一种用于逆变器抑制光伏组件pid现象的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]一种用于逆变器抑制光伏组件PID现象的方法及装置，属于太阳能光伏发电系统中的保护装置。
【背景技术】
[0002]PID是电位诱发衰减(Potential Induced Degradat1n)。光伏组件长期在高电压作用下会使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致FF、Isc, Voc降低，使组件性能低于设计标准，这种现象叫电位诱发衰减，简称PID现象。实践表明，无论是晶硅组件或者薄膜组件等任何一种组件，在负偏压下都有PID的风险，当组件发生PID现象时，会严重影响发电效率，特别严重的，发电效率会衰减到额定值的50%以下，严重影响光伏电站投资回报周期。
[0003]PID的衰减模式有:
O半导体活性区受到影响，导致分层现象:活性层内离子的迀移，导致电荷聚集，影响半导体材料表面的活性区。严重情况下，离子的聚集，例如钠离子在玻璃表面的聚集，将导致分层现象。
[0004]2)半导体结的性能衰减和分流现象:离子迀移会发生在活性层内，使半导体结的性能衰减并造成分流。
[0005]3)电离腐蚀和大量金属离子的迀移现象:通常封装过程中的湿气会造成电解腐蚀和金属导电离子的迀移。
[0006]目前，造成PID现象的原因可能分外部原因和内部原因2种:
外部原因:光伏组件在野外高温、潮湿和由于光伏阵列接地方式引起的光伏组件严重的腐蚀和衰退。
[0007]内部原因:是逆变器不接地；环境条件如温湿度使电池片和接地边框之间形成漏电流；封装材料、背板、玻璃和边框之间形成了漏电流通道；电池生产工艺等方面。
[0008]针对减缓、抑制、消除PID现象，目前有以下几种常见办法:
O系统负极接地:即光伏系统接地。光伏系统由光伏组件、汇流箱、直流配电柜、逆变器等元件、设备组成。比较常见的方式为选取汇流箱或者逆变器的负极接地。实验证明，该方法可以有效预防、减缓PID现象发生。但该种方法与目前设计的主流的光伏系统完全不同，为了安全考虑，目前光伏系统的设计都是采用直流侧不接地的方式，即光伏系统的直流侧的正极和负极都未与大地有任何电气连接。如果强行采用负极接地的方式，会导致一些杂散电流从接地通道叠加在直流侧输入端，并且当正极绝缘破损时，可能对人、设备、系统产生严重的伤害。
[0009]在光伏系统中，未接地系统在实际使用时，光伏组件的负极电势会比地要低，负极和地之间存在一个负电压，会导致光伏PID现象的产生。为了遏制PID现象的产生，用简单的负极接地，迫使负极和地之间等电位。这种办法虽然能有效的遏制PID现象的产生速度，但是也会带来新的安全问题。譬如，当系统正极发生接地故障时，系统的漏电流会比较大，对光伏电站会是一个巨大的威胁。因为负极接地，那么大地就和负极是等电位，这样如果人员误触到光伏组件的正极，会对人员的人身安全造成巨大的损害。同时，由于光伏系统负极接地，那么系统的交流侧和直流侧就会形成一定的环流，对光伏系统也存在不安全因素。
[0010]2)提高封装材料绝缘强度:目前各个组件工厂都在通过提高封装材料的绝缘强度来减小组件对地的漏电流，事实证明，提高封装材料的绝缘强度的确可以减缓PID现象发生的时间，但从根本上杜绝PID现象的发生，还是非常困难的。
[0011]3)调整电池片的工艺:通过调整电池片工艺，也可以减缓PID现象的发生。
[0012]本申请人在先的申请号为201410817462.2，专利名称为一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法及装置中，已经充分公开了通过控制器中的MCU经过转换模块，控制可调节直流电源的技术方案，即控制器将数字信号经转换模块转化为模拟量信号，送给可调节直流电源，可调节直流电源将模拟量信号转化为0~1500V的电压输出，并详细公开了具体的原理和实现方式。
【发明内容】
[0013]本发明在光伏系统的负极和地之间接入一个高阻值的电阻1，避免了负极直接接地，即使正极故障时接地，或者人触摸到系统的正极，也能把电流限制在一定的范围内，保证系统和人员的安全。同时，我们在系统的负极和地之间接入了一个可调直流电源2，用于抬高系统的负极和地之间的电压，可调直流电源2通过控制器9调节，改善正向电压抑制PID现象的效果，同时调节具有连续性和实时性。
[0014]高压继电器6与直流霍尔传感器4配合使用，当直流霍尔传感器4检测到的电流大于我们设定的保护值时或者有冲击时，通过控制器9驱动高压继电器6来关断该接地电路，以保证系统和人员安全。熔断器5的作用是二级保护，当霍尔器件或者高压继电器失效时，熔断器依然可以起到保护电路的作用。
[0015]系统还可包括电压检测电路7或电压检测电路8，分别用于检测母线正极对地电压和母线负极对地电压，检测到的电压值参与逻辑控制，母线正极对地电压小于保护值时系统正常工作，当母线负极对地电压变化时，控制器9根据监测到的电压值调节可调直流电源2，改善正向电压值抑制PID现象，控制器9驱动高压继电器6来关断该接地电路，以保证系统和人员安全。
[0016]一种用于逆变器抑制光伏组件PID现象的方法及装置，其特征在于，一种用于逆变器抑制光伏组件PID现象的方法的步骤如下:
1)在光伏系统的母线负极上串接电阻1，可调节直流电源2，直流霍尔传感器4，熔断器5和高压继电器6，之后接地，所述可调节直流电源2的正极接母线负极方向；
2)用控制器9采集直流霍尔传感器4监测到的电流大小，当直流霍尔传感器4监测到的电流变化时，控制器9调节可调节直流电源2上的电压大小，改善调节效果，当监测到的电流超过预设的保护电流大小时，控制器9控制高压继电器6断开电路。
[0017]所述可调节直流电源2还并联有二极管3，所述二极管3的导通端接可调节直流电源2的负极，用以保护可调节直流电源2不受负极对地的反向电压影响。
[0018]所述母线负极和大地之间还连接有负极电压监测电路7，所述负极电压监测电路7监测到的电压送给控制器9进行逻辑决策，进而控制可调节直流电源2和高压继电器6。
[0019]所述母线正极和大地之间还连接有正极电压监测电路8，所述正极电压监测电路8监测到的电压送给控制器9进行逻辑决策，进而控制可调节直流电源2和高压继电器6。
[0020]所述控制器9包括MCU91，电压采集模块92，电流采集模块93，输出模块94和转换模块95，所述电压采集模块92用于采集负极电压监测电路7和正极电压监测电路8监测到的电压，送给MCU91决策，所述电流采集模块93用于采集直流霍尔传感器4的电流大小，送给MCU91决策，所述输出模块94接收MCU91的控制信号，进而控制高压继电器6，所述转换模块95接收MCU91的控制信号，进而调节可调节直流电源2输出电压的大小。
[0021]一种用于逆变器抑制光伏组件PID现象的装置，其特征在于:包括电阻1，可调节直流电源2，直流霍尔传感器4，熔断器5，高压继电器6和控制器9，所述电阻I，可调节直流电源2，直流霍尔传感器4，熔断器5，高压继电器6串联在母线负极和大地之间，所述控制器9 一端连接可调节直流电源2，一端连接直流霍尔传感器4，一端连接高压继电器6。
[0022]所述可调节直流电源2还并联有二极管3，所述二极管3的导通端接可调节直流电源2的负极。
[0023]所述母线负极和大地之间还连接有负极电压监测电路7，所述负极电压监测电路7连接控制器9。
[0024]所述母线正极和大地之间还连接有正极电压监测电路8，所述正极电压监测电路8连接控制器9。
[0025]所述控制器9包括MCU91，电压采集模块92，电流采集模块93，输出模块94和转换模块95，所述电压采集模块92 —端连接负极电压监测电路7和正极电压监测电路8，一端连接MCU91，所述电流采集模块93 —端连接霍尔传感器4，一端连接MCU91，所述输出模块94 一端连接MCU91，一端连接高压继电器6，所述转换模块95 —端连接MCU91，一端连接可调节直流电源2。
[0026]一种用于逆变器抑制光伏组件PID现象的方法及装置优点在于:
1)未将光伏系统的“未接地系统”直接改成“直接接地”系统；
2)保证负极对地电压的正向偏置，更好的消除和遏制PID现象；
3)系统不需断开逆变器，在光伏系统正常发电时也可使用，适用范围更广；
4)系统具有多重安全防护措施，安全性强；
5)系统具有可扩展性，功能可依需要增加，例如报警，信息交换等，可直接安装于在逆变器内，并实现与逆变器的数据交换。
【附图说明】
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