一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的方法，该方法通过以下方式实现：当逆变器处于关机状态时，利用光伏组件发出的电能，在光伏组件的负极与地之间施加一个正向电压，消除光伏组件上的电离层。本发明专利技术充分利用光伏组件发出的电能，在负极与地之间加一个正向电场，能够有效的抑制PID效应，装置结构简洁，安全可靠，克服了现有技术的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏发电领域，具体涉及一种应用于光伏逆变器中消除光伏组件PID效应的方法及装置。
技术介绍
当光伏电池组件长期工作在负偏压下极易产生PID效应，即潜在电势诱导衰减现象，PID效应会导致组件功率大幅下降，严重影响光伏系统的发电能力，直接影响光伏电站的实际发电量。PID效应产生的原因是：光伏组件的铝合金边框属于金属导体，同时封装所用钢化玻璃中含有大量的钠、铁元素，光伏电池封装胶膜(EVA)的体积电阻率也不是很高，这样铝合金边框、钢化玻璃中就会产生部分漏电流，钢化玻璃中的Na离子水解后会扩散入EVA内部，由于组件边框和光伏电池之间存在电势差，促使Na离子向电池的表面迁移，Na离子在电池的表面富集，甚至进入电池片的表层，在此过程中，光伏组件封装材料和薄膜之间会慢慢积累电荷，积累的电荷越来越多，就形成了电离层。因此，可以通过中和光伏组件表面积累的电荷来解决PID效应问题，从而增强光伏电站的发电效率。专利CN103490402A公开了一种抗PID电路，该电路的一端接逆变器直流输入的负极，另一端经熔断保护电路、电流传感器后接地。其中，熔断保护电路由并联的熔断器和保护电阻组成。此种电路可实现对光伏组件的PID效应的抑制。但负极接地会引起很大的安全隐患：负极接地后，若发生组件正极接地故障则会造成光伏组件的短路，引发火灾，同时工作人员触碰到正极会发生电击危险。专利CN104506130A公开了一种采用非隔离逆变器的太阳能光伏组件的抗PID装置，能够在太阳能光伏组件处于晚上非工作的状态下，利用外部直流电源自动对太阳能光伏组件的电压输出端负极与边框之间施加接近正向对地直流电，从而抵消太阳能光伏组件的电压输出端负极在白天时处于负压而产生的影响，实现太阳能光伏组件的PID现象抑制和性能恢复。专利CN204167913U公开了一种防PID效应逆变器装置，该装置采用直流发生器与逆变器并联，直流发生器一端与逆变器的直流侧相连，另一端与电网相连，夜晚光伏组件不发电时，逆变器处于断开的状态，直流发生器将市电转换为直流电对光伏组件加上反向电压，用于中和光伏组件表面上积累的电荷，消除光伏组件上的电离层，抑制光伏组件的PID效应。以上2个专利技术均可以有效的抑制光伏组件的PID效应，但是需要外接电源或与电网相连，成本较高，且负极引入外部电源后降低了系统的安全等级，存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够安全、有效抑制光伏组件PID效应的方法及装置。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的方法，该方法通过以下方式实现：当逆变器处于关机状态时，利用光伏组件发出的电能，在光伏组件的负极与地之间施加一个正向电压，消除光伏组件上的电离层。优选的，当光伏组件两端电压小于逆变器正常工作所需电压时，逆变器处于关机状态，利用储能电容存储光伏组件发出的电能，当储能电容两端电压达一定值(0.7倍逆变器启动直流电压)时，利用该储能电容在光伏组件的负极和地之间施加正向电压，消除光伏组件上的电离层。本专利技术抑制光伏组件PID效应的方法，具体步骤如下：（1）采集光伏组件两端的电压信号1、储能电容两端的电压信号2、光伏组件正负极与地之间的绝缘阻抗值；当储能电容两端的电压信号2＜设定值U3、光伏组件两端的电压信号1＜设定值U1、光伏组件的正极对地绝缘阻抗值≥设定值Rx、光祖组件的负极对地绝缘阻抗值≥设定值Ry，且逆变器为关机状态时，光伏组件开始对储能电容充电；（2）当储能电容两端的电压信号2≥设定值U2、光伏组件两端的电压信号1＜设定值U1、正极对地绝缘阻抗值≥设定值Rx、负极对地绝缘阻抗值≥设定值Ry，且逆变器为关机状态时，储能电容在光伏组件的负极和地之间施加正向电压，消除光伏组件上的电离层，实现PID效应的抑制和性能恢复；（3）当光伏组件两端的电压信号1≥设定值U1，或光伏组件的正极对地绝缘阻抗值＜设定值Rx，或光伏组件的负极对地绝缘阻抗值＜设定值Ry，或逆变器为开机状态时，储能电容与光伏组件断开连接；其中，U3<U2<U1。具体地，U1等于逆变器启动时所需直流电压值（即逆变器正常工作所需电压值），U2等于0.7倍U1，U3等于0.4倍U1，Rx、Ry为绝缘阻抗安全阈值（等于1MΩ）。本专利技术还提供了一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的装置，包括以下组件：电压采样模块1，用于获取光伏组件两端的电压信号1；电压采样模块2，用于获取储能电容两端的电压信号2；绝缘阻抗检测装置，用于检测光伏组件正负极与地之间的绝缘阻抗；储能电容，用于储存光伏组件发出的电能，并在光伏组件的负极与地之间施加正向电压；开关组，用于连接储能电容与光伏组件，控制储能电容与光伏组件的正负极及地之间的通断；控制单元，接收光伏组件两端的电压信号、储能电容两端的电压信号、光伏组件正负极与地之间的绝缘阻抗信息，获取逆变器的开机和关机状态，并对开关组发出控制信号。其中，开关组包括开关S1、开关S2、开关S3和开关S4。开关S1、开关S2、开关S3和开关S4均采用电控开关。各组件的具体连接关系如下：电压采样模块1的采集端分别与光伏组件的正极输出端和负极输出端相连，其信号输出端与控制单元的信号输入端相连，用于获取采样电压信号1并传递给控制单元。电压采样模块2的采集端分别与限流电阻的一端和储能电容的一端相连，其信号输出端与控制单元的信号输入端相连，用于获取采样电压信号2并传递给控制单元。绝缘阻抗检测装置分别与地以及光伏组件的正负极相连，并与控制单元相连，用于检测光伏组件正负极与地之间的绝缘阻抗，并将对地绝缘阻抗信息反馈给控制单元。储能电容C1一端分别与开关S3、S4的一端相连，另一端通过限流电阻R1与开关S1、S2相连，开关S1的另一端与光伏组件的正极相连，开关S2的另一端与光伏组件的负极相连，开关S3的另一端与光伏组件的负极相连，开关S4的另一端与接地端子相连。控制单元与逆变器相连，用于获取逆变器的开机和关机状态。控制单元的信号输出端分别与开关S1、开关S2、开关S3、开关S4相连，用于根据接受到的电压采样信号、对地绝缘阻抗信号和逆变器工作状态，发出相应的控制信号控制开关的工作。当光照较弱，光伏组件两端电压小于逆变器正常工作所需工作电压时，逆变器会停止工作，进入关机状态，但是光伏组件仍然能够发出一定的电能，充分利用此时光伏组件发出的电能为储能电容C1充电；当储能电容两端电压达到一定值(0.7倍逆变器启动直流电压)后，开始利用储能电容C1中储存的电能对光伏组件进行修复。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术充分利用光伏组件发出的电能，在负极与地之间加一个正向电场，能够有效的抑制PID效应，装置结构简洁，安全可靠，克服了现有技术的缺陷。附图说明图1为本专利技术用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的装置连接示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的方法，其特征在于：当逆变器处于关机状态时，利用光伏组件发出的电能，在光伏组件的负极与地之间施加一个正向电压。

【技术特征摘要】
1.一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的方法，其特征在于：当逆变器处于关机状态时，利用光伏组件发出的电能，在光伏组件的负极与地之间施加一个正向电压。
2.根据权利要求1所述抑制光伏组件PID效应的方法，其特征在于：当光伏组件两端电压小于逆变器正常工作所需电压时，逆变器处于关机状态，利用储能电容存储光伏组件发出的电能，当储能电容两端电压达一定值时，利用该储能电容在光伏组件的负极和地之间施加正向电压，消除光伏组件上的电离层。
3.根据权利要求2所述抑制光伏组件PID效应的方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）采集光伏组件两端的电压信号1、储能电容两端的电压信号2、光伏组件正负极与地之间的绝缘阻抗值；当储能电容两端的电压信号2＜设定值U3、光伏组件两端的电压信号1＜设定值U1、光伏组件的正极对地绝缘阻抗值≥设定值Rx、光伏组件的负极对地绝缘阻抗值≥设定值Ry，且逆变器为关机状态时，光伏组件开始对储能电容充电；
（2）当储能电容两端的电压信号2≥设定值U2、光伏组件两端的电压信号1＜设定值U1、正极对地绝缘阻抗值≥设定值Rx、负极对地绝缘阻抗值≥设定值Ry，且逆变器为关机状态时，储能电容在光伏组件的负极和地之间施加正向电压，消除光伏组件上的电离层，实现PID效应的抑制和性能恢复；
（3）当光伏组件两端的电压信号1≥设定值U1，或光伏组件的正极对地绝缘阻抗值＜设定值Rx，或光伏组件的负极对地绝缘阻抗值＜设定值R...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹瑞峰，谭理华，黄存荣，
申请(专利权)人：南京科远自动化集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32