CN209608611U - 光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置和光伏系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光伏组件PID效应抑制装置和光伏系统。该装置包括：相连接的电压采样电路和可调直流电压源；电压采样电路连接在光伏组件的母线负极与地之间，采样光伏组件的母线负极与地之间的电压差值，传输给可调直流电压源；可调直流电压源的输出端连接光伏逆变器输出端中性点，根据电压差值输出对应的直流电压，提高光伏组件的母线负极对地电压到0V以上。本实用新型通过采集光伏组件负极与地之间的电压差值，并输出对应的直流电压到逆变器的输出端中性点，从而提高光伏组件母线负极对地电压至大于零，降低了PID效应对光伏组件的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏组件技术领域，特别涉及一种光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置和一种光伏系统。
背景技术
光伏放电行业使用包括太阳能极板的光伏组件进行发电，不会产生氮氧化物，对人体和环境友好，被称为清洁发电技术，因此有很好的发展前景。但是，当光伏组件使用一段时间后发电量会发生降低，特别是众多投入运营的大规模光伏电站厂在运营了三四年之后，光伏电站的发电量和之前相比会有极大的降低，其根本原因在于光伏组件产生了PID(Potential InducedDegradation)效应：由于一般情况下，光伏组件负极与地存在约300V-500V的电势差，这个电势差会持续导致光伏组件表面的离子迁移，使光伏组件表面积累负电荷，而光伏组件受到离子迁移的影响，材料性能发生了不可恢复的变化，和原始制造出的组件相比，输出功率就会变小。
现有技术中为抑制光伏组件的PID效应，存在两种做法：一是将光伏逆变器的负极通过熔丝和断路器与地相连，这样使光伏组件负极对地电势差抬升至0V左右，从而避免PID效应；二是在夜间为光伏组件加反向电压，以把光伏组件在白天因为负极与地之间的负偏压所积累下来的电荷释放掉，进而修复那些因为PID效应导致效率衰减的光伏组件。然而，前者容易由于地线故障电流或电弧放电产生火灾，或是在运维人员触碰光伏组件正极时击伤人体；后者则具有成本高、电能损耗大的缺点，而且只有在逆变器与电网断开情况下才能进行。
实用新型内容
鉴于现有技术光伏组件受PID效应影响导致发电效率降低的问题，提出了本实用新型的一种伏组件电势诱导衰减效应的抑制装置和一种光伏系统，以便克服上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
依据本实用新型的一个方面，提供了一种光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置，包括相连接的电压采样电路和可调直流电压源；
所述电压采样电路连接在光伏组件的母线负极与地之间，采样光伏组件的母线负极与地之间的电压差值，传输给所述可调直流电压源；
所述可调直流电压源的输出端连接光伏逆变器输出端中性点，根据所述电压差值输出对应的直流电压，提高光伏组件的母线负极对地电压到0V以上。
可选地，所述可调直流电压源的输出端分别通过星型连接的三个电感，连接至光伏逆变器的三根输出线。
可选地，所述电压采样电路包括：差分放大器和电压跟随器，所述差分放大器的两个输入端分别连接光伏组件的母线负极和地，所述差分放大器的输出端连接所述电压跟随器的输入端，所述电压跟随器的输出端连接所述可调直流电压源。
可选地，所述差分放大器的两个输入端均连接有起保护作用的势垒二极管，所述势垒二极管将输入端电压限制在-15V至+15V。
可选地，所述差分放大器的同相输入端连接有RC滤波电路。
可选地，所述电压跟随器的输入端和输出端均连接有接地的滤波电容。
依据本实用新型的另一个方面，提供了一种光伏系统，该光伏系统包括如上任一项所述的光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置。
综上所述，本实用新型的有益效果是：
通过采集光伏组件负极与地之间的电压差值，并输出对应的直流电压到逆变器的输出端中性点，由于逆变器工作时光伏组件中点和逆变器输出端中性点对地电压相等，因此中性点对地电压提高时，光伏组件中点对地电压也相应提高，从而，通过提高逆变器输出端中性点电压的方式，提高光伏组件母线负极对地电压至大于零，就可以在光伏发电的同时降低PID效应。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例提供的一种带有光伏组件PID效应抑制装置的光伏系统结构示意图；
图2为本实用新型一个实施例提供的一种光伏组件PID效应的抑制装置的电压采样电路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本实用新型的技术构思是：通过采集光伏组件负极与地之间的电压差值，并输出对应的直流电压到逆变器的输出端中性点，由于逆变器工作时光伏组件中点和逆变器输出端中性点对地电压相等，因此中性点对地电压提高时，光伏组件中点对地电压也相应提高，从而，通过提高逆变器输出端中性点电压的方式，提高光伏组件母线负极对地电压至大于零，就可以在光伏发电的同时降低PID效应。
图1示意性地示出了一种光伏系统实施例，该光伏系统中包括本实用新型所公开的光伏组件PID效应的抑制装置。其中，该光伏系统的光伏组件为一光伏极板(也称太阳能极板)，当然，本领域技术人员可理解的，光伏组件也可以是多个光伏极板组成的组串。
参考图1所示，该光伏组件PID效应的抑制装置，包括相连接的电压采样电路和可调直流电压源。所述电压采样电路连接在光伏组件的母线负极与地之间，采样光伏组件的母线负极与地之间的电压差值，并传输给所述可调直流电压源。所述可调直流电压源的输出端连接光伏逆变器的输出端中性点，根据采样得到的电压差值，输出对应的直流电压，以提高光伏组件的母线负极对地电压到0V以上。
由于光伏逆变器工作时，光伏组件中点对地电压和光伏逆变器输出端中性点对地电压相等，因此，当提高光伏逆变器的输出端中性点对地电压时，光伏组件中点对地电压也相应提高。从而，通过本实施例的PID效应抑制装置，采样光伏组件的母线负极对地电压，并根据该采样电压值，输出对应的电压至光伏逆变器的输出端中性点进行升压，可以使光伏组件的母线负极对地电压为正，从而避免光伏组件的母线负极受负偏压影响积累负电荷，达到抑制PID效应的目的。
上述实施例的PID效应抑制装置，可以做成独立设备，安装在光伏逆变器设备之外，使用时，可以与光伏逆变器同时工作使用。此外，该PID效应抑制装置使用时，最好控制光伏组件的负极对地电压不会过高或过低，过高会导致电缆绝缘不好，过低则达不到有效的PID抑制效果。
在本实施例中，所述可调直流电压源的输出端分别通过星型连接的三个电感连接至逆变器的三根输出线，如图1所示。光伏逆变器的输出端中性点由该PID效应抑制装置的三相对称电感得到，即三个电感的连接点(N点)，通过在该点和地之间注入直流电压，从而提高光伏组件的母线负极对地电压，达到减小PID衰减的目的。
在本实施例中，如图1所示，可调直流电压源通过三根连线和控制这三根连线的一个开关连接至三相交流电网，以获取交流电源为自身供电，实现PID抑制功能。该开关的作用是，当光伏逆变器不需要进行PID抑制时，可将开关断开，停止对PID效应抑制装置的供电。
图2示意性地示出了本公开光伏组件PID效应抑制装置的一个实施例的电压采样电路。
如图2所示，该电压采样电路包括：差分放大器和的电压跟随器。差分放大器由运算放大器U8A和电阻R39、R40以及电容C16构成，电源正负极分别连接电容C2和C11实现滤波，电压跟随器由运算放大器U8B构成。所述差分放大器的同相输入端经多个电阻(R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14)连接光伏组件的母线负极(BUS-)，差分放大器的反相输入端经多个电阻(R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34和R35)连接大地(PE)，所述差分放大器的输出端连接所述电压跟随器的输入端，所述电压跟随器的输出端连接所述可调直流电压源，以将采样的电压差值发送给可调直流电压源。
图中所示VDC即为光伏组件的母线负极对地电压经差分电路输出后得到的模拟电压信号，相应地，可调直流电压源可设置单片机，来接收模拟电压信号并确定要输出的直流电压大小，该手段为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
在本实施例中，所述差分放大器的两个输入端均连接有起保护作用的势垒二极管(DA7和DA8)，所述势垒二极管将输入端的电压限制在-15V至+15V，以防止电压差过大烧毁后续电路。
在本实施例中，所述差分放大器的同相输入端还连接有RC滤波电路。如图2所示，RC滤波电路由电容C1和电阻R3、R4组成，接地实现滤波。
在本实施例中，所述电压跟随器的输入端和输出端均连接有接地的滤波电容，分别为电容C5和电容C8。
通过上述电压采样电路，就可以采集光伏组件负极对地的电压大小,然后计算出需要输出的电压,利用可调直流电压源的正极输出电压至光伏逆变器三相输出的中性点,从而将光伏组件母线负极对地电压抬升到0V以上,达到PID抑制的目的。
本实用新型还公开了一种光伏系统，该光伏系统包括如上任一项所述的光伏组件PID效应抑制装置。从而可以利用该光伏组件PID效应抑制装置，采集光伏组件的负极对地电压大小，来动态调节可调直流电压源的输出电压，使光伏组件的母线负极对地电压保持在0V以上，从而达到抑制PID效应的技术效果，提高光伏发电效率，延长光伏组件的使用寿命。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置，其特征在于，包括相连接的电压采样电路和可调直流电压源；
所述电压采样电路连接在光伏组件的母线负极与地之间，采样光伏组件的母线负极与地之间的电压差值，传输给所述可调直流电压源；
所述可调直流电压源的输出端连接光伏逆变器输出端中性点，根据所述电压差值输出对应的直流电压，提高光伏组件的母线负极对地电压到0V以上。
2.根据权利要求1所述的光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置，其特征在于，所述可调直流电压源的输出端分别通过星型连接的三个电感，连接至光伏逆变器的三根输出线。
3.根据权利要求1所述的光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置，其特征在于，所述电压采样电路包括：差分放大器和电压跟随器，所述差分放大器的两个输入端分别连接光伏组件的母线负极和地，所述差分放大器的输出端连接所述电压跟随器的输入端，所述电压跟随器的输出端连接所述可调直流电压源。
4.根据权利要求3所述的光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置，其特征在于，所述差分放大器的两个输入端均连接有起保护作用的势垒二极管，所述势垒二极管将输入端电压限制在-15V至+15V。
5.根据权利要求3所述的光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置，其特征在于，所述差分放大器的同相输入端连接有RC滤波电路。
6.根据权利要求3所述的光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置，其特征在于，所述电压跟随器的输入端和输出端均连接有接地的滤波电容。
7.一种光伏系统，其特征在于，该光伏系统包括如权利要求1-6任一项所述的光伏组件电势诱导衰减效应抑制装置。
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