一種采用非隔離逆變器的太陽能光伏組件的抗pid裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用非隔離逆變器的太陽能光伏組件的抗PID裝置，包括直流電源、接地開關(guān)、二極管、定時器和控制電路。本發(fā)明的抗PID裝置能夠在太陽能光伏組件處于晚上非工作的狀態(tài)下，自動對太陽能光伏組件的電壓輸出端負極與邊框之間施加接近于太陽能光伏組件開路輸出電壓值的正向?qū)Φ刂绷麟姡瑥亩窒柲芄夥M件的電壓輸出端負極在白天時處于負壓而產(chǎn)生的影響，實現(xiàn)太陽能光伏組件的PID現(xiàn)象抑制和性能恢復(fù)，對白天產(chǎn)生的極化效應(yīng)進行復(fù)位；而在太陽能光伏組件處于白天進行發(fā)電的狀態(tài)下，通過自動將接地開關(guān)6斷開，有效的避免本發(fā)明的抗PID裝置對太陽能光伏組件的正常工作造成影響。
【專利說明】一種采用非隔離逆變器的太陽能光伏組件的抗PID裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗PID裝置，該抗PID裝置能夠適用于采用了非隔離逆變器的太陽能光伏組件。

【背景技術(shù)】
[0002]PID效應(yīng)電勢誘導(dǎo)衰減是指太陽能光伏組件在電極電壓對大地電壓為負的情況下會導(dǎo)致組件性能衰減，某些三相太陽能發(fā)電系統(tǒng)電壓可高達1000V，組件衰減會更為嚴(yán)重。為避免PID電勢誘導(dǎo)衰減，電池單元相對于周邊環(huán)境的電勢不應(yīng)小于零，如果使電池組件的負極接地，各組件的各個電池單元的電勢都是正的，可以很好的避免PID問題。采用隔離逆變器系統(tǒng)的電池板的負極是可以接地的，而采用非隔離逆變器的太陽能光伏組件的負極無法接地，電池片電極電壓對地邊框電勢可能為負，遂帶來嚴(yán)重的PID問題，由于負極電勢低，靠近負極的組件更容易出現(xiàn)PID問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種采用非隔離逆變器的太陽能光伏組件的抗PID裝置，能夠自動實現(xiàn)太陽能光伏組件的PID修復(fù)和維護。
[0004]解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種采用非隔離逆變器的太陽能光伏組件的抗PID裝置，其特征在于:所述的抗PID裝置包括直流電源、接地開關(guān)、二極管、定時器和控制電路；所述直流電源設(shè)有電源地端和高壓輸出端，所述電源地端接地并通過所述接地開關(guān)與太陽能光伏組件的邊框電連接，所述高壓輸出端輸出接近于太陽能光伏組件開路輸出電壓值的正向?qū)Φ刂绷麟姡摳邏狠敵龆伺c所述二極管的陽極電連接，所述二極管的陰極與太陽能光伏組件的電壓輸出端負極電連接，所述定時器設(shè)定有太陽能光伏組件的工作時段和非工作時段，所述控制電路接收定時器發(fā)出的時段信號，在處于太陽能光伏組件的工作時段的情況下控制抗PID裝置進入運行模式、在處于太陽能光伏組件的非工作時段的情況下控制抗PID裝置進入待機模式，其中，運行模式包括所述接地開關(guān)閉合，待機模式包括所述接地開關(guān)斷開。
[0006]為了防止定時器出現(xiàn)故障而造成接地開關(guān)錯誤閉合，作為本發(fā)明的一種改進，所述的控制電路設(shè)有用于判斷太陽能光伏組件是否處于工作狀態(tài)的預(yù)設(shè)電壓閥值，控制電路檢測太陽能光伏組件的電壓輸出端正極與電壓輸出端負極之間的輸出電壓值，在太陽能光伏組件的輸出電壓值在預(yù)設(shè)電壓閥值以下并且處于太陽能光伏組件的工作時段的情況下控制抗PID裝置進入運行模式、在太陽能光伏組件的輸出電壓值大于預(yù)設(shè)電壓閥值或者處于太陽能光伏組件的非工作時段的情況下控制抗PID裝置進入待機模式。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進，所述的抗PID裝置還包括采樣電阻；所述接地開關(guān)通過采樣電阻與太陽能光伏組件的邊框電連接，所述控制電路設(shè)有用于判斷太陽能光伏組件是否存在PID問題的第一預(yù)設(shè)電流閥值和用于判斷抗PID裝置是否發(fā)生故障的第二預(yù)設(shè)電流閥值，所述第二預(yù)設(shè)電流閥值大于第一預(yù)設(shè)電流閥值，所述控制電路在抗PID裝置進入運行模式后檢測通過采樣電阻的工作電流值，如果工作電流值在第一預(yù)設(shè)電流閥值以下則控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到待機模式，如果工作電流值大于第一預(yù)設(shè)電流閥值并小于第二預(yù)設(shè)電流閥值則控制抗PID裝置繼續(xù)保持在運行模式，如果工作電流值在第二預(yù)設(shè)電流閥值以上則控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式，其中，故障模式包括所述接地開關(guān)斷開并且所述直流電源停止輸出電壓。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進，所述的抗PID裝置還包括常閉型接觸器；太陽能光伏組件的電壓輸出端正、負極通過所述接觸器的常閉觸點與非隔離逆變器的輸入端正、負極電連接；所述控制電路設(shè)有接觸器控制信號輸出端，該接觸器控制信號輸出端與所述接觸器的控制端電連接，所述的運行模式還包括常閉型接觸器通電，待機模式還包括常閉型接觸器斷電。
[0009]作為本發(fā)明的一種改進，所述控制電路接收常閉型接觸器的反饋信號端發(fā)出的信號，以判斷常閉型接觸器的工作狀態(tài)，在常閉型接觸器于抗PID裝置的運行模式中未能有效斷開或者于抗PID裝置的待機模式中未能有效吸合時，所述控制電路控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進，所述的控制電路還設(shè)有輸出電壓安全閥值；控制電路檢測所述直流電源的高壓輸出端輸出的正向?qū)Φ刂绷麟娭?，并在該正向?qū)Φ刂绷麟娭蹈哂谳敵鲭妷喊踩y值時，控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式。
[0011]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的直流電源包括24V模塊電源和用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成所述正向?qū)Φ刂绷麟姷耐仆祀娐?，所?4V模塊電源的輸入端接市電、輸出端與推挽電路的輸入端電連接，所述控制電路設(shè)有推挽控制信號輸出端，所述推挽電路的推挽控制端與控制電路的推挽控制信號輸出端電連接，推挽電路的輸出端為所述直流電源的電源地端和高壓輸出端。
[0012]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的直流電源還包括用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成所述控制電路工作電壓的反激電路；所述24V模塊電源的輸出端通過反激電路與所述控制電路的供電端電連接。
[0013]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的抗PID裝置還包括用于顯示抗PID裝置各個組成部件當(dāng)前參數(shù)和對控制電路進行設(shè)置的顯示及輸入設(shè)備，所述顯示及輸入設(shè)備與控制電路電連接。
[0014]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的抗PID裝置還包括用于連接遠程監(jiān)控設(shè)備的RS485通訊接口，該RS485通訊接口與控制電路電連接。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]第一，本發(fā)明設(shè)有直流電源、接地開關(guān)、二極管、定時器和控制電路，在太陽能光伏組件處于晚上非工作的狀態(tài)下，自動對太陽能光伏組件的電壓輸出端負極與邊框之間施加接近于太陽能光伏組件開路輸出電壓值的正向?qū)Φ刂绷麟?，從而抵消太陽能光伏組件的電壓輸出端負極在白天時處于負壓而產(chǎn)生的影響，實現(xiàn)太陽能光伏組件的PID現(xiàn)象抑制和性能恢復(fù)，對白天產(chǎn)生的極化效應(yīng)進行復(fù)位；而在太陽能光伏組件處于白天進行發(fā)電的狀態(tài)下，通過自動將接地開關(guān)6斷開，有效的避免本發(fā)明的抗PID裝置對太陽能光伏組件的正常工作造成影響。
[0017]第二，本發(fā)明設(shè)有常閉型接觸器，通過控制電路實現(xiàn)在閉合接地開關(guān)進行PID影響抵消之前，自動將接觸器的常閉觸點斷開，有效避免本發(fā)明的抗PID裝置對光伏電站的逆變器造成不良影響。
[0018]第三，本發(fā)明設(shè)有故障模式，能夠有效保障抗PID裝置、逆變器以及太陽能光伏組件的安全工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
[0020]圖1為本發(fā)明的抗PID裝置的電路原理框圖。

【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明的抗PID裝置能夠適用于采用了非隔離逆變器12的太陽能光伏組件11，其包括直流電源、定時器4、控制電路5、接地開關(guān)6、二極管、采樣電阻7和常閉型接觸器10。
[0022]直流電源設(shè)有電源地端8、高壓輸出端和工作電壓輸出端，工作電壓輸出端為控制電路5提供工作電壓，電源地端8接地并依次通過接地開關(guān)6和采樣電阻7與太陽能光伏組件11的邊框PE電連接，高壓輸出端輸出接近于太陽能光伏組件11開路輸出電壓值的正向?qū)Φ刂绷麟?，該高壓輸出端與二極管的陽極電連接，二極管的陰極與太陽能光伏組件11的電壓輸出端負極I_A_電連接；太陽能光伏組件11的電壓輸出端正、負極I_A+、I_A-通過接觸器10的常閉觸點與非隔離逆變器12的輸入端正、負極0_Α+、0_Α-電連接。
[0023]其中，定時器4設(shè)定有太陽能光伏組件11的工作時段即白天時段和非工作時段即夜晚時段。控制電路5設(shè)有用于控制直流電源開關(guān)的電源控制信號輸出端；控制電路5設(shè)有用于接收定時器4發(fā)出的時段信號的信號輸入端；控制電路5設(shè)有用于檢測直流電源的高壓輸出端輸出的正向?qū)Φ刂绷麟娭档男盘枡z測端和用于檢測采樣電阻7兩端電壓的信號檢測端；控制電路5設(shè)有接觸器控制信號輸出端，該接觸器控制信號輸出端與接觸器10的控制端電連接，控制電路5設(shè)有與閉型接觸器10的反饋信號端電連接的信號輸入端。并且，控制電路5設(shè)有用于判斷太陽能光伏組件11是否處于工作狀態(tài)的預(yù)設(shè)電壓閥值，該預(yù)設(shè)電壓閥值依據(jù)具體型號太陽能光伏組件11的輸出電壓特性設(shè)置；控制電路5設(shè)有輸出電壓安全閥值、用于判斷太陽能光伏組件11是否存在PID問題的第一預(yù)設(shè)電流閥值和用于判斷抗PID裝置是否發(fā)生故障的第二預(yù)設(shè)電流閥值，第二預(yù)設(shè)電流閥值大于第一預(yù)設(shè)電流閥值，它們分別根據(jù)太陽能光伏組件11的具體工作特性設(shè)置；
[0024]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，上述直流電源包括24V模塊電源1、用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成正向?qū)Φ刂绷麟姷耐仆祀娐?和用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成控制電路5工作電壓的反激電路
3。24V模塊電源I的輸入端接市電、輸出端與推挽電路2的輸入端電連接，控制電路5的電源控制信號輸出端即為推挽控制信號輸出端，推挽電路2的推挽控制端與控制電路5的推挽控制信號輸出端電連接，推挽電路2的輸出端為直流電源的電源地端8和高壓輸出端。24V模塊電源I的輸出端通過反激電路3與控制電路5的供電端電連接，為控制電路5提供+12V、-12V、+5V的工作電壓。
[0025]本發(fā)明的抗PID裝置的工作方式如下:
[0026]在直流電源啟動后控制電路5上電啟動，控制電路5向推挽電路2接收定時器4發(fā)出的時段信號、檢測太陽能光伏組件11的電壓輸出端正極I_A+與電壓輸出端負極I_A-之間的輸出電壓值、檢測直流電源的高壓輸出端輸出的正向?qū)Φ刂绷麟娭?、接收常閉型接觸器10的反饋信號端發(fā)出的工作狀態(tài)信號，控制電路5根據(jù)接收、檢測到的信號，依據(jù)以下條件控制本抗PID裝置工作在運行、待機和故障模式三種模式:
[0027]條件1:在太陽能光伏組件11的輸出電壓值在預(yù)設(shè)電壓閥值以下并且當(dāng)前時間處于太陽能光伏組件11的工作時段的情況下，控制抗PID裝置進入運行模式。
[0028]條件2:在抗PID裝置進入運行模式后，控制電路5檢測采樣電阻7兩端的電壓并依據(jù)其阻值計算出通過采樣電阻7的工作電流值，如果工作電流值在第一預(yù)設(shè)電流閥值以下則認為太陽能光伏組件11不存在PID問題，控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到待機模式；如果工作電流值大于第一預(yù)設(shè)電流閥值并小于第二預(yù)設(shè)電流閥值則認為太陽能光伏組件11存在PID問題，控制抗PID裝置繼續(xù)保持在運行模式；如果工作電流值在第二預(yù)設(shè)電流閥值以上則認為抗PID裝置發(fā)生故障，控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式。
[0029]條件3:在太陽能光伏組件11的輸出電壓值大于預(yù)設(shè)電壓閥值或者處于太陽能光伏組件11的非工作時段的情況下，控制抗PID裝置進入待機模式。
[0030]條件4:在常閉型接觸器10于抗PID裝置的運行模式中未能有效斷開或者于抗PID裝置的待機模式中未能有效吸合時，控制電路5控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式。
[0031]條件5:在該正向?qū)Φ刂绷麟娭蹈哂谳敵鲭妷喊踩y值時，控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式。
[0032]其中，抗PID裝置的運行模式包括接地開關(guān)6閉合以及常閉型接觸器10通電，以使得太陽能光伏組件11的電壓輸出端負極1-A-與邊框PE之間接入正向?qū)Φ刂绷麟姴⑶姨柲芄夥M件11與非隔離逆變器12斷開。從而，抗PID裝置能夠在太陽能光伏組件11處于晚上非工作的狀態(tài)下，自動對太陽能光伏組件11的電壓輸出端負極I_A-與邊框PE之間施加接近于太陽能光伏組件11開路輸出電壓值的正向?qū)Φ刂绷麟?，從而抵消太陽能光伏組件11的電壓輸出端負極I_A-在白天時處于負壓而產(chǎn)生的PID影響，并且常閉型接觸器10在此期間自動斷開太陽能光伏組件11與逆變器12的連接，有效避免本發(fā)明的抗PID裝置對光伏電站的逆變器12造成不良影響。
[0033]抗PID裝置的待機模式包括接地開關(guān)6斷開以及常閉型接觸器10斷電，以使得太陽能光伏組件11的電壓輸出端負極1-A-與邊框PE之間斷開推挽電路2輸出的正向?qū)Φ刂绷麟姴⑶姨柲芄夥M件11與非隔離逆變器12接通。從而，抗PID裝置能夠在太陽能光伏組件11處于白天進行發(fā)電的狀態(tài)下，通過將接地開關(guān)6斷開，有效的避免本發(fā)明的抗PID裝置對太陽能光伏組件11的正常工作造成影響，并且常閉型接觸器10確保太陽能光伏組件11與逆變器12的有效連接。
[0034]抗PID裝置的故障模式包括接地開關(guān)6斷開并且直流電源停止輸出電壓?？刂齐娐?在維修人員重啟直流電源后重置使得抗PID裝置退出故障模式。
[0035]另外，抗PID裝置可增設(shè)用于顯示抗PID裝置各個組成部件當(dāng)前參數(shù)和對控制電路5進行設(shè)置的顯示及輸入設(shè)備13，顯示及輸入設(shè)備13與控制電路5電連接?？筆ID裝置還可增設(shè)用于連接遠程監(jiān)控設(shè)備的RS485通訊接口 14，該RS485通訊接口 14與控制電路5電連接，遠程監(jiān)控設(shè)備用于用于監(jiān)控抗PID裝置各個組成部件當(dāng)前參數(shù)及運行狀況。
[0036]本發(fā)明不局限與上述【具體實施方式】，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種采用非隔離逆變器的太陽能光伏組件的抗PID裝置，其特征在于:所述的抗PID裝置包括直流電源、接地開關(guān)￠)、二極管、定時器(4)和控制電路(5);所述直流電源設(shè)有電源地端(8)和高壓輸出端，所述電源地端(8)接地并通過所述接地開關(guān)(6)與太陽能光伏組件(11)的邊框(PE)電連接，所述高壓輸出端輸出接近于太陽能光伏組件(11)開路輸出電壓值的正向?qū)Φ刂绷麟?，該高壓輸出端與所述二極管的陽極電連接，所述二極管的陰極與太陽能光伏組件(11)的電壓輸出端負極(I_A_)電連接，所述定時器⑷設(shè)定有太陽能光伏組件(11)的工作時段和非工作時段，所述控制電路(5)接收定時器(4)發(fā)出的時段信號，在處于太陽能光伏組件(11)的工作時段的情況下控制抗PID裝置進入運行模式、在處于太陽能光伏組件(11)的非工作時段的情況下控制抗PID裝置進入待機模式，其中，運行模式包括所述接地開關(guān)出)閉合，待機模式包括所述接地開關(guān)(6)斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗PID裝置，其特征在于:所述的控制電路(5)設(shè)有用于判斷太陽能光伏組件(11)是否處于工作狀態(tài)的預(yù)設(shè)電壓閥值，控制電路(5)檢測太陽能光伏組件(11)的電壓輸出端正極(I_A+)與電壓輸出端負極(I_A_)之間的輸出電壓值，在太陽能光伏組件(11)的輸出電壓值在預(yù)設(shè)電壓閥值以下并且處于太陽能光伏組件(11)的工作時段的情況下控制抗PID裝置進入運行模式、在太陽能光伏組件(11)的輸出電壓值大于預(yù)設(shè)電壓閥值或者處于太陽能光伏組件(11)的非工作時段的情況下控制抗PID裝置進入待機模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗PID裝置，其特征在于:所述的抗PID裝置還包括采樣電阻(7);所述接地開關(guān)(6)通過采樣電阻(7)與太陽能光伏組件(11)的邊框(PE)電連接，所述控制電路(5)設(shè)有用于判斷太陽能光伏組件(11)是否存在PID問題的第一預(yù)設(shè)電流閥值和用于判斷抗PID裝置是否發(fā)生故障的第二預(yù)設(shè)電流閥值，所述第二預(yù)設(shè)電流閥值大于第一預(yù)設(shè)電流閥值，所述控制電路(5)在抗PID裝置進入運行模式后檢測通過采樣電阻(7)的工作電流值，如果工作電流值在第一預(yù)設(shè)電流閥值以下則控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到待機模式，如果工作電流值大于第一預(yù)設(shè)電流閥值并小于第二預(yù)設(shè)電流閥值則控制抗PID裝置繼續(xù)保持在運行模式，如果工作電流值在第二預(yù)設(shè)電流閥值以上則控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式，其中，故障模式包括所述接地開關(guān)(6)斷開并且所述直流電源停止輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗PID裝置，其特征在于:所述的抗PID裝置還包括常閉型接觸器(10);太陽能光伏組件(11)的電壓輸出端正、負極(I_A+、I_A-)通過所述接觸器(10)的常閉觸點與非隔離逆變器(12)的輸入端正、負極(0_Α+、0_Α_)電連接；所述控制電路(5)設(shè)有接觸器控制信號輸出端，該接觸器控制信號輸出端與所述接觸器(10)的控制端電連接，所述的運行模式還包括常閉型接觸器(10)通電，待機模式還包括常閉型接觸器(10)斷電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗PID裝置，其特征在于:所述控制電路(5)接收常閉型接觸器(10)的反饋信號端發(fā)出的信號，以判斷常閉型接觸器(10)的工作狀態(tài)，在常閉型接觸器(10)于抗PID裝置的運行模式中未能有效斷開或者于抗PID裝置的待機模式中未能有效吸合時，所述控制電路(5)控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗PID裝置，其特征在于:所述的控制電路(5)還設(shè)有輸出電壓安全閥值；控制電路(5)檢測所述直流電源的高壓輸出端輸出的正向?qū)Φ刂绷麟娭?，并在該正向?qū)Φ刂绷麟娭蹈哂谳敵鲭妷喊踩y值時，控制抗PID裝置轉(zhuǎn)到故障模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗PID裝置，其特征在于:所述的直流電源包括24V模塊電源(I)和用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成所述正向?qū)Φ刂绷麟姷耐仆祀娐?2)，所述24V模塊電源(I)的輸入端接市電、輸出端與推挽電路(2)的輸入端電連接，所述控制電路(5)設(shè)有推挽控制信號輸出端，所述推挽電路⑵的推挽控制端與控制電路(5)的推挽控制信號輸出端電連接，推挽電路(2)的輸出端為所述直流電源的電源地端(8)和高壓輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗PID裝置，其特征在于:所述的直流電源還包括用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成所述控制電路(5)工作電壓的反激電路(3);所述24V模塊電源⑴的輸出端通過反激電路⑶與所述控制電路(5)的供電端電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗PID裝置，其特征在于:所述的抗PID裝置還包括用于顯示抗PID裝置各個組成部件當(dāng)前參數(shù)和對控制電路(5)進行設(shè)置的顯示及輸入設(shè)備(13)，所述顯示及輸入設(shè)備(13)與控制電路(5)電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗PID裝置，其特征在于:所述的抗PID裝置還包括用于連接遠程監(jiān)控設(shè)備的RS485通訊接口(14)，該RS485通訊接口(14)與控制電路(5)電連接。
【文檔編號】H02S40/32GK104506130SQ201410670688
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】龔鐵裕, 相海濤 申請人:晶澳(揚州)太陽能光伏工程有限公司