CN208862762U - 一种多源输出型倍压整流防pid模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多源输出型倍压整流防PID模块，包括光伏组件、与光伏组件电连接的倍压整流防PID电路以及与倍压整流防PID电路电连接的控制组件，倍压整流防PID电路包括输入电源、与输入电源电连接的变压器以及变压器电连接的倍压整流电路。本实用新型提供的一种多源输出型倍压整流防PID模块，原理简单，故障率低，系统成本低，效果好，并能根据光伏组件的当前发电功率与历史发电数据的对比，实现多种电压输出，有效适应各种工况下的光伏组件，可广泛应用于各种工况下的光伏组件的PID效应的修复与预防。
Description
技术领域
本实用新型涉及倍压整流电路领域，尤其涉及一种多源输出型倍压整流防PID模块。
背景技术
晶体硅光伏组件在户外通过多组件串联获得高压，长期在高压偏置电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池表面，使电池表面钝化效果恶化，产生PID(Potential induced Degradation)效应--电势诱导衰减，致使电池组件的功率急剧衰减。若出现长期PID衰减现象，必然会导致整个电站发电量损失，甚至不发电。
实践证明，组件PID现象是可逆的，PID效应可以通过防止电池板与地之间出现负压来规避，通过在电池板与地之间施加正电压来恢复。常见的解决PID现象的方法有负极接地、虚拟接地以及夜间加正向偏置电压修复三种方式。
负极接地防PID系统主要包括一个可控开关K(可以是机械开关或电子开关)，熔断器F，漏电流检测装置I以及接地装置等。此方案比较适合大容量的带隔离变压器的集中式系统方案。对于非隔离型光伏逆变器使用负极接地防PID系统时，除了需要额外增加一台隔离变压器，成本相对较高外，还存在以下弊端：PV-直接接地后，PV+对PE存在高压，触碰正极有触电风险。而且负极接地会造成安全隐患，威胁电站的正常运行和运维安全。此外，住宅、商业屋顶的绝大部分光伏系统及已建成的电站型的光伏发电系统，光伏电池板采用浮地形式，这类系统不支持将电池负极接地。
虚拟接地防PID方案，通过抬升交流N线电压，间接抬升PV负极电压，使各台逆变器的PV负极对地电压接近为0或者稍高于0电位以实现PID抑制功能。虚拟接地防PID系统需要逆变器外置防PID模块，防PID模块通过采集器实时采集PV-BUS母线电压，然后通过电压调整装置调整模拟中性点与地之间的电压，使所有PV电池板对地电位为正，达到抑制PID的功能。虚拟接地防PID方案原理复杂，系统成本高，故障率高。
加正向偏置电压防PID方案，通过内部电源从交流取电整流后在光伏阵列的负极和地之间进行正向加压，将白天工作时由于PID效应损失的电子从PE抽回来，进而修复那些因为PID效应导致效率衰减的光伏组件。
由于负极接地防PID方案具有很大的应用限制性，并且对人身安全存在威胁，而虚拟接地防PID方案设计复杂，系统成本高、故障率高。因此，加正向偏置电压防PID方案得到越来越多的青睐，但该类型也存在一定的缺陷，需要通过复杂的电压调整装置调整负极与地之间的电压，整体系统成本偏高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多源输出型倍压整流防PID模块，解决上述现有技术中的一个或者是多个。
本实用新型提供一种多源输出型倍压整流防PID模块，包括光伏组件、与光伏组件电连接的倍压整流防PID电路以及与倍压整流防PID电路电连接的控制组件，倍压整流防PID电路包括输入电源、与输入电源电连接的变压器以及变压器电连接的倍压整流电路。
在一些实施方式中，倍压整流电路包括第一二极管、第二二极管以及第三二极管，第一二极管输入端电连接变压器的输出端，第二二极管的输入端电连接第一二极管的输出端，第三二极管的输入端电连接第二二极管的输出端，第一二极管的输出端电连接有第一电容的输入端，第一电容的输出端与变压器的输入端电连接，第一二极管输入端与第三二极管的输入端之间电连接有第二电容，第三二极管的输出端与第一电容的输出端之间电连接有第三电容。
在一些实施方式中，第一电容的输出端接地。
在一些实施方式中，控制组件包括辅助电源、时间芯片以及DSP控制芯片，辅助电源电连接时间芯片的输入端，时间芯片的输出端电连接DSP控制芯片。控制组件令模块具备独立工作能力，不需要对逆变器进行改动。其中时间芯片主要用于防PID模块进行启机与关机的时间控制，可设置自动启动时间和自动关机时间。此外，防PID模块的启机与关机还需要的一个判断依据是逆变器是否工作，只有当逆变器停止工作，防PID模块处于设定工作时间段内时，防PID模块才会启动。
在一些实施方式中，光伏组件由若干件光伏电池板并联而成,光伏组件的PV-端电连接第三二极管的输出端，光伏组件的PE端电连接第三电容的输出端。
在一些实施方式中，第一二极管的输出端与光伏组件的PV-端之间设有第一倍压开关，第二电容的输出端与光伏组件的PV-端之间设有第二倍压开关，第三二极管的输出端与光伏组件的PV-端之间设有第三倍压开关，第三电容的输出端与光伏组件的PE端之间设有第四倍压开关，第一二极管的输出端与光伏组件的PE端之间设有第五倍压开关。
在一些实施方式中，第一倍压开关为一倍压开关，第二倍压开关、第五倍压开关均为二倍压开关，第三倍压开关为三倍压开关，第四倍压开关为一倍压开关或者三倍压开关。
在一些实施方式中，光伏组件的PE端设有限流保护电阻。
本实用新型提供的一种多源输出型倍压整流防PID模块，原理简单，故障率低，系统成本低，效果好，并能根据光伏组件的当前发电功率与历史发电数据的对比，实现多种电压输出，有效适应各种工况下的光伏组件，可广泛应用于各种工况下的光伏组件的PID效应的修复与预防。
附图说明
图1为本实用新型一种多源输出型倍压整流防PID模块的结构框架图；
图2为本实用新型一种多源输出型倍压整流防PID模块的结构具体示意图；
图3为本实用新型一种多源输出型倍压整流防PID模块的倍压整流防PID电路的主电路图。
具体实施方式
如图1、2以及3所示，本实用新型一种多源输出型倍压整流防PID模块，包括光伏组件1、与光伏组件1电连接的倍压整流防PID电路2以及与倍压整流防PID电路2电连接的控制组件3，其特征在于：倍压整流防PID电路2包括输入电源21、与输入电源电连接的变压器22以及变压器22电连接的倍压整流电路23。
倍压整流电路23包括第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3，第一二极管D1输入端电连接变压器22的输出端，第二二极管D2的输入端电连接第一二极管D1的输出端，第三二极管D3的输入端电连接第二二极管D2的输出端，第一二极管D1的输出端电连接有第一电容C1的输入端，第一电容C1的输出端与变压器22的输入端电连接，第一二极管D1输入端与第三二极管D3的输入端之间电连接有第二电容C2，第三二极管D3的输出端与第一电容C1的输出端之间电连接有第三电容C3。第一电容C1的输出端接地。
控制组件3包括辅助电源31、时间芯片32以及DSP控制芯片33，辅助电源31电连接时间芯片32的输入端，时间芯片32的输出端电连接DSP控制芯片33。
光伏组件1由若干件光伏电池板并联而成,光伏组件1的PV-端电连接第三二极管D3的输出端，光伏组件1的PE端电连接第三电容C3的输出端。光伏组件1的PE端设有限流保护电阻R1。
第一二极管D1的输出端与光伏组件1的PV-端之间设有第一倍压开关S1，第二电容C2的输出端与光伏组件1的PV-端之间设有第二倍压开关S2，第三二极管D3的输出端与光伏组件1的PV-端之间设有第三倍压开关S3，第三电容C3的输出端与光伏组件1的PE端之间设有第四倍压开关S4，第一二极管D1的输出端与光伏组件1的PE端之间设有第五倍压开关S5。第一倍压开关S1为一倍压开关，第二倍压开关S2、第五倍压开关S5均为二倍压开关，第三倍压开关S3为三倍压开关，第四倍压开关S4为一倍压开关或者三倍压开关。
此外，多源输出型倍压整流防PID模块采用交流电Ui输入(一般为单相交流电，但不局限于单相交流电)，具有三种电压输出，可分别输出三种电压。对于一些使用时间较长，PID现象严重的光伏组件，控制第三倍压开关S3和第四倍压开关S4吸合，可使用的电压进行快速修复。对于使用时间较短，PID现象不是很严重的光伏组件，控制第二倍压开关和第五倍压开关吸合，可使用的电压进行修复。对于刚投入使用或者正准备投入使用的光伏组件，控制第一倍压开关和第四倍压开关吸合，可使用的电压对PID效应进行修复和预防。
多源输出型倍压整流防PID模块，该模块具备独立工作能力，不需要对逆变器进行改动。其中时间芯片主要用于防PID模块进行启机与关机的时间控制，可设置自动启动时间和自动关机时间。此外，防PID模块的启机与关机还需要的一个判断依据是逆变器是否工作，只有当逆变器停止工作，防PID模块处于设定工作时间段内时，防PID模块才会启动。
模块通过检测PV母线电压判断逆变器是否工作，当PV电压低于逆变器启动电压时，说明此时逆变器不工作，DSP控制芯片通过时间芯片判断系统时间，当时间处于设定的工作时间段时，变压器原边主回路开关S闭合，防PID模块根据白天光伏组件的发电功率，判断出是选用1倍压，2倍压还是3倍压电路进行闭合。控制组件3用于控制该模块中主回路开关S、第一倍压开关S1、第二倍压开关S2、第三倍压开关S3、第四倍压开关S4以及第五倍压开关S5。
当PV电压大于逆变器启动电压时，逆变器启动，无论此时根据时间芯片判断出系统正处于什么时间内，变压器原边和副边的开关S都断开，防PID模块停止输出。防PID系统需占用控制芯片的6个资源，该方案设计思路清晰，原理简单，故障率低，实现成本低，并能根据光伏组件的当前发电功率与历史发电数据的对比，切换输出电压，可广泛应用于各种工况下的光伏组件的PID效应的修复与预防。
Claims (8)
1.一种多源输出型倍压整流防PID模块，包括光伏组件(1)、与所述光伏组件(1)电连接的倍压整流防PID电路(2)以及与所述倍压整流防PID电路(2)电连接的控制组件(3)，其特征在于：所述倍压整流防PID电路(2)包括输入电源(21)、与所述输入电源电连接的变压器(22)以及所述变压器(22)电连接的倍压整流电路(23)。
2.根据权利要求1所述的一种多源输出型倍压整流防PID模块，其特征在于：所述倍压整流电路(23)包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)以及第三二极管(D3)，所述第一二极管(D1)输入端电连接所述变压器(22)的输出端，所述第二二极管(D2)的输入端电连接所述第一二极管(D1)的输出端，所述第三二极管(D3)的输入端电连接所述第二二极管(D2)的输出端，所述第一二极管(D1)的输出端电连接有第一电容(C1)的输入端，所述第一电容(C1)的输出端与所述变压器(22)的输入端电连接，所述第一二极管(D1)输入端与所述第三二极管(D3)的输入端之间电连接有第二电容(C2)，所述第三二极管(D3)的输出端与所述第一电容(C1)的输出端之间电连接有第三电容(C3)。
3.根据权利要求2所述的一种多源输出型倍压整流防PID模块，其特征在于：所述第一电容(C1)的输出端接地。
4.根据权利要求1所述的一种多源输出型倍压整流防PID模块，其特征在于：所述控制组件(3)包括辅助电源(31)、时间芯片(32)以及DSP控制芯片(33)，所述辅助电源(31)电连接所述时间芯片(32)的输入端，所述时间芯片(32)的输出端电连接所述DSP控制芯片(33)。
5.根据权利要求3所述的一种多源输出型倍压整流防PID模块，其特征在于：所述光伏组件(1)由若干件光伏电池板并联而成,所述光伏组件(1)的PV-端电连接所述第三二极管(D3)的输出端，所述光伏组件(1)的PE端电连接所述第三电容(C3)的输出端。
6.根据权利要求5所述的一种多源输出型倍压整流防PID模块，其特征在于：所述第一二极管(D1)的输出端与所述光伏组件(1)的PV-端之间设有第一倍压开关(S1)，所述第二电容(C2)的输出端与所述光伏组件(1)的PV-端之间设有第二倍压开关(S2)，所述第三二极管(D3)的输出端与所述光伏组件(1)的PV-端之间设有第三倍压开关(S3)，所述第三电容(C3)的输出端与所述光伏组件(1)的PE端之间设有第四倍压开关(S4)，所述第一二极管(D1)的输出端与所述光伏组件(1)的PE端之间设有第五倍压开关(S5)。
7.根据权利要求6所述的一种多源输出型倍压整流防PID模块，其特征在于：所述第一倍压开关(S1)为一倍压开关，所述第二倍压开关(S2)、第五倍压开关(S5)均为二倍压开关，所述第三倍压开关(S3)为三倍压开关，所述第四倍压开关(S4)为一倍压开关或者三倍压开关。
8.根据权利要求7所述的一种多源输出型倍压整流防PID模块，其特征在于：所述光伏组件(1)的PE端设有限流保护电阻(R1)。
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