一种防电势诱导衰减的光伏发电系统的制作方法

本发明涉及光伏组件的电势诱导衰减(PID)效应技术领域，具体涉及一种防电势诱导衰减的光伏发电系统。

背景技术：

光伏组件的电势诱导衰减(PID)效应，PID效应是指光伏组件中的玻璃、封装材料、铝边框与电池片之间存在漏电流，使大量电荷聚集在电池片表面，导致电池填充因子、开路电压、短路电流降低，使电池乃至组件功率造成衰减的现象，出现PID效应的光伏组件的发电性能和耐久性受到严重影响。传统解决光伏电站PID效应的方法有以下几种：方案一、如图1所示，将光伏组件负极或正极接地；方案二、如图2所示，夜间给光伏组件对地施加反压；方案三、如图3所示，在逆变器交流侧利用至少一相构造出耦合点，在该耦合点对地之间施加抬升电压以抬高耦合点电压，从而抬高光伏组件正极或负极对地电压。但是，第一种方案存在漏电流触电方面的安全风险。第二种方案在逆变器并网工作时无法起到抑制PID效应的作用。第三种方案需要使用相关器件连接在电网上构造出抬升电路的耦合端。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种防电势诱导衰减的光伏发电系统，能够同时实现对所述光伏发电系统在白天逆变器工作过程中PID效应的抑制功能和夜间施加反压进行PID效应恢复的功能。。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种防电势诱导衰减的光伏发电系统，包括光伏阵列、逆变器方阵、交流配电单元和隔离变压器；所述光伏阵列中每个电池组件的输出端与逆变器方阵中每个逆变器的输入端相连接，为逆变器提供直流电源；所述每个逆变器的输出端均与交流配电单元的输入端相连接，用于对交流电进行配电输出；所述交流配电单元的输出端与隔离变压器的低压侧相连接，隔离变压器的高压侧直接与电网相连接；所述逆变器方阵中的每个逆变器主要由DC/AC逆变单元、交流辅源、控制器和交流滤波单元组成，所述DC/AC逆变单元的输入端与光伏阵列的输出端相连接，DC/AC逆变单元的输出端与交流滤波单元的输入端相连接，所述交流辅源的输出端与控制器的电源端相连接，在夜间逆变器脱网时为控制器提供电源，所述控制器的输出端分别与DC/AC逆变单元中的开关管驱动端和交流滤波单元中的并网继电器开关K相连接，分别输出控制信号1和控制信号2，其中控制信号1控制DC/AC逆变单元中各开关管的开关状态，控制信号2控制交流滤波单元中并网继电器K的工作状态；还包括设置在交流配电单元输出端或隔离变压器的低压侧的防PID电源模块，用于抬升逆变器交流侧和直流侧对地的电压；所述防PID电源模块能够独立于光伏发电系统之外，作为独立单元模块进行安装。

所述DC/AC逆变单元是由三相逆变桥构成。

所述交流滤波单元是由三相LC交流滤波电路分别串联一并网继电器开关K组成。

所述防PID电源模块包括工频变压器、电压抬升电路和耦合电路，所述工频变压器原边与交流配电单元输出端或隔离变压器的低压侧三相输入相连接，工频变压器的副边与电压抬升电路的输入端相连接，给电压抬升电路供电，工频变压器原边中性点N与电压抬升电路的正输出端通过耦合电路相连接，电压抬升电路负输出端接地。

所述电压抬升电路为可调直流输出电压的AC/DC电源模块。

所述工频变压器采用YY变压器、YD变压器或分裂变压器；变压器的输入和输出为单个抽头或多个抽头。

所述耦合电路是由电阻、电容及电感进行串联、并联的任意组合形成的阻性、容性或感性电路。

所述每个逆变器中的控制器在白天逆变器正常工作时，每个逆变器中的控制器按照正常的逆变工作状态对DC/AC逆变单元的开关管和交流滤波单元中的并网继电器进行控制；

所述每个逆变器中的控制器在夜间逆变器脱网时，逆变器中的控制器由逆变器中的交流辅源提供电源，此时逆变器中的控制器发出控制信号1，用于控制DC/AC逆变单元中某一相的下半桥臂开关管导通，同时逆变器中的控制器发出控制信号2，用于控制交流滤波单元中与DC/AC逆变单元中所导通下半桥臂相对应相的滤波支路中的并网继电器K吸合；这样在逆变器夜间脱网时，由防PID电源模块、交流配电单元、交流滤波单元中继电器吸合的滤波电路、DC/AC逆变单元中导通的下桥臂、光伏阵列中的PV-形成电流回路，所以防PID电源模块中的电压抬升电路输出的恒定电压将经过此回路作为反压施加在PV-对地之间，此时光伏组件即进行PID效应恢复；此即实现了所述系统在夜间逆变器不工作时的反压补偿恢复功能。

本发明和现有技术相比较，具有如下优点：

(1)所述防PID电源模块可独立于光伏发电系统之外，作为独立单元模块进行安装。该模块可安装于光伏发电系统的交流输出侧或隔离变压器的低压侧，该模块安装灵活方便。

(2)所述防PID电源模块可直接与交流三相进行连接，中间不需要采用其它电气元件虚拟出中性点后进行连接，同时该PID电源模块同时从三相电取电给电压抬升电路供电，有效的节省了电路成本。

(3)所述防PID电源模块中的电压抬升电路为可调直流输出电压的AC/DC电源模块，可根据现场实际情况进行灵活调整，以满足现场的需求。

(4)所述一种防电势诱导衰减的光伏发电系统同时具备白天抑制PID效应和夜间针对PID效应施加反压补偿恢复的功能，功能全面且稳定。

附图说明

图1为现有技术方案一防电势诱导衰减的光伏发电系统图。

图2为现有技术方案二防电势诱导衰减的光伏发电系统图。

图3为现有技术方案三防电势诱导衰减的光伏发电系统图。

图4为本发明防电势诱导衰减的光伏发电系统图。

图5为本发明防PID电源模块图。

图6为本发明PID效应恢复电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图4所示，本发明一种防电势诱导衰减的光伏发电系统，包括光伏阵列、逆变器方阵、交流配电单元和隔离变压器；所述光伏阵列中每个电池组件的输出端与逆变器方阵中每个逆变器的输入端相连接，为逆变器提供直流电源；所述每个逆变器的输出端均与交流配电单元的输入端相连接，用于对交流电进行配电输出；所述交流配电单元的输出端与隔离变压器的低压侧相连接，隔离变压器的高压侧直接与电网相连接；所述逆变器方阵中的每个逆变器主要由DC/AC逆变单元、交流辅源、控制器和交流滤波单元组成，所述DC/AC逆变单元的输入端与光伏阵列的输出端相连接，DC/AC逆变单元的输出端与交流滤波单元的输入端相连接，所述交流辅源的输出端与控制器的电源端相连接，在夜间逆变器脱网时给控制器提供电源，所述控制器的输出端分别与DC/AC逆变单元中的开关管驱动端和交流滤波单元中的并网继电器开关K相连接，分别输出控制信号1和控制信号2，其中控制信号1控制DC/AC逆变单元中各开关管的开关状态，控制信号2控制交流滤波单元中并网继电器K的工作状态；还包括设置在交流配电单元输出端或隔离变压器的低压侧的防PID电源模块，用于抬升逆变器交流侧和直流侧对地的电压；所述防PID电源模块能够独立于光伏发电系统之外，作为独立单元模块进行安装。所述交流滤波单元是由三相LC交流滤波电路分别串联一并网继电器开关K组成。

如图5所示，所述防PID电源模块包括工频变压器、电压抬升电路和耦合电路，所述工频变压器原边与交流配电柜输出端或隔离变压器的低压侧三相输入相连接，工频变压器的副边与电压抬升电路的输入端相连接，给电压抬升电路供电，工频变压器原边中性点N与电压抬升电路的正输出端通过耦合电路相连接，电压抬升电路负输出端接地。

作为本发明的优选实施方式，所述电压抬升电路为可调直流输出电压的AC/DC电源模块。

作为本发明的优选实施方式，所述工频变压器采用YY变压器、YD变压器或分裂变压器；变压器的输入和输出为单个抽头或多个抽头。

作为本发明的优选实施方式，所述耦合电路是由电阻、电容及电感进行串联、并联的任意组合形成的阻性、容性或感性电路。

本发明的工作原理为：光伏发电系统在白天并网工作时，逆变器中的控制器按照正常的逆变工作状态对DC/AC逆变单元和交流滤波单元中的开关管和继电器进行控制。防PID电源模块中的电压抬升电路输出一定的电压值，YY变压器的原边中性点N即被抬升相同的电压值，同YY变压器原边相连的交流三相处的电压同步被抬升相同的电压值，同时与逆变器方阵所连接的光伏阵列中所有光伏组件的正负极对地电势均将被稳定抬升相同的电压值。针对不同类型光伏组件，该方案均能实现对所述系统在白天逆变器工作过程中PID效应的抑制功能。光伏发电系统在夜间逆变器脱网时，逆变器中的控制器由逆变器中的辅助电源提供电源，此时逆变器中的控制器发出控制信号1，用于控制DC/AC逆变单元中某一相的下半桥臂开关管导通，同时逆变器中的控制器发出控制信号2，用于控制交流滤波单元中与DC/AC逆变单元中所导通下半桥臂相对应相的滤波支路中的并网继电器K吸合。这样在逆变器夜间脱网时，由防PID电源模块、交流配电单元、交流滤波单元中继电器吸合的滤波电路、DC/AC逆变单元中导通的下桥臂、PV-形成电流回路，所以防PID电源模块中的电压抬升电路输出的恒定电压将经过此回路作为反压施加在PV-对地之间，此时光伏组件即进行PID效应恢复。此即实现了所述系统在夜间逆变器不工作时的反压补偿恢复功能。

如图6所示，为夜间PID效应恢复电路一实施例。夜间逆变器脱网时，逆变器中的交流辅源给控制器供电。此时，逆变器中的控制器由正常的逆变控制方式改为PID效应恢复的控制方式，即控制器发出控制信号1，控制DC/AC逆变单元中的b相桥臂中的下桥臂开关管T2导通，同时发出控制信号2，控制交流滤波单元中b相支路中并网继电器K吸合，这样防PID电源模块中的电压抬升电路输出的恒定电压将经过交流滤波单元中的b相滤波支路、逆变器中b相下半桥臂施加在PV-对地之间，使光伏组件进行PID效应恢复，实现系统在夜间逆变器不工作时的反压补偿恢复功能。