[发明专利]用于减少光伏模块中电位诱发的劣化的电路布置

说明书

本发明涉及用于减少光伏发电机的光伏模块中电位诱发的劣化的电路布置，所述电路布置包括用于光伏发电机的时间上连续绝缘监测的绝缘监测设备。此外，本发明涉及包括用于减少光伏模块中电位诱发的劣化的电路布置的光伏系统，所述光伏系统包括光伏发电机和用于光伏发电机的时间上连续绝缘监测的绝缘监测设备。提出了不同的解决方案，这些解决方案使得能够减少电位诱发的劣化，同时连续地监测绝缘。根据本发明的电路布置依赖于与用于影响光伏模块中的电位的基于测量的电路技术交互的绝缘监测设备。

技术领域

本发明涉及用于减少光伏发电机的光伏模块中电位诱发的劣化的电路布置，包括用于光伏发电机的时间上连续绝缘监测的绝缘监测设备。

此外，本发明涉及包括用于减少光伏模块中电位诱发的劣化的电路布置的光伏系统，包括光伏发电机并且包括用于光伏发电机的时间上连续绝缘监测的绝缘监测设备。

背景技术

为了在光伏系统中实现足够的逆变器效率，需要足够高的逆变器直流电压。因此，光伏发电机的多个光伏模块串联地连接成串，其中通常产生范围从400V到1500V的系统电压(光伏发电机的各个太阳能电池到地的电位)。取决于逆变器的类型，这些电位自由地调节自身，使得可以在光伏发电机的太阳能电池和对称绝缘电阻比的接地模块化框架之间假定包括系统电压的一半的最大电位。电位的差异可以导致太阳能电池和模块化框架之间的杂散电流，所述杂散电流能够导致薄膜模块中不可逆的损坏以及导致基于晶体硅的电池类型中部分可逆的电池劣化。

被称为电位诱发的劣化(PID)的太阳能电池的这种损坏导致光伏发电机的性能大幅降低。

专家认为，原因是由于生产过程而导致的在电池的外层中存在的电荷载体的迁移，所述电荷载体在外部电场的影响下由抗反射涂层驱动(假定带正电荷的钠离子对着接地电池的负电位)，并且导致在电池表面处的局部短路或进入导电TCO(透明导电氧化物)涂层以及导致其中的电化学腐蚀。

根据当前的科学研究，通常可以通过将光伏发电机的负极接地从而避免发生负电场来阻止由PID造成的性能降低。这可以通过使用包括电绝缘的逆变器来实现，例如，通过理想地将逆变器本身中的光伏发电机的负极接地。通过光伏发电机的负连接的功能接地，产生电场，其中带正电荷的电荷载体被拉向负极并且因此远离TCO涂层。

但是，在实用新型DE 20 2006 008 936 U1中发现，根据现有技术的光伏发电机的负连接的功能接地不能长期阻止对模块的损坏。因此，本文档提出了一种电路，通过该电路，光伏发电机的负连接增加到对地的正电位。

专利EP 2 086 020 B1中公开了增加电位的另一种可能性，结合针对雷击增加的防护措施。在本文档中，描述了具有电位增加的光伏系统，所述光伏系统包括其负极放置在地电位上并且其正极连接到光伏发电机的正极的电压源。

但是，从现有技术中已知的这些措施包括安全性方面的显著缺点。因此，经由熔丝的光伏发电机的负连接的功能接地防止使用绝缘监测设备(IMD)时间上连续监测绝缘电阻水平。尤其当发生对称绝缘故障时，不能确保针对火灾的保护。

取决于所选择的方法，通过电压源增加光伏发电机的电位经由电压源的通常低阻抗的内部电阻将光伏发电机的负连接或正连接连接到地。这里，使用绝缘监测设备还防止了对绝缘电阻水平的连续监测。取决于维护概念，发生的对称故障被识别得太晚或者根本没有被识别。在这种情况下，火灾的风险也会增加。

到目前为止，这些问题可以通过在开始逆变器的操作之前在单独的测量中每天一次地确定光伏发电机的绝缘电阻水平来规避。为此，包括接地的光伏发电机的所有低阻抗连接，诸如熔丝或电压源，都被断开，并且绝缘监测设备被激活。