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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置荣誉表彰

一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置荣誉表彰

2021年8月16日,《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》获得安徽省第八届专利奖金奖。 2100433B

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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置造价信息

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不锈钢波纹补偿

  • BWG-16C DN50
  • 盾安阀门
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不锈钢波纹补偿

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  • 浙江迪艾智控科技股份有限公司
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不锈钢波纹补偿

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  • 盾安阀门
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  • 浙江迪艾智控科技股份有限公司
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不锈钢波纹补偿

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  • 盾安阀门
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  • 浙江迪艾智控科技股份有限公司
  • 2022-12-07
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不锈钢波纹补偿

  • BWG-16C DN100
  • 盾安阀门
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  • 浙江迪艾智控科技股份有限公司
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高压喷药系统

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高压喷药系统

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高压喷药系统

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高压喷药系统

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高压喷药系统

  • 台班
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光伏发电系统

  • 光伏发电系统
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光伏提灌站控制器

  • 37kw
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光伏提灌站控制器

  • 5.5kw
  • 2套
  • 3
  • 不考虑品牌,只考虑满足设计要求的合格产品
  • 中档
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  • 2019-12-05
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光伏提灌站控制器

  • 14.85kw 380V
  • 2套
  • 3
  • 不考虑品牌,只考虑满足设计要求的合格产品
  • 中档
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  • 2019-12-05
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光伏提灌站控制器

  • 型号:2.2kW
  • 4台/套
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  • XX牌
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  • 2018-01-19
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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置实施方案

《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》提供一种光伏逆变系统及其PID效应补偿装置和方法,以解决截至2016年12月21日,已有技术中成本高及无法对已经发生PID效应的光伏组件进行修复的问题。

具体的,该光伏逆变系统的PID效应补偿方法,应用于光伏逆变系统的PID效应补偿装置,该光伏逆变系统的PID效应补偿装置,参见图2,包括:直流电压采样单元101、处理控制单元102、隔离AC/DC变换单元103及投切防护单元104;该光伏逆变系统的PID效应补偿方法,参见图3,包括:

S101、直流电压采样单元输出直流电压信号至处理控制单元;

该直流电压信号应能表征此时光伏组件的输出能力,以供处理控制单元根据直流电压信号,进行当前的直流电压信号是否满足PID效应补偿条件的判断。

S102、处理控制单元根据直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件;

在具体的实际应用中,可以根据具体应用环境对该PID效应补偿条件进行设定,比如,在适合光伏电站进行PID效应补偿的时间,以合适的补偿参数对各个光伏组件进行PID效应的补偿修复,此处不做具体限定,均在本申请的保护范围内。

若满足PID效应补偿条件,则执行步骤S103;

S103、处理控制单元根据记录的直流电压信号,计算得到隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压;

处理控制单元将接收的直流电压信号进行实时记录,然后以记录的直流电压信号进行计算,得到该补偿电压,即上述内容中合适的补偿参数。

该隔离AC/DC变换单元从电网取电,经过隔离变换后,以计算得到的补偿电压,进行相应直流电压信号下的PID效应补偿;不同的直流电压信号下,该补偿电压也将会不同,也即该PID效应补偿对不同的光伏组件衰减具有补偿修复的针对性。

S104、处理控制单元控制隔离AC/DC变换单元通过投切防护单元,以补偿电压施加至至光伏组件的正极端与地之间,为光伏组件进行PID效应补偿。

处理控制单元计算得到合适的补偿电压之后,控制投切防护单元成为隔离AC/DC变换单元与光伏组件的正极端之间的通路,传递该补偿电压,以实现PID效应的补偿修复。

该实施例提供的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,处理控制单元对各个光伏组件运行工况的记录和PID效应补偿条件的判断,优化计算补偿电压,进而控制PID补偿装置为光伏组件进行PID效应补偿,实现PID效应的补偿修复,可有效解决光伏电站中的光伏组件衰减问题,提高系统发电量;相比截至2016年12月21日,已有技术方案,其实际运行维护成本低;且以计算得到的补偿电压为光伏组件进行PID效应补偿,提高了补偿的可靠性。

《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》另一实施例还提供了另外一种光伏逆变系统的PID效应补偿方法,参见图4,包括:

S201、直流电压采样单元将所有光伏组件的输出电压中最大的输出电压作为直流电压信号,输出至处理控制单元;

S202、处理控制单元根据直流电压信号,判断直流电压信号是否大于预设电压;

若直流电压信号大于预设电压,则处理控制单元判定为白天;若直流电压信号小于等于预设电压,则处理控制单元判定为夜晚,满足PID效应补偿条件,执行步骤S203;

S203、处理控制单元根据记录的直流电压信号,计算得到隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压;

S204、处理控制单元控制隔离AC/DC变换单元通过投切防护单元,以补偿电压施加至光伏组件的正极端与地之间,为光伏组件进行PID效应补偿。

该实施例提供的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,通过步骤S201获得所有光伏组件的输出电压中最大的输出电压,因此,该实施例只需要采样所有光伏组件的最大输出电压即可,故采样所用的电路大大简化,同时节省了处理控制单元的AD采样口资源。

通过步骤S202,使得光伏电站能够在白天进行正常的逆变发电,并实时记录光伏组件的直流电压信号,一旦根据该直流电压信号判定为夜晚后,即可针对白天正常发电时由于PID效应造成的光伏组件衰减,进行补偿修复。

在具体的实际应用中,可以根据光伏电站的具体应用环境对该预设电压进行设定,使其可以根据季节或者其他环境条件进行调整,此处不做具体限定,均在本申请的保护范围内。

《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》另一实施例还提供了另外一种光伏逆变系统的PID效应补偿方法,在图3或图4的基础之上,应用的PID效应补偿装置中,投切防护单元包括防护电阻和投切开关;参见图5(以在图4的基础之上为例进行展示),包括:

S301、直流电压采样单元将所有光伏组件的输出电压中最大的输出电压作为直流电压信号,输出至处理控制单元;

S302、处理控制单元根据直流电压信号,判断直流电压信号是否大于预设电压;

若直流电压信号大于预设电压,则处理控制单元判定为白天;若直流电压信号小于等于预设电压,则处理控制单元判定为夜晚,满足PID效应补偿条件,执行步骤S303;

S303、处理控制单元判断光伏组件的总对地等效绝缘阻抗是否大于预设阻抗;

若光伏组件的总对地等效绝缘阻抗小于等于预设阻抗(或者短路),则执行步骤S304;

S304、处理控制单元输出告警信号;

若光伏组件的总对地等效绝缘阻抗大于预设阻抗,则执行步骤S305;

S305、处理控制单元根据记录的直流电压信号的大小及作用时间,计算得到光伏组件在白天的PID效应累计值;

S306、根据PID效应累计值及预设的补偿参数,计算得到光伏组件的正极端的最小补偿电压;预设的补偿参数包括补偿时间及夜晚补偿累计值与PID效应累计值之间的差值;

S307、根据最小补偿电压及防护电阻和光伏组件的总对地等效绝缘阻抗的分压关系,计算得到隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压;

S308、处理控制单元控制隔离AC/DC变换单元通过投切防护单元(闭合投切开关),以补偿电压施加至光伏组件的正极端与地之间,为光伏组件进行PID效应补偿。

在截至2016年12月21日,已有技术中,还存在一种预防光伏电池板的PID效应的实现方法,通过利用高频开关电源抬升各路光伏组串负极(PV1-、PV2-…PVn-)对地电位实现PID效应的补偿修复(如图6所示)。但其高频开关电源输出正极端与每一路光伏组串连接时均需要串接高压保险丝(F1、F2…Fn)以防止各路光伏组串负极对地短路造成高频开关电源的输出短路损坏风险;当短路意外发生时,需要现场更换保险丝;另外该方案需要对每一路光伏组串电压均进行采样(电池1电压采样、电池2电压采样…电池n电压采样),故该方案的实施和维护成本相对较高。且截至2016年12月21日,已有的PID修复控制方法只是机械的施加固定电压抬升组件对地电位,并未对补偿电压幅值和施加时间进行优化处理。

而该实施例所述的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,其投切防护单元包括防护电阻和投切开关;其中的防护电阻可以有效防止光伏组件的正极端对地短路时造成隔离AC/DC变换单元输出短路损坏风险,且外部光伏组件短路恢复后,该投切防护单元所有元器件无损伤,无需更换维护。

并且,该实施例提供的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,通过步骤S301获得所有光伏组件的输出电压中最大的输出电压,因此,只需要采样所有光伏组件的最大输出电压即可,故采样所用的电路大大简化,同时节省了处理控制单元的AD采样口资源,实施成本较低。

另外,该实施例提供的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,通过步骤S305至S307,能够根据逆变器白天运行工况记录,结合电池板对地等效绝缘阻抗,对补偿装置输出抬升电压的幅值和施加时间进行优化处理,实现对光伏组件PID效应的最优修复。

《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》另一实施例还提供了一种光伏逆变系统的PID效应补偿装置,参见图2,包括:直流电压采样单元101、处理控制单元102、隔离AC/DC变换单元103及投切防护单元104;其中:

直流电压采样单元101的输入端与光伏组件的输出端相连,用于输出直流电压信号至处理控制单元102;

处理控制单元102的输入端与直流电压采样单元101的输出端相连,处理控制单元102的输出端分别与投切防护单元104的控制端和隔离AC/DC变换单元103的控制端相连;处理控制单元102用于根据直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件;若满足PID效应补偿条件,则根据记录的直流电压信号,计算得到隔离AC/DC变换单元103需要输出的补偿电压;

隔离AC/DC变换单元103的输入端与电网相连,隔离AC/DC变换单元103的输出端与投切防护单元104的输入端相连;隔离AC/DC变换单元103用于根据处理控制单元102的控制,输出该补偿电压;

投切防护单元104的输出端与光伏组件的正极端相连,投切防护单元104用于传递补偿电压至光伏组件的正极端,为光伏组件进行PID效应补偿。

该实施例提供的光伏逆变系统的PID效应补偿装置,处理控制单元对各个光伏组件运行工况的记录和PID效应补偿条件的判断,优化计算补偿电压,进而控制集成的PID补偿装置为光伏组件进行PID效应补偿,实现PID效应的补偿修复,可有效解决光伏电站中的光伏组件衰减问题,提高系统发电量,且相比截至2016年12月21日,已有技术方案,其实际运行可靠性高且维护成本低。

在具体的实际应用中,该光伏逆变系统的PID效应补偿装置可以为集成装置,此处不做具体限定,均在本申请的保护范围内。

优选的,参见图7,直流电压采样单元101包括:一组共阴极连接二极管和一组共阳极连接二极管;其中:

共阴极连接二极管的阳极分别与光伏组件的正极端一一对应相连;

共阳极连接二极管的阴极分别与光伏组件的负极端一一对应相连;

共阴极连接二极管的共阴极连接点与共阳极连接二极管的共阳极连接点分别为直流电压采样单元101的两个输出端。

具体的,当任一支路光伏组件有电压且其幅值最大时,与该支路正极端和负极端连接的对应二极管将会导通,从而获得n(n为大于等于1的正整数)路输入组串的最大电压Upv。因此,该实施例只需要采样各路组串正极和负极端分别“线与”处理后的电压即可,故采样所用的电路大大简化,同时节省了处理控制单元的AD采样口资源。

优选的,参见图7,投切防护单元104包括:防护电阻R1、投切开关S1及一组共阳极连接二极管;其中:

投切开关S1的控制端为投切防护单元104的控制端;

防护电阻R1与投切开关串联连接,串联连接的一端为投切防护单元104的输入端,串联连接的另一端与共阳极连接二极管的共阳极连接点相连;

共阳极连接二极管的阴极分别与光伏组件的正极端一一对应相连。

其中受控的投切开关S1可以是开关或继电器或半导体开关器件,防护电阻R1可以有效防止组串正极端对地短路时造成隔离AC/DC变换单元103输出短路损坏风险,且外部组串短路恢复后,投切防护单元104所有元器件无损伤,无需更换维护。

如图7所示的投切防护单元104,处理控制单元102中对隔离AC/DC变换单元103补偿电压的具体计算过程为:根据记录的直流电压信号的大小及作用时间,计算得到光伏组件在白天的PID效应累计值;然后根据PID效应累计值及预设的补偿参数,计算得到光伏组件的正极端的最小补偿电压,即图6中A点的对地电压;该预设的补偿参数包括补偿时间及夜晚补偿累计值与PID效应累计值之间的差值;在具体的实际应用中,应保证夜晚补偿累计值大于PID效应累计值,该差值可以根据具体应用环境进行设定;再根据最小补偿电压及防护电阻R1和光伏组件的总对地等效绝缘阻抗的分压关系,计算得到隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压。

优选的,参见图7,隔离AC/DC变换单元103的直流输出正极端接投切防防护单元104;

隔离AC/DC变换单元103的直流输出负极端接地。

具体的工作原理与上述实施例相同。

指的是说明的是,该光伏逆变系统的PID效应补偿装置可以为集成装置,此处不做具体限定,均在本申请的保护范围内。

《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》另一实施例还提供了一种光伏逆变系统,参见图2或图7,包括:功率变换单元200、滤波单元300及上述实施例任一的PID效应补偿装置400;其中:

功率变换单元200的输入端与光伏组件相连;

功率变换单元200的输出端与滤波单元300的输入端相连;

滤波单元300的输出端与电网相连。

具体的连接关系及工作原理与上述实施例相同。

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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置权利要求

1.一种光伏逆变系统的PID效应补偿方法,其特征在于,应用于光伏逆变系统的PID效应补偿装置,所述光伏逆变系统的PID效应补偿装置包括:直流电压采样单元、处理控制单元、隔离AC/DC变换单元及投切防护单元;所述光伏逆变系统的PID效应补偿方法包括:所述直流电压采样单元输出直流电压信号至所述处理控制单元;所述处理控制单元根据所述直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件;若满足所述PID效应补偿条件,则所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压;所述处理控制单元控制所述隔离AC/DC变换单元通过所述投切防护单元,以所述补偿电压施加至光伏组件的正极端与地之间,为所述光伏组件进行PID效应补偿;所述投切防护单元包括防护电阻和投切开关;所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压,包括:所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号的大小及作用时间,计算得到所述光伏组件在白天的PID效应累计值;根据所述PID效应累计值及预设的补偿参数,计算得到所述光伏组件的正极端的最小补偿电压;所述预设的补偿参数包括补偿时间及夜晚补偿累计值与所述PID效应累计值之间的差值;根据所述最小补偿电压及所述防护电阻和所述光伏组件的总对地等效绝缘阻抗的分压关系,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压。

2.根据权利要求1所述的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,其特征在于,所述处理控制单元根据所述直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件,包括:所述处理控制单元判断所述直流电压信号是否大于预设电压;若所述直流电压信号大于所述预设电压,则所述处理控制单元判定为白天;若所述直流电压信号小于等于所述预设电压,则所述处理控制单元判定为夜晚,满足所述PID效应补偿条件。

3.根据权利要求1所述的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,其特征在于,所述直流电压采样单元输出直流电压信号至所述处理控制单元,包括:所述直流电压采样单元将所有所述光伏组件的输出电压中最大的输出电压作为所述直流电压信号,输出至所述处理控制单元。

4.根据权利要求1至3任一所述的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,其特征在于,在所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压之前,还包括:若满足所述PID效应补偿条件,则所述处理控制单元判断所述光伏组件的总对地等效绝缘阻抗是否大于预设阻抗;若所述光伏组件的总对地等效绝缘阻抗小于等于所述预设阻抗,则所述处理控制单元输出告警信号;若所述光伏组件的总对地等效绝缘阻抗大于所述预设阻抗,则执行所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压的步骤。

5.一种光伏逆变系统的PID效应补偿装置,其特征在于,包括:直流电压采样单元、处理控制单元、隔离AC/DC变换单元及投切防护单元;所述投切防护单元包括防护电阻和投切开关;其中:所述直流电压采样单元的输入端与光伏组件的输出端相连,用于输出直流电压信号至所述处理控制单元;所述处理控制单元的输入端与所述直流电压采样单元的输出端相连,所述处理控制单元的输出端分别与所述投切防护单元的控制端和所述隔离AC/DC变换单元的控制端相连;所述处理控制单元用于根据所述直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件;若满足所述PID效应补偿条件,则根据记录的所述直流电压信号的大小及作用时间,计算得到所述光伏组件在白天的PID效应累计值;根据所述PID效应累计值及预设的补偿参数,计算得到所述光伏组件的正极端的最小补偿电压;所述预设的补偿参数包括补偿时间及夜晚补偿累计值与所述PID效应累计值之间的差值;根据所述最小补偿电压及所述防护电阻和所述光伏组件的总对地等效绝缘阻抗的分压关系,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压;所述隔离AC/DC变换单元的输入端与电网相连,所述隔离AC/DC变换单元的输出端与所述投切防护单元的输入端相连;所述隔离AC/DC变换单元用于根据所述处理控制单元的控制,输出所述补偿电压;所述投切防护单元的输出端与所述光伏组件的正极端相连,所述投切防护单元用于传递所述补偿电压,将所述补偿电压施加至所述光伏组件的正极端与地之间,为所述光伏组件进行PID效应补偿。

6.根据权利要求5所述的光伏逆变系统的PID效应补偿装置,其特征在于,所述直流电压采样单元包括:一组共阴极连接二极管和一组共阳极连接二极管;其中:所述共阴极连接二极管的阳极分别与所述光伏组件的正极端一一对应相连;所述共阳极连接二极管的阴极分别与所述光伏组件的负极端一一对应相连;所述共阴极连接二极管的共阴极连接点与所述共阳极连接二极管的共阳极连接点分别为所述直流电压采样单元的两个输出端。

7.根据权利要求5所述的光伏逆变系统的PID效应补偿装置,其特征在于,所述投切防护单元包括:防护电阻、投切开关及一组共阳极连接二极管;其中:所述投切开关的控制端为所述投切防护单元的控制端;所述防护电阻与所述投切开关串联连接,串联连接的一端为所述投切防护单元的输入端,串联连接的另一端与所述共阳极连接二极管的共阳极连接点相连;所述共阳极连接二极管的阴极分别与所述光伏组件的正极端一一对应相连。

8.根据权利要求5所述的光伏逆变系统的PID效应补偿装置,其特征在于,所述隔离AC/DC变换单元的直流输出正极端接所述投切防护单元;所述隔离AC/DC变换单元的直流输出负极端接地。

9.一种光伏逆变系统,其特征在于,包括:功率变换单元、滤波单元及权利要求5至8任一所述的PID效应补偿装置;其中:所述功率变换单元的输入端与光伏组件相连;所述功率变换单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连;所述滤波单元的输出端与电网相连。

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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置荣誉表彰常见问题

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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置技术领域

《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》涉及PID效应补偿技术领域,特别涉及一种光伏逆变系统及其PID效应补偿装置和方法。

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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置附图说明

图1是光伏组件其极化现象的示意图;

图2是《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》实施例提供的光伏逆变系统的结构示意图;

图3是《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》另一实施例提供的光伏逆变系统的PID效应补偿方法的另一流程图;

图4是《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》另一实施例提供的光伏逆变系统的PID效应补偿方法的另一流程图;

图5是《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》另一实施例提供的光伏逆变系统的PID效应补偿方法的另一流程图;

图6是截至2016年12月21日,已有技术提供的PID效应补偿方案的结构示意图;

图7是《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》另一实施例提供的光伏逆变系统的另一结构示意图。

附图说明

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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置发明内容

一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置专利目的

《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》提供一种光伏逆变系统及其PID效应补偿装置和方法,以解决2016年12月之前技术中成本高及无法对已经发生PID效应的光伏组件进行修复的问题。

一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置技术方案

一种光伏逆变系统的PID效应补偿方法,应用于光伏逆变系统的PID效应补偿装置,所述光伏逆变系统的PID效应补偿装置包括:直流电压采样单元、处理控制单元、隔离AC/DC变换单元及投切防护单元;所述光伏逆变系统的PID效应补偿方法包括:

所述直流电压采样单元输出直流电压信号至所述处理控制单元;

所述处理控制单元根据所述直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件;

若满足所述PID效应补偿条件,则所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元的补偿电压;

所述处理控制单元控制所述隔离AC/DC变换单元通过所述投切防护单元,以所述补偿电压施加至光伏组件的正极端与地之间,为所述光伏组件进行PID效应补偿。

优选的,所述处理控制单元根据所述直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件,包括:

所述处理控制单元判断所述直流电压信号是否大于预设电压;

若所述直流电压信号大于所述预设电压,则所述处理控制单元判定为白天;

若所述直流电压信号小于等于所述预设电压,则所述处理控制单元判定为夜晚,满足所述PID效应补偿条件。

优选的,所述直流电压采样单元输出直流电压信号至所述处理控制单元,包括:

所述直流电压采样单元将所有所述光伏组件的输出电压中最大的输出电压作为所述直流电压信号,输出至所述处理控制单元。

优选的,在所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压之前,还包括:

若满足所述PID效应补偿条件,则所述处理控制单元判断所述光伏组件的总对地等效绝缘阻抗是否大于预设阻抗;

若所述光伏组件的总对地等效绝缘阻抗小于等于所述预设阻抗,则所述处理控制单元输出告警信号;

若所述光伏组件的总对地等效绝缘阻抗大于所述预设阻抗,则执行所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压的步骤。

优选的,所述投切防护单元包括防护电阻和投切开关;所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压,包括:

所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号的大小及作用时间,计算得到所述光伏组件在白天的PID效应累计值;

根据所述PID效应累计值及预设的补偿参数,计算得到所述光伏组件的正极端的最小补偿电压;所述预设的补偿参数包括补偿时间及夜晚补偿累计值与所述PID效应累计值之间的差值;

根据所述最小补偿电压及所述防护电阻和光伏组件的总对地等效绝缘阻抗的分压关系,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压。

一种光伏逆变系统的PID效应补偿装置,包括:直流电压采样单元、处理控制单元、隔离AC/DC变换单元及投切防护单元;其中:

所述直流电压采样单元的输入端与光伏组件的输出端相连,用于输出直流电压信号至所述处理控制单元;

所述处理控制单元的输入端与所述直流电压采样单元的输出端相连,所述处理控制单元的输出端分别与所述投切防护单元的控制端和所述隔离AC/DC变换单元的控制端相连;所述处理控制单元用于根据所述直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件;若满足所述PID效应补偿条件,则根据记录的所述直流电压信号,计算得到所述隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压;

所述隔离AC/DC变换单元的输入端与电网相连,所述隔离AC/DC变换单元的输出端与所述投切防护单元的输入端相连;所述隔离AC/DC变换单元用于根据所述处理控制单元的控制,输出所述补偿电压;

所述投切防护单元的输出端与所述光伏组件的正极端相连,所述投切防护单元用于传递所述补偿电压,将所述补偿电压施加至所述光伏组件的正极端与地之间,为所述光伏组件进行PID效应补偿。

优选的,所述直流电压采样单元包括:一组共阴极连接二极管和一组共阳极连接二极管;其中:

所述共阴极连接二极管的阳极分别与所述光伏组件的正极端一一对应相连;

所述共阳极连接二极管的阴极分别与所述光伏组件的负极端一一对应相连;

所述共阴极连接二极管的共阴极连接点与所述共阳极连接二极管的共阳极连接点分别为所述直流电压采样单元的两个输出端。

优选的,所述投切防护单元包括:防护电阻、投切开关及一组共阳极连接二极管;其中:

所述投切开关的控制端为所述投切防护单元的控制端;

所述防护电阻与所述投切开关串联连接,串联连接的一端为所述投切防护单元的输入端,串联连接的另一端与所述共阳极连接二极管的共阳极连接点相连;

所述共阳极连接二极管的阴极分别与所述光伏组件的正极端一一对应相连。

优选的,所述隔离AC/DC变换单元的直流输出正极端接所述投切防护单元;

所述隔离AC/DC变换单元的直流输出负极端接地。

一种光伏逆变系统,包括:功率变换单元、滤波单元及上述任一所述的PID效应补偿装置;其中:

所述功率变换单元的输入端与光伏组件相连;

所述功率变换单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连;

所述滤波单元的输出端与电网相连。

一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置改善效果

《一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置》提供的光伏逆变系统的PID效应补偿方法,通过直流电压采样单元输出直流电压信号至处理控制单元;由所述处理控制单元根据所述直流电压信号,判断是否满足PID效应补偿条件;若满足所述PID效应补偿条件,则所述处理控制单元根据记录的所述直流电压信号,计算得到隔离AC/DC变换单元需要输出的补偿电压;再由所述处理控制单元控制所述隔离AC/DC变换单元通过投切防护单元,以所述补偿电压施加至光伏组件的正极端与地之间,为所述光伏组件进行PID效应补偿。也即,通过所述处理控制单元对各个光伏组件运行工况的记录和PID效应补偿条件的判断,优化计算得到所述补偿电压,进而控制PID补偿装置为所述光伏组件进行PID效应补偿,实现PID效应的补偿修复,可有效解决光伏电站中的光伏组件衰减问题,提高系统发电量。

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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置专利背景

PID(Potential Induced Degradation,电位诱导衰减)效应,是指光伏组件在其输出(即光伏逆变系统的组串输入)对金属边框承受较高的负偏压时,出现的一种输出性能下降的现象,主要表现在组件开路电压、短路电流及填充因子下降等。近年来,随着光伏并网发电系统的大力发展,光伏逆变系统的组串输入电压配置也越来越高,1500伏系统正逐步推广应用。而由于光伏组件的金属边框一般都要接地,这样在较高的组串输入电压下,靠近组串负极端的光伏组件内部,电池板与其接地金属边框之间将形成较高的负偏压,从而发生电荷迁移,出现表面极化现象,且越靠近组串负极端的光伏组件其极化现象越明显(如图1所示)。在该负偏压长期作用下,特别是高温和高湿条件下,光伏组件将出现严重的PID效应,导致系统发电量逐年降低。

截至2016年12月,光伏组件生产商主要通过采用高性能的封装材料来解决组件自身的PID效应,但其成本较高且对光伏电站无能为力。针对2016年12月之前的光伏系统,常见的方案有光伏组串负极接地方案和交流电网侧虚拟中性点电位抬升方案;其中,光伏组串负极接地方案是将组串负极直接接地,从而保证组串内各串联电池板对地电位始终为正向偏压,从而防止PID效应;而交流电网侧虚拟中性点电位抬升方案,是通过外加直流源抬升交流侧虚拟中性点对地电位,来达到抬升直流输入母线中点对地电位,从而间接实现将输入组件负极对地电位抬升到零电位以上,但该方案只有在逆变器并网时才能起作用。

鉴于PID效应会降低光伏电池板的发电量,而2016年12月之前常用的PID效应修复解决方案实施成本较高,且上述两种应对PID效应的方案,均只能在一定程度上防止PID效应发生,无法对已经发生PID效应的光伏组件进行修复。

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一种光伏逆变系统及其PID效应补偿方法和装置荣誉表彰文献

一种光伏屋顶及其安装方法 一种光伏屋顶及其安装方法

一种光伏屋顶及其安装方法

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1. 一种光伏屋顶,其包括位于屋顶的波纹型彩钢板( 4)以及太阳能电池组件( 1),其特 征在于 :在所述波纹型彩钢板( 4)的凸起平面( 5)与太阳能电池组件( 1)之间设有用于 定位的双面胶条 (2),在所述双面胶条 (2) 间设有用于粘接太阳能电池组件 (1) 和彩钢板 (4) 的粘接剂层 (3)。 2.根据权利要求 1 所述的一种光伏屋顶,其特征在于 :所述双面胶条( 2)粘接于波纹型 彩钢板( 4)的凸起平面( 5)上,所述双面胶条( 2)沿所述凸起平面( 5)的横向和纵向均 间隔设置,所述双面胶条( 2)之间形成用于透气的纵向间隙和横向间隙,在所述横向间隙 内设有粘接剂层 (3);所述太阳能电池组件 ( 1)的背板粘接于双面胶条 (2)和粘接剂层 ( 3) 上面。 3. 根据权利要求 2 所述的一种光伏屋顶,其特征在于 :在同一凸起平面( 5)上,双面 胶条( 2)纵向至少设

5KW离网型光伏逆变器的设计 5KW离网型光伏逆变器的设计

5KW离网型光伏逆变器的设计

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智能建筑电气文献综述 院(系): 新能源学院 专业班级: 电气(光伏) 122 学 号: 121806034 学生姓名: 宿泽达 5.1 辅助电源设计 ....................................................... 25 5.2 系统检测与保护电路设计 ............................................. 28 5.2.1 直流电压电流采样电路 ........................................... 28 5.2.2 交流电压与频率的采样 ........................................... 29 5.2.3 温度检测电路 ................................................... 3

PID效应的成因和解决方案

1.1PID效应的发现和成因

PID效应(Potential Induced Degradation)全称为电势诱导衰减。PID直接危害就是大量电荷聚集在电池片表面,使电池表面钝化效果恶化,从而导致电池片的填充因子、开路电压、短路电流降低,电池组件功率衰减。

2005年Sun power公司就发现晶硅N型电池在组件中施加正高压后存在PID现象。2008年,Ever green公司报道了P型电池组件的PID效应。但是目前还没有明确的证据能够证明一个工作了五年的光伏电站,组件的输出功率骤降就是因为PID效应引起的。不过近年光伏行业对电池组件的PID效应还是引起了足够的重视。德国测试企业TUV发布了他们的建议标准: TC82标准化(82/685 / NP) 温度、湿度、偏置电压、导体,上述参数测试的主要环境数据。

目前光伏行业比较认可的一种PID效应成因是:随着光伏系统大规模应用,系统电压越来愈高,电池组件往往20-22块串联才能达到逆变器的MPPT工作电压。这就导致了很高的开路电压和工作电压.以STC环境下300WP的72片电池组件为例,20串电池组件的开路电压高达860V,工作电压为720V.由于防雷工程的需要,一般组件的铝合金边框都要求接地,这样在电池片和铝框之间就形成了接近1000V的直流高压。

电池组件在封装的层压过程中,分为5层。从外到内为:玻璃、EVA、电池片、EVA、背板。由于EVA材料不可能做到100%的绝缘,特别是在潮湿环境下水气通过作为封边用途的硅胶或背板进入组件内部。EVA的酯键在遇到水后按下面的过程发生分解,产生可以自由移动的醋酸。醋酸和玻璃表面碱反应后,产生了钠离子。钠离子在外加电场的作用下向电池片表面移动并富集到减反层而导致PID现象的产生(图1-1为PID效应产生的原理图)。

文献[2]中提到了一个化学现象。已经衰减的电池组件在100℃左右的温度下烘干100小时以后,由PID引起的衰减现象消失了。从而得到一个结论:某些引起PID衰减的过程是可逆的。当然在实际工程中,高温加热组件的这种方式不现实,不可能大规模应用。德国的SAM一个专利技术是针对PID效应的“可逆性”发明的,那就是在晚间对组件和大地之间施加正电压。该方法需要一个叫PID BOX的设备,使用时需要把PID BOX并联在组件正负极上。夜间,PID BOX将组件的正负极进行短接,同时在电池组件与大地之间施加1000V左右的直流正压,让白天迁移到电池片上的离子移出电池片,恢复电池片PN结中的电子。如图1-2

1.2PID效应的危害和测试方法

1.2.1 PID效应的危害

PID效应的危害使得电池组件的功率急剧衰减。使得电池组件的填充因子(FF)、开路电压、短路电流减少。减少太阳能电站的输出功率,减少发电量。减少太阳能发电站的电站收益。

图1-3 所示由于PN结中的电子损失的越来越多,导电性能越来越差。导致电池组件的发电性能下降。最多能达到50%甚至更高。

图1-4所示 编号为ET-P660FLZW845723 电池组件,项目地点为江苏泗洪的某渔光互补电站。(铺设在鱼塘上面)

图1-5所示 编号为ET-P660FLZW797159 电池组件,项目地点为以色列的阿卡某屋顶电站。(地中海沿岸城市,高盐雾高湿度)

图1-6所示 编号为ET-P660FLZW797470电池组件,项目地点为内蒙古鄂尔多斯市某大型地面电站。(正常环境)

图1-4、1-5 分别为组件退回厂家后,在EL实验室使用EL测试仪测试的红外图。图1-5为现场拆卸返厂后的EL测试的红外图。图中发亮的电池片为有效片,发暗、全黑的电池片为无效片。由图可见,在潮湿、盐雾高的地区PID衰减的现象特别严重,在干燥地区的情况则完全正常。

1.2.2 EL测试原理

电致发光,又称场致发光,英文名为Electroluminescence,简称EL。目前,电致发光成像技术已被绝大部分太阳能电池和组件厂家使用,用于检测产品的潜在缺陷,控制产品质量。

EL的测试原理如图1-7所示,晶硅太阳电池外加正向偏置电压,电源向太阳电池注入非平衡载流子,电致发光依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光,放出光子;再利用CCD相机捕捉到这些光子,通过计算机进行处理后显示出来,整个的测试过程是在暗室中进行。

EL图像的亮度正比于电池片的少子扩散长度与电流密度,有缺陷的地方,少子扩散长度较低,所以显示出来的图像亮度较暗。通过EL图像的分析可以有效地发现电池组件中的电池片缺陷。

1.3PID效应的预防和恢复方案

PID效应并非不可预防和恢复,目前国内外工程施工中为了预防PID效应很多逆变器厂家都推出了自己的解决方案。比如集中式逆变器的负极接地解决方案;组串逆变器并联时的单点接地解决方案;以SMA为代表的PID夜间补偿解决方案。

1.3.1 集中式逆变器负极接地

负极接地方案,被多家逆变器供应厂商应用后证明是一个解决PID衰减的有效方案。特别是国内使用500kW逆变器的大型地面电站。负极接地有非常重要的使用意义.

目前国内500kW大功率集中型逆变器均采用非隔电路结构,通过隔离升压变压器并网。为了满足IEC62109,UL1741等国际主流逆变器规范的需求,在负极接地的同时应该做几点改造:

(I)增加GFDI(直流对地故障检测)

由于整个系统负极接地,如果绝缘出现故障,正极就会对地放电,由于是1000V的高压对地放电的故障是非常危险的,所以逆变器应采用具有GFDI装置的内部接地设计, 如果发生PV+对地故障,可以将GFDI保险丝熔断或者使短路开关跳脱。依据UL1741标准大于250kW的太阳能系统最大对地故障电流为5A,在GFDI线路中使用5A的熔断器或者断路器。系统正常工作时,熔断器或者断路器两端的电压为零。如果发生故障熔断器或断路器的端电压变为光伏直流侧系统电压。电压瞬变产生了I/O信号,逆变器产生了报警信号。逆变器停止运行,接地故障的电池组件整列被切除。(图1-8所示)

(II)增加ISO(绝缘检测)功能:

依据IEC62109,非隔离型并网逆变器需要在开机前进行组件的绝缘阻抗检测,市场主流的500KW 逆变器一般都会采用Bender ISO侦测器.在绝缘检测前,逆变器断开电池组件接地的熔断器或断路器,检测完成后再闭合接地的熔断器或断路器。

(III)防雷改造

当负极接地后,输出交流防雷器耐压值由原来的交流300V上升为直流侧系统电压(500V-1000V左右)需要更换交流侧防雷。对于SPD原来正极接地,正极对地防雷由A和C串联组成,负极对地防雷由B和C串联组成,正极对负极的防雷由A和B串联组成。将负极接地后(图1-9所示)正极对地防雷由A和B//C串联组成,防雷结构发生了变化,直流侧SPD也需进行合适的选型。

1.3.2 组串式逆变器并联后负极接地

在分布式系统中,使用组串式逆变器,PID现象的发生同样不可避免。负极接地同样是一种行之有效的预防措施,由于组串逆变器系统和集中式逆变器系统的差异,需要另一种接地方式。国外的一些逆变器厂家提出了一种虚拟接地的方式。如图1-10

a) 光伏逆变器1#的负极接地;

b) 逆变器1#的输出端与逆变器2#的输出端并联后与一个隔离变压器(双绕组)的输入端相连;

c) 隔离变压器的输出端接入电网;

d) 1#内部中点N1对负极电压PV1-的电压为1/2Vb1,即VN1=1/2Vb1+ VPV1-;

e) 2#内部中点N2对其负极电压PV2-的电压为1/2Vb2,即VN2=1/2Vb2+VPV2-;

f) 三相平衡系统中,有VN=VN1=VN2 (VN为变压器系统中性点点位);

g) 因VN=VN1=VN2 可得VPV2-=1/2Vb1+ VPV1--1/2Vb2;

h) 1# 2# 接入的电池组件数量相等,可得Vb1≈Vb2;

i) PV1-接地,所以VPV1-=0 因此PV2-=1/2Vb1-1/2Vb2也约等于0;

j) 1#2#并联系统中,光伏逆变器1#负极接地,电位为零。则光伏逆变器2#的负极也约等于零。

上述2台逆变器接地的推导过程,同理可以得出:

N个组串式并联的逆变系统中如果输出侧同接一个双绕组变压器,那么这个系统只要将其中一台逆变器的负极接地,整个系统中所有并联的逆变器负极电位也基本为零,这样的接地系统被称为虚拟接地系统。

由于组串式逆变器本身都有漏电流保护功能,在“单点虚拟接地”系统中,只要1台逆变器直流输入负极单点接地,其他组串式逆变器漏电流保护功能仍然能够正常工作,同时组串逆变器的功率不是特别大,漏电流很小。假设正极对大地放电,组串逆变器的漏电流不会很大,也就不会出现不可控的后果。

1.3.3 PID恢复方案

使用负极接地方法可以阻止PID的继续发生。但是该方法对逆变器有特殊要求.而且该方法只能针对新建设的光伏电站。对于已经发生PID现象的光伏电站,该方法只能阻止PID深化,不能对组件功率进行恢复。

目前很多厂家都开发出了自己的PID效应恢复设备,比如SMA就推出了PVO BOX(下称PVOB)恢复产品。笔者所在公司已使用过该产品,恢复效果良好。PVOB的原理非常简单:由于各种因素导致了电池片中PN结的导电离子大量损失,从而导致电池组件的发电能力大幅度下降。PVOB设备在夜间对组件和大地之间施加正电压(1000V)让白天从PN结中流失的导电离子回到PN结中,从而恢复电池组件的发电能力。

1.3.3.1系统整体框图

PVOB设备系统构成如图1-11所示,它由3部分组成,分别为控制部分、电源部分和接口部分.这些部分又分别有CPU控制单元、电源模块(包括交直流转换模块和直流400V-1000V电源转换模块)、信息存储模块、模式选择模块、信号检测模块、告警模块、通信模块和输入输出接口等模块组成。其核心器件是CPU控制单元和电源模块,其它各模块辅助PVOM模块实现其既定功能。

其工作原理:CPU控制单元通过对PV+、PV-、LN、FE等信号的采集及对模式选择模块信号的分析,进行状态和模式判断,以确定系统控制操作的项目类型;CPU控制单元同时可以控制400V-1000V电压源模块的输出,以完成设备的核心偏压供电功能。

下面分别说明各部分的功能及硬件实现原理。

1.3.3.2控制部分

控制部分是PVOB的核心控制单元,它通过CPU控制单元对输入信号PV+、PV-、LN、FE等进行采集,并进行数据分析,已确认PV偏压的输出模式、开始时间、电压大小和结束时间等,并根据各种信息进行运行状态和告警判断,并输出相应的状态信息。其硬件控制框图如图1-12。

1.3.3.3电源部分

电源部分有两个模块组成,一个模块是交流直流转换电路,该部分实现86V-264V的交流电源输入,输出12V直流电压供控制电路和400V-1000V升压电路使用;一个模块是400V-1000V可调直流升压电源电路,该部分的电压输出模式、时间、大小受控制单元控制,它为光伏组件提供400V-1000V直流偏压。

1.3.3.4 PID恢复效果

图1-14 所示编号为ET-P660FLZW845723 电池组件从项目现场返厂以后EL测试红外图片(左);

使用PVOB产品恢复20天后EL测试红外图片(中);

使用PVOB产品恢复40天后EL测试红外图片(右)。

图1-15 所示编号为ET-P660FLZW797159电池组件从项目现场返厂以后EL测试红外图片(左);

使用ET的PIDFB产品恢复20天后EL测试红外图片(中);

使用ET的PIDFB产品恢复40天后EL测试红外图片(右)。

表1-1所示,在10天、40天的恢复以后,受到PID影响的电池组件性能得到了很大的恢复。

实验证明电池组件PID恢复设备,在恢复电池组件发电能力的效果是明显的。

1.4小结

本章主要介绍了影响太阳能发电效能的PID现象和危害。用工程应用的实例介绍了PID现象的EL测试方法,并从电站设计的角度介绍了目前能够大面积推广的“负极接地”预防措施,通过简单的改造逆变器使得新建太阳能发电站免受PID效应的影响。最后介绍了一种PID效应恢复方法,并通过实际的实验室数据和照片,证明了这项技术的可行性。

同时需要指出的是,目前国内外的电池组件生产厂家、科研机构、各大光伏实验室和测试机构都没有找出造成PID效应的真正原因。但是,要想彻底解决PID效应,业内公认的研究方向是 EVA、玻璃、背板材料、封装材料的重新组合。

参考文献:

【1】张喆 徐亮.PID效应的原因和解决办法[J].科技研究.2014(24)

【2】曹培亮. 浅谈晶体硅太阳电池组件PID效应. [期刊论文].科技风.2013(14)

【3】Y. Takahashi, Y. Kaji, A. Ogane,Y. Uraoka and T. Fuyuki,"-Luminoscopy- Novel Tool for theDiagnosis of Crystalline Siliconsolar cells and Modules Utilizing

Electroluminescence", IEEE, 2006,pp.924-927

【4】Takashi Fuyuki, Yasue Kaji,Akiyoshi Ogane, and Yu Takahashi,"ANALTIC FINDINGS IN THE PHOTOGRAPHICCHARACTERIZATION OF CRYSTALLINESILICON SOLAR CELLS USINGELECTROLUMINESCENCE", IEEE, 2006,pp.905-907

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《一种多层复合防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法》涉及一种防偏磨连续抽油杆及其制备装置,特别涉及一种多层复合防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法。

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弱电网大容量光伏逆变系统入网分析

文献 全面研究了光伏逆变系统与所接入电网相互作用的关系,揭示了大容量光伏电站集中接入电网将导致运行品质和控制性能劣化的问题,提出了光伏逆变系统接入弱电网运行可行域的概念和计算方法,从控制器结构和参数两方面研究了扩展光伏逆变系统接入弱电网运行可行域的措施,并得出了以下结论 :

(1)建立了单级式光伏逆变系统基础数学模型,给出了系统主电路参数和控制设计方法,搭建了基于PSCAD/EMTDC平台的联网光伏逆变仿真系统,为光伏逆变系统接入弱电网运行分析与控制研究提供了有效的研究分析工具。

(2)提出了一种考虑稳定裕量约束的可行域边界分析方法。构建了松弛稳定裕量约束的光伏逆变系统控制器结构和控制器参数的优化调整方法。改善了光伏逆变系统接入弱电网的运行控制性能。

(3)提出了一种改进定压调节性能的光伏逆变系统无功优化控制策略,拓展了满足接入点电压调节约束的运行可行域,改善了光伏逆变系统接入弱电网的电压调节能力,规避了潜在的电压失稳风险。

(4)开发了联网光伏逆变仿真系统,可以仿真各种电网连接条件下光伏逆变系统的运行行为,可用于校验考虑控制器稳定裕量约束和接入点电压调节约束的光伏逆变系统接入弱电网的运行可行域边界,校核控制器结构和控制器参数的优化调整的效果。2100433B

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