一种采用虚拟接地技术的光伏发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种采用虚拟接地技术的光伏发电系统，包括M台并联发电的光伏逆变器，所有光伏逆变器的输出端与同一台隔离变压器的输入端连接，每台光伏逆变器的输入端分别连接有至少一块太阳能电池板，其特征在于：M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的负极与地之间连接一用于抬升当前光伏逆变器的负极对地电压的隔离直流电压源；或者M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的正极与地之间连接一用于降低当前光伏逆变器的正极对地电压的隔离直流电压源。针对于具有多台并联光伏逆变器的光伏发电系统，本发明专利技术提供一种解决太阳能电池板电势诱导衰减的方案，能够有效防止PID效应导致的组件性能下降问题，而且简单易行、成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种采用虚拟接地技术的光伏发电系统
本专利技术涉及一种能够解决电势诱导衰减的光伏发电系统，属于新能源并网发电

技术介绍
太阳能发电作为新能源的重要组成部分，获得越来越大的发展。但是随着光伏产业规模不断扩大，使用环境的差异性与不确定性，特别是一些环境条件比较恶劣的地区。随着时间的延长，出现了一系列的电站发电量降低，光伏组件功率下降的问题。作为光伏组件功率下降的主要原因之一的PID现象引起了广泛的关注。光伏组件的潜在电势诱导衰减(PID，PotentialInducedDegradation)指：当太阳能组件与地面形成高强度负电压，其所形成的电位差将导致太阳能电池或模组造成损害外，还会引起发电效率衰减的问题，影响整个系统的发电能力和总输出功率。光伏发电系统中，当太阳能电池板组件负端对大地产生高强度负向电压时，此负向电压会造成漏电流，从而导致太阳能组件的电势诱发衰减，影响光伏发电系统的效率，使输出功率下降。研究表明，此衰减可逆，即增加相反的正向电压，衰减的特性可恢复或减缓。根据PID效应的特点，光伏发电系统级层面，常规的解决方案如下：1、根据PID的可逆性特点，逆变器记录白天发电时间及电池板负端与大地之间的电压值，利用夜间逆变器无法发电期间，在电池负端和PE之间施加相同时间的幅值相同的正向电压，以使衰退恢复。光伏逆变器一年四季在户外工作，天气变幻莫测，光伏逆变器每天的发电时间与夜间不工作时间相差很大，这就导致反补时间存在很大的不确定性等，且此方案电路及控制比较复杂，成本也略微偏高。利用此方案的产品有德国SMA公司的PIDBOX。2、电池板的PID效应跟电池板负端与PE之间的反向电压有关，而消除此电压可以有效消除电池组件的PID效应。因此也有部分厂家采用光伏组件负端直接接地，让太阳能组件负极与大地等电势，达到消除组件的PID效应，但是此方案逆变器必须加隔离变压器，导致逆变器体积大，效率低，成本高。除此之外，根据UL1741等安规标准，还要考虑接地故障保护等。3、专利号201310733423中提出一种PID消除方案，针对多机并联的光伏发电系统应用，将其中一台逆变器负端接地，控制此台逆变器的母线电压高于系统中其他逆变器，从而达到控制每台逆变器的太阳能负端与大地之间电压为很小值，基本消除组件PID效应。此方案缺点是实现复杂和不可靠，不仅需要每台逆变器之间都要通讯，且在物理接地的逆变器发生故障后，整个系统都无PID防护功能。将负极接地的逆变器母线电压高于其他逆变器，也意味着此台逆变器在某些状况下，无法工作在最大功率点附近，从而引起能量损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简单易行、成本较低的光伏发电系统的方案，且能够解决电势诱导衰减给组件带来的性能下降的问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种采用虚拟接地技术的光伏发电系统，包括M台并联发电的光伏逆变器，M≥2，所有光伏逆变器的输出端与同一台隔离变压器的输入端连接，每台光伏逆变器的输入端分别连接有至少一块太阳能电池板，其特征在于：M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的负极与地之间连接一隔离直流电压源，使得隔离直流电压源的输出电压U正向串入当前光伏逆变器的负极与地之间，U＞0.5*(Vbus.max-Vbus.min)，Vbusmax和Vbus.min分别为光伏发电系统所允许的最高母线电压和最低母线电压；或者M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的正极与地之间连接一隔离直流电压源，使得隔离直流电压源的输出电压U反向串入当前光伏逆变器的正极与地之间。优选地，当所述M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的负极与地之间串接一隔离直流电压源时，该隔离直流电压源自与当前光伏逆变器对应的太阳能电池板或自当前光伏逆变器的交流端取电，当前光伏逆变器的负极输入端经由开关器件连接该隔离直流电压源的正极输出端，该隔离直流电压源的负极输出端接地；当M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的正极与地之间串接一隔离直流电压源时，该隔离直流电压源自与当前光伏逆变器对应的太阳能电池板或自当前光伏逆变器的交流端取电，当前光伏逆变器的正极输入端经由开关器件连接该隔离直流电压源的负极输出端，该隔离直流电压源的正极输出端接地。优选地，当所述隔离直流电压源自与当前光伏逆变器对应的太阳能电池板取电时，或者所述隔离直流电压源的正极输入端及负极输入端直接与所述太阳能电池板的正极输出端及负极输出端相连，或者所述太阳能电池板的输出经逆变器内部BOOST电路升压后再连接所述隔离直流电压源的正极输入端及负极输入端。优选地，所述隔离直流电压源在接入到所述光伏逆变器的负极或正极与地之间时，串联加入阻抗装置。优选地，在M台光伏逆变器中的任意至少一台光伏逆变器的正极输入端或负极输入端与大地之间串联X个电阻，X为正整数，在X个电阻中的任意一个电阻的两端连接一采样电路，该采样电路向控制器输出检测到的电压检测值。针对于具有多台并联光伏逆变器的光伏发电系统，本专利技术提供一种解决太阳能电池板电势诱导衰减的方案，能够有效防止PID效应导致的组件性能下降问题，而且简单易行、成本较低。附图说明图1为实施例1中的多台光伏逆变器并联发电的光伏发电系统；图2为实施例1中的2台光伏逆变器并联发电的光伏发电系统；图3为串联电阻后的光伏发电系统的局部示意图；图4为不串入阻抗下流经隔离直流电压源的电流图，图中横坐标t为时间，单位为ms，纵坐标I为电流，单位为A；图5为串入阻抗下流经隔离直流电压源的电流，图中横坐标t为时间，单位为us，纵坐标I为电流，单位为A；图6为实施例1中第一逆变器的工作流程图；图7为电压检测示意图；图8A为隔离直流电压源自电池板直接取电示意图；图8B为隔离直流电压源自BOOST电路输出端取电示意图；图8C为隔离直流电压源自逆变器输出的交流端取电示意图；图9为实施例2中的光伏发电系统示意图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例1针对于具有多台并联光伏逆变器的光伏发电系统，本专利技术提供一种解决太阳能电池板电势诱导衰减的方案。该光伏逆变系统包括：光伏电池组件、光伏逆变器、隔离变压器及隔离直流电压源。光伏电池组件输出的直流电经过光伏逆变器逆变为交流电后，再经过隔离变压器反馈给电网。对其中一台光伏逆变器的输入负极与地之间增加一个隔离直流电压源，从而实现抬升光伏逆变系统的负极对大地的电压，使光伏逆变系统的负极对大地电压均为正电压，达到消减光伏组件PID效应的目的。参考图1，M台光伏逆变器并联发电，即光伏逆变器1至光伏逆变器M，M为整数且M≥2，该光伏发电系统还包括隔离变压器，所有光伏逆变器的输出端与同一个隔离变压器的输入端连接，每一台光伏逆变器的输入端分别连接有至少一块电池板，即PV源1至PV源M，M台光伏逆变器中仅有光伏逆变器1的输入负极对地PE接有隔离直流电压源。当M台光伏逆变器并联工作向电网馈电时，根据空间矢量调制原理可以得到，每台逆变器的母线中点N1，N2，...Nm与隔离变压器虚拟中线N’之间的平均电位差均为零，即VN1＝VN2＝...＝VNm，便于描述我们把逆变器的BUS电容中点称为逆变器内部中点，因为其平均电位相等，所以等效于连接在一起，形成一根虚拟中线N。对每一台光伏逆变器而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用虚拟接地技术的光伏发电系统，包括M台并联发电的光伏逆变器，M≥2，所有光伏逆变器的输出端与同一台隔离变压器的输入端连接，每台光伏逆变器的输入端分别连接有至少一块太阳能电池板，其特征在于：M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的负极与地(PE)之间连接一隔离直流电压源，使得隔离直流电压源的输出电压U正向串入当前光伏逆变器的负极与地(PE)之间，U＞0.5*(Vbus.max‑Vbus.min)，Vbus.max和Vbus.min分别为光伏发电系统所允许的最高母线电压和最低母线电压；或者M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的正极与地(PE)之间连接一隔离直流电压源，使得隔离直流电压源的输出电压U反向串入当前光伏逆变器的正极与地(PE)之间。

【技术特征摘要】
1.一种采用虚拟接地技术的光伏发电系统，包括M台并联发电的光伏逆变器，M≥2，所有光伏逆变器的输出端与同一台隔离变压器的输入端连接，每台光伏逆变器的输入端分别连接有至少一块太阳能电池板，其特征在于：M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的负极与地（PE）之间连接一隔离直流电压源，使得隔离直流电压源的输出电压U正向串入当前光伏逆变器的负极与地（PE）之间，U>0.5*(Vbus.max-Vbus.min)，Vbus.max和Vbus.min分别为光伏发电系统所允许的最高母线电压和最低母线电压；或者M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的正极与地（PE）之间连接一隔离直流电压源，使得隔离直流电压源的输出电压U反向串入当前光伏逆变器的正极与地（PE）之间；光伏逆变器并联工作时，隔离直流电压源也工作，输出电压为U，光伏逆变器M的输入负极对地电压Upe.m=U-0.5*(Vbus.m-Vbus.1)，式中，Vbus.1为第1台光伏逆变器1的母线电压，Vbus.m为第M台光伏逆变器的母线电压。2.如权利要求1所述的一种采用虚拟接地技术的光伏发电系统，其特征在于：当所述M台光伏逆变器中仅有一台光伏逆变器的负极与地之间串接一隔离直流电压源时，该隔离直流电压源自与当前光伏逆变器对应的太阳能电池板或自当前光伏逆变器的交流端取电，当前光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉林，朱国忠，杨敏，杨野，张俊，
申请(专利权)人：上海正泰电源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31