用于光伏發電系統的pid效應抑制裝置及光伏發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光伏發電系統，尤其涉及一種用于光伏發電系統的PID(Potential Induced Degradat1n，電勢誘導衰減)效應抑制裝置。
【背景技術】
[0002]隨著光伏行業的不斷發展，光伏電站的應用地從荒無人煙的戈壁大漠到陽光燦爛的內陸、沿海城市，應用環境的不同造成了光伏電站的發電效率的差異性。組件的PID效應作為影響電站發電量的重要因素之一，受到了業界的廣泛關注。PID效應(PotentialInduced Degradat1n)又稱電勢誘導衰減，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離子迀移，而造成組件性能衰減的現象，嚴重影響了光伏電站的發電效率，直接對電站投資收益造成嚴重損失，如何有效治理PID效應引起的損失就很有必要了。現有的光伏系統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的組件，其成本高，且不適用于現有的光伏系統。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中使用光伏電池陣列PV負母線接地的方法，來避免PID現象的發生。安全考慮，接地保護系統設備由分斷器件+高精度傳感器組成。分斷器件負責在故障電流出現時，分斷負極接地電路;傳感器負責檢測負極接地電路中的異常電流。當檢測到負極接地電路中有異常電流通過時，分斷器件瞬時切斷負極接地電路，切斷漏電流通路。但此方法適用范圍局限于隔離光伏系統，不可以使用在非隔離光伏系統中，若發生組件正極接地故障則會造成電池板短路，甚至發生火災。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于克服現有PID抑制技術的不足，提供一種用于光伏發電系統的PID效應抑制裝置，其對PID效應的抑制效果更好，且安全可靠性更高，電路結構更簡單，實現成本更低。
[0005]本實用新型具體采用以下技術方案解決上述技術問題:
[0006]一種用于光伏發電系統的PID效應抑制裝置，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電系統中光伏組件的負極連接，放電電路的負輸出端接地;所述充電電路的正、負輸入端分別與光伏發電系統中的正、負直流母線連接;所述PID效應抑制裝置還包括可依據直流母線電壓對充電電路和放電電路的通斷進行控制的聯鎖開關裝置，當直流母線電壓大于等于預設值時，所述聯鎖開關裝置可使充電電路導通，放電電路斷開;反之則使充電電路斷開，放電電路導通。
[0007]作為本實用新型第一種優選技術方案，所述聯鎖開關裝置包括:控制器以及分別與控制器連接的電壓采樣電路、第一開關、第二開關;所述電壓采樣電路用于對直流母線電壓進行采樣;所述第一開關、第二開關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，并將其與所述預設值進行比較，當直流母線電壓大于等于所述預設值時，控制第一開關導通，第二開關斷開;反之，則控制第一開關斷開，第二開關導通。
[0008]上述優選技術方案利用控制器的邏輯控制來實現對充電電路、放電電路的通斷進行聯鎖控制，控制更靈活;然而該方案需要控制器實現，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，本實用新型進一步提出以下幾種優選技術方案，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。
[0009]作為本實用新型第二種優選技術方案，所述聯鎖開關裝置包括:直流電源模塊、第一開關、第二開關;第一開關、第二開關分別為常開開關、常閉開關，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、負輸入端分別與光伏發電系統中的正、負直流母線連接，直流電源模塊的輸出端分別連接第一開關和第二開關的控制信號輸入端，且該直流電源模塊被配置為:當其輸入電壓大于等于所述預設值時，其向第一開關和第二開關輸出控制信號，使得第一開關導通，第二開關斷開;反之，不輸出控制信號。
[0010]作為本實用新型第三種優選技術方案，所述聯鎖開關裝置包括:直流電源模塊和開關;所述開關具有一對常開觸點和一對常閉觸點，所述常開觸點和常閉觸點分別串接于充電電路、放電電路中；所述直流電源模塊的正、負輸入端分別與光伏發電系統中的正、負直流母線連接，直流電源模塊的輸出端與所述開關的控制信號輸入端連接，且該直流電源模塊被配置為:當其輸入電壓大于等于所述預設值時，其向所述開關輸出控制信號，使得常開觸點閉合，常閉觸點斷開;反之，不輸出控制信號。
[0011]作為本實用新型第四種優選技術方案，所述聯鎖開關裝置包括:第一直流電源模塊、第二直流電源模塊、第一開關、第二開關;第一開關、第二開關分別為常開開關、常閉開關，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壓模塊的正、負輸入端分別與光伏發電系統中的正、負直流母線連接，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和第二開關的控制信號輸入端;第一直流電源模塊和第二直流電源模塊被配置為:當其輸入電壓大于等于所述預設值時，向其所連接的開關輸出控制信號;否則，不輸出控制信號。
[0012]根據相同的實用新型思路還可以得到一種光伏發電系統，包括如上任一技術方案所述PID效應抑制裝置。
[0013]相比現有技術，本實用新型具有以下有益效果:
[0014]相比利用光伏組件使用高性能的封裝材料來阻止PID效應發生的方案，本實用新型可以在不更改光伏組件的情況下，實現對PID效應的抑制和防治，適用范圍廣，實現成本低；
[0015]相比現有PV負母線接地的PID效應抑制方案，本實用新型不但適用于隔離型光伏系統，更可運用于非隔離型的光伏系統，適用范圍更廣，且安全性更高；
[0016]本實用新型的儲能裝置在光伏組件輸出正常時從直流母線獲取電能進行儲存，在光伏組件輸出電壓降低時對光伏組件負極施加一個直流正電壓，從而有效抑制PID效應，本實用新型不需要復雜的逆變單元，結構簡單，且充、放電電路的通、斷根據直流母線電壓的變化實現實時聯鎖控制，PID效應抑制效果更好。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型PID效應抑制裝置的原理示意圖；
[0018]圖2為本實用新型第一個具體實施例的電路結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型第二個具體實施例的電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明:
[0021]圖1顯示了本實用新型PID效應抑制裝置的基本原理。如圖1所示，該PID效應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電系統中光伏組件的負極PV-連接，放電電路的負輸出端接地PE ；所述充電電路的正、負輸入端分別與光伏發電系統中的正、負直流母線連接;所述PID效應抑制裝置還包括可依據直流母線電壓對充電電路和放電電路的通斷進行控制的聯鎖開關裝置，當直流母線電壓大于等于預設值時，所述聯鎖開關裝置可使充電電路導通，放電電路斷開;反之則使充電電路斷開，放電電路導通。
[0022]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設值，此時充電電路導通，放電電路斷開，直流母線輸出的電能經由充電電路儲存于儲能裝置;當光照強度變弱，直流母線電壓降低至預設值以下時，充電電路斷開，放電電路導通，儲能裝置放電，向光伏組件的負極PV-施加一個直流正電壓，從而實現對PID效應的有效抑制。
[0023]為了便于公眾理解，下面以兩個具體實施例來對本實用新型技術方案進行進一步說明。
[0024]實施例一、
[0025]圖2顯示了本實用新型光伏發電系統的一種具體結構。如圖2所示，該光伏發電系統包括依次連接的光伏電池陣列、直流開關、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濾波裝置接入電網側。在該光伏發電系統中安裝有PID效應抑制裝置，如圖2所示，所述PID效應抑制裝置包括: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母線的負極，負端經連接PE接地；電壓采樣電路用于對直流母線電壓進行采樣，并將采樣結果輸出至控制器。在白天光照充足時，母線電壓采樣達到預設值時，通過控制器控制放電電路斷開、充電電路閉合導通來對儲能裝置進行充電儲能。在光照強度變弱，母線電壓低于預設值時，通過控制器控制充電電路斷開、放電電路閉合導通，來實現光伏電池陣列PV負母線對地增加一個直流正電壓，從