防電勢誘導衰減的光伏系統和光伏逆變器的製造方法
2023-11-05 03:59:57 1
防電勢誘導衰減的光伏系統和光伏逆變器的製造方法
【專利摘要】本申請公開了一種防電勢誘導衰減的光伏系統和光伏逆變器，其中，該光伏系統包括：光伏陣列；直流側與所述光伏陣列相連、交流側與電網相連的光伏逆變器；以及連接在所述光伏陣列和所述光伏逆變器之間的負極隔離裝置，用於將所述光伏逆變器的直流母線負極與所述光伏陣列的負極隔離開，以防止或削弱系統中的PID效應。
【專利說明】防電勢誘導衰減的光伏系統和光伏逆變器
【技術領域】
[0001]本發明涉及光伏發電【技術領域】，更具體地說，涉及一種防電勢誘導衰減的光伏系統和光伏逆變器。
【背景技術】
[0002]PID (potential Induced Degradat1n,電勢誘導衰減)效應,是指光伏電池在特定對地電壓下，由於電勢誘導而表現出的輸出特性大幅衰減的現象。如何防止或削弱光伏系統中的PID效應，成為光伏行業亟待解決的問題。
【發明內容】
[0003]有鑑於此，本發明提供一種防電勢誘導衰減的光伏系統和光伏逆變器，以防止或削弱光伏系統中的PID效應。
[0004]一種防電勢誘導衰減的光伏系統，包括:
[0005]光伏陣列；
[0006]直流側與所述光伏陣列相連、交流側與電網相連的光伏逆變器；
[0007]以及連接在所述光伏陣列和所述光伏逆變器之間的負極隔離裝置，用於將所述光伏逆變器的直流母線負極與所述光伏陣列的負極隔離開。
[0008]其中，所述負極隔離裝置為開關器件，其中:所述開關器件的一端接所述光伏陣列的負極，其另一端接所述光伏逆變器的直流母線負極。
[0009]其中，所述負極隔離裝置為二極體，其中:所述二極體的陰極接所述光伏陣列的負極，其陽極接所述光伏逆變器的直流母線負極。
[0010]其中，所述負極隔離裝置為Buck電路，該Buck電路包括電感、開關管和二極體，其中:
[0011]所述二極體的陽極經所述開關管接所述光伏陣列的負極，同時經所述電感接所述光伏逆變器的直流母線負極，其陰極接所述光伏陣列的正極。
[0012]其中，所述負極隔離裝置為Boost電路，該Boost電路包括電感、開關管和二極體，其中:
[0013]所述二極體的陰極經所述電感接所述光伏陣列的負極，並經過所述開關管接所述光伏陣列的正極，其陽極接所述光伏逆變器的直流母線負極。
[0014]可選地，所述防PID的光伏系統還包括:連接在所述光伏逆變器和所述電網之間的交流隔離裝置；
[0015]以及連接在所述光伏逆變器的直流母線上的電位限定裝置，用於使所述光伏逆變器的直流母線負極產生一個相對於大地的正電位。
[0016]其中，所述電位限定裝置為電阻、二極體、穩壓管和熔絲中的一種或任意幾種的組口 ο
[0017]其中，所述電位限定裝置為電壓源，其中:所述電壓源的負極接地，其正極接所述光伏逆變器的直流母線負極、直流母線正極或直流母線中點。
[0018]一種光伏逆變器，包括光伏逆變器本體，以及連接在光伏陣列和所述光伏逆變器本體之間的負極隔離裝置，其中:所述負極隔離裝置用於將所述光伏陣列的負極與所述光伏逆變器本體的直流母線負極隔離開。
[0019]可選地，所述光伏逆變器還包括:連接在所述光伏逆變器本體的直流母線上的電位限定裝置，用於使所述光伏逆變器本體的直流母線負極產生一個相對於大地的正電位。
[0020]從上述的技術方案可以看出，在常規的光伏系統中，光伏逆變器的直流母線負極Bus—與光伏陣列的負極PV—在電氣上是連接在一起的，因此兩者具有相等的電位，而本發明將PV —與Bus—隔離開，由於PV —與Bus —隔離開後光伏逆變器的直流母線中點基本與大地等電位，且光伏陣列要實現防止或削弱PID效應就必須滿足PV—對地正偏壓，因此通過令光伏逆變器的直流母線中點電位低於PV，就可以使PV —超過大地電位，從而達到防止或削弱PID效應的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發明實施例一公開的一種防PID的光伏系統結構不意圖；
[0023]圖2為示例I公開的一種應用在圖1所述光伏系統中的負極隔離裝置結構示意圖；
[0024]圖3為示例2公開的一種應用在圖1所述光伏系統中的負極隔離裝置結構示意圖；
[0025]圖4為示例3公開的一種應用在圖1所述光伏系統中的負極隔離裝置結構示意圖；
[0026]圖5為示例4公開的一種應用在圖1所述光伏系統中的負極隔離裝置結構示意圖；
[0027]圖6為本發明實施例二公開的一種防PID的光伏系統結構示意圖；
[0028]圖7為示例5公開的一種應用在圖6所述光伏系統中的電位限定裝置結構示意圖；
[0029]圖8a為示例6公開的一種應用在圖6所述光伏系統中的電位限定裝置結構示意圖；
[0030]圖8b為示例6公開的又一種應用在圖6所述光伏系統中的電位限定裝置結構示意圖；
[0031]圖8c為示例6公開的又一種應用在圖6所述光伏系統中的電位限定裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0033]參見圖1，本發明實施例公開了一種防PID的光伏系統，以防止或削弱光伏系統中的PID效應，包括:
[0034]光伏陣列10，其中，光伏陣列10由一定數量的光伏電池串、並聯組裝而成，其包括的光伏電池的數量由實際用電需求決定，並不局限；
[0035]直流側與光伏陣列10相連、交流側與電網相連的光伏逆變器20 ；
[0036]以及連接在光伏陣列10和光伏逆變器20之間的負極隔離裝置30，用於將光伏陣列10的負極與光伏逆變器30的直流母線負極隔離開。
[0037]為了便於下文的描述，用PV—表示光伏陣列10的負極及其參數，用PV+表示光伏陣列10的正極及其參數，用Bus—表示光伏逆變器20的直流母線負極及其參數，用Bus+表示光伏逆變器20的直流母線正極及其參數，用Bus°表示光伏逆變器20的直流母線中點及其參數，用Vpv表示光伏陣列10兩端電壓，用Vbus表示光伏逆變器20的直流母線電壓。
[0038]光伏陣列10的最低電位是PV —，光伏逆變器20的直流母線上的最低電壓是Bus —(直流母線是光伏逆變器中的逆變單元的電源進線，所述直流母線上有支撐電容)，在常規的光伏系統中，PV—與Bus—在電氣上是連接在一起的，因此兩者具有相等的電位，而本實施例利用負極隔離裝置30將PV —與Bus—隔離開，得到了一種新的系統結構，此時:由於PV —與Bus —隔離後，光伏逆變器20的直流側不接地，而對於直流側不接地的光伏逆變器20來說，Bustl基本與大地等電位；又由於光伏陣列10的生產工藝決定了要實現防止或削弱PID效應，就必須滿足PV—對地正偏壓；結合這兩點可知，只需令Bus° < PV —，就可以使PV一超過大地電位，從而達到防止或削弱PID效應的目的。
[0039]其中，關於Bus° < PV —的實現方法，分析如下:已知通過控制光伏逆變器20的運行可改變直流母線電壓Vbus的大小，那麼為實現Bus° 2*VPV(當Vbus> 2*VPV 時，必然存在 Bus+ — Bus0 > PV+ — PV —，而當 Bus+ — Bus0 > PV+ — PV —時，就必然存在 Bus0 < PV —)。
[0040]由於負極隔離裝置30會將光伏陣列10與光伏逆變器20隔離開，為避免白天光照充足時光伏能源白白浪費，所述防PID的光伏系統更適於工作在光伏陣列10輸出電壓較低的時段，例如早晨光照較弱或夜間待機時段；當光照增強時，僅需利用現有的技術手段使負極隔離裝置30退出工作即可。具體的，負極隔離裝置30可採用多種拓撲結構實現，如示例I?示例5。
[0041]示例 1:
[0042]參見圖2，負極隔離裝置30為開關器件K，其中:開關器件K的一端接PV —，其另一端接Bus 一。
[0043]此時，只需控制光伏逆變器20使Vbus > 2Vpv,就可令PV —超過大地電位。
[0044]示例 2:
[0045]參見圖3，負極隔離裝置30為二極體VD，其中:二極體VD的陰極接PV —，其陽極接Bus ―。
[0046]同樣的，只需控制光伏逆變器20使Vbus > 2VPV,就可令PV —超過大地電位。
[0047]示例3:
[0048]參見圖4，負極隔離裝置30為Buck電路，該Buck電路包括電感L、開關管Q和二極體VD，其中:二極體VD的陽極經開關管Q接PV —，並經電感L接Bus —，其陰極接PV+。
[0049]同示例I原理一致，只需控制開關管Q斷開，並控制光伏逆變器20使Vbus > 2VPV,就可令PV —超過大地電位。
[0050]示例 4:
[0051]參見圖5，負極隔離裝置30可以是Boost電路，該Boost電路包括電感L、開關管Q和二極體VD，其中:二極體VD的陰極經電感L接PV —，並經過開關管Q接PV+，其陽極接Bus ―。
[0052]所述Boost電路的輸入電壓Vpv始終低於輸出電壓VBus，此時只需調節Vpv (或VBus)的參數大小使Vbus > 2VPV,即可令PV—超過大地電位。
[0053]其中需要說明的是，對於多級式光伏逆變器來說，直流變換器(如上述Buck電路和Boost電路)屬於逆變單元的前級電路，是所述多級式光伏逆變器本身就有的模塊，因此當光伏逆變器20為多級式光伏逆變器時，若以示例3-4中的直流變換器作為負極隔離裝置的話，則根本無須再引入新的電子器件，不會增加成本。當光照充足時，所述直流變換器直接恢復其正常工作即可。
[0054]實施例二:
[0055]參見圖6，本發明實施例二公開了又一種防PID的光伏系統，以防止或削弱光伏系統中的PID效應，包括:
[0056]光伏陣列10 ;交流隔離裝置40 ；
[0057]直流側與光伏陣列10相連、交流側通過交流隔離裝置40接入電網的光伏逆變器20 ；
[0058]連接在光伏陣列10和光伏逆變器20之間的負極隔離裝置30，用於將光伏陣列10的負極與光伏逆變器20的直流母線負極隔離開；
[0059]以及連接在光伏逆變器20的直流母線上的電位限定裝置50，用於使光伏逆變器20的直流母線負極產生一個相對於大地的正電位。
[0060]為了防止直流串入電網，減少諧波對電網的影響，本實施例二在光伏逆變器20與電網之間引入了交流隔離裝置40，以實現直流與交流電網的電氣隔離；同時，本實施例二還引入了電位限定裝置50，用於將Bus —限定為一個相對地的正電位，以實現光伏逆變器20的直流接地保護。
[0061]其中，負極隔離裝置30可以採用實施例一公開的任一種拓撲結構。交流隔離裝置40可採用現有的隔離變壓器。電位限定裝置50的拓撲結構較多，如示例5?示例6。
[0062]示例5:
[0063]電位限定裝置50可以是電阻、二極體、穩壓管和熔絲中的一種或任意幾種的組合。如圖7所示，電位限定裝置50包括電阻R和二極體VD，其中:二極體VD的陰極接Bus —，其陽極經電阻R接地。此時，Bus—相對於大地的電位被限定為二極體VD兩端壓降與電阻R兩端壓降之和。
[0064]示例 6:
[0065]電位限定裝置50也可以採用電壓源實現，具體的:該電壓源E的負極接地，其正極接Bus —(如圖8a所示)、Bus+ (如圖8b所示)或Bus0 (如圖8c所示)。
[0066]其中，當電壓源E的正極接Bus—時，Bus—相對於大地的電位被限定為電壓源E的輸出電壓；當電壓源E的正極接Bus+時，Bus—相對於大地的電位被限定為電壓源E的輸出電壓與Vbus之差；當電壓源E的正極接Bus°時，Bus—相對於大地的電位被限定為電壓源E的輸出電壓與VBus/2之差。
[0067]此外，本發明實施例還公開了一種光伏逆變器，它包括光伏逆變器本體，以及連接在光伏陣列和所述光伏逆變器本體之間的負極隔離裝置，其中:所述負極隔離裝置用於將所述光伏陣列的負極與所述光伏逆變器本體的直流母線負極隔離開。該光伏逆變器適於應用在交流側與電網不存在電氣隔離的非隔離型光伏系統中，其中所述負極隔離裝置可選用實施例一公開的任一種負極隔離裝置。
[0068]作為優選，所述光伏逆變器還包括:連接在所述光伏逆變器本體的直流母線上的電位限定裝置，用於使所述光伏逆變器本體的直流母線負極產生一個相對於大地的正電位。該光伏逆變器適於應用在交流側與電網存在電氣隔離的隔離型光伏系統中，其中所述電位限定裝置可選用實施例二公開的任一種電位限定裝置。
[0069]綜上所述，在常規的光伏系統中，光伏逆變器的直流母線負極Bus—與光伏陣列的負極PV—在電氣上是連接在一起的，因此兩者具有相等的電位，而本發明將PV —與Bus 一隔離開，由於PV —與Bus—隔離開後光伏逆變器的直流母線中點基本與大地等電位，且光伏陣列要實現防止或削弱PID效應就必須滿足PV —對地正偏壓，因此通過令光伏逆變器的直流母線中點電位低於PV —，就可以使PV—超過大地電位，從而達到防止或削弱PID效應的目的。
[0070]本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0071]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種防電勢誘導衰減的光伏系統，其特徵在於，包括: 光伏陣列； 直流側與所述光伏陣列相連、交流側與電網相連的光伏逆變器； 以及連接在所述光伏陣列和所述光伏逆變器之間的負極隔離裝置，用於將所述光伏逆變器的直流母線負極與所述光伏陣列的負極隔離開。
2.根據權利要求1所述的光伏系統，其特徵在於，所述負極隔離裝置為開關器件，其中:所述開關器件的一端接所述光伏陣列的負極，其另一端接所述光伏逆變器的直流母線負極。
3.根據權利要求1所述的光伏系統，其特徵在於，所述負極隔離裝置為二極體，其中:所述二極體的陰極接所述光伏陣列的負極，其陽極接所述光伏逆變器的直流母線負極。
4.根據權利要求1所述的光伏系統，其特徵在於，所述負極隔離裝置為Buck電路，該Buck電路包括電感、開關管和二極體，其中: 所述二極體的陽極經所述開關管接所述光伏陣列的負極，同時經所述電感接所述光伏逆變器的直流母線負極，其陰極接所述光伏陣列的正極。
5.根據權利要求1所述的光伏系統，其特徵在於，所述負極隔離裝置為Boost電路，該Boost電路包括電感、開關管和二極體，其中: 所述二極體的陰極經所述電感接所述光伏陣列的負極，並經過所述開關管接所述光伏陣列的正極，其陽極接所述光伏逆變器的直流母線負極。
6.根據權利要求1所述的光伏系統，其特徵在於，所述光伏系統還包括:連接在所述光伏逆變器和所述電網之間的交流隔離裝置； 以及連接在所述光伏逆變器的直流母線上的電位限定裝置，用於使所述光伏逆變器的直流母線負極產生一個相對於大地的正電位。
7.根據權利要求6所述的光伏系統，其特徵在於，所述電位限定裝置為電阻、二極體、穩壓管和熔絲中的一種或任意幾種的組合。
8.根據權利要求6所述的光伏系統，其特徵在於，所述電位限定裝置為電壓源，其中:所述電壓源的負極接地，其正極接所述光伏逆變器的直流母線負極、直流母線正極或直流母線中點。
9.一種光伏逆變器，其特徵在於，包括光伏逆變器本體，以及連接在光伏陣列和所述光伏逆變器本體之間的負極隔離裝置，其中:所述負極隔離裝置用於將所述光伏陣列的負極與所述光伏逆變器本體的直流母線負極隔離開。
10.根據權利要求9所述的光伏逆變器，其特徵在於，還包括:連接在所述光伏逆變器本體的直流母線上的電位限定裝置，用於使所述光伏逆變器本體的直流母線負極產生一個相對於大地的正電位。
【文檔編號】H02J3/38GK104242349SQ201410531316
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】俞雁飛, 倪華, 代尚方, 楊宗軍, 趙為 申請人:陽光電源股份有限公司