用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的pid效應(yīng)抑制裝置及光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的PID (PotentialInduced Degradat1n,電勢誘導(dǎo)衰減)效應(yīng)抑制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏行業(yè)的不斷發(fā)展，光伏電站的應(yīng)用地從荒無人煙的戈壁大漠到陽光燦爛的內(nèi)陸、沿海城市，應(yīng)用環(huán)境的不同造成了光伏電站的發(fā)電效率的差異性。組件的PID效應(yīng)作為影響電站發(fā)電量的重要因素之一，受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。PID效應(yīng)(PotentialInduced Degradat1n)又稱電勢誘導(dǎo)衰減，是電池組件的封裝材料和其上表面及下表面的材料，電池片與其接地金屬邊框之間的高電壓作用下出現(xiàn)離子迀移，而造成組件性能衰減的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了光伏電站的發(fā)電效率，直接對電站投資收益造成嚴(yán)重?fù)p失，如何有效治理PID效應(yīng)引起的損失就很有必要了?，F(xiàn)有的光伏系統(tǒng)PID解決方案之一為從光伏組件的源頭解決，即可以使用高性能的封裝材料，比如提高EVA膠膜的絕緣性能和阻隔性，但方法需要更換光伏系統(tǒng)的組件，其成本高，且不適用于現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)。鑒于成本考慮，目前此種高性能絕緣封裝材料的光伏組件的使用并不普及。
[0003]第二種解決方案為隔離光伏系統(tǒng)中使用光伏電池陣列PV負(fù)母線接地的方法，來避免PID現(xiàn)象的發(fā)生。安全考慮，接地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備由分?jǐn)嗥骷?高精度傳感器組成。分?jǐn)嗥骷?fù)責(zé)在故障電流出現(xiàn)時(shí)，分?jǐn)嘭?fù)極接地電路；傳感器負(fù)責(zé)檢測負(fù)極接地電路中的異常電流。當(dāng)檢測到負(fù)極接地電路中有異常電流通過時(shí)，分?jǐn)嗥骷矔r(shí)切斷負(fù)極接地電路，切斷漏電流通路。但此方法適用范圍局限于隔離光伏系統(tǒng)，不可以使用在非隔離光伏系統(tǒng)中，若發(fā)生組件正極接地故障則會造成電池板短路，甚至發(fā)生火災(zāi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有PID抑制技術(shù)的不足，提供一種用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的PID效應(yīng)抑制裝置，其對PID效應(yīng)的抑制效果更好，且安全可靠性更高，電路結(jié)構(gòu)更簡單，實(shí)現(xiàn)成本更低。
[0005]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
一種用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的PID效應(yīng)抑制裝置，包括儲能裝置，以及分別用于該儲能裝置充、放電的充電電路、放電電路；所述放電電路的正輸出端與光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏組件的負(fù)極連接，放電電路的負(fù)輸出端接地；所述充電電路的正、負(fù)輸入端分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)中的正、負(fù)直流母線連接；所述PID效應(yīng)抑制裝置還包括可依據(jù)直流母線電壓對充電電路和放電電路的通斷進(jìn)行控制的聯(lián)鎖開關(guān)裝置，當(dāng)直流母線電壓大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述聯(lián)鎖開關(guān)裝置可使充電電路導(dǎo)通，放電電路斷開；反之則使充電電路斷開，放電電路導(dǎo)通。
[0006]作為本發(fā)明第一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述聯(lián)鎖開關(guān)裝置包括:控制器以及分別與控制器連接的電壓采樣電路、第一開關(guān)、第二開關(guān)；所述電壓采樣電路用于對直流母線電壓進(jìn)行采樣；所述第一開關(guān)、第二開關(guān)分別串接于充電電路、放電電路中；控制器通過電壓采樣電路獲取直流母線電壓，并將其與所述預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)直流母線電壓大于等于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，控制第一開關(guān)導(dǎo)通，第二開關(guān)斷開；反之，則控制第一開關(guān)斷開，第二開關(guān)導(dǎo)通。
[0007]上述優(yōu)選技術(shù)方案利用控制器的邏輯控制來實(shí)現(xiàn)對充電電路、放電電路的通斷進(jìn)行聯(lián)鎖控制，控制更靈活；然而該方案需要控制器實(shí)現(xiàn)，其硬件成本較高，即使共用逆變單元的控制器，也存在大量占用寶貴的控制器端口的問題。為此，本發(fā)明進(jìn)一步提出以下幾種優(yōu)選技術(shù)方案，直接以直流母線電壓作為充、放電電路的控制信號，其不需要采樣電路和邏輯控制部件，硬件成本更低。
[0008]作為本發(fā)明第二種優(yōu)選技術(shù)方案，所述聯(lián)鎖開關(guān)裝置包括:直流電源模塊、第一開關(guān)、第二開關(guān)；第一開關(guān)、第二開關(guān)分別為常開開關(guān)、常閉開關(guān)，并分別串接于充電電路、放電電路中；所述直流電源模塊的正、負(fù)輸入端分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)中的正、負(fù)直流母線連接，直流電源模塊的輸出端分別連接第一開關(guān)和第二開關(guān)的控制信號輸入端，且該直流電源模塊被配置為:當(dāng)其輸入電壓大于等于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，其向第一開關(guān)和第二開關(guān)輸出控制信號，使得第一開關(guān)導(dǎo)通，第二開關(guān)斷開；反之，不輸出控制信號。
[0009]作為本發(fā)明第三種優(yōu)選技術(shù)方案，所述聯(lián)鎖開關(guān)裝置包括:直流電源模塊和開關(guān)；所述開關(guān)具有一對常開觸點(diǎn)和一對常閉觸點(diǎn)，所述常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)分別串接于充電電路、放電電路中；所述直流電源模塊的正、負(fù)輸入端分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)中的正、負(fù)直流母線連接，直流電源模塊的輸出端與所述開關(guān)的控制信號輸入端連接，且該直流電源模塊被配置為:當(dāng)其輸入電壓大于等于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，其向所述開關(guān)輸出控制信號，使得常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；反之，不輸出控制信號。
[0010]作為本發(fā)明第四種優(yōu)選技術(shù)方案，所述聯(lián)鎖開關(guān)裝置包括:第一直流電源模塊、第二直流電源模塊、第一開關(guān)、第二開關(guān)；第一開關(guān)、第二開關(guān)分別為常開開關(guān)、常閉開關(guān)，并分別串接于充電電路、放電電路中；第一直流電源模塊和第二電源調(diào)壓模塊的正、負(fù)輸入端分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)中的正、負(fù)直流母線連接，第一直流電源模塊的輸出端、第二直流電源模塊的輸出端分別連接第一開關(guān)和第二開關(guān)的控制信號輸入端；第一直流電源模塊和第二直流電源模塊被配置為:當(dāng)其輸入電壓大于等于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，向其所連接的開關(guān)輸出控制信號；否則，不輸出控制信號。
[0011]根據(jù)相同的發(fā)明思路還可以得到一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括如上任一技術(shù)方案所述PID效應(yīng)抑制裝置。
[0012]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
相比利用光伏組件使用高性能的封裝材料來阻止PID效應(yīng)發(fā)生的方案，本發(fā)明可以在不更改光伏組件的情況下，實(shí)現(xiàn)對PID效應(yīng)的抑制和防治，適用范圍廣，實(shí)現(xiàn)成本低；
相比現(xiàn)有PV負(fù)母線接地的PID效應(yīng)抑制方案，本發(fā)明不但適用于隔離型光伏系統(tǒng)，更可運(yùn)用于非隔離型的光伏系統(tǒng)，適用范圍更廣，且安全性更高；
本發(fā)明的儲能裝置在光伏組件輸出正常時(shí)從直流母線獲取電能進(jìn)行儲存，在光伏組件輸出電壓降低時(shí)對光伏組件負(fù)極施加一個(gè)直流正電壓，從而有效抑制PID效應(yīng)，本發(fā)明不需要復(fù)雜的逆變單元，結(jié)構(gòu)簡單，且充、放電電路的通、斷根據(jù)直流母線電壓的變化實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)聯(lián)鎖控制，PID效應(yīng)抑制效果更好。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明PID效應(yīng)抑制裝置的原理示意圖；
圖2為本發(fā)明第一個(gè)具體實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明第二個(gè)具體實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明:
圖1顯示了本發(fā)明PID效應(yīng)抑制裝置的基本原理。如圖1所示，該P(yáng)ID效應(yīng)抑制裝置包括儲能裝置，以及分別用于該儲能裝置充、放電的充電電路、放電電路；所述放電電路的正輸出端與光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏組件的負(fù)極PV-連接，放電電路的負(fù)輸出端接地PE ;所述充電電路的正、負(fù)輸入端分別與光伏發(fā)電系統(tǒng)中的正、負(fù)直流母線連接；所述PID效應(yīng)抑制裝置還包括可依據(jù)直流母線電壓對充電電路和放電電路的通斷進(jìn)行控制的聯(lián)鎖開關(guān)裝置，當(dāng)直流母線電壓大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述聯(lián)鎖開關(guān)裝置可使充電電路導(dǎo)通，放電電路斷開；反之則使充電電路斷開，放電電路導(dǎo)通。
[0015]在光照充足的情況下，光伏組件正常輸出，直流母線電壓高于預(yù)設(shè)值，此時(shí)充電電路導(dǎo)通，放電電路斷開，直流母線輸出的電能經(jīng)由充電電路儲存于儲能裝置；當(dāng)光照強(qiáng)度變?nèi)?，直流母線電壓降低至預(yù)設(shè)值以下時(shí)，充電電路斷開，放電電路導(dǎo)通，儲能裝置放電，向光伏組件的負(fù)極PV-施加一個(gè)直流正電壓，從而實(shí)現(xiàn)對PID效應(yīng)的有效抑制。
[0016]為了便于公眾理解，下面以兩個(gè)具體實(shí)施例來對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0017]實(shí)施例一、
圖2顯示了本發(fā)明光伏發(fā)電系統(tǒng)的一種具體結(jié)構(gòu)。如圖2所示，該光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的光伏電池陣列、直流開關(guān)、第一 EMC濾波裝置、DC/DC升壓單元、逆變單元、電抗器、第二 EMC濾波裝置、交流繼電器、第三EMC濾波裝置，第三EMC濾波裝置接入電網(wǎng)側(cè)。在該光伏發(fā)電系統(tǒng)中安裝有PID效應(yīng)抑制裝置，如圖2所示，所述PID效應(yīng)抑制裝置包括:電壓采樣電路、放電電路、儲能裝置、充電電路以及控制器。充電電路連接至逆變單元與光伏電池陣列之間的正、負(fù)母線上，通過充電電路對儲能裝置充電，儲存直流電能；儲能裝置的正端通過放電電路連接光伏電池陣列PV母線的負(fù)極，負(fù)端經(jīng)連接PE接地；電壓采樣電路用于對直流母線電壓進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果輸出至控制器。在白天光照充足時(shí)，母線電壓采樣達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，通過控制器控制放電電路斷開、充電電路閉合導(dǎo)通來對儲能裝置進(jìn)行充電儲能。在光照強(qiáng)度變?nèi)?，母線電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)，通過控制器控制充電電路斷開、放電電路閉合導(dǎo)通，來實(shí)現(xiàn)光伏電池陣列PV負(fù)母線對地增加一個(gè)直流正電壓，從而抑制PID效應(yīng)的發(fā)生。
[001