一种消除PID衰变的智能接线盒及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种消除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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种消除PID衰变的智能接线盒及其工作方法
：本专利技术属于光伏发电系统的安全保护装置
，具体是涉及一种消除PID衰变的智能接线盒及其工作方法。
技术介绍
：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(PotentialInducedDegradation)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PV板接入正向偏置电压，将工作时由于PID效应迁移向电池片的钠离子再拉回来，这种方案的局限性是此设备只能在夜间电池板处于不发电时才能工作，而且正向偏置电压发生器设备自身每天都要消耗不少的电能。以上三种方案，无论是从实用性还是经济性方面来说，似乎都没有给运营商提供一个满意的解决方案。
技术实现思路
：为此，针对上述问题，本专利技术提出了一种消除PID衰变的智能接线盒及其工作方法，采用了接线盒中的智能控制电路和电子切换开关的程序化自动运作，使得安装在光伏发电阵列上的电池板的接线盒能自动把电流输出极性进行有规律的定期翻转，从而达到消除在欧洲光伏电站运行中部分电池组件上存在的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的目标。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种消除PID衰变的智能接线盒，包括：接线盒壳体，所述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。所述MOS型电子开关包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4，所述第一MOS管Q1的栅极和源极、所述第二MOS管Q2的栅极和源极、所述第三MOS管Q3的栅极和源极、所述第四MOS管Q4的栅极和源极分别连接至所述开关信号驱动电路，所述第一MOS管Q1的漏极、所述第二MOS管Q2的源极分别连接至所述负极连接器，所述第三MOS管Q3的源极、所述第四MOS管Q4的漏极分别连接至所述正极连接器，所述第一MOS管Q1的源极、所述第二MOS管Q2的漏极、所述第三MOS管Q3的漏极、所述第四MOS管Q4的源极分别连接至所述工作电源模块。所述旁路二极管包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3，所述第一二极管D1的正极连接至所述工作电源模块，所述第二二极管D2的正极连接所述第一二极管D1的负极，所述第三二极管D3的正极连接所述第二二极管D2的负极，所述第三二极管D3的负极连接至所述工作电源模块，所述第一二极管D1的正极、所述第二二极管D2的正极、所述第三二极管D3的正极、所述第三二极管D3的负极分别通过电缆连接到光伏电池板的汇流带上。所述载波信号耦合元件与所述载波信号收发模块电连接，所述光电采样模块分别连接所述第一二极管D1的正极和所述第三二极管D3的负极，所述光电采样模块、所述开关信号驱动电路、所述载波信号收发模块分别与所述中央处理器电连接，所述工作电源模块分别给所述中央处理器、所述光电采样模块、所述开关信号驱动电路、所述载波信号发送模块供电。作为上述技术方案的优选，所述工作电源模块的输入端连接至所述光伏电池的汇流带上，所述工作电源模块经过两级降压稳压处理后输出+15V的第一电压和+5V的第二电压。作为上述技术方案的优选，所述接线盒壳体与内部设置有光伏电池板的汇流带的汇流箱之间安装有单相桥式整流部件。作为上述技术方案的优选，所述第一MOS管Q1的源极和漏极之间连接有第一电容C1，所述第二MOS管Q2的源极和漏极之间连接有第二电容C2，所述第三MOS管Q3的源极和漏极之间连接有第三电容C3，所述第四MOS关Q4的源极和漏极之间连接有第四电容C4。作为上述技术方案的优选，所述第一MOS管Q1和所述第四MOS管Q4组成第一组电子开关，所述第二MOS管Q2和所述第三MOS管Q3组成第二组电子开关，所述第一组电子开关和所述第二组电子开关切换工作。作为上述技术方案的优选，所述光电采样模块连接有光敏元件。一种消除PID衰变的智能接线盒的工作方法，包括如下步骤：S1：载波信号耦合元件接收线路上的翻转命令的载波信号，并将该载波信号通过所述载波信号收发模块发送到中央处理器中。S2：光电采样模块采集旁路二极管两端的电压值并将该电压值发送到中央处理器中。S3：中央处理器接收所述载波信号和电压值，对所述载波信号和所述电压值进行分析，若所述载波信号为符合约定格式的信号则直接进入步骤S4，否则，判断所述电压值是否超过阈值，若所述电压值超过阈值则进入步骤S4，若所述电压值没有超过阈值，则维持当前状态。S4：中央处理器将翻转命令发送给开关信号驱动电路，开关信号驱动电路驱动第一组电子开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除PID衰变的智能接线盒，其特征在于，包括：接线盒壳体(1)，所述接线盒壳体(1)内部安装有中央处理器(2)、光电采样模块(3)、载波信号耦合元件(4)、开关信号驱动电路(5)、工作电源模块(6)、载波信号收发模块(7)、负极连接器(8)、正极连接器(9)、多个MOS型电子开关和旁路二极管；所述MOS型电子开关包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4，所述第一MOS管Q1的源极和栅极、所述第二MOS管Q2的源极和栅极、所述第三MOS管Q3的源极和栅极、所述第四MOS管Q4的源极和栅极分别连接至所述开关信号驱动电路(5)，所述第一MOS管Q1的漏极、所述第二MOS管Q2的源极分别连接至所述负极连接器(8)，所述第三MOS管Q3的源极、所述第四MOS管Q4的漏极分别连接至所述正极连接器(9)，所述第一MOS管Q1的源极、所述第二MOS管Q2的漏极、所述第三MOS管Q3的漏极、所述第四MOS管Q4的源极分别连接至所述工作电源模块(6)；所述旁路二极管包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3，所述第一二极管D1的正极连接至所述工作电源模块(6)，所述第二二极管D2的正极连接所述第一二极管D1的负极，所述第三二极管D3的正极连接所述第二二极管D2的负极，所述第三二极管D3的负极连接至所述工作电源模块(6)，所述第一二极管D1的正极、所述第二二极管D2的正极、所述第三二极管D3的正极、所述第三二极管D3的负极分别通过电缆连接到光伏电池板的汇流带(10)上；所述载波信号耦合元件(4)与所述载波信号收发模块(7)电连接，所述光电采样模块(3)分别连接所述第一二极管D1的正极和所述第三二极管D3的负极，所述光电采样模块(3)、所述开关信号驱动电路(5)、所述载波信号收发模块(7)分别与所述中央处理器(2)电连接，所述工作电源模块(6)分别给所述中央处理器(2)、所述光电采样模块(3)、所述开关信号驱动电路(5)、所述载波信号发送模块(7)供电。...

【技术特征摘要】
1.一种消除PID衰变的智能接线盒，其特征在于，包括：接线盒壳体(1)，所述接线盒壳体(1)内部安装有中央处理器(2)、光电采样模块(3)、载波信号耦合元件(4)、开关信号驱动电路(5)、工作电源模块(6)、载波信号收发模块(7)、负极连接器(8)、正极连接器(9)、多个MOS型电子开关和旁路二极管；所述MOS型电子开关包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4，所述第一MOS管Q1的源极和栅极、所述第二MOS管Q2的源极和栅极、所述第三MOS管Q3的源极和栅极、所述第四MOS管Q4的源极和栅极分别连接至所述开关信号驱动电路(5)，所述第一MOS管Q1的漏极、所述第二MOS管Q2的源极分别连接至所述负极连接器(8)，所述第三MOS管Q3的源极、所述第四MOS管Q4的漏极分别连接至所述正极连接器(9)，所述第一MOS管Q1的源极、所述第二MOS管Q2的漏极、所述第三MOS管Q3的漏极、所述第四MOS管Q4的源极分别连接至所述工作电源模块(6)；所述旁路二极管包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3，所述第一二极管D1的正极连接至所述工作电源模块(6)，所述第二二极管D2的正极连接所述第一二极管D1的负极，所述第三二极管D3的正极连接所述第二二极管D2的负极，所述第三二极管D3的负极连接至所述工作电源模块(6)，所述第一二极管D1的正极、所述第二二极管D2的正极、所述第三二极管D3的正极、所述第三二极管D3的负极分别通过电缆连接到光伏电池板的汇流带(10)上；所述载波信号耦合元件(4)与所述载波信号收发模块(7)电连接，所述光电采样模块(3)分别连接所述第一二极管D1的正极和所述第三二极管D3的负极，所述光电采样模块(3)、所述开关信号驱动电路(5)、所述载波信号收发模块(7)分别与所述中央处理器(2)电连接，所述工作电源模块(6)分别给所述中央处理器(2)、所述光电采样模块(3)、所述开关信号驱动电路(5)、所述载波信号发送模块(7)供电。2.根据权利要求1所述的消除PID衰变的智能接线盒，其特征在于：所述工作电源模块(6)的输入端连接至所述光伏电池的汇流带(10)上，所述工作电源模块(6)经过两级降压稳压处理后输出+15V的第一电压和+5V的第二电压。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：许建明，李辰，夏钟明，王屹峰，鲍国良，
申请(专利权)人：常熟市福莱德连接器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32