一种双极式光伏阵列系统的PID抑制装置.pdf

本发明提供了一种双极式光伏阵列系统的PID抑制装置，包括控制柜、第一断路器QF1、第二断路器QF2以及互锁装置；控制柜上设有四个进线端口以及三个出线端口，第一断路器QF1和第二断路器QF2均设有四路通道；互锁装置安装在控制柜内，并控制第一断路器QF1和第二断路器QF2呈互锁状态。本发明的双极式光伏阵列系统的PID抑制装置能够有效抑制PID现象，无需对现有的装置进行改造，成本较低，且具有手动和自动两种模式。

权利要求书1.  一种双极式光伏阵列系统的PID抑制装置，其特征在于：包括控制柜、第一断路器QF1、 第二断路器QF2以及互锁装置；所述控制柜上设有四个进线端口以及三个出线端口，所述四 个进线端口分别与第一断路器QF1的第一通道输入端、第二通道输入端、第三通道输入端以 及第四通道输入端相连，所述三个出线端口分别与第一断路器QF1的第一通道输出端、第二 通道输出端以及第四通道输出端相连；所述第一断路器QF1的第一通道输入端与第二断路器 QF2的第一通道输入端相连，所述第一断路器QF1的第二通道输入端与第二断路器QF2的第 二通道输入端相连，所述第一断路器QF1的第三通道输入端与第二断路器QF2的第三通道输 入端相连，所述第一断路器QF1的第四通道输入端与第二断路器QF2的第四通道输入端相连； 所述第一断路器QF1的第一通道输出端与第二断路器QF2的第三通道输出端相连，所述第一 断路器QF1的第二通道输出端和第三通道的输出端相连后再与第二断路器QF2的第一通道输 出端以及第四通道输出端相连，所述第一断路器QF1的第四通道输出端与第二断路器QF2的 第二通道输出端相连；所述互锁装置安装在控制柜内，并控制第一断路器QF1和第二断路器 QF2呈互锁状态。 2.  根据权利要求1所述的双极式光伏阵列系统的PID抑制装置，其特征在于：所述互锁装置 为机械式互锁装置或电气式互锁装置。 3.  根据权利要求1所述的双极式光伏阵列系统的PID抑制装置，其特征在于：还包括控制器、 阳光传感器和无线收发模块，所述第一断路器QF1和第二断路器QF2的辅助触点都与控制器 的信号输入端相连，所述控制器的两路信号输出端与分别与第一断路器QF1和第二断路器QF2 的线圈电路相连，所述阳光传感器与控制器的数据采集端口相连，所述无线收发模块与控制 器的输入输出端口相连。

说明书一种双极式光伏阵列系统的PID抑制装置
技术领域
本发明涉及一种用于光伏阵列系统的优化装置，尤其是一种用于双极式光伏阵列系统的 PID抑制装置。
背景技术
随着世界能源格局的变更，光伏发电日益成为各国深入研究、大力发展的热点。PID (Potential Induced Degradation，电位诱发衰减)现象或表面极化(Surface Polarization) 是目前光伏行业里一个影响晶体硅电池组件高效利用的不利因素。光伏组件正常使用时，系 统中存在对地正电压或对地负电压，引起组件表面电荷积聚而造成功率衰减，短时间内如几 个月或一两年出现组件输出功率急剧降低现象。针对光伏阵列独有的PID现象，可在电池表 面或钝化层和电池之间加一层带孔的二氧化硅涂层，形成一个导通电路防止有害极化，但此 方法增加了电池制造成本而且一定程度上降低了电池的效率。还可使用电阻改变系统中组件 对地电压或者使用正极接地模块和带隔离变压器的逆变器，但这种方法使得光伏组件的使用 存在局限性，而且带隔离变压器既增加了成本也降低了系统效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的光伏系统在抑制PID现象时，需要对电池本身或逆变 器进行改造，不仅增加成本而且也降低了系统效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双极式光伏阵列系统的PID抑制装置，包括 控制柜、第一断路器QF1、第二断路器QF2以及互锁装置；控制柜上设有四个进线端口以及 三个出线端口，四个进线端口分别与第一断路器QF1的第一通道输入端、第二通道输入端、 第三通道输入端以及第四通道输入端相连，三个出线端口分别与第一断路器QF1的第一通道 输出端、第二通道输出端以及第四通道输出端相连；第一断路器QF1的第一通道输入端与第 二断路器QF2的第一通道输入端相连，第一断路器QF1的第二通道输入端与第二断路器QF2 的第二通道输入端相连，第一断路器QF1的第三通道输入端与第二断路器QF2的第三通道输 入端相连，第一断路器QF1的第四通道输入端与第二断路器QF2的第四通道输入端相连；第 一断路器QF1的第一通道输出端与第二断路器QF2的第三通道输出端相连，第一断路器QF1 的第二通道输出端和第三通道的输出端相连后再与第二断路器QF2的第一通道输出端以及第 四通道输出端相连，第一断路器QF1的第四通道输出端与第二断路器QF2的第二通道输出端 相连；互锁装置安装在控制柜内，并控制第一断路器QF1和第二断路器QF2呈互锁状态。
采用本发明的PID抑制装置无需对电池本身或逆变器进行改进，只需要将本装置串联在 现有双极式光伏阵列中即可，节省了系统大面积改进的成本，而且由于本发明的PID抑制装 置只采用了在电路中串接断路器，所以也不会影响系统的效率；采用互锁装置能够保证任何 时刻有且只有一只断路器处于合闸状态，提高了光伏供电的安全性；将第一断路器QF1和第 二断路器QF2的各个输出端按照本发明的连接方式相连，能够在互锁装置切换时将三个出线 端口的输出状态进行切换，能够有效抑制光伏阵列的PID现象。
作为本发明的进一步限定方案，互锁装置为机械式互锁装置或电气式互锁装置。采用机 械式互锁装置可靠性高，采用电气式互锁装置容易实现、灵活简单，且互锁的两个断路器可 在不同位置安装。
作为本发明的进一步改进方案，还包括控制器、阳光传感器和无线收发模块，第一断路 器QF1和第二断路器QF2的辅助触点都与控制器的信号输入端相连，控制器的两路信号输出 端与分别与第一断路器QF1和第二断路器QF2的线圈电路相连，阳光传感器与控制器的数据 采集端口相连，无线收发模块与控制器的输入输出端口相连。采用阳光传感器能够实时采集 当前的阳光状态，并通过控制器根据当前的阳光状态控制两个断路器的合闸状态，同时设定 软件互锁；采用将断路器的辅助触点都与控制器相连，能够方便控制器实时掌握当前的合闸 状态；采用无线收发模块能够实现远程命令传输以及当前合闸状态的上传，实现远程可控。
本发明的有益效果在于：(1)采用本发明的PID抑制装置无需对电池本身或逆变器进行 改进，只需要将本装置串联在现有双极式光伏阵列中即可，节省了系统大面积改进的成本， 而且由于本发明的PID抑制装置只采用了在电路中串接断路器，所以也不会影响系统的效率； (2)采用互锁装置能够保证任何时刻有且只有一只断路器处于合闸状态，提高了光伏供电的 安全性；(3)将第一断路器QF1和第二断路器QF2的各个输出端按照本发明的连接方式相连， 能够在互锁装置切换时将三个出线端口的输出状态进行切换，能够有效抑制光伏阵列的PID 现象。
附图说明
图1为本发明的机械式互锁结构示意图；
图2为本发明的远程控制结构示意图；
图3为本发明的远程控制电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种双极式光伏阵列系统的PID抑制装置，包括控制柜、第 一断路器QF1、第二断路器QF2以及互锁装置；控制柜上设有四个进线端口以及三个出线端 口，四个进线端口分别与第一断路器QF1的第一通道输入端、第二通道输入端、第三通道输 入端以及第四通道输入端相连，三个出线端口分别与第一断路器QF1的第一通道输出端、第 二通道输出端以及第四通道输出端相连；第一断路器QF1的第一通道输入端与第二断路器QF2 的第一通道输入端相连，第一断路器QF1的第二通道输入端与第二断路器QF2的第二通道输 入端相连，第一断路器QF1的第三通道输入端与第二断路器QF2的第三通道输入端相连，第 一断路器QF1的第四通道输入端与第二断路器QF2的第四通道输入端相连；第一断路器QF1 的第一通道输出端与第二断路器QF2的第三通道输出端相连，第一断路器QF1的第二通道输 出端和第三通道的输出端相连后再与第二断路器QF2的第一通道输出端以及第四通道输出端 相连，第一断路器QF1的第四通道输出端与第二断路器QF2的第二通道输出端相连；互锁装 置安装在控制柜内，并控制第一断路器QF1和第二断路器QF2呈互锁状态。
其中，互锁装置为机械式互锁装置或电气式互锁装置。机械式互锁装置可以通过机械杠 杆，使得第一断路器QF1合闸时第二断路器QF2开闸，或者第一断路器QF1开闸时第二断路 器QF2合闸，电气式互锁装置是通过继电器和接触器的触点实现互锁，操作维护人员可在现 场进行手动切换。
在安装本发明的装置时，对于中小功率系统，可将本发明的装置串接在两组汇流箱的后 级，再输出±Ud给光伏逆变器，对于大功率系统，可将本发明的装置串接在两组直流柜的后 级，再输出±Ud给光伏逆变器；在接线时需要将控制柜上的四个进线端口分别与两组汇流箱 或两组直流柜的两路电路A+端和A-端以及B+端和B-端相连，三个出线端口中与第一断路 器QF1的第一通道输出端相连的端口连接至光伏逆变器的+Ud端，与第一断路器QF1的第二 通道输出端相连的端口连接至光伏逆变器的-Ud端，与第一断路器QF1的第四通道输出端相 连的端口连接至接地系统，这样光伏阵列的±Ud端与接地系统的0V端定期交替，能有效抑 制光伏阵列的PID现象。
如图2和3所示，为了实现远程控制功能，本发明的装置还包括控制器、阳光传感器和 无线收发模块，第一断路器QF1和第二断路器QF2的辅助触点都与控制器的信号输入端相连， 控制器的两路信号输出端与分别与第一断路器QF1和第二断路器QF2的线圈电路相连，阳光 传感器与控制器的数据采集端口相连，无线收发模块与控制器的输入输出端口相连。
由阳光传感器实时采集环境光的数值，当控制器判断环境光数值低于阈值时，便判断为 进入夜晚，于是可以通过控制器实现第一断路器QF1和第二断路器QF2的自动切换，同时由 第一断路器QF1和第二断路器QF2的辅助触点反馈各自的合闸状态，并通过无线收发模块实 时上传和下达对第一断路器QF1和第二断路器QF2的合闸状态和控制器命令。