[發明專利]一種用于逆變器中抑制光伏組件PID效應的方法及裝置

有效

• 申請號: 201610046868.4
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105720907B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 曹瑞峰;譚理華;黃存榮
• 申請（專利權）人: 南京科遠自動化集團股份有限公司
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)32238
• 代理人: 陳揚,裴詠萍

技術領域

本發明屬于光伏發電領域，具體涉及一種應用于光伏逆變器中消除光伏組件PID效應的方法及裝置。

背景技術

當光伏電池組件長期工作在負偏壓下極易產生PID 效應，即潛在電勢誘導衰減現象， PID 效應會導致組件功率大幅下降，嚴重影響光伏系統的發電能力，直接影響光伏電站的實際發電量。

PID 效應產生的原因是：光伏組件的鋁合金邊框屬于金屬導體，同時封裝所用鋼化玻璃中含有大量的鈉、鐵元素，光伏電池封裝膠膜(EVA)的體積電阻率也不是很高，這樣鋁合金邊框、鋼化玻璃中就會產生部分漏電流，鋼化玻璃中的 Na 離子水解后會擴散入 EVA 內部，由于組件邊框和光伏電池之間存在電勢差，促使 Na 離子向電池的表面遷移，Na 離子在電池的表面富集，甚至進入電池片的表層，在此過程中，光伏組件封裝材料和薄膜之間會慢慢積累電荷，積累的電荷越來越多，就形成了電離層。因此，可以通過中和光伏組件表面積累的電荷來解決 PID 效應問題，從而增強光伏電站的發電效率。

專利CN103490402A公開了一種抗PID電路，該電路的一端接逆變器直流輸入的負極，另一端經熔斷保護電路、電流傳感器后接地。其中，熔斷保護電路由并聯的熔斷器和保護電阻組成。此種電路可實現對光伏組件的PID效應的抑制。但負極接地會引起很大的安全隱患：負極接地后，若發生組件正極接地故障則會造成光伏組件的短路，引發火災，同時工作人員觸碰到正極會發生電擊危險。

專利CN104506130A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，能夠在太陽能光伏組件處于晚上非工作的狀態下，利用外部直流電源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正向對地直流電，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生的影響，實現太陽能光伏組件的 PID 現象抑制和性能恢復。專利CN204167913U公開了一種防PID效應逆變器裝置，該裝置采用直流發生器與逆變器并聯，直流發生器一端與逆變器的直流側相連，另一端與電網相連，夜晚光伏組件不發電時，逆變器處于斷開的狀態，直流發生器將市電轉換為直流電對光伏組件加上反向電壓，用于中和光伏組件表面上積累的電荷，消除光伏組件上的電離層，抑制光伏組件的PID效應。以上2個發明均可以有效的抑制光伏組件的PID效應，但是需要外接電源或與電網相連，成本較高，且負極引入外部電源后降低了系統的安全等級，存在安全隱患。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種能夠安全、有效抑制光伏組件PID效應的方法及裝置。

為了達到上述目的，本發明提供了一種用于逆變器中抑制光伏組件PID效應的方法，該方法通過以下方式實現：當逆變器處于關機狀態時，利用光伏組件發出的電能，在光伏組件的負極與地之間施加一個正向電壓，消除光伏組件上的電離層。

優選的，當光伏組件兩端電壓小于逆變器正常工作所需電壓時，逆變器處于關機狀態，利用儲能電容存儲光伏組件發出的電能，當儲能電容兩端電壓達一定值(0.7倍逆變器啟動直流電壓)時，利用該儲能電容在光伏組件的負極和地之間施加正向電壓，消除光伏組件上的電離層。

本發明抑制光伏組件PID效應的方法，具體步驟如下：

（1）采集光伏組件兩端的電壓信號1、儲能電容兩端的電壓信號2、光伏組件正負極與地之間的絕緣阻抗值；當儲能電容兩端的電壓信號2＜設定值U3、光伏組件兩端的電壓信號1＜設定值U1、光伏組件的正極對地絕緣阻抗值≥設定值Rx、光祖組件的負極對地絕緣阻抗值≥設定值Ry，且逆變器為關機狀態時，光伏組件開始對儲能電容充電；

（2）當儲能電容兩端的電壓信號2≥設定值U2、光伏組件兩端的電壓信號1＜設定值U1、正極對地絕緣阻抗值≥設定值Rx、負極對地絕緣阻抗值≥設定值Ry，且逆變器為關機狀態時，儲能電容在光伏組件的負極和地之間施加正向電壓，消除光伏組件上的電離層，實現PID效應的抑制和性能恢復；

（3）當光伏組件兩端的電壓信號1≥設定值U1，或光伏組件的正極對地絕緣阻抗值＜設定值Rx，或光伏組件的負極對地絕緣阻抗值＜設定值Ry，或逆變器為開機狀態時，儲能電容與光伏組件斷開連接；

其中，U3<U2<U1。具體地，U1等于逆變器啟動時所需直流電壓值（即逆變器正常工作所需電壓值），U2等于0.7倍U1，U3等于0.4倍U1，Rx、Ry為絕緣阻抗安全閾值（等于1MΩ）。

本發明還提供了一種用于逆變器中抑制光伏組件PID效應的裝置，包括以下組件：