负极电压中的最大值为所述电压采样单元的采样电压。

具体的，如图2所示，所述电压采样子单元包括第一二极管D1以及第二二极管D2，所述第一二极管连接在所述电池板的正极与所述调理电路的第一输入端之间，所述第二二极管连接在所述电池板的负极与所述调理电路的第二输入端之间，所述调理电路为隔离差分采样或非隔离差分采样电路。

示意性的，采样每路电池板正负极电压，由于每路之间是互相独立的，所以用二极管互顶采样，取每路光伏最大值电压，即如图2所示，可以采样n个光伏电池板输入电压的最大值，其中电压采样单元可以是隔离差分采样，也可以是非隔离差分采样。

在上述实施例的基础上，本实施例提供的开关装置包括开关以及二极管，所述开关与所述二极管串联，且串联后的支路串接在所述电池板的正极以及所述电压源的正极之间。

需要说明的是，本实施例中提供的目标电压可以为预先设置好的定值，又可以通过所述控制单元根据预设时间段的所述正负极电压来确定所述目标电压。除此，本实施例中，还可以通过控制单元采集预设时间点的逆变器温度，根据所述温度调节所述目标电压。

即，本实施例提供的光伏发电系统具有两种工作模式，一夜间智能模式，二手动模式，其中，夜间智能模式是通过控制单元根据采集到的电压或温度信号进行输出目标电压，手动模式是在该光伏发电系统中设置手动触发装置，所述手动触发装置与所述逆变器相连，当接收到于用户的触发指令后，控制所述逆变器停止工作。

具体的，在夜间智能控制模式下，控制单元根据白天记录的信息计算得出需要抬升目标电压值，控制单元可以通过调节电源输出电压，使电池板对地共模电压为理想目标值。

夜间反PID开启后根据白天记录的电压、温度与时间积分，进行反电压操作，由于温度高PID效应大，温度低PID效应小，控制单元反补时根据当前温度与白天记录的温度进行对比计算，夜晚抬升的时间若低于白天时间，则可以增加抬升电压进行快速修复，避免夜晚修复过多，导致电能浪费。

如图3所示，图3为温度和PV-对地的曲线关系图，其中，X轴为时间，单位(分)，Y轴中菱形线为PV-对地电压(负值)，单位(V)，Y轴中方块线为温度，单位(℃)。

需要说明的是，该图为通过获取白天的PV-对地的电压，并记录对应的时间点，以及该时刻的温度进行绘制而成，在本实施例中，控制单元控制电压源输出目标电压(抬升电压)时，需要参考该曲线进行确定。这样能够保证电压源输入的目标电压符合该逆变系统的实际运行情况。实现了智能修复反PID效应，避免对电池板过补，降低能耗。

手动工作模式下，反PID的开启和关闭条件共用夜间智能模式，反PID夜晚开启后调节电源电压使目标电压为理想值，手动模式后，逆变器强制停止工作，工作期间均根据设置目标电压进行抬升。

除此，本实施例提供的光伏发电系统还包括：

通信单元，所述通信单元设置在所述控制单元与所述逆变单元之间，通过检测控制单元与逆变单元之间的通信信号，当没有通信信号时，确定所述电池板处于无直流输出状态。可见，该通信单元可以进一步辅助判断电池板的供电状态。

以及，

警报单元，所述警报单元与所述限流单元相连，当所述逆变器回路中的最大电流高于安全电流时，发出警报。

除此，本实施例提供的光伏发电系统还可以包括逻辑单元，如图4所示，该逻辑单元的输入端接电池板的正极PV+以及负极PV-，假设输入信号为图中左侧波形时，当该逻辑单元的输出端输出波形为波形A时，则确定电池板处于放电状态，当输出波形为波形B时，则确定电池板处于无直流输出状态。

可见，该逻辑单元是为了进一步对电池板的状态进行检测，需要说明的是，在本实施例中，提供了三种方式对电池板的输出状态进行检测，分别为通过采样单元采样电池板的输出电流、通过通信单元采样控制单元与逆变单元是否有通信信号、通过逻辑单元比对输出波形和输入波形是否相同。这三种方式在本实施例提供的逆变系统中，可以同时存在，也可以只存在一种方式，或者任意几种方式的组合。只要能实现对电池板的输入状态进行检测即可。

综上所述：本实用新型提供了一种光伏发电系统，包括：电池板以及逆变器，其中，逆变器包括逆变单元、电压源、限流单元、电压采样单元以及控制单元。其中，电压源的正极通过开关装置与电池板的正极相连，电压源的负极通过限流单元接到地；电压采样单元与电池板相连，采集电池板的正负极电压，控制单元与电压采样单元相连，当正负极电压无直流电压输出时，控制电压源输出目标电压至电池板的正极与地之间，限流单元用于限制逆变器回路中的最大电流小于安全电流(33mA)。可见，本光伏发电系统当电池板没有直流电压输出时，控制电压源输出目标电压，以抬高电池板的负极电压，从根源上避免了PID现象，提高了光伏发电系统的发电效率。

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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (9)

1.一种逆变器，其特征在于，包括逆变单元、电压源、限流单元、电压采样单元以及控制单元；

所述电压源的正极通过开关装置与外接电池板的正极相连，所述电压源的负极通过限流单元接到地；

所述电压采样单元与所述电池板相连，采集所述电池板的正负极之间电压；

所述控制单元与所述电压采样单元相连，当正负极电压无直流电压输出时，控制电压源输出目标电压至电池板的正极与地之间；

所述限流单元用于限制所述逆变器回路中的最大电流小于安全电流。

2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述电压采样单元包括多个电压采样子单元以及调理电路，所述电压采样子单元与所述电池板相连，采集所述电池板的正负极电压，所述调理电路确定所述正负极电压中的最大值为所述电压采样单元的采样电压。

3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述电压采样子单元包括第一二极管以及第二二极管，所述第一二极管连接在所述电池板的正极与所述调理电路的第一输入端之间，所述第二二极管连接在所述电池板的负极与所述调理电路的第二输入端之间，所述调理电路为隔离差分采样或非隔离差分采样电路。

4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述开关装置包括开关以及二极管，所述开关与所述二极管串联，且串联后的支路串接在所述电池板的正极以及所述电压源的正极之间。

5.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，还包括：

通信单元，所述通信单元设置在所述控制单元与所述逆变单元之间，检测所述控制单元与所述逆变单元之间是否存在通信信号，如果否，确定所述电池板无直流输出，如果是，确定所述电池板有直流输出。

6.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，还包括：

警报单元，所述警报单元与所述限流单元相连，当所述逆变器回路中的最大电流高于安全电流时，发出警报。

7.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述控制单元记录逆变器并网运行状态下的电池板温度、电压、时间数据，电压源工作时根据数据进行输出调节目标电压。

8.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，还包括：

手动触发装置，所述手动触发装置与所述逆变器相连，当接收到于用户的触发指令后，控制所述逆变器停止工作。

9.一种光伏发电系统，其特征在于，包括电池板以及如权利要求1-8中任意一项所述的逆变器。