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一种光伏发电系统

阅读：1004发布：2020-07-19

IPRDB可以提供一种光伏发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种光伏发电系统，包括至少两组光伏组串，当对光伏组串进行活化时，将光伏组串两两反向并联，并在各反向并联后的光伏组串两端施加衰减的正弦交流电电压；或至少包括一组中点接地的光伏组串，当对光伏组串进行活化时，将光伏组串两端连接，并在光伏组串的一端和接地端之间施加衰减的正弦交流电电压；由于正弦波为单一频率，谐波成分少，空中辐射也少，对环境很友好，从而使得该光伏发电系统中的光伏组串寿命得到延长，且对环境的辐射小；由于光伏组串两两反向并联，因此能使得活化输入的正弦交流电能得以充分利用，从而能减少活化需要的时间和能量消耗。，下面是一种光伏发电系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光伏发电系统，包括至少两组光伏组串，其特征在于：当对光伏组串进行活化时，将光伏组串两两反向并联，并在各反向并联后的光伏组串两端施加衰减的正弦交流电电压。

2.一种光伏发电系统，包括至少一组中点接地的光伏组串，其特征在于：当对光伏组串进行活化时，将光伏组串两端连接，并在光伏组串的一端和接地端之间施加衰减的正弦交流电电压。

3.根据权利要求1或2所述的光伏发电系统，其特征在于：衰减的正弦交流电电压频率可调。

4.根据权利要求1或2所述的光伏发电系统，其特征在于：衰减的正弦交流电电压频率小于或等于1MHz。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光伏发电系统，其特征在于衰减的正弦交流电电压由如下电源电路产生：电源电路包括BUCK电路和CCFL变换电路；BUCK电路的正输入端为电源电路的正输入端，BUCK电路的负输入端为电源电路的负输入端；BUCK电路的正输出端连接CCFL变换电路的正输入端，BUCK电路的负输出端连接CCFL变换电路的负输入端；CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端，BUCK电路正输出端和负输出端之间输出的电压在工作过程中至少包括一次下降。

6.根据权利要求1至4任一项所述的光伏发电系统，其特征在于衰减的正弦交流电电压由如下电源电路产生：电源电路包括BOOST电路和CCFL变换电路；BOOST电路的正输入端为电源电路的正输入端，BOOST电路的负输入端为电源电路的负输入端；BOOST电路的正输出端连接CCFL变换电路的正输入端，BOOST电路的负输出端连接CCFL变换电路的负输入端；CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端，BOOST电路正输出端和负输出端之间输出的电压在工作过程中至少包括一次下降。

7.根据权利要求1至4任一项所述的光伏发电系统，其特征在于衰减的正弦交流电电压由如下电源电路产生：电源电路包括开关K1、限流器件、电容C1、开关K2和CCFL变换电路；开关K1的一端为电源电路的正输入端，开关K1的另一端连接限流器件的一端，限流器件的另一端同时连接电容C1的一端和开关K2的一端，电容C1的另一端为电源电路的负输入端，CCFL变换电路的正输入端连接开关K2的另一端，CCFL变换电路的负输入端连接电源电路的负输入端,CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端；

当对光伏组串活化时，开关K1先于开关K2断开，利用电容C2为CCFL变换电路提供工作电压。

8.根据权利要求5至7任一项所述的光伏发电系统，其特征在于：CCFL变换电路中的变压器B的气隙可调。

9.根据权利要求8所述的光伏发电系统，其特征在于：变压器B的气隙调节方式为磁芯B随着一个蜗杆减速器联动，由其它电路控制电机，电机驱动蜗杆减速器。

说明书全文

一种光伏发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及用于光伏发电系统，特别涉及对老化的光伏组串进行活化处理的光伏发电系统。

背景技术

[0002] 随着化石能源的枯竭预期和其带来的环境污染，可再生清洁能源的研究和应用被全球各国高度重视，其中风力发电和光伏发电技术成为主要的研究热点，光伏发电是太阳能发电的简称。我国光伏发电的开发和研究起步于20世纪70年代，90年代进入稳定发展时期，21世纪开始注重太阳能光伏发电的研究，2000年，我国的光伏技术已经步入大规模的并网发电阶段。

[0003] 在光伏发电领域，2005年美国SunPower公司首次发现并提出了PID效应，英文全称为：Potential Induced Degradation，即电势诱导衰减。SunPower发现PID效应时提出：光伏组件串联后可形成较高的系统电压(美国为代表的600V，欧洲为代表的1000V)，组件长期在高电压工作，在盖板玻璃、封装材料、边框之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致填充因子(FF)、短路电流(Isc)、开路电压(Voc)降低，使组件性能低于设计标准。SunPower称此现象为表面极化效应，但此衰减是可逆的。自此，光伏界的工程技术人员开始关注PID的研究和讨论。

[0004] 2012年开始，PID引起的组件质量问题在光伏电站中大量出现，PID现象由此走入公众视野。同年12月，美国独立光伏组件测试实验室PV Evolution Labs(PVEL)率先对五家国际一级组件制造商进行了PID测试，上述企业包括中国英利绿色能源、晶澳太阳能、天合光能、日本京瓷和德国Solarworld。

[0005] 此后，越来越多光伏组件制造商增强了对PID的重视，截至2015年第二季度，日本松下、阿特斯、晋能、昱辉阳光、韩华、中盛光电等国内外主流光伏制造商先后宣布其组件通过了第三方PID测试。

[0006] 据第三方检测机构的介绍，PID指的是当太阳能组件与地面形成高强度负电压，其所形成的电位差除了会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。

[0007] PID可影响整个系统的发电能力和总输出功率，严重者将直接减少光伏电站投资收益率，近年来已经成为国际买家投诉国内组件质量的痛点之一。

[0008] 现有技术减缓或避免PID效应的方法主要如下：

[0009] 1、组件接地

[0010] 如果给组件施加负偏压(电池片电压相对边框为负值)，则可以把上述积累的负电荷排出到地面上，电池性能得到恢复，这就是电池性能可恢复的极化效应。

[0011] 基于上述分析，在组件进行串联使用时，为了避免极化效应，SunPower提出N型前表面太阳电池的组件采取正极接地，P型前表面电池的组件采用负极接地。

[0012] 2、增强组件的绝缘和防水性能，减小漏电流

[0013] 例如采用稳定性能更好的封装材料，不使用金属边框，增加电池的体电阻，改进钝化膜的厚度和特性，在器件中增加阻挡层等。

[0014] 3、杜绝离子产生的源头

[0015] 采用石英玻璃，低钠玻璃等。

[0016] 4、降低组串电压

[0017] 小规模项目可考虑使用微型逆变器，降低组串电压。这也是特斯拉公司主张以家庭为单位的微网光伏系统的原因。

[0018] 此外，在公开号为CN107086601A的中国发明专利申请中公开了一种光伏发电系统及电压补偿方法，该专利申请通过电压补偿装置输出的脉冲电压对光伏组串进行电压补偿，进而恢复PID效应所产生的不良影响，但由于电压补偿装置并没有具体的实现方式，只是提出了其功能为输出脉冲电压，具体实施方式中给出的脉冲电压包括方波、三角波和梯形波三种形式，其图5A的本质和图5C是相同的，这是因为在图5A中，t1和t2分别为上升沿和下降沿，不可能做到理想化，其上升和下降都是存在一小段时间的，而这正是图5C示出的小波形。这三种脉冲电压ΔU/Δt变化都非常大，会导致光伏组串剥离开裂，寿命缩短；且该脉冲电压直接作用于光伏组串，由于光伏组串难以实现电磁屏蔽，使得其对环境的电磁辐射非常大。众所周知，如图5A，其谐波极多，尽管光伏设施多安装在荒无人烟的不毛之地，但是电磁辐射非常大，通过大气层中的电离层反射，仍造成极大的电磁环境污染。而且获得这三种波形的成本并不低,消耗的能量也不低。

[0019] 在中国申请号201811535645.X、201811533299.1、201811533242.1的文献中，已用三种技术方案提供了活化方案，但是一个设备只活化一个光伏组件，设备利用率略低。

发明内容

[0020] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种光伏发电系统，老化时无需电磁屏蔽，且对环境的污染小,实现耗能低、设备利用率高。

[0021] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

[0022] 一种光伏发电系统，包括至少两组光伏组串，其特征在于：当对光伏组串进行活化时，将光伏组串两两反向并联，并在各反向并联后的光伏组串两端施加衰减的正弦交流电电压。

[0023] 上述技术方案的等同方案如下：

[0024] 一种光伏发电系统，包括至少一组中点接地的光伏组串，其特征在于：当对光伏组串进行活化时，将光伏组串两端连接，并在光伏组串的一端和接地端之间施加衰减的正弦交流电电压。

[0025] 作为上述两种光伏发电系统的改进，其特征在于：衰减的正弦交流电电压频率可调。

[0026] 优选地，上述两种光伏发电系统其特征在于：衰减的正弦交流电电压频率小于或等于1MHz。

[0027] 上述光伏发电系统衰减的正弦交流电电压由如下第一种电源电路产生：

[0028] 电源电路包括BUCK电路和CCFL变换电路；BUCK电路的正输入端为电源电路的正输入端，BUCK电路的负输入端为电源电路的负输入端；BUCK电路的正输出端连接CCFL变换电路的正输入端，BUCK电路的负输出端连接CCFL变换电路的负输入端；CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端，BUCK电路正输出端和负输出端之间输出的电压在工作过程中至少包括一次下降。

[0029] 上述光伏发电系统衰减的正弦交流电电压由如下第二种电源电路产生：

[0030] 电源电路包括BOOST电路和CCFL变换电路；BOOST电路的正输入端为电源电路的正输入端，BOOST电路的负输入端为电源电路的负输入端；BOOST电路的正输出端连接CCFL变换电路的正输入端，BOOST电路的负输出端连接CCFL变换电路的负输入端；CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端，BOOST电路正输出端和负输出端之间输出的电压在工作过程中至少包括一次下降。

[0031] 上述光伏发电系统衰减的正弦交流电电压由如下第三种电源电路产生：

[0032] 电源电路包括开关K1、限流器件、电容C1、开关K2和CCFL变换电路；开关K1的一端为电源电路的正输入端，开关K1的另一端连接限流器件的一端，限流器件的另一端同时连接电容C1的一端和开关K2的一端，电容C1的另一端为电源电路的负输入端，CCFL变换电路的正输入端连接开关K2的另一端，CCFL变换电路的负输入端连接电源电路的负输入端,CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端；

[0033] 当对光伏组串活化时，开关K1先于开关K2断开，利用电容C2为CCFL变换电路提供工作电压。

[0034] 作为上述三种电源电路的改进，其特征在于：CCFL变换电路中的变压器B的气隙可调。

[0035] 优选地，变压器B的气隙调节方式为磁芯B随着一个蜗杆减速器联动，由其它电路控制电机，电机驱动蜗杆减速器。

[0036] 针对本申请涉及的技术术语，本申请和现有技术可能有多种命名，以下各条中的技术术语表示的含义相同，各条中所罗列内容并未穷尽：

[0037] (1)太阳能电池板，很多文献把多个单体的太阳能电池板并联、串联后也叫太阳能电池板，或叫光伏组串，甚至叫光伏板组；

[0038] (2)光伏组串的热端，因为不同厂家的喜好不好，有的把光伏组串的正极接地，有的把光伏组串的负极接地，热端指没有接地的一端，因为没有接地，容易对人体产生触电，故称为热端，通常也是太阳能电池板需要被活化的一端，可能是光伏组串的正极或负极；

[0039] (3)光伏组串的接地端、光伏组串的接地金属架；如上述，可能是光伏组串的负极,也有可能是正极；

[0040] (4)集极谐振型Royer电路，或叫“冷阴极灯管逆变器(CCFL inverter)”，所以也会简称为CCFL逆变器、CCFL变换器、CCFL变换电路。CCFL是“Cold cathode fluorescent lamps”的缩写，原指冷阴极萤光灯，在白光LED没有出现之前，多用于液晶显示器的背光源，由于以前的液晶显示器多用于笔记本电脑，所以背光源均为直流供电，这时一种变种的Royer电路就问世，把直流变成了纯净的交流，驱动冷阴极萤光灯。经典的Royer电路利用磁心饱和特性进行振荡,输出为方波，参见中国申请号为201110436259.7的专利文件，有详细说明。CCFL变换电路的特点是：在Royer电路中推挽变压器初级绕组中间抽头至供电端串入电感，该电感在业界一般称为阻尼电感LLC(对应本申请图1中的电感L2)，其电感量一般是原边绕组电感量的十倍以上，同时在推挽三极管的两个集电极之间并上一只电容CL(对应本申请图1中的电容C3)，该电容与推挽变压器形成一个公知的LC振荡回路，其中电容为CL，L是推挽变压器初级绕组的总电感量。推挽变压器总电感量是其中原边绕组1或2的电感量电感量的4倍。输出为正弦波或近似正弦波。若输出方波，因谐波成份多，会对环境产生电磁污染。CCFL变换电路在中国申请号为201110242377.4的专利文件中，该文件中图3以及对应背景技术也有较详细的说明。

[0041] 针对以下技术术语，本申请表示的含义如下：

[0042] (1)推挽三极管：实现Royer电路以及CCFL变换电路自激振荡并稳定工作的两只三极管，一般为两只三极管，也称为对管，也称为推挽三极管，通常为双极性半导体,当然，也可以为单极性的场效应管；

[0043] (2)启动电路：为CCFL变换电路中的推挽三极管或场效应管提供启动电流或电压，实现CCFL变换电路快速启动或软启动的电路。

[0044] 本发明的工作原理将在具体实施例中进行分析，在此不赘述。

[0045] 本发明的光伏发电系统的有益效果为：

[0046] (1)光伏组串活化电压波形ΔU/Δt小，从而使得光伏发电系统中的光伏组串寿命缩短长，且对环境的辐射小。

[0047] (2)为光伏组串提供活化电压的电源电路实现简单，成本低廉，且可靠性高、能耗低、设备利用率高。

附图说明

[0048] 图1-1BUCK电路和CCFL变换电路组成的电源电路原理图；

[0049] 图1-2BOOST电路和CCFL变换电路组成的电源电路原理图；

[0050] 图1-3电容和CCFL变换电路组成的电源电路原理图；

[0051] 图2本发明第一实施例光伏发电系统活化原理图；

[0052] 图2-1光伏组串内部PN结二极管及其结电容、阳极对金属边框分布电容示意图；

[0053] 图3为本发明第二实施例光伏发电系统活化原理图。

具体实施方式

[0054] 光伏发电系统的工作主要在有良好阳光的白天，在当地太阳高度角达到最大时记为当地时间12点整，在当地时间10：00至14：00区间，光伏发电系统能有效地输出电能，当地时间10：00前或14：00后，发电功率聚减，而没有实用价值。光伏组串的输出特性并非是恒压源，而是大部分类似恒流源的特性，为了获得更大的输出功率，一般尽可能利用最大功率输出原理，让其输出的端电压在保证系统效率的前提下，尽可能地高一些。光伏组串两端的输出电压曲线为，早晨较快速升高，因为负载几乎为空载，并网发电时，因带载而先下降，到中午光照最强的时候达到最大值，然后缓慢下降，到当地时间14：00左右脱网时，因负载减轻，电压再次升高至对应照度下的开路电压，再随着时间推移而下降，到晚上接近为零，如果为阴雨天，光伏组串的电压则全天处于接近为零的低压状态。

[0055] 本发明的构思为提供一种光伏发电系统，包括至少两组光伏组串，当对光伏组串进行活化时，将光伏组串两两反向并联，并在各反向并联后的光伏组串两端施加衰减的正弦交流电电压；或至少包括一组中点接地的光伏组串，当对光伏组串进行活化时，将光伏组串两端连接，并在光伏组串的一端和接地端之间施加衰减的正弦交流电电压；由于正弦波为单一频率，谐波成分少，空中辐射也少，对环境很友好，从而使得该光伏发电系统中的光伏组串寿命得到延长，且对环境的辐射小；由于光伏组串两两反向并联，因此能使得活化输入的正弦交流电能得以充分利用，从而能减少活化需要的时间和能量消耗。

[0056] 本发明衰减的正弦交流电电压(下文的“活化电压”也指该“衰减的正弦交流电电压”)的获得包括但不限于如下三种方式：

[0057] 1、由BUCK电路和CCFL变换电路组成的电源电路产生

[0058] 本电源电路的特征在于：BUCK电路的正输入端为电源电路的正输入端，BUCK电路的负输入端为电源电路的负输入端；BUCK电路的正输出端连接CCFL变换电路的正输入端，BUCK电路的负输出端连接CCFL变换电路的负输入端；CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端，BUCK电路正输出端和负输出端之间输出的电压在工作过程中至少包括一次下降。

[0059] 图1-1所示即为BUCK电路和CCFL变换电路组成的电源电路原理图；BUCK电路包括MOS管K1、二极管D1、电感L1和电容C1；CCFL变换电路包括由电阻R1和电容C2组成的启动电路、电容C3、电感L2、三极管TR1、三极管TR2、变压器B、原边绕组NP1和NP2、反馈绕组NB1和NB2，以及副边绕组NS1，启动电路至少包括两个端子，电阻R1的一端为启动输入端，电阻R2的另一端和电容C2的一端的连接点为启动输出端，本实施例为两只推挽三极管TR1和TR2提供启动电流的器件为电阻R1，电阻R1也可以用恒流源替代从而使得电源电路的输入电压可以较宽。

[0060] 本电源电路中的BUCK电路是开关电源三大拓扑(BUCK、BOOST、BUCK-BOOST)之一，各种其它开关电源结构都是从这三大拓扑演变而来，其电路结构极其简单，成本低廉；CCFL变换电路利用电容C3和耦合变压器B的绕组NP1和NP2的总电感来进行LC回路振荡，电路的输出波形为正弦波，不再是方波。

[0061] 由于CCFL变换电路的工作电压为BUCK电路的输出电压，即为电容C1的端电压，因此CCFL变换电路输出高频交流电的正半周峰值连起来形成的包络线，该包络线的形状将相似于C1的端电压变化，同样，CCFL变换电路输出高频交流电的负半周峰值连起来形成的包络线，对常见坐标中X轴镜像后的包络线的形状将相似于C1的端电压变化。

[0062] 本发明要求在光伏组串两端施加衰减的正弦交流电电压进行活化，即要求本电源电路第一输出端和第二输出端输出的电压为衰减的正弦交流电电压，该电压正半周的包络线应当随时间下降，通过控制BUCK电路中MOS管K1的占空比使得电容C1的端电压随时间下降即可实现，下降的方式有很多种，如，先从低压升至一个高压，再从高压下降到一个稳定值，稳定一段时间再升高，再下降，但无论为何种下降方式，至少应当包括一次电压下降，即：BUCK电路的输出电压至少有一个时间段是下降的。当本电源电路断电、关机时，BUCK电路的输出电压也会出现因断电而引起的自然下降，本发明所述的“BUCK电路正输出端和负输出端之间输出的电压在工作过程中至少包括一次下降”不包括这种自然下降。

[0063] 需要说明的是，由于光伏组串在活化中呈现容性，而这个结电容最终等效为：与电容C3并联，而CCFL变换器是工作在正弦波的谐振状态，其LC回路可以把光伏组串的结电容能量吸收，从而实现低能耗，特别是CCFL变换器放弃使用自激推挽振荡工作方式，而是使用它驱，让三极管TR1或TR2都在正弦波接近峰值时才导通，变换效率更高。

[0064] 它驱，也作他驱。需要注意的是，CCFL变换器使用自激推挽振荡工作方式,通过调节反馈绕组与原边绕组的匝比，是同样可以实现三极管TR1或TR2都在正弦波接近峰值时才导通，变换效率同样很高，为了防止CCFL变换器在BUCK电路输出电压较低时停振，其启动电路中电阻R1的上端，即启动输入端连接电源电路的正输入端，这样CCFL电路就不会停振，而当电阻R1换成恒流源时，那么，如上所述，当工作电压从340V下降至60V时，由于恒流源向三极管TR1或TR2提供的基极电流没有降低，使得CCFL变换器不会停振。

[0065] 2、由BOOST电路和CCFL变换电路组成的电源电路产生

[0066] 本电源电路的特征在于：BOOST电路的正输入端为电源电路的正输入端，BOOST电路的负输入端为电源电路的负输入端；BOOST电路的正输出端连接CCFL变换电路的正输入端，BOOST电路的负输出端连接CCFL变换电路的负输入端；CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端，BOOST电路正输出端和负输出端之间输出的电压在工作过程中至少包括一次下降。

[0067] 图1-2所示即为BOOST电路和CCFL变换电路组成的电源电路原理图，与图1-1不同之处在于为CCFL变换电路提供工作电压的为BOOST电路。BOOST电路也包括MOS管K1、二极管D1、电感L1和电容C1，但连接关系有所不同，本电源电路同样可通过控制MOS管K1的占空比使得电容C1的端电压随时间下降，下降的方式有很多种，至少有一个时间段是下降的，但不包括因断电而引起的自然下降。

[0068] 本发明当电源电路输入的电压为低压(如24V、48V蓄电池)时适合本电源电路的技术方案，如果电源电路输入的电压为高压(如通过光伏发电系统中的储能铅酸电池组提供的电压可高达600V)，此时需要采用前级为BUCK电路的电源方案。

[0069] 3、由电容和CCFL变换电路组成的电源电路产生

[0070] 本电源电路的特征在于包括：开关K1、限流器件(可以为电感或电阻)、电容C1、开关K2和CCFL变换电路；开关K1的一端为电源电路的正输入端，开关K1的另一端连接限流器件的一端，限流器件的另一端同时连接电容C1的一端和开关K2的一端，电容C1的另一端为电源电路的负输入端，CCFL变换电路的正输入端连接开关K2的另一端，CCFL变换电路的负输入端连接电源电路的负输入端,CCFL变换电路的第一输出端为电源电路的第一输出端，CCFL变换电路的第二输出端为电源电路的第二输出端；当对光伏组串活化时，开关K1先于开关K2断开，利用电容C2为CCFL变换电路提供工作电压。

[0071] 图1-3为电容和CCFL变换电路组成的电源电路原理图，CCFL变换电路与图1-1和图1-2中的CCFL变换电路相同，本电源电路利用电容放电输出的电压为随时间下降的直流电压，在电容后面接CCFL变换电路，CCFL变换电路将输入的随时间下降的直流电压变换为正弦交流电输出，由于CCFL变换电路为开环工作，其输出的正弦交流电的峰峰值正比于CCFL变换电路的工作电压，这个电压随时间而下降，即CCFL变换电路输出的正弦交流电峰峰值也在随时间而下降，那么，正弦交流电的有效值也随时间而下降，获得一个衰减的正弦交流电电压。

[0072] 对本电源电路供电的外部电源，可以是蓄电池、市电整流后的直流，先闭合开关K1对电容C1充电，然后断开开关K1，闭合开关K2，利用电容C2逐渐放电，即可为光伏组串提供活化电压。

[0073] 本电源电路为了提高光伏发电站的效益，最佳活化方案为当下午两点并网发电失去意义时，使用光伏组串本身作为外部电源，闭合开关K1，对电容C1充电，当太阳下山后，断开开关K1，再闭合开关K2，利用电容C1中逐渐放电端电压逐渐衰减的特性，为CCFL变换电路提供一个逐渐衰减的工作电压，CCFL变换电路输出端获得一个衰减的正弦交流电电压，作用于被活化的光伏组串两端。若活化不够，加大电容C1的容量即可，反之亦然。

[0074] 为了使得本领域的技术人员更加容易理解本发明，下面结合具体的实施方式对本发明的光伏发电系统进行说明。

[0075] 第一实施例

[0076] 请参阅图2，图2为本发明第一实施例光伏发电系统活化原理图。

[0077] 本实施例光伏发电系统包括至少两组光伏组串PV1和PV2，当对光伏组串进行活化时，将光伏组串PV1和PV2反向并联，即光伏组串PV1的正极连接光伏组串PV2的负极、光伏组串PV1的负极连接光伏组串PV2的正极，反向并联后在两端施加衰减的正弦交流电电压。

[0078] 对于光伏组串PV1正极接地，光伏组串PV2负极接地的情形，将光伏组串PV1的正极连接光伏组串PV2的负极，光伏组串PV1的负极连接光伏组串PV2的正极，然后在光伏组串PV1的两端施加衰减的正弦交流电电压即可,此种情况等效于将光伏组串PV1和光伏组串PV2看作为来自于同一个中部接地的光伏组串，第二实施例示出的就是这种情形。

[0079] 由于光伏组串内部相当于一个恒流源，一个最基本的单元(下文简称为基本单元)，其内部有一个PN结二极管，图2-1示出的为光伏组串内部PN结二极管及其结电容、阳极对金属边框分布电容示意图，该图针对的是600V的光伏组串，其内部由1008个基本单元串联组成,因此内部有1008个PN结二极管，分别为D10001、D10002、D10003、…、D11007、D11008，各PN结二极管的结电容对应为C20001、C20002、C20003、…、C21007、C21008，各PN结二极管阳极对太阳能电池板的金属边框的分布电容对应为C30001、C30002、C30003、…。

[0080] 光伏组串内部PN结二极管也符合PN结方程，PN结方程如下：

[0081]

[0082] 依据PN结方程，可知PN结两端电压计算公式如下：

[0083]

[0084] 上述公式(1)和(2)中各字母的含义如下：

[0085] I：流过PN结的电流；

[0086] IS：反向饱和电流；

[0087] UPN：PN结两端电压；UT为温度电压当量，UT＝(0.0863mV×T)/K，在绝对温度T为300K(摄氏温度为26.85℃)时，UT约为26mV，如果知道摄氏温度，加上273.15即可换算为绝对温度T，温度越低，UT越小。

[0088] 在中国申请号201811535645.X、201811533299.1、201811533242.1的文献中，已用三种技术方案提供了活化方案，都是利用正半周对光伏组串进行活化，若是负半周，也是等效的，且规定了：CCFL变换电路输出的高频交流电峰值不大于被活化的光伏组串的开路电压。即便如此，如使用471.7V峰值对开路电压600V的光伏组串进行活化，则其中的一只二极管分得的电压为500V/1008＝0.49V，根据上述的公式(1)可知，PN结两端电压UPN按0.468V计算，0.468V/0.026V＝18，e的18次方算出来为65659969，哪怕反向饱和电流IS为1.0微安，流过PN结的电流I也非常大，已达65.66mA,因此，光伏组串的正向电流非常大，瞬间功耗达30.97w，如果施加的活化电压只对一组光伏组串进行活化，其正向还是会消耗能量，并引起CCFL变换电路正半周波形畸变，尽管可以提高CCFL变换电路中LC振荡回路的Q值来减少波形畸变的影响，但是Q值的提高会造成推挽用的三极管要承受更高的耐压，成本大幅上升。
本发明利用两组相同规格的光伏组串反向并联，这样，负半周也会产生相同的波形畸变，这种对称的波形畸变带来的好处是，不用再去刻意补偿，同时本发明施加的活化电压为衰减的正弦交流电电压，对两组反向并联的光伏组串进行活化，从而能提高活化效率。

[0089] 此外，由于光伏组串内部内部的PN结二极管正常活化时不能导通或导通电流不宜大，否则会因电流短路而烧毁图1-1至图1-3中的CCFL变换电路，或引起活化功耗增加，即使通过巧妙的设计，通过限流电路来保护，也浪费了额外的电能。为了确保光伏组串的安全，本发明要求活化电压的峰值应当不大于被活化的光伏组串的开路电压，从而才能有效避免光伏组串内部的二极管导通。利用上述的公式(1)公知的PN结方程，可以知道，活化电压的峰值若不大于被活化的光伏组串的开路电压的0.707倍，0.707来源于电学行业常见的-3dB衰减，那么，活化时的功耗可降得更小，上述的瞬间功耗从30.97w下降至5.71w,若控制在0.5倍，上述的瞬间功耗下降至0.048w,实现了低功耗。

[0090] 因为光伏组串呈现一定的容性，频率过高也会消耗过多的电能，所以针对不同功率的光伏组串，应选择不同的高频交流电的频率，一般来说，单体面积越大，其输出功率也越大，其结电容也越高，频率应越低，甚至低至800Hz,这时本发明用于活化的电源电路耗能较低，频率再降低，需要的活化时间就要加长，反而又加大了电能消耗。

[0091] 另外，由于各PN结二极管阳极对金属边框存在分布电容，频率越高，活化电压通过分布电容的可能性增加，如通过图2-1中C30002对D10001活化的效果也越好，同样，通过C30003对D10001、D10002活化的效果也越好，若频率低，显然对光伏组串上部的单元电池板活化的效果就好，所以，本发明的CCFL变换电路在对特定的光伏组件活化时，其工作频率在工作时可以调节。

[0092] 为了兼顾频率既要高又要低的需求，本发明要求活化电压的频率小于或等于1MHz，并且频率可调，频率可调通过调节图1-1至图1-3变压器B的气隙，这样来改变CCFL变换器的振荡频率。调节气隙的方法多，比如，其中一个磁芯随着一个蜗杆减速器联动，由其它电路控制电机，电机驱动蜗杆减速器。频率的变化方式也多种，如幅值高时频率低，幅值低时频率高，或反过来。

[0093] 需要说明的是，在现有技术中，传统的使用电子枪扫描的玻璃显像管的彩色电视接收机，使用了衰减式正弦交流电对显像管消磁，其工作原理很简单，使用PTC热敏电阻串联在消磁线圈中，随着时间的推移，PTC热敏电阻的阻值从10欧姆左右上升至220K以上，消磁电流也从十多安倍下降至1mA以下，但这种技术无法直接用于光伏组串的活化，因为光伏组串呈现容性，无法串联PTC热敏电阻。而且光伏组串需要的活化时间长，PTC热敏电阻也无法选型。

[0094] 第二实施例

[0095] 请参阅图3，图3为本发明第二实施例光伏发电系统活化原理图，图3所示的光伏发电系统包含开关K3、开关K4、逆变器以及由1008个基本单元串联组成的600V光伏组串，各基本单元1、2、…、504、505、506、…、1108内部对应的PN结二极管为D10001、D10002、…、D10504、D10505、D10506、…、D11108，二极管D10504的阴极接地，开关K3连接于光伏组串两端，开关K4和逆变器串联后连接于光伏组串两端。

[0096] 本实施例的光伏组串由于中部接地，可以看成两大组，基本单元1、2、…、504为一组，输出的电压为+300V；基本单元505、506、…、1108为一组，输出的电压为-300V。白天断开开关K3，闭合开关K4，即可将逆变器接入系统并网发电；夜间闭合开关K3，断开开关K4，在光伏组串的一端及接地端接图1-1至图1-3所示的活化电路，即可对光伏组串进行活化。其有益效果还有：一组光伏组串其中部接地，本身其上端与下端因为工作电压下降一半，电势诱导衰减减弱了很多，需要的活化成本也降低。

[0097] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，如把图1中的电容C2的另一端接到电阻R1的一端，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。另外，专利中涉及到的所有“电联接”和“连接”关系，均并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加联接辅件，来组成更优的联接结构，本发明中明确用“电联接”的地方只是为了强调此含义，但并不排除用“连接”的地方也具备这样的含义。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

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