[发明专利]一种消除PID衰变的智能接线盒及其工作方法

说明书

本发明公开了一种消除PID衰变的智能接线盒及其工作方法，包括接线盒壳体，接线盒壳体内部安装有中央处理器、光电采样模块、载波信号耦合元件、开关信号驱动电路、工作电源模块、载波信号收发模块、负极连接器、正极连接器、多个MOS型电子开关和旁路二极管等。本发明采用了以接线盒中智能控制电路和电子切换开关的程序化动作，让安装在光伏发电阵列上全部电池组件的电压输出极性进行同步有规律的定期翻转，使得玻璃中钠离子在向电池片迁移过程中还远没有到达电池片时就被随后的反向电场拉回原地，从而达到消除光伏电池组件上这种PID长期衰变效应，实现增加发电效率，延长光伏组件的有效服务寿命。

技术领域：

本发明属于光伏发电系统的安全保护装置技术领域，具体是涉及一种消除PID衰变的智能接线盒及其工作方法。

背景技术：

科研人员对欧洲光伏电站的长期观察和实验分析，以组串输出电压的中分电位作为保护接地点的光伏电站，处于对地电位负输出的一半组件，都存在着一种PID(PotentialInduced Degradation)电势诱导衰减效应现象，是指光伏电池板在长时间工作后，对处于电位负输出的组件而言，当光伏组件玻璃表面的灰尘和水汽形成一层导电膜，并经接地的铝边框传导而形成一个从玻璃表面指向光伏组件中电池片的正电场，该正电场驱使光伏玻璃中的钠离子不断向电池片中的PN结迁移和侵蚀，使电池表面钝化、PN结性能变差，从而导致了电池片的填充因子、开路电压、短路电流降低，电池组件功率衰减，而且这个效应随时间的积累会使电池板的发电效率就会越来越差，最严重情况下可使光伏电池组件的发电效率下降40％—50％，并引发电站整体发电量的巨大损失和有效服务寿命下降等严重问题。因此对于光伏电站如何有效抑制电池板的PID现象已成为非常重要和刻不容缓的课题。

对于欧洲市场的光伏电站而言，这个问题尤为突出。因采用以组串输出电压的中分电位作为接地点的组串回路，其组件是一半对地为正电位输出，另一半对地为负电位输出，而处于负电位输出的一半组件，都存在着PID，即电势诱导衰减效应现象。考虑到电站的长期运营及PID所造成发电量不断降低而带来的经济损失，如何有效抑制电池板的PID现象解决方案也越来越受重视。

目前市场上对应PID现象的抑制主要方案有三种：

1.采用负极接地方法，消除面板的对地负压。

负极接地后对地成正电压偏置，能有效抑制PID现象。这种方法适用于带高频隔离的逆变器或现有无变压器逆变器外加隔离变压器的电站。对于采用高频隔离逆变器的电站，如果系统较大，采用的台数也较多，成本比较高，这种方案仅适合规模较小的系统应用。对于采用无变压器逆变器外加隔离变压器的电站，采用这种方案也带来缺点如下缺点：

1)负极接地，正极对地之间就会形成高压，容易造成人员电击事故；

2)若正极或组串间电缆产生接地故障，则会通过地线产生故障电流或者产生电弧放电，容易引起火灾

3)成本相对较高，隔离变压器占用空间也比较大；

4)因为欧洲的光伏组网方式与北美国家组网方式不同，在欧洲的光伏标准中，系统电压为1000伏，大多采用35件电池组件串联组合的方式，，所以采用了中间接地的方案，以使正负两端的对地电压为+/-500伏左右，如果改成负极单端接地，则原有的光伏逆变器全部不能用，且正端对地电压高达1000伏，大大增加了系统的危险系数。

2.采用虚拟接地方案

这个方案通过抬升负极的电压，使各台逆变器的负极对地电压接近为零或者稍高于零，以实现PID抑制功能。此方案仅适用采用少量无隔离变压器逆变器组成的光伏小系统电网方案，并需要在变压器N线侧外加专用的PID效应抑制设备。

3.加正向偏置电压方案