一种光伏发电系统及电压补偿方法专利检索-光伏发电系统太阳能专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

一种光伏发电系统及电压补偿方法

阅读：1027发布：2020-10-10

IPRDB可以提供一种光伏发电系统及电压补偿方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开提供了一种光伏发电系统及电压补偿方法，属于光伏发电技术领域。所述系统包括：由至少一个光伏电池组件组成的光伏组串、电压补偿装置、以及光伏逆变器；所述光伏组串与所述光伏逆变器连接，所述光伏逆变器用于将所述光伏组串输出的直流电压转换为交流电压；所述光伏组串与所述电压补偿装置连接，所述电压补偿装置用于输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿。本公开提供的光伏发电系统，除了包括光伏组串以及光伏逆变器外，还包括电压补偿装置，且光伏组串与该电压补偿装置连接，实现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。，下面是一种光伏发电系统及电压补偿方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光伏发电系统，其特征在于，所述系统包括：由至少一个光伏电池组件组成的光伏组串、电压补偿装置、以及光伏逆变器；

所述光伏组串与所述光伏逆变器连接，所述光伏逆变器用于将所述光伏组串输出的直流电压转换为交流电压；

所述光伏组串与所述电压补偿装置连接，所述电压补偿装置用于输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压补偿装置包括：脉冲电压源、第一功率输出端、第二功率输出端、第三功率输出端，以及，第一开关器件、第二开关器件和第三开关器件；

其中，所述脉冲电压源输出的脉冲电压的峰值、相位以及宽度中的任一种均可变；

所述脉冲电压源通过所述第一开关器件与所述第一功率输出端连接；

所述脉冲电压源通过所述第二开关器件与所述第二功率输出端连接；

所述脉冲电压源通过所述第三开关器件与所述第三功率输出端连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光伏组串的正极与所述电压补偿装置的第一功率输出端连接；

所述光伏组串的正极与所述光伏逆变器的第一直流输入端连接；

所述光伏组串的负极与所述电压补偿装置的第二功率输出端连接；

所述光伏组串的负极与所述光伏逆变器的第二直流输入端连接；

所述电压补偿装置的第三功率输出端与地连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述脉冲电压源输出的脉冲电压为交流脉冲电压，所述交流脉冲电压的正半周的持续时长大于负半周的持续时长，且所述交流脉冲电压的峰值不小于第一电压；

其中，所述第一电压为所述光伏组串输出的直流电压的二分之一大小。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光伏组串的正极与所述电压补偿装置的第一功率输出端连接；

所述光伏组串的正极与所述光伏逆变器的第一直流输入端连接；

所述光伏组串的负极与所述光伏逆变器的第二直流输入端连接；

所述电压补偿装置的第三功率输出端与地连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述脉冲电压源输出的脉冲电压的相位不变，且所述输出的脉冲电压的峰值不小于第二电压；

其中，所述第二电压为所述光伏组串输出的直流电压。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光伏组串的正极与所述光伏逆变器的第一直流输入端连接；

所述光伏组串的负极与所述电压补偿装置的第二功率输出端连接；

所述光伏组串的负极与所述光伏逆变器的第二直流输入端连接；

所述电压补偿装置的第三功率输出端与地连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述脉冲电压源输出的脉冲电压的相位不变，且所述输出的脉冲电压的峰值不小于第一电压；

其中，所述第一电压为所述光伏组串输出的直流电压的二分之一大小。

9.一种电压补偿方法，应用于上述权利要求1至8中任一权利要求所述的光伏发电系统，其特征在于，所述方法包括：光伏组串输出直流电压至光伏逆变器；

所述光伏逆变器将所述光伏组串输出的直流电压转换为交流电压；

电压补偿装置输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电压补偿装置输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿，包括：当所述光伏组串的正极与所述电压补偿装置的第一功率输出端连接，且所述光伏组串的负极与所述电压补偿装置的第二功率输出端连接时，在第一时长内将所述电压补偿装置的第二开关器件和第三开关器件置于闭合状态，第一开关器件置于断开状态；

所述电压补偿装置的脉冲电压源输出交流脉冲电压，以对所述光伏组串进行电压补偿；

其中，所述交流脉冲电压的正半周的持续时长大于负半周的持续时长，且所述交流脉冲电压的峰值不小于第一电压，所述第一电压为所述光伏组串输出的直流电压的二分之一大小；

所述第一时长为所述交流脉冲电压的正半周的持续时长。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在第二时长内将所述第一开关器件和所述第三开关器件置于闭合状态，所述第二开关器件置于断开状态，以消除所述光伏组串的表面所积累的负电荷；

在所述第二时长的终止时刻将所述第一开关器件、所述第二开关器件和所述第三开关器件均置于断开状态，以关闭所述电压补偿装置；

其中，所述第二时长为所述交流脉冲电压的负半周的持续时长，且所述第一时长的终止时刻为所述第二时长的起始时刻。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电压补偿装置输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿，包括：当所述光伏组串的正极与所述电压补偿装置的第一功率输出端连接时，在第一时长内将所述电压补偿装置的第一开关器件和第三开关器件置于闭合状态；

所述电压补偿装置的脉冲电压源输出相位不变的脉冲电压，以对所述光伏组串进行电压补偿；

其中，所述输出的脉冲电压的峰值不小于第二电压，所述第二电压为所述光伏组串输出的直流电压。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一时长的终止时刻将所述第一开关器件和所述第三开关器件均置于断开状态，以关闭所述电压补偿装置。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电压补偿装置输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿，包括：当所述光伏组串的负极与所述电压补偿装置的第二功率输出端连接时，在第一时长内将所述电压补偿装置的第二开关器件和第三开关器件置于闭合状态；

所述电压补偿装置的脉冲电压源输出相位不变的脉冲电压，以对所述光伏组串进行电压补偿；

其中，所述输出的脉冲电压的峰值不小于第一电压，所述第一电压为所述光伏组串输出的直流电压的二分之一大小。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一时长的终止时刻将所述第二开关器件和所述第三开关器件均置于断开状态，以关闭所述电压补偿装置。

说明书全文

一种光伏发电系统及电压补偿方法

技术领域

[0001] 本公开涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种光伏发电系统及电压补偿方法。

背景技术

[0002] 随着光伏发电技术的不断发展，光伏电站的应用地点从荒无人烟的戈壁大漠一直蔓延到阳光灿烂的内陆或沿海城市。受限于不同应用地点的环境不同，各个光伏电站的发电效率也千差万别。而光伏电池组件的电势诱导衰减(Potential Induced Degradation，PID)效应作为影响光伏电站的发电量的重要因素之一，一直以来备受业界关注。比如，对于沿海城市来讲，其环境通常处于高温、高湿、盐雾等状态下，这使得PID效应产生的影响尤为严重。参见图1A，PID效应是指由于光伏电池组件与接地的金属框架之间存在高电压，使得光伏电池组件所用的材料发生松离，并通过接地的金属框架放电，从而导致光伏电池组件的表面累积大量的正电荷(又称表面极化现象)，进而使得光伏电池组件产生功率损失的现象。

[0003] 时下为了解决由于PID效应所引起的功率损失，通常采取下述几种处理方式：

[0004] 第一种方式、将光伏电池组件直接接地，通过这种直接接地的方式来整体改变光伏电池组件的对地电位。其中，针对由光伏电池组件构成的P型电池板，可以将负极接地；针对由光伏电池组件构成的N型电池板，则需将正极接地。参见图1B，对于N型电池板来说，在将其正极接地后，这个电池板整体处于负电位，恢复了由PID效应所产生的不良影响。

[0005] 第二种方式、通过控制光伏逆变器的直流输入端或者交流输出端的中点对地电位，来间接抬高光伏电池组件的对地电位。特殊地，对于非隔离型的光伏逆变器来说，由于交流输出端没有中点接出，因此还需虚拟构建一个中点来进行电压补偿。

[0006] 在实现本公开的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

[0007] 针对第一种处理方式，由于光伏电池组件的一端接地，即与接地的金属框架等电位，因此会大幅提高其遭受雷击的风险。同时，在光伏电池组件一端接地的情况下，当光伏电池组件输出至光伏逆变器的线路出现漏电流故障时，如果有人不慎触碰到漏电处，则可能出现电击事故。

[0008] 针对第二种处理方式，该种处理方式涉及到的电路和控制方式均很复杂，且有些情况下还要虚拟构建一个中点进行电压补偿，所以会浪费大量人力和时间，效率不佳。

发明内容

[0009] 为了解决相关技术在解决PID效应时所采取的处理方式容易使得光伏电池组件遭受雷击或者涉及到的电路和控制方式均为复杂，效率不佳的问题，本公开实施例提供了一种光伏发电系统及电压补偿方法。所述技术方案如下：

[0010] 第一方面，提供了一种光伏发电系统，所述系统包括：由至少一个光伏电池组件组成的光伏组串、电压补偿装置、以及光伏逆变器。

[0011] 其中，所述光伏组串与所述光伏逆变器连接，所述光伏逆变器用于将所述光伏组串输出的直流电压转换为交流电压；所述光伏组串与所述电压补偿装置连接，所述电压补偿装置用于输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿。

[0012] 在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述电压补偿装置包括：脉冲电压源、第一功率输出端、第二功率输出端、第三功率输出端，以及，第一开关器件、第二开关器件和第三开关器件。其中，所述脉冲电压源输出的脉冲电压的峰值、相位以及宽度中的任一种均可变。此外，所述脉冲电压源与三个功率输出端的连接方式为：

[0013] 所述脉冲电压源通过所述第一开关器件与所述第一功率输出端连接，通过所述第二开关器件与所述第二功率输出端连接，通过所述第三开关器件与所述第三功率输出端连接。

[0014] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，在对光伏组串进行电压补偿时，通常可采取下述几种方式实现。

[0015] 第一种方式、脉冲电压源的脉冲电压同时输出至光伏组串的正极和负极。

[0016] 针对第一种方式，所述光伏组串的正极分别与所述电压补偿装置的第一功率输出端、以及所述光伏逆变器的第一直流输入端连接；

[0017] 所述光伏组串的负极分别与所述电压补偿装置的第二功率输出端、以及所述光伏逆变器的第二直流输入端连接；而所述电压补偿装置的第三功率输出端与地连接。

[0018] 其中，在这种连接方式下，所述脉冲电压源输出的脉冲电压为交流脉冲电压，所述交流脉冲电压的正半周的持续时长大于负半周的持续时长，且所述交流脉冲电压的峰值不小于第一电压；所述第一电压为所述光伏组串输出的直流电压的二分之一大小。

[0019] 上述第一种方式，不但可以恢复PID效应所产生的影响，而且通过采取交流脉冲电压还可以消除由于恢复PID效应所产生的影响而带来的光伏组串的表面的负电荷积累。

[0020] 第二种方式、脉冲电压源的脉冲电压输出至光伏组串的正极。

[0021] 针对第二种方式，所述光伏组串的正极分别与所述电压补偿装置的第一功率输出端、以及所述光伏逆变器的第一直流输入端连接；

[0022] 而所述光伏组串的负极仅与所述光伏逆变器的第二直流输入端连接；所述电压补偿装置的第三功率输出端与地连接。

[0023] 其中，在这种连接方式下，所述脉冲电压源输出的脉冲电压的相位不变，且所述输出的脉冲电压的峰值不小于第二电压；所述第二电压为所述光伏组串输出的直流电压。

[0024] 上述第二种方式，同样可以恢复PID效应所产生的影响。

[0025] 第三种方式、脉冲电压源的脉冲电压输出至光伏组串的负极。

[0026] 针对第三种方式，所述光伏组串的正极仅与所述光伏逆变器的第一直流输入端连接；

[0027] 所述光伏组串的负极分别与所述电压补偿装置的第二功率输出端、以及所述光伏逆变器的第二直流输入端连接；而所述电压补偿装置的第三功率输出端与地连接。

[0028] 其中，在这种连接方式下，所述脉冲电压源输出的脉冲电压的相位不变，且所述输出的脉冲电压的峰值不小于第一电压。

[0029] 上述第三种方式，同样可以恢复PID效应所产生的影响。

[0030] 第二方面，提供了一种电压补偿方法，应用于上述光伏发电系统，所述方法包括：

[0031] 光伏组串输出直流电压至光伏逆变器；

[0032] 所述光伏逆变器将所述光伏组串输出的直流电压转换为交流电压；

[0033] 电压补偿装置输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿。

[0034] 结合第二方面，在第二方面的第一种可能的方式中，前文所示的三种不同的电压补偿方式，其具体的工作原理分别为：

[0035] 第一种、针对所述光伏组串的正极与所述电压补偿装置的第一功率输出端连接，且所述光伏组串的负极与所述电压补偿装置的第二功率输出端连接的方式，所述电压补偿装置输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿，包括：

[0036] 在第一时长内将所述电压补偿装置的第二开关器件和第三开关器件置于闭合状态，第一开关器件置于断开状态；

[0037] 所述电压补偿装置的脉冲电压源输出交流脉冲电压，以对所述光伏组串进行电压补偿；

[0038] 其中，所述交流脉冲电压的正半周的持续时长大于负半周的持续时长，且所述交流脉冲电压的峰值不小于第一电压，所述第一电压为所述光伏组串输出的直流电压的二分之一大小；所述第一时长为所述交流脉冲电压的正半周的持续时长。

[0039] 在另一个实施例中，所述方法还包括：

[0040] 在第二时长内将所述第一开关器件和所述第三开关器件置于闭合状态，所述第二开关器件置于断开状态，以消除所述光伏组串的表面所积累的负电荷；

[0041] 在所述第二时长的终止时刻将所述第一开关器件、所述第二开关器件和所述第三开关器件均置于断开状态，以关闭所述电压补偿装置，实现降低总功耗的目的；

[0042] 其中，所述第二时长为所述交流脉冲电压的负半周的持续时长，且所述第一时长的终止时刻为所述第二时长的起始时刻。

[0043] 第二种、当所述光伏组串的正极与所述电压补偿装置的第一功率输出端连接时，所述电压补偿装置输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿，包括：

[0044] 在第一时长内将所述电压补偿装置的第一开关器件和第三开关器件置于闭合状态；所述电压补偿装置的脉冲电压源输出相位不变的脉冲电压，以对所述光伏组串进行电压补偿；

[0045] 其中，所述输出的脉冲电压的峰值不小于第二电压，所述第二电压为所述光伏组串输出的直流电压。

[0046] 在另一个实施例中，所述方法还包括：

[0047] 在所述第一时长的终止时刻将所述第一开关器件和所述第三开关器件均置于断开状态，以关闭所述电压补偿装置，实现降低总功耗的目的。

[0048] 第三种、当所述光伏组串的负极与所述电压补偿装置的第二功率输出端连接时，所述电压补偿装置输出脉冲电压至所述光伏组串，以对所述光伏组串进行电压补偿，包括：

[0049] 在第一时长内将所述电压补偿装置的第二开关器件和第三开关器件置于闭合状态；所述电压补偿装置的脉冲电压源输出相位不变的脉冲电压，以对所述光伏组串进行电压补偿；

[0050] 其中，所述输出的脉冲电压的峰值不小于第一电压，所述第一电压为所述光伏组串输出的直流电压的二分之一大小。

[0051] 在另一个实施例中，所述方法还包括：

[0052] 在所述第一时长的终止时刻将所述第二开关器件和所述第三开关器件均置于断开状态，以关闭所述电压补偿装置，实现降低总功耗的目的。

[0053] 本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

[0054] 本公开实施例提供的光伏发电系统，除了包括由至少一个光伏电池组件组成的光伏组串以及光伏逆变器外，还包括电压补偿装置，且光伏组串与该电压补偿装置连接，实现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，这样不但可避免将光伏组串直接接地时可能遭受雷击的风险，而且涉及到的电路和控制方式均很简单，无需虚拟构建一个中点进行电压补偿，效率较佳。

附图说明

[0055] 图1A是本公开背景技术提供的一种PID效应产生的示意图；

[0056] 图1B是本公开背景技术提供的一种可解决PID效应的光伏发电系统的结构示意图；

[0057] 图2是本公开实施例提供的一种光伏组串的输出功率电压曲线的示意图；

[0058] 图3是本公开实施例提供的一种光伏发电系统的结构示意图；

[0059] 图4是本公开实施例提供的一种光伏发电系统的结构示意图；

[0060] 图5A是本公开实施例提供的一种脉冲电压的波形示意图；

[0061] 图5B是本公开实施例提供的一种脉冲电压的波形示意图；

[0062] 图5C是本公开实施例提供的一种脉冲电压的波形示意图；

[0063] 图6是本公开实施例提供的一种脉冲电压的波形示意图；

[0064] 图7是本公开实施例提供的一种光伏发电系统的结构示意图；

[0065] 图8是本公开实施例提供的一种脉冲电压的波形示意图；

[0066] 图9是本公开实施例提供的一种光伏发电系统的结构示意图；

[0067] 图10是本公开实施例提供的一种脉冲电压的波形示意图；

[0068] 图11是本公开实施例提供的一种电压补偿方法的流程图。

具体实施方式

[0069] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

[0070] 在对本公开实施例进行详细地解释说明之前，先对本公开实施例可能涉及到的一些名词以及应用场景进行解释说明。

[0071] 光伏电池组件：一般由玻璃+乙烯-醋酸乙烯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)+电池片+EVA+背板(Tedlar PET Tedlar，TPT)+金属框架组成。

[0072] 其中，玻璃的主要成分为二氧化硅，次要成分有纯碱、石灰石、氧化镁、氧化铝、芒硝以及碳等等；EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物，具有耐水性、耐腐蚀性、保温性等；电池片是光伏电池组件的核心组成部分，主要成分是单晶硅、多晶硅；TPT两边是聚氟乙烯膜，中间是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，用于作为光伏电池组件的背板保护材料，具有耐腐蚀、耐紫外线、力学性能好、热稳定等优点；金属框架的主要材质为金属铝，用于增加光伏电池组件的硬度。需要说明的是，至少一个光伏电池组件进行串联连接便可组成一个光伏组串。

[0073] 光伏逆变器：用于将直流电压转变成交流电压，其一般由逆变桥、控制逻辑以及滤波电路组成。其中，光伏逆变器包括直流输入端和交流输出端。在本公开实施例中，直流输入端用于接收光伏组串输出的直流电压，而交流输出端用于将转换后的交流电压输出至电网。

[0074] 如前文所述，特别是在高湿、高温、盐雾等比较恶劣的环境下，PID效应产生的表面极化现象尤为严重。举例来说，参见图2，a曲线指代经过40小时后光伏组串的电流与电压之间的特征曲线，b曲线指代经过80小时后光伏组串的电流与电压之间的特征曲线，c曲线指代经过100小时后光伏组串的电流与电压之间的特征曲线。由图2可知，在PID效应的影响下光伏组串的开路电压和断路电流几乎保持不变，但是最大功率点(Maximum Power Piont，MPP)将最多降低30％。

[0075] 其中，MPP的含义是，光伏组串可以工作在不同的输出电压下，但是仅有在某一输出电压下，光伏组串的输出功率才可以达到最大值，这时光伏组串的工作点便达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点。因此，在光伏发电系统中要提高系统的整体效率，一个重要的途径便是实时调整光伏组串的工作点，使之始终工作在最大功率点附近。其中，最大功率点一般位于每条电流与电压之间的特征曲线的腰部位置。

[0076] 为了防止PID效应或恢复PID效应所产生的影响，一方面可以直接对光伏组串的材料和工艺进行改进。比如，对组件材料以及封装材料的绝缘性、以及光伏组串的表面反射层的厚度等进行改进，从而减少光伏组串所产生的功率损失。另一方面还可以整体抬高光伏组串的电位使其高于大地电位。其中，除了可采取前文所述的将光伏电池组件直接接地，或控制光伏逆变器的直流输入端或者交流输出端的中点对地电压外，还可采取对光伏组串施加电压补偿的方式。

[0077] 即，本公开实施例提出了一种新型的解决PID效应的光伏发电系统。利用该光伏发电系统可直接对光伏组串的正极和/或负极进行电压补偿。此外，由于表面极化现象是可逆的，且可以在短时间内恢复，因此本公开实施例在电压补偿装置中设置了脉冲电压源，通过控制脉冲电压源输出的脉冲电压的峰值和宽度，来有效地恢复PID效应所产生的影响，且还可大幅地减小电压补偿装置的总功耗。另外，通过控制脉冲电压源输出的脉冲电压的相位，即采用输出特殊的交流脉冲电压，可以消除由于恢复PID效应而带来的光伏组串的表面负电荷积累的现象。

[0078] 图3是本公开实施例提供的一种光伏发电系统的结构示意图。参见图3，该系统包括：光伏组串301、电压补偿装置302、以及光伏逆变器303。

[0079] 其中，光伏组串301、电压补偿装置302以及光伏逆变器303的数量均可为一个或多个，本公开实施例对此不进行具体限定。一个基本原则是光伏组串301的数量越多，电压补偿装置302以及光伏逆变器303的数量也随之增多。在本公开实施例中仅以光伏组串301、电压补偿装置302、以及光伏逆变器303的数量均为一个进行举例说明。

[0080] 参见图3和图4，光伏组串301是由至少一个光伏电池组件3011组成的。如图4所示，光伏组串301用于向光伏逆变器302输出直流电压Vin。其中，直流电压Vin的正极电位相对于地为正压PV+，负极电位相对于地为负压PV-。在本公开实施例中，光伏组串301不但与光伏逆变器303连接，而且还与电压补偿装置302连接。

[0081] 总结来说，光伏逆变器303用于将光伏组串301输出的直流电压Vin转换为交流电压Vout。而电压补偿装置302用于输出脉冲电压至光伏组串301，以对光伏组串301进行电压补偿，从而解决PID效应。

[0082] 在另一个实施例中，参见图4，电压补偿装置302除了包括脉冲电压源3021、第一功率输出端3022、第二功率输出端3023以及第三功率输出端3024以外，还包括第一开关器件3025、第二开关器件3026和第三开关器件3027。

[0083] 需要说明的是，脉冲电压源3021输出的脉冲电压的峰值、相位以及宽度中的任一种均可变，且输出的脉冲电压的波形包括但不限于图5A所示的方波形式，图5B所示的三角波形式、以及图5C所示的梯形波形式等等。其中，在图5A、图5B以及图5C中，横轴均指代的是时间，纵轴均指代的是电压。其中，时刻t1和时刻t2之间的时间段为脉冲电压源输出脉冲电压的时间段。其中，在图5A中Vin指代输出的脉冲电压的峰值，在图5B以及图5C中Vpeak指代输出的脉冲电压的峰值。

[0084] 在另一个实施例中，如图4所示，脉冲电压源3021与上述第一功率输出端3022、第二功率输出端3023以及第三功率输出端3024的连接形式为：脉冲电压源3021通过第一开关器件3025与第一功率输出端3022连接，通过第二开关器件3026与第二功率输出端3023连接，通过第三开关器件3027与第三功率输出端3024连接。

[0085] 上述内容介绍了光伏发电系统的各个组成部分，以及每个组成部分的基本构成。而正是基于光伏发电系统这样的架构，方可实现基于电压补偿的方式来解决PID效应。

[0086] 在另一个实施例中，在对光伏组串进行电压补偿时，本公开实施例通常采取下述几种方式实现。第一种方式、脉冲电压源3021的脉冲电压同时输出至光伏组串301的正极和负极。第二种方式、脉冲电压源3021的脉冲电压仅输出至光伏组串301的正极。第三种方式、脉冲电压源3021的脉冲电压仅输出至光伏组串301的负极。下面对这三种不同的处理方式进行详细地解释说明。

[0087] 第一种方式、脉冲电压源3021的脉冲电压同时输出至光伏组串301的正极和负极。

[0088] 针对第一种方式，如图4所示，光伏组串301的正极(PV+)分别与电压补偿装置302的第一功率输出端3022、以及光伏逆变器303的第一直流输入端3031连接。

[0089] 光伏组串301的负极(PV-)分别与电压补偿装置302的第二功率输出端3023连接、以及光伏逆变器303的第二直流输入端3032连接。

[0090] 而电压补偿装置302的第三功率输出端3024与地连接。以脉冲电压源3021输出方波为例，在这种连接方式下，脉冲电压源3021的工作原理如下：

[0091] (1)、在第一时长内将电压补偿装置302的第二开关器件3026和第三开关器件3027置于闭合状态，第一开关器件3025置于断开状态。

[0092] 其中，第一时长指代图6中[t1，t2]这一时间段。即，在[t1，t2]之间，导通第二开关器件3026和第三开关器件3027，从而对光伏组串301的负极施加电压补偿，从而使其整体电位大于对地电位，进而恢复光伏组串301因PID效应产生的影响。

[0093] 需要说明的是，[t1，t2]这一时间段具体的持续时长和电压脉冲源3021输出的脉冲电压的峰值的大小可视PID效应的程度而设定。比如，当PID效应越严重时，[t1，t2]这一时间段也对应持续时间越长，输出的脉冲电压的峰值也越大。

[0094] 此外，在[t1，t2]之间，脉冲电压源3021输出的脉冲电压的峰值不小于第一电压。其中，第一电压为光伏组串301输出的直流电压Vin的二分之一大小。

[0095] (2)、在第二时长内将第一开关器件3025和第三开关器件3027置于闭合状态，第二开关器件3026置于断开状态。

[0096] 其中，第二时长指代图6中[t2，t3]这一时间段，即第一时长[t1，t2]的终止时刻为第二时长[t2，t3]的起始时刻。在[t2，t3]之间，导通第一开关器件3025和第三开关器件3027，从而对光伏组串301的正极施加电压补偿，从而使其整体电位小于对地电位，进而消除[t1，t2]时间段内光伏组串301的表面所积累的负电荷。

[0097] 此外，在[t2，t3]之间，脉冲电压源3021输出的脉冲电压的峰值同样不小于第一电压。

[0098] 需要说明的是，如图6所示，在第二时长[t2，t3]这一时间段，脉冲电压源3021输出的脉冲电压的峰值相较于第一时长[t1，t2]这一时间段来说未变，但是相位和宽度相较于第一时长[t1，t2]这一时间段发生了变化。即针对第一种方式，脉冲电压源3021输出的是交流脉冲电压，且第二时长的持续时间通常很短暂，相对于第一时长来说大大减小。换句话说，第一时长为交流脉冲电压的正半周的持续时长，第二时长为交流脉冲电压的负半周的持续时长。

[0099] (3)、在第二时长[t2，t3]的终止时刻t3将第一开关器件3025、第二开关器件3026和第三开关器件3027均置于断开状态。

[0100] 从t3时刻开始，关断所有开关器件，以关闭电压补偿装置302，从而达到减小功耗的目的。需要说明的是，对于从t4时刻开始的下一个周期，可按照上述所示几个步骤进行类似处理，本公开实施例对此不进行具体限定。

[0101] 第二种方式、脉冲电压源3021的脉冲电压输出至光伏组串301的正极。

[0102] 针对第二种方式，如图7所示，光伏组串301的正极(PV+)与电压补偿装置302的第一功率输出端3022、以及光伏逆变器303的第一直流输入端3032连接。

[0103] 光伏组串301的负极(PV-)仅与光伏逆变器303的第二直流输入端3032连接。

[0104] 而电压补偿装置302的第三功率输出端3024与地连接。换句话说，针对第二种方式，电压补偿装置302的第二功率输出端3023是不使用的，第二开关器件3026保持常断。

[0105] 继续以脉冲电压源3021输出方波为例，在这种连接方式下，脉冲电压源3021的工作原理如下：

[0106] (1)、在第一时长内将电压补偿装置302的第一开关器件3025和第三开关器件3027置于闭合状态。

[0107] 其中，第一时长指代图8中[t1，t2]这一时间段。即，在[t1，t2]之间，导通第一开关器件3025和第三开关器件3027，从而对光伏组串301的正极施加电压补偿，从而使其整体电位大于或等于对地电位，进而恢复光伏组串301因PID效应产生的影响。

[0108] 需要说明的是，[t1，t2]这一时间段具体的持续时长和电压脉冲源3021输出的脉冲电压的峰值的大小同样视PID效应的程度而设定。比如，当PID效应越严重时，[t1，t2]这一时间段也对应持续时间越长，输出的脉冲电压的峰值也越大。

[0109] 此外，在这种连接方式下，如图8所示，电压补偿装置302的脉冲电压源3021输出的是相位不变的脉冲电压。其中，为了将光伏组串301整体都抬高到大于或等于对地电位，还需保证输出的脉冲电压的峰值不小于光伏组串301输出的直流电压Vin。

[0110] (2)、在第一时长[t1，t2]的终止时刻t2将第一开关器件3025和第三开关器件3027均置于断开状态。

[0111] 从t2时刻开始，关断第一开关器件3025和第三开关器件3027，以关闭电压补偿装置302，从而达到减小功耗的目的。需要说明的是，对于图8中所示的下一个周期，可按照上述所示几个步骤进行类似处理，本公开实施例对此不进行具体限定。

[0112] 第三种方式、脉冲电压源3021的脉冲电压输出至光伏组串301的负极。

[0113] 针对第三种方式，如图9所示，光伏组串301的正极(PV+)仅与光伏逆变器303的第一直流输入端3031连接。

[0114] 光伏组串301的负极(PV-)与电压补偿装置302的第二功率输出端3023、以及光伏逆变器303的第二直流输入端3032连接。

[0115] 而电压补偿装置302的第三功率输出端3024与地连接。换句话说，针对第三种方式，电压补偿装置302的第一功率输出端3022是不使用的，第一开关器件3025保持常断。

[0116] 继续以脉冲电压源3021输出方波为例，在这种连接方式下，脉冲电压源3021的工作原理如下：

[0117] (1)、在第一时长内将电压补偿装置302的第二开关器件3026和第三开关器件3027置于闭合状态。

[0118] 其中，第一时长指代图10中[t1，t2]这一时间段。即，在[t1，t2]之间，导通第二开关器件3026和第三开关器件3027，从而对光伏组串301的负极施加电压补偿，从而使其整体电位大于或等于对地电位，进而恢复光伏组串301因PID效应产生的影响。

[0119] 需要说明的是，[t1，t2]这一时间段具体的持续时长和电压脉冲源3021输出的脉冲电压的峰值的大小同样视PID效应的程度而设定。比如，当PID效应越严重时，[t1，t2]这一时间段也对应持续时间越长，输出的脉冲电压的峰值也越大。

[0120] 此外，在这种连接方式下，如图10所示，电压补偿装置302的脉冲电压源3021输出的是相位不变的脉冲电压。其中，为了将光伏组串301整体都抬高到大于或等于对地电位，还需保证输出的脉冲电压的峰值不小于光伏组串301输出的直流电压Vin的二分之一大小。

[0121] (2)、在第一时长[t1，t2]的终止时刻t2将第二开关器件3026和第三开关器件3027均置于断开状态，以关闭电压补偿装置。

[0122] 从t2时刻开始，关断第二开关器件3026和第三开关器件3027，以关闭电压补偿装置302，从而达到减小功耗的目的。需要说明的是，对于图10中所示的下一个周期，可按照上述所示几个步骤进行类似处理，本公开实施例对此不进行具体限定。

[0123] 本公开实施例提供的光伏发电系统，除了包括由至少一个光伏电池组件组成的光伏组串以及光伏逆变器外，还包括电压补偿装置，且光伏组串与该电压补偿装置连接，实现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，这样不但可避免将光伏组串直接接地时可能遭受雷击的风险，而且涉及到的电路和控制方式均很简单，无需虚拟构建一个中点进行电压补偿，效率较佳。

[0124] 另外，本公开实施例还可以采取直接对光伏组串的正极、负极、正极和负极等几种方式来进行电压补偿，处理方式更加丰富多样。且由于采用了脉冲电压源，因此通过控制脉冲电压源输出的脉冲电压的峰值和宽度，可以有效地恢复PID效应所产生的影响，且通过控制电压补偿装置的开关器件的导通与断开，还可以有选择性地启用或者关闭电压补偿装置，因此大幅减小了电压补偿装置的总功耗。

[0125] 另外，电压脉冲源输出的脉冲电压的相位可变，即通过输出特殊的交流脉冲电压，还可以消除由于恢复PID效应所产生的影响而带来的光伏组串的表面积累的负电荷。

[0126] 图11是本公开实施例提供的一种电压补偿方法，应用于上述实施例所示的光伏发电系统。参见图11，该方法包括：

[0127] 1101、光伏组串输出直流电压至光伏逆变器。

[0128] 1102、光伏逆变器将光伏组串输出的直流电压转换为交流电压。

[0129] 其中，光伏逆变器在将直流电压Vin转换为交流电压Vout后，将交流电压Vout输出至电网。

[0130] 1103、电压补偿装置输出脉冲电压至光伏组串，以对光伏组串进行电压补偿。

[0131] 在另一个实施例中，电压补偿装置输出脉冲电压至光伏组串，以对光伏组串进行电压补偿，包括：

[0132] 当光伏组串的正极与电压补偿装置的第一功率输出端连接，且光伏组串的负极与电压补偿装置的第二功率输出端连接时，在第一时长内将电压补偿装置的第二开关器件和第三开关器件置于闭合状态，第一开关器件置于断开状态；

[0133] 电压补偿装置的脉冲电压源输出交流脉冲电压，以对光伏组串进行电压补偿；

[0134] 其中，交流脉冲电压的正半周的持续时长大于负半周的持续时长，且交流脉冲电压的峰值不小于第一电压，第一电压为光伏组串输出的直流电压的二分之一大小；

[0135] 第一时长为交流脉冲电压的正半周的持续时长。

[0136] 在另一个实施例中，该方法还包括：

[0137] 在第二时长内将第一开关器件和第三开关器件置于闭合状态，第二开关器件置于断开状态，以消除光伏组串的表面所积累的负电荷；

[0138] 在第二时长的终止时刻将第一开关器件、第二开关器件和第三开关器件均置于断开状态，以关闭电压补偿装置；

[0139] 其中，第二时长为交流脉冲电压的负半周的持续时长，且第一时长的终止时刻为第二时长的起始时刻。

[0140] 在另一个实施例中，电压补偿装置输出脉冲电压至光伏组串，以对光伏组串进行电压补偿，包括：

[0141] 当光伏组串的正极与电压补偿装置的第一功率输出端连接时，在第一时长内将电压补偿装置的第一开关器件和第三开关器件置于闭合状态；

[0142] 电压补偿装置的脉冲电压源输出相位不变的脉冲电压，以对光伏组串进行电压补偿；

[0143] 其中，输出的脉冲电压的峰值不小于第二电压，第二电压为光伏组串输出的直流电压。

[0144] 在另一个实施例中，该方法还包括：

[0145] 在第一时长的终止时刻将第一开关器件和第三开关器件均置于断开状态，以关闭电压补偿装置。

[0146] 在另一个实施例中，电压补偿装置输出脉冲电压至光伏组串，以对光伏组串进行电压补偿，包括：

[0147] 当光伏组串的负极与电压补偿装置的第二功率输出端连接时，在第一时长内将电压补偿装置的第二开关器件和第三开关器件置于闭合状态；

[0148] 电压补偿装置的脉冲电压源输出相位不变的脉冲电压，以对光伏组串进行电压补偿；

[0149] 其中，输出的脉冲电压的峰值不小于第一电压，第一电压为光伏组串输出的直流电压的二分之一大小。

[0150] 在另一个实施例中，该方法还包括：

[0151] 在第一时长的终止时刻将第二开关器件和第三开关器件均置于断开状态，以关闭电压补偿装置。

[0152] 本公开实施例提供的方法，除了包括由至少一个光伏电池组件组成的光伏组串以及光伏逆变器外，还包括电压补偿装置，且光伏组串与该电压补偿装置连接，实现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，这样不但可避免将光伏组串直接接地时可能遭受雷击的风险，而且涉及到的电路和控制方式均很简单，无需虚拟构建一个中点进行电压补偿，效率较佳。

[0153] 另外，本公开实施例还可以采取直接对光伏组串的正极、负极、正极和负极等几种方式来进行电压补偿，处理方式更加丰富多样。且由于采用了脉冲电压源，因此通过控制脉冲电压源输出的脉冲电压的峰值和宽度，可以有效地恢复PID效应所产生的影响，且通过控制电压补偿装置的开关器件的导通与断开，可以有选择性地启用或者关闭电压补偿装置，因此大幅减小了电压补偿装置的总功耗。

[0154] 另外，电压脉冲源输出的脉冲电压的相位可变，即通过输出特殊的交流脉冲电压，还可以消除由于恢复PID效应所产生的影响而带来的光伏组串的表面积累的负电荷。

[0155] 以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
光伏发电系统-专利编号CN108075559A	2020-05-13	374
光伏发电系统-专利编号CN107528528A	2020-05-11	584
光伏发电系统-专利编号CN103296110B	2020-05-12	191
光伏发电系统-专利编号CN110098794A	2020-05-13	679
光伏发电系统-专利编号CN107769388A	2020-05-13	252
光伏发电系统-专利编号CN106253797A	2020-05-11	497
光伏发电系统-专利编号CN108039866A	2020-05-11	286
光伏发电系统-专利编号CN103296110A	2020-05-12	625
光伏发电系统-专利编号CN105790709A	2020-05-11	998
光伏发电系统-专利编号CN102447427A	2020-05-12	346

一种光伏发电系统及电压补偿方法

一种光伏发电系统及电压补偿方法

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式