一种保护光伏组件抑制消除pid现象的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法及装置，将母线负极或母线正极和母线负极短接后母线负极和大地间加入高压可调电源(1)和高压输出开关(6)；MCU(3)通过外部信号装置(4)接收外部信号，结合内部控制逻辑通过转换电路(2)，控制高压可调电源(1)输出0～1500V的正向电压，MCU(3)控制高压输出开关(6)和电压输入开关(5)；MCU(3)通过外部信号和内部程序控制高压可调电源(1)输出正向电压的大小，控制高压可调电源(1)的开关，控制正向电压的保护电压输入开关(5)，实现对正向电压的线性智能控制。具有智能化，调节范围广，电压调节呈线性，安全性高的优点。
【专利说明】 一种保护光伏组件抑制消除…[)现象的方法及装置
【技术领域】
[0001]一种保护光伏组件抑制消除？10现象的方法及装置，属于太阳能光伏发电系统中的保护装置。
【背景技术】
[0002]？10 是电位诱发衰减 $01:6111:1511 111(11106(1组件长期在高电压作用下会使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致叩、180,—降低，使组件性能低于设计标准，这种现象叫电位诱发衰减，简称？10现象。实践表明，无论是晶硅组件或者薄膜组件等任何一种组件，在负偏压下都有的风险，当组件发生？10现象时，会严重影响发电效率，特别严重的，发电效率会衰减到额定值的50%以下，严重影响光伏电站投资回报周期。
[0003]？10的衰减模式有:
[0004]1)半导体活性区受到影响，导致分层现象:活性层内离子的迁移，导致电荷聚集，影响半导体材料表面的活性区。严重情况下，离子的聚集，例如钠离子在玻璃表面的聚集，将导致分层现象。
[0005]2)半导体结的性能衰减和分流现象:离子迁移会发生在活性层内，使半导体结的性能衰减并造成分流。
[0006]3)电离腐蚀和大量金属离子的迁移现象:通常封装过程中的湿气会造成电解腐蚀和金属导电离子的迁移。
[0007]目前，造成？10现象的原因可能分外部原因和内部原因2种:
[0008]外部原因:光伏组件在野外高温、潮湿和由于光伏阵列接地方式引起的光伏组件严重的腐蚀和衰退。
[0009]内部原因:是逆变器不接地；环境条件如温湿度使电池片和接地边框之间形成漏电流；封装材料、背板、玻璃和边框之间形成了漏电流通道；电池生产工艺等方面。
[0010]针对减缓、抑制、消除？10现象，目前有以下几种常见办法:
[0011]1)系统负极接地:即光伏系统接地。光伏系统由光伏组件、汇流箱、直流配电柜、逆变器等元件、设备组成。比较常见的方式为选取汇流箱或者逆变器的负极接地。实验证明，该方法可以有效预防、减缓？10现象发生。但该种方法与目前设计的主流的光伏系统完全不同，为了安全考虑，目前光伏系统的设计都是采用直流侧不接地的方式，即光伏系统的直流侧的正极和负极都未与大地有任何电气连接。如果强行采用负极接地的方式，会导致一些杂散电流从接地通道叠加在直流侧输入端，并且当正极绝缘破损时，可能对人、设备、系统产生严重的伤害。
[0012]2)提高封装材料绝缘强度:目前各个组件工厂都在通过提高封装材料的绝缘强度来减小组件对地的漏电流，事实证明，提高封装材料的绝缘强度的确可以减缓现象发生的时间，但从根本上杜绝？10现象的发生，还是非常困难的。
[0013]3)调整电池片的工艺:通过调整电池片工艺，也可以减缓？10现象的发生。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是提供一种保护光伏组件抑制消除？10现象的方法及装置，用负极加正向电压后接地或者用正负极短接后接正向电压后接地的方法，抬高母线负极的电位，进而抑制消除光伏组件？10现象。具有智能化，调节范围广，电压调节呈线性，安全性高的优点。
[0015]控制模式有夜间模式(自动模式)、持续模式、临时模式。在夜间模式下，由于白天光伏系统处于发电状态，？10修复系统在白天是处于休眠状态的，只有当光伏系统每日的发电停止，逆变器与电网断开的情况下，修复系统才开始工作。？10修复系统通过采集光伏组件的电压、光伏组件的电流、外部的光线强度、逆变器信号等信号中的一种或几种，通过系统的内部运算来控制正向电压输出模式，正向电压II是否输出以及输出的电压值的大小。？10修复系统还可以根据组件的？10严重性不同而采用其他修复模式，持续模式或者临时模式，这两种模式不需要工作在夜间，只需要通过工作人员的确认来决定是否需要进行？10修复，以及需要修复多少时间，使用者两种模式时需要关闭逆变器。
[0016]一种保护光伏组件抑制消除？10现象的方法及装置，其特征在于，所述一种保护光伏组件抑制消除现象的方法包括:
[0017]1)将母线负极或母线正极和母线负极短接后母线负极和大地间加入高压可调电源1和闻压输出开关6 ；
[0018]2)1(^3通过外部信号装置4接收外部信号，结合内部控制逻辑，控制电压输入开关5和高压输出开关6，进而控制高压可调电源1的开关，控制电压输入开关5的开关，1(^3输出数字信号给转换电路2，转换电路2将数字信号转换为模拟信号送给高压可调电源1 ；
[0019]3)转换电路2输出的模拟信号送给高压可调电源1，高压可调电源1根据转换电路2上的模拟信号调节正向高压的大小，输出0?15007的正向电压，实现对正向电压的线性智能控制。
[0020]所述外部信号为光伏组件电压信号，光伏组件电流信号，光线强度信号，逆变器状态信号，通讯信号的一种或几种。
[0021]所述一种保护光伏组件抑制消除？10现象的方法还包括模式选择模块7，用于控制模式。
[0022]所述控制模式有夜间模式，持续模式和临时模式。
[0023]所述母线正极和母线负极短接由手动开关或电磁开关控制。
[0024]一种保护光伏组件抑制消除？10现象的装置，其特征在于:包括在母线负极或母线正极和母线负极短接后母线负极和大地间的高压可调电源1和高压输出开关6，电压调节电路2，1⑶3，外部信号装置4和电压输入开关5 ；所述高压可调电源1的输出端正极取连接母线负极，输出端负极邪接地，所述高压可调电源1的接口咖0接地，接口 VIII连接电压输入开关5后连接接口 VI！！输入:所述高压可调电源1电压调节接口八0」^和八分别连接电压调节电路2 ；所述1(^3输入端接外部信号接收装置，输出端接电压调节电路2。
[0025]所述外部信号接收装置包括接收光伏组件电压模块，光伏组件电流模块，光线强度模块，逆变器状态模块，接收外部控制器信号的通讯模块的一种或几种。
[0026]所述一种保护光伏组件抑制消除？10现象的装置还包括模式选择模块7，所述模式选择模块7和1(^3连接。
[0027]所述电压输入开关5或所述高压输出开关6的接口 1接输入，接口 4接输出，接口3接二极管04后连接接口 2，接口 3到接口 2的方向为04的导通向，接口 2和04间接十5乂电源，04和接口 3之间接三极管02的接口 2，02的接口 3接地，02的接口 1串接电阻尺23后接1(^3的控制信号，02的接口 1和02的接2之间串接电阻1？22。
[0028]所述电压调节电路2包括数字信号电路，0八转换模块。35和模拟量信号电路，所述数字信号电路的光耦仍8的接口 2接1(^3010^0，118的接口 1接电阻872后接电源7(1:373，872和7(^373之间接电容064后接地，[18的接口 3接电位地，[18的接口 4接电阻873后接触发反相器[34(:的接口 5，873和[34(:的接口 5之间接电容070后接电位地，仍8的接口 4和673之间接电阻674后接电源^340的接口 6接触发反相器口340的接口 9，[340的接口 8接[35的接口 5 ；所述数字信号电路的光耦仍7的接口 2接1(^304 301接口 417的接口 1接电阻册9后接电源7(^373，册9和7(^373之间接电容063后接地417的接口 3接电位地417的接口 4接电阻870后接触发反相器[348的接口3，尺70和[348的接口 3之间接电容068后接电位地，117的接口 4和870之间接电阻尺71后接电源的接口 4接[35的接口 4 ；所述数字信号电路的光耦仍6的接口2接1⑶30^0(接口，116的接口 1接电阻诎7后接电源70:373，诎7和71X373之间接电容062后接地，^16的接口 3接电位地，^16的接口 4接电阻册8后接触发反相器[34八的接口 1，册8和[34八的接口 1之间接电容067后接电位地，仍6的接口 4和册8之间接电阻尺66后接电源的接口 2接诎5的接口 3，^34^的接口 7接电位地，诎4八的接口 14 一路接电容065后接电位地，一路接到册6和之间；所述[35的接口 2接电位地；所述模拟量信号电路的接口八接电阻四8和跳线了？1后连接接口八0」^，八和尺98之间同了？1和八0」^之间接双向二极管09，八和四8之间接二极管027后接电源^00247, 027接八乂0:247的方向为导通向，027和并联电容?:23和电容?:76后接电位地，了？1和八0』分别接02的接口 5、6、7、8，其中02为819410801, 02的接口 1、2、3连接后一路接电阻877后接电位地，一路接功率放大器邪0的接口 2，02的接口 4接电阻尺75后接邪0的接口 6，02的接口 4和875之间接瞬态二极管0605后接电位地，0605接电位地端为导通向』50的接口 4 一路接电源-57，一路并联电容036和电容072后接电位地，口50的接口 7—路接电源，一路接电容71后接电位地，邪0的接口 3接电阻878后一路接口35的接口 1，一路接[35的接口 8，一路接电阻阳4后接[35的接口 6，878和135的接口 1之间接878和阳4之间接电容066后接电位地，878和[50的接口 3之间一路接电容069后接点位地，一路接电阻879后接到066和电位地之间，066和电位地之间接口35的接口 7。
[0029]1⑶3(单片机、03？、等)通过运算后得出结果，来决定在光伏的负极与地之间或者光伏正负极与地之间是否输出电压以及输出电压的大小。然后再对输出电压和电流等参数监测，以便控制输出的信号。控制器小于启动电压或大于停止电压时，通过电压输入开关5和高压输出开关6控制高压可调电源1接入或切出系统，在1(^3的控制下，高压可调电源1的输出电压具有自适应功能，能够根据系统对地阻抗或者光伏组件的电流确定合适的输出电压，以保证自身输出电流不至于过大。电压根据预设电压和实际的负载大小来自动调节电压大小，实现自适应。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为一种保护光伏组件抑制消除？10现象的方法及装置结构图；
[0031]图2为一种保护光伏组件抑制消除？10现象的方法及装置负极模式原理图；
[0032]图3为一种保护光伏组件抑制消除？10现象的方法及装置正负极模式原理图；
[0033]图4为一种保护光伏组件抑制消除？10现象的方法输入输出关系图；
[0034]图5为一种保护光伏组件抑制消除？10现象的装置输入输出关系图；
[0035]图6为电压输入开关5或所述闻压输出开关6的电路图；
[0036]图7为电压调节电路2中数字信号电路和0八转换模块。35的电路图；
[0037]图8为电压调节电路20八转换模块135和模拟量信号电路的电路图。
具体实施方案
[0038]下面举例具体说明:实施例1，将母线负极和大地间加入高压可调电源1和高压输出开关6 ；高压可调电源1信号端连接电压调节电路2，高压输出开关6控制接地端接地的开关，电压输入开关5控制开关电压的开关；1^3控制电压调节电路2输出给高压可调电源1的调节电压，1(^3接收外部信号，结合内部控制逻辑控制高压可调电源1输出0?15007的正向电压，1(^3控制高压输出开关6和电压输入开关5 ；10^3通过外部信号和内部程序控制高压可调电源1输出正向电压的大小，控制高压可调电源1的开关，控制正向电压的保护电压输入开关5，实现对正向电压的线性智能控制。
[0039]外部信号为光伏组件电压信号，光伏组件电流信号，光线强度信号，模式选择模块7。控制模式有夜间模式，持续模式和临时模式。
[0040]设定？10修复系统为夜间模式，即正常的模式，进入夜晚后，光伏组件不发电。通过采集光伏系统的电压，当光伏系统的电压小于设定值507满足5111111时，？10修复系统将在光伏系统的负极与地之间输出电压，1(^3设定输出电压为5007，随着光伏系统的对地阻抗的变化，1(^3的输出电压线性变化，调节正向电压的大小。对地阻抗指光伏组件电压对光伏组件电流的比值。当光伏系统电压上升到607以上时，系统停止输出电压。夜间模式可以让？10修复系统自动在夜间工作，而不影响光伏系统白天发电。
[0041]当？10现象危害较大，可以在白天通过模式选择模块7启动临时模式或持续模式，同时需要关闭逆变器使光伏组件不发电，正向高压工作，线性抑制消除？10现象。
[0042]实施例2，将母线正极和母线负极短接后母线负极和大地间加入高压可调电源1和高压输出开关6 ；高压可调电源1信号端连接电压调节电路2，高压输出开关6控制接地端接地的开关，电压输入开关5控制开关电压的开关；1^3控制电压调节电路2输出给高压可调电源1的调节电压，1(^3接收外部信号，结合内部控制逻辑控制高压可调电源1输出0?15007的正向电压，1(^3控制高压输出开关6和电压输入开关5 ；10^3通过外部信号和内部程序控制高压可调电源1输出正向电压的大小，控制高压可调电源1的开关，控制正向电压的保护电压输入开关5，实现对正向电压的线性智能控制。
[0043]外部信号为光伏组件电压信号，光伏组件电流信号。模式选择模块7，用于控制模式。母线正极和母线负极短接由手动开关控制。
[0044]设定？10修复系统为夜间模式，即正常的模式，进入夜晚后，光伏组件不发电。通过采集光伏系统的电压，当光伏系统的电压小于设定值507满足5111111时，？10修复系统将在光伏系统的负极与地之间输出电压，1(^3设定输出电压为5007，随着光伏系统的电压的变化，10^3的输出电压线性变化，调节正向电压的大小。当光伏系统电压上升到607以上时，系统停止输出电压。夜间模式可以让修复系统自动在夜间工作，而不影响光伏系统白天发电。
[0045]当？10现象危害较大，可以在白天通过模式选择模块7启动临时模式或持续模式，同时需要关闭逆变器使光伏组件不发电，手动关闭母线正极和母线负极的开关，正向高压工作，线性抑制消除现象。
【权利要求】
1.一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法及装置，其特征在于，所述一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法包括: 1)将母线负极或母线正极和母线负极短接后母线负极和大地间加入高压可调电源(I)和闻压输出开关(6)； 2)MCU(3)通过外部信号装置(4)接收外部信号，结合内部控制逻辑，控制电压输入开关(5)和高压输出开关(6)，进而控制高压可调电源(I)的开关，控制电压输入开关(5)的开关，MCU(3)输出数字信号给转换电路(2)，转换电路(2)将数字信号转换为模拟信号送给闻压可调电源⑴； 3)转换电路(2)输出的模拟信号送给高压可调电源(I)，高压可调电源(I)根据转换电路(2)上的模拟信号调节正向高压的大小，输出O?1500V的正向电压，实现对正向电压的线性智能控制。
2.根据权利要求1所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法，其特征在于:所述外部信号为光伏组件电压信号，光伏组件电流信号，光线强度信号，逆变器状态信号，通讯信号的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法，其特征在于:所述一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法还包括模式选择模块(7)，用于控制模式。
4.根据权利要求1或3所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法，其特征在于:所述控制模式有夜间模式，持续模式和临时模式。
5.根据权利要求1所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法，其特征在于:所述母线正极和母线负极短接由手动开关或电磁开关控制。
6.根据权利要求1所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的方法所用到的装置，其特征在于:包括在母线负极或母线正极和母线负极短接后母线负极和大地间的高压可调电源(I)和高压输出开关(6)，电压调节电路(2)，MCU(3)，外部信号装置(4)和电压输入开关(5);所述高压可调电源(I)的输出端正极HV连接母线负极，输出端负极HG接地，所述高压可调电源(I)的接口 GND接地，接口 Vin连接电压输入开关(5)后连接接口 Vin输入:所述高压可调电源(I)电压调节接口 AO_N和AO_P分别连接电压调节电路⑵；所述MCU(3)输入端接外部信号接收装置，输出端接电压调节电路(2)。
7.根据权利要求6所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的装置，其特征在于:所述外部信号接收装置包括接收光伏组件电压模块，光伏组件电流模块，光线强度模块，逆变器状态模块，接收外部控制器信号的通讯模块的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的装置，其特征在于:所述一种保护光伏组件抑制消除PID现象的装置还包括模式选择模块(7)，所述模式选择模块(7)和MCU (3)连接。
9.根据权利要求6所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的装置，其特征在于:所述电压输入开关(5)或所述高压输出开关(6)的接口 I接输入，接口 4接输出，接口 3接二极管D4后连接接口 2，接口 3到接口 2的方向为D4的导通向，接口 2和D4间接+5V电源，D4和接口 3之间接三极管Q2的接口 2，Q2的接口 3接地，Q2的接口 I串接电阻R23后接MCU (3)的控制信号，Q2的接口 I和Q2的接2之间串接电阻R22。
10.根据权利要求6所述的一种保护光伏组件抑制消除PID现象的装置，其特征在于:所述电压调节电路(2)包括数字信号电路，DA转换模块U35和模拟量信号电路，所述数字信号电路的光耦U18的接口 2接MCU3DALD接口，U18的接口 I接电阻R72后接电源VCC3V3，R72和VCC3V3之间接电容C64后接地，U18的接口 3接电位地，U18的接口 4接电阻R73后接触发反相器U34C的接口 5，R73和U34C的接口 5之间接电容C70后接电位地，U18的接口 4和R73之间接电阻R74后接电源AVCC_5V_1，U34C的接口 6接触发反相器U34D的接口 9，U34D的接口 8接U35的接口 5 ;所述数字信号电路的光耦U17的接口 2接MCU3DA SDI接口，U17的接口 I接电阻R69后接电源VCC3V3，R69和VCC3V3之间接电容C63后接地，U17的接口 3接电位地，U17的接口 4接电阻R70后接触发反相器U34B的接口 3，R70和U34B的接口 3之间接电容C68后接电位地，U17的接口 4和R70之间接电阻R71后接电源AVCC_5V_1，U34B的接口 4接U35的接口 4 ;所述数字信号电路的光耦U16的接口 2接MCU3DA CLK接口，U16的接口 I接电阻R67后接电源VCC3V3，R67和VCC3V3之间接电容C62后接地，U16的接口 3接电位地，U16的接口 4接电阻R68后接触发反相器U34A的接口 1，R68和U34A的接口 I之间接电容C67后接电位地，U16的接口 4和R68之间接电阻R66后接电源AVCC_5V_1，U34A的接口 2接U35的接口 3，U34A的接口 7接电位地，U34A的接口 14 一路接电容C65后接电位地，一路接到R66和AVCC_5V_1之间；所述U35的接口 2接电位地；所述模拟量信号电路的接口 AO_P接电阻R98和跳线JPl后连接接口 AO_N，AO_P和R98之间同JPl和AO_N之间接双向二极管D9，A0_P和R98之间接二极管D27后接电源AVCC24V，D27接AVCC24V的方向为导通向，D27和AVCC24V并联电容C23和电容C76后接电位地，JPl和AO_N分别接Q2的接口 5、6、7、8，其中Q2为SI9410BDY，Q2的接口 1、2、3连接后一路接电阻R77后接电位地，一路接功率放大器U50的接口 2，Q2的接口 4接电阻R75后接U50的接口 6，Q2的接口 4和R75之间接瞬态二极管D605后接电位地，D605接电位地端为导通向，U50的接口 4 一路接电源-5V，一路并联电容C36和电容C72后接电位地，U50的接口 7—路接电源AVCC24V，一路接电容71后接电位地，U50的接口 3接电阻R78后一路接U35的接口 1，一路接U35的接口 8，一路接电阻R54后接U35的接口 6，R78和U35的接口 I之间接AVCC_5V_1, R78和R54之间接电容C66后接电位地，R78和U50的接口 3之间一路接电容C69后接点位地，一路接电阻R79后接到C66和电位地之间，C66和电位地之间接U35的接口 7。
【文档编号】H02J3/38GK104467018SQ201410817462
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】单杨, 裴闻 申请人:北京格林科电技术有限公司, 上海慧锐科技有限公司