[发明专利]一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电领域，具体涉及一种应用于光伏逆变器中消除光伏组件PID效应的方法及装置。

背景技术

当光伏电池组件长期工作在负偏压下极易产生PID 效应，即潜在电势诱导衰减现象， PID 效应会导致组件功率大幅下降，严重影响光伏系统的发电能力，直接影响光伏电站的实际发电量。

PID 效应产生的原因是：光伏组件的铝合金边框属于金属导体，同时封装所用钢化玻璃中含有大量的钠、铁元素，光伏电池封装胶膜(EVA)的体积电阻率也不是很高，这样铝合金边框、钢化玻璃中就会产生部分漏电流，钢化玻璃中的 Na 离子水解后会扩散入 EVA 内部，由于组件边框和光伏电池之间存在电势差，促使 Na 离子向电池的表面迁移，Na 离子在电池的表面富集，甚至进入电池片的表层，在此过程中，光伏组件封装材料和薄膜之间会慢慢积累电荷，积累的电荷越来越多，就形成了电离层。因此，可以通过中和光伏组件表面积累的电荷来解决 PID 效应问题，从而增强光伏电站的发电效率。

专利CN103490402A公开了一种抗PID电路，该电路的一端接逆变器直流输入的负极，另一端经熔断保护电路、电流传感器后接地。其中，熔断保护电路由并联的熔断器和保护电阻组成。此种电路可实现对光伏组件的PID效应的抑制。但负极接地会引起很大的安全隐患：负极接地后，若发生组件正极接地故障则会造成光伏组件的短路，引发火灾，同时工作人员触碰到正极会发生电击危险。

专利CN104506130A公开了一种采用非隔离逆变器的太阳能光伏组件的抗 PID 装置，能够在太阳能光伏组件处于晚上非工作的状态下，利用外部直流电源自动对太阳能光伏组件的电压输出端负极与边框之间施加接近正向对地直流电，从而抵消太阳能光伏组件的电压输出端负极在白天时处于负压而产生的影响，实现太阳能光伏组件的 PID 现象抑制和性能恢复。专利CN204167913U公开了一种防PID效应逆变器装置，该装置采用直流发生器与逆变器并联，直流发生器一端与逆变器的直流侧相连，另一端与电网相连，夜晚光伏组件不发电时，逆变器处于断开的状态，直流发生器将市电转换为直流电对光伏组件加上反向电压，用于中和光伏组件表面上积累的电荷，消除光伏组件上的电离层，抑制光伏组件的PID效应。以上2个发明均可以有效的抑制光伏组件的PID效应，但是需要外接电源或与电网相连，成本较高，且负极引入外部电源后降低了系统的安全等级，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够安全、有效抑制光伏组件PID效应的方法及装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的方法，该方法通过以下方式实现：当逆变器处于关机状态时，利用光伏组件发出的电能，在光伏组件的负极与地之间施加一个正向电压，消除光伏组件上的电离层。

优选的，当光伏组件两端电压小于逆变器正常工作所需电压时，逆变器处于关机状态，利用储能电容存储光伏组件发出的电能，当储能电容两端电压达一定值(0.7倍逆变器启动直流电压)时，利用该储能电容在光伏组件的负极和地之间施加正向电压，消除光伏组件上的电离层。

本发明抑制光伏组件PID效应的方法，具体步骤如下：

（1）采集光伏组件两端的电压信号1、储能电容两端的电压信号2、光伏组件正负极与地之间的绝缘阻抗值；当储能电容两端的电压信号2＜设定值U3、光伏组件两端的电压信号1＜设定值U1、光伏组件的正极对地绝缘阻抗值≥设定值Rx、光祖组件的负极对地绝缘阻抗值≥设定值Ry，且逆变器为关机状态时，光伏组件开始对储能电容充电；

（2）当储能电容两端的电压信号2≥设定值U2、光伏组件两端的电压信号1＜设定值U1、正极对地绝缘阻抗值≥设定值Rx、负极对地绝缘阻抗值≥设定值Ry，且逆变器为关机状态时，储能电容在光伏组件的负极和地之间施加正向电压，消除光伏组件上的电离层，实现PID效应的抑制和性能恢复；

（3）当光伏组件两端的电压信号1≥设定值U1，或光伏组件的正极对地绝缘阻抗值＜设定值Rx，或光伏组件的负极对地绝缘阻抗值＜设定值Ry，或逆变器为开机状态时，储能电容与光伏组件断开连接；

其中，U3<U2<U1。具体地，U1等于逆变器启动时所需直流电压值（即逆变器正常工作所需电压值），U2等于0.7倍U1，U3等于0.4倍U1，Rx、Ry为绝缘阻抗安全阈值（等于1MΩ）。

本发明还提供了一种用于逆变器中抑制光伏组件PID效应的装置，包括以下组件：