一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》是陽(yáng)光電源股份有限公司于2016年12月21日申請(qǐng)的專(zhuān)利，該專(zhuān)利公布號(hào)：CN106505626A，專(zhuān)利公布日：2017年3月15日，發(fā)明人是：汪昌友、孫維、李必杰。 
《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》提供一種光伏逆變系統(tǒng)及其的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置，通過(guò)處理控制單元對(duì)各個(gè)光伏組件運(yùn)行工況的記錄和PID效應(yīng)補(bǔ)償條件的判斷，優(yōu)化計(jì)算補(bǔ)償電壓，進(jìn)而控制集成的PID補(bǔ)償裝置為光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)PID效應(yīng)的補(bǔ)償修復(fù)，可有效解決光伏電站中的光伏組件衰減問(wèn)題，提高系統(tǒng)發(fā)電量，且相比截至2016年12月21日，已有技術(shù)方案，其實(shí)際運(yùn)行可靠性高且維護(hù)成本低。 
2021年8月16日，《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》獲得安徽省第八屆專(zhuān)利獎(jiǎng)金獎(jiǎng)。 
（概述圖為《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》的摘要附圖） 

一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置基本信息

中文名 一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置 申請(qǐng)日 2016年12月21日
申請(qǐng)人 陽(yáng)光電源股份有限公司 申請(qǐng)?zhí)?/th> 2016111931792
公布號(hào) CN106505626A 公布日 2017年3月15日
發(fā)明人 汪昌友、孫維、李必杰 代理人 王寶筠
地????址 安徽省合肥市高新區(qū)習(xí)友路1699號(hào) Int.Cl. H02J3/38(2006.01)I
專(zhuān)利代理機(jī)構(gòu) 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 類(lèi)????別 發(fā)明專(zhuān)利

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》涉及PID效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置和方法。

一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢(xún)價(jià)
材料名稱(chēng) 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
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臺(tái)班 汕頭市2011年2季度信息價(jià)
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臺(tái)班 廣州市2011年1季度信息價(jià)
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臺(tái)班 汕頭市2011年1季度信息價(jià)
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臺(tái)班 汕頭市2010年3季度信息價(jià)
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材料名稱(chēng) 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
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光伏發(fā)電系統(tǒng) 光伏發(fā)電系統(tǒng)|1套 3 查看價(jià)格 廣東省晶時(shí)代新能源科技有限公司 廣西   2022-10-25
光伏提灌站逆變控制器 37kw|2套 3 查看價(jià)格 四川競(jìng)陽(yáng)新能源科技有限公司 全國(guó)   2019-12-05
光伏提灌站逆變控制器 5.5kw|2套 3 查看價(jià)格 四川競(jìng)陽(yáng)新能源科技有限公司 全國(guó)   2019-12-05
光伏提灌站逆變控制器 14.85kw 380V|2套 3 查看價(jià)格 四川競(jìng)陽(yáng)新能源科技有限公司 全國(guó)   2019-12-05
光伏提灌站逆變控制器 型號(hào):2.2kW|4臺(tái)/套 3 查看價(jià)格 常州天合光能有限公司 全國(guó)   2018-01-19
光伏提灌站逆變控制器 22KW 380V|2套 3 查看價(jià)格 四川競(jìng)陽(yáng)新能源科技有限公司 全國(guó)   2019-12-05
光伏提灌站逆變控制器 型號(hào):45kW|4臺(tái)/套 3 查看價(jià)格 常州天合光能有限公司 全國(guó)   2018-01-19
光伏安全監(jiān)測(cè)裝置 GPRS光伏云監(jiān)控系統(tǒng)|1臺(tái) 1 查看價(jià)格 前海融迖科技（深圳）有限公司 廣西  柳州市 2022-05-25

PID（Potential Induced Degradation，電位誘導(dǎo)衰減）效應(yīng)，是指光伏組件在其輸出（即光伏逆變系統(tǒng)的組串輸入）對(duì)金屬邊框承受較高的負(fù)偏壓時(shí)，出現(xiàn)的一種輸出性能下降的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在組件開(kāi)路電壓、短路電流及填充因子下降等。近年來(lái)，隨著光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的大力發(fā)展，光伏逆變系統(tǒng)的組串輸入電壓配置也越來(lái)越高，1500伏系統(tǒng)正逐步推廣應(yīng)用。而由于光伏組件的金屬邊框一般都要接地，這樣在較高的組串輸入電壓下，靠近組串負(fù)極端的光伏組件內(nèi)部，電池板與其接地金屬邊框之間將形成較高的負(fù)偏壓，從而發(fā)生電荷遷移，出現(xiàn)表面極化現(xiàn)象，且越靠近組串負(fù)極端的光伏組件其極化現(xiàn)象越明顯（如圖1所示）。在該負(fù)偏壓長(zhǎng)期作用下，特別是高溫和高濕條件下，光伏組件將出現(xiàn)嚴(yán)重的PID效應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電量逐年降低。

截至2016年12月，光伏組件生產(chǎn)商主要通過(guò)采用高性能的封裝材料來(lái)解決組件自身的PID效應(yīng)，但其成本較高且對(duì)光伏電站無(wú)能為力。針對(duì)2016年12月之前的光伏系統(tǒng)，常見(jiàn)的方案有光伏組串負(fù)極接地方案和交流電網(wǎng)側(cè)虛擬中性點(diǎn)電位抬升方案；其中，光伏組串負(fù)極接地方案是將組串負(fù)極直接接地，從而保證組串內(nèi)各串聯(lián)電池板對(duì)地電位始終為正向偏壓，從而防止PID效應(yīng)；而交流電網(wǎng)側(cè)虛擬中性點(diǎn)電位抬升方案，是通過(guò)外加直流源抬升交流側(cè)虛擬中性點(diǎn)對(duì)地電位，來(lái)達(dá)到抬升直流輸入母線(xiàn)中點(diǎn)對(duì)地電位，從而間接實(shí)現(xiàn)將輸入組件負(fù)極對(duì)地電位抬升到零電位以上，但該方案只有在逆變器并網(wǎng)時(shí)才能起作用。

鑒于PID效應(yīng)會(huì)降低光伏電池板的發(fā)電量，而2016年12月之前常用的PID效應(yīng)修復(fù)解決方案實(shí)施成本較高，且上述兩種應(yīng)對(duì)PID效應(yīng)的方案，均只能在一定程度上防止PID效應(yīng)發(fā)生，無(wú)法對(duì)已經(jīng)發(fā)生PID效應(yīng)的光伏組件進(jìn)行修復(fù)。

圖1是光伏組件其極化現(xiàn)象的示意圖；

圖2是《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》另一實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法的另一流程圖；

圖4是《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》另一實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法的另一流程圖；

圖5是《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》另一實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法的另一流程圖；

圖6是截至2016年12月21日，已有技術(shù)提供的PID效應(yīng)補(bǔ)償方案的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》另一實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖說(shuō)明

一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置常見(jiàn)問(wèn)題

2021年8月16日，《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》獲得安徽省第八屆專(zhuān)利獎(jiǎng)金獎(jiǎng)。 2100433B

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》提供一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置和方法，以解決截至2016年12月21日，已有技術(shù)中成本高及無(wú)法對(duì)已經(jīng)發(fā)生PID效應(yīng)的光伏組件進(jìn)行修復(fù)的問(wèn)題。

具體的，該光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，應(yīng)用于光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，該光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，參見(jiàn)圖2，包括：直流電壓采樣單元101、處理控制單元102、隔離AC/DC變換單元103及投切防護(hù)單元104；該光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，參見(jiàn)圖3，包括：

S101、直流電壓采樣單元輸出直流電壓信號(hào)至處理控制單元；

該直流電壓信號(hào)應(yīng)能表征此時(shí)光伏組件的輸出能力，以供處理控制單元根據(jù)直流電壓信號(hào)，進(jìn)行當(dāng)前的直流電壓信號(hào)是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件的判斷。

S102、處理控制單元根據(jù)直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件；

在具體的實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境對(duì)該P(yáng)ID效應(yīng)補(bǔ)償條件進(jìn)行設(shè)定，比如，在適合光伏電站進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間，以合適的補(bǔ)償參數(shù)對(duì)各個(gè)光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)的補(bǔ)償修復(fù)，此處不做具體限定，均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

若滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則執(zhí)行步驟S103；

S103、處理控制單元根據(jù)記錄的直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓；

處理控制單元將接收的直流電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，然后以記錄的直流電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到該補(bǔ)償電壓，即上述內(nèi)容中合適的補(bǔ)償參數(shù)。

該隔離AC/DC變換單元從電網(wǎng)取電，經(jīng)過(guò)隔離變換后，以計(jì)算得到的補(bǔ)償電壓，進(jìn)行相應(yīng)直流電壓信號(hào)下的PID效應(yīng)補(bǔ)償；不同的直流電壓信號(hào)下，該補(bǔ)償電壓也將會(huì)不同，也即該P(yáng)ID效應(yīng)補(bǔ)償對(duì)不同的光伏組件衰減具有補(bǔ)償修復(fù)的針對(duì)性。

S104、處理控制單元控制隔離AC/DC變換單元通過(guò)投切防護(hù)單元，以補(bǔ)償電壓施加至至光伏組件的正極端與地之間，為光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償。

處理控制單元計(jì)算得到合適的補(bǔ)償電壓之后，控制投切防護(hù)單元成為隔離AC/DC變換單元與光伏組件的正極端之間的通路，傳遞該補(bǔ)償電壓，以實(shí)現(xiàn)PID效應(yīng)的補(bǔ)償修復(fù)。

該實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，處理控制單元對(duì)各個(gè)光伏組件運(yùn)行工況的記錄和PID效應(yīng)補(bǔ)償條件的判斷，優(yōu)化計(jì)算補(bǔ)償電壓，進(jìn)而控制PID補(bǔ)償裝置為光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)PID效應(yīng)的補(bǔ)償修復(fù)，可有效解決光伏電站中的光伏組件衰減問(wèn)題，提高系統(tǒng)發(fā)電量；相比截至2016年12月21日，已有技術(shù)方案，其實(shí)際運(yùn)行維護(hù)成本低；且以計(jì)算得到的補(bǔ)償電壓為光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償，提高了補(bǔ)償?shù)目煽啃浴?

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》另一實(shí)施例還提供了另外一種光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，參見(jiàn)圖4，包括：

S201、直流電壓采樣單元將所有光伏組件的輸出電壓中最大的輸出電壓作為直流電壓信號(hào)，輸出至處理控制單元；

S202、處理控制單元根據(jù)直流電壓信號(hào)，判斷直流電壓信號(hào)是否大于預(yù)設(shè)電壓；

若直流電壓信號(hào)大于預(yù)設(shè)電壓，則處理控制單元判定為白天；若直流電壓信號(hào)小于等于預(yù)設(shè)電壓，則處理控制單元判定為夜晚，滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，執(zhí)行步驟S203；

S203、處理控制單元根據(jù)記錄的直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓；

S204、處理控制單元控制隔離AC/DC變換單元通過(guò)投切防護(hù)單元，以補(bǔ)償電壓施加至光伏組件的正極端與地之間，為光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償。

該實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，通過(guò)步驟S201獲得所有光伏組件的輸出電壓中最大的輸出電壓，因此，該實(shí)施例只需要采樣所有光伏組件的最大輸出電壓即可，故采樣所用的電路大大簡(jiǎn)化，同時(shí)節(jié)省了處理控制單元的AD采樣口資源。

通過(guò)步驟S202，使得光伏電站能夠在白天進(jìn)行正常的逆變發(fā)電，并實(shí)時(shí)記錄光伏組件的直流電壓信號(hào)，一旦根據(jù)該直流電壓信號(hào)判定為夜晚后，即可針對(duì)白天正常發(fā)電時(shí)由于PID效應(yīng)造成的光伏組件衰減，進(jìn)行補(bǔ)償修復(fù)。

在具體的實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)光伏電站的具體應(yīng)用環(huán)境對(duì)該預(yù)設(shè)電壓進(jìn)行設(shè)定，使其可以根據(jù)季節(jié)或者其他環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)整，此處不做具體限定，均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》另一實(shí)施例還提供了另外一種光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，在圖3或圖4的基礎(chǔ)之上，應(yīng)用的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置中，投切防護(hù)單元包括防護(hù)電阻和投切開(kāi)關(guān)；參見(jiàn)圖5（以在圖4的基礎(chǔ)之上為例進(jìn)行展示），包括：

S301、直流電壓采樣單元將所有光伏組件的輸出電壓中最大的輸出電壓作為直流電壓信號(hào)，輸出至處理控制單元；

S302、處理控制單元根據(jù)直流電壓信號(hào)，判斷直流電壓信號(hào)是否大于預(yù)設(shè)電壓；

若直流電壓信號(hào)大于預(yù)設(shè)電壓，則處理控制單元判定為白天；若直流電壓信號(hào)小于等于預(yù)設(shè)電壓，則處理控制單元判定為夜晚，滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，執(zhí)行步驟S303；

S303、處理控制單元判斷光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗是否大于預(yù)設(shè)阻抗；

若光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗小于等于預(yù)設(shè)阻抗（或者短路），則執(zhí)行步驟S304；

S304、處理控制單元輸出告警信號(hào)；

若光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗大于預(yù)設(shè)阻抗，則執(zhí)行步驟S305；

S305、處理控制單元根據(jù)記錄的直流電壓信號(hào)的大小及作用時(shí)間，計(jì)算得到光伏組件在白天的PID效應(yīng)累計(jì)值；

S306、根據(jù)PID效應(yīng)累計(jì)值及預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)，計(jì)算得到光伏組件的正極端的最小補(bǔ)償電壓；預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)包括補(bǔ)償時(shí)間及夜晚補(bǔ)償累計(jì)值與PID效應(yīng)累計(jì)值之間的差值；

S307、根據(jù)最小補(bǔ)償電壓及防護(hù)電阻和光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗的分壓關(guān)系，計(jì)算得到隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓；

S308、處理控制單元控制隔離AC/DC變換單元通過(guò)投切防護(hù)單元（閉合投切開(kāi)關(guān)），以補(bǔ)償電壓施加至光伏組件的正極端與地之間，為光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償。

在截至2016年12月21日，已有技術(shù)中，還存在一種預(yù)防光伏電池板的PID效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)利用高頻開(kāi)關(guān)電源抬升各路光伏組串負(fù)極（PV1-、PV2-…PVn-）對(duì)地電位實(shí)現(xiàn)PID效應(yīng)的補(bǔ)償修復(fù)（如圖6所示）。但其高頻開(kāi)關(guān)電源輸出正極端與每一路光伏組串連接時(shí)均需要串接高壓保險(xiǎn)絲（F1、F2…Fn）以防止各路光伏組串負(fù)極對(duì)地短路造成高頻開(kāi)關(guān)電源的輸出短路損壞風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)短路意外發(fā)生時(shí)，需要現(xiàn)場(chǎng)更換保險(xiǎn)絲；另外該方案需要對(duì)每一路光伏組串電壓均進(jìn)行采樣（電池1電壓采樣、電池2電壓采樣…電池n電壓采樣），故該方案的實(shí)施和維護(hù)成本相對(duì)較高。且截至2016年12月21日，已有的PID修復(fù)控制方法只是機(jī)械的施加固定電壓抬升組件對(duì)地電位，并未對(duì)補(bǔ)償電壓幅值和施加時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化處理。

而該實(shí)施例所述的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，其投切防護(hù)單元包括防護(hù)電阻和投切開(kāi)關(guān)；其中的防護(hù)電阻可以有效防止光伏組件的正極端對(duì)地短路時(shí)造成隔離AC/DC變換單元輸出短路損壞風(fēng)險(xiǎn)，且外部光伏組件短路恢復(fù)后，該投切防護(hù)單元所有元器件無(wú)損傷，無(wú)需更換維護(hù)。

并且，該實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，通過(guò)步驟S301獲得所有光伏組件的輸出電壓中最大的輸出電壓，因此，只需要采樣所有光伏組件的最大輸出電壓即可，故采樣所用的電路大大簡(jiǎn)化，同時(shí)節(jié)省了處理控制單元的AD采樣口資源，實(shí)施成本較低。

另外，該實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，通過(guò)步驟S305至S307，能夠根據(jù)逆變器白天運(yùn)行工況記錄，結(jié)合電池板對(duì)地等效絕緣阻抗，對(duì)補(bǔ)償裝置輸出抬升電壓的幅值和施加時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏組件PID效應(yīng)的最優(yōu)修復(fù)。

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》另一實(shí)施例還提供了一種光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，參見(jiàn)圖2，包括：直流電壓采樣單元101、處理控制單元102、隔離AC/DC變換單元103及投切防護(hù)單元104；其中：

直流電壓采樣單元101的輸入端與光伏組件的輸出端相連，用于輸出直流電壓信號(hào)至處理控制單元102；

處理控制單元102的輸入端與直流電壓采樣單元101的輸出端相連，處理控制單元102的輸出端分別與投切防護(hù)單元104的控制端和隔離AC/DC變換單元103的控制端相連；處理控制單元102用于根據(jù)直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件；若滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則根據(jù)記錄的直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到隔離AC/DC變換單元103需要輸出的補(bǔ)償電壓；

隔離AC/DC變換單元103的輸入端與電網(wǎng)相連，隔離AC/DC變換單元103的輸出端與投切防護(hù)單元104的輸入端相連；隔離AC/DC變換單元103用于根據(jù)處理控制單元102的控制，輸出該補(bǔ)償電壓；

投切防護(hù)單元104的輸出端與光伏組件的正極端相連，投切防護(hù)單元104用于傳遞補(bǔ)償電壓至光伏組件的正極端，為光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償。

該實(shí)施例提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，處理控制單元對(duì)各個(gè)光伏組件運(yùn)行工況的記錄和PID效應(yīng)補(bǔ)償條件的判斷，優(yōu)化計(jì)算補(bǔ)償電壓，進(jìn)而控制集成的PID補(bǔ)償裝置為光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)PID效應(yīng)的補(bǔ)償修復(fù)，可有效解決光伏電站中的光伏組件衰減問(wèn)題，提高系統(tǒng)發(fā)電量，且相比截至2016年12月21日，已有技術(shù)方案，其實(shí)際運(yùn)行可靠性高且維護(hù)成本低。

在具體的實(shí)際應(yīng)用中，該光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置可以為集成裝置，此處不做具體限定，均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

優(yōu)選的，參見(jiàn)圖7，直流電壓采樣單元101包括：一組共陰極連接二極管和一組共陽(yáng)極連接二極管；其中：

共陰極連接二極管的陽(yáng)極分別與光伏組件的正極端一一對(duì)應(yīng)相連；

共陽(yáng)極連接二極管的陰極分別與光伏組件的負(fù)極端一一對(duì)應(yīng)相連；

共陰極連接二極管的共陰極連接點(diǎn)與共陽(yáng)極連接二極管的共陽(yáng)極連接點(diǎn)分別為直流電壓采樣單元101的兩個(gè)輸出端。

具體的，當(dāng)任一支路光伏組件有電壓且其幅值最大時(shí)，與該支路正極端和負(fù)極端連接的對(duì)應(yīng)二極管將會(huì)導(dǎo)通，從而獲得n（n為大于等于1的正整數(shù)）路輸入組串的最大電壓Upv。因此，該實(shí)施例只需要采樣各路組串正極和負(fù)極端分別“線(xiàn)與”處理后的電壓即可，故采樣所用的電路大大簡(jiǎn)化，同時(shí)節(jié)省了處理控制單元的AD采樣口資源。

優(yōu)選的，參見(jiàn)圖7，投切防護(hù)單元104包括：防護(hù)電阻R1、投切開(kāi)關(guān)S1及一組共陽(yáng)極連接二極管；其中：

投切開(kāi)關(guān)S1的控制端為投切防護(hù)單元104的控制端；

防護(hù)電阻R1與投切開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，串聯(lián)連接的一端為投切防護(hù)單元104的輸入端，串聯(lián)連接的另一端與共陽(yáng)極連接二極管的共陽(yáng)極連接點(diǎn)相連；

共陽(yáng)極連接二極管的陰極分別與光伏組件的正極端一一對(duì)應(yīng)相連。

其中受控的投切開(kāi)關(guān)S1可以是開(kāi)關(guān)或繼電器或半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，防護(hù)電阻R1可以有效防止組串正極端對(duì)地短路時(shí)造成隔離AC/DC變換單元103輸出短路損壞風(fēng)險(xiǎn)，且外部組串短路恢復(fù)后，投切防護(hù)單元104所有元器件無(wú)損傷，無(wú)需更換維護(hù)。

如圖7所示的投切防護(hù)單元104，處理控制單元102中對(duì)隔離AC/DC變換單元103補(bǔ)償電壓的具體計(jì)算過(guò)程為：根據(jù)記錄的直流電壓信號(hào)的大小及作用時(shí)間，計(jì)算得到光伏組件在白天的PID效應(yīng)累計(jì)值；然后根據(jù)PID效應(yīng)累計(jì)值及預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)，計(jì)算得到光伏組件的正極端的最小補(bǔ)償電壓，即圖6中A點(diǎn)的對(duì)地電壓；該預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)包括補(bǔ)償時(shí)間及夜晚補(bǔ)償累計(jì)值與PID效應(yīng)累計(jì)值之間的差值；在具體的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)保證夜晚補(bǔ)償累計(jì)值大于PID效應(yīng)累計(jì)值，該差值可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行設(shè)定；再根據(jù)最小補(bǔ)償電壓及防護(hù)電阻R1和光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗的分壓關(guān)系，計(jì)算得到隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓。

優(yōu)選的，參見(jiàn)圖7，隔離AC/DC變換單元103的直流輸出正極端接投切防防護(hù)單元104；

隔離AC/DC變換單元103的直流輸出負(fù)極端接地。

具體的工作原理與上述實(shí)施例相同。

指的是說(shuō)明的是，該光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置可以為集成裝置，此處不做具體限定，均在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》另一實(shí)施例還提供了一種光伏逆變系統(tǒng)，參見(jiàn)圖2或圖7，包括：功率變換單元200、濾波單元300及上述實(shí)施例任一的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置400；其中：

功率變換單元200的輸入端與光伏組件相連；

功率變換單元200的輸出端與濾波單元300的輸入端相連；

濾波單元300的輸出端與電網(wǎng)相連。

具體的連接關(guān)系及工作原理與上述實(shí)施例相同。

一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置專(zhuān)利目的

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》提供一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置和方法，以解決2016年12月之前技術(shù)中成本高及無(wú)法對(duì)已經(jīng)發(fā)生PID效應(yīng)的光伏組件進(jìn)行修復(fù)的問(wèn)題。

一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置技術(shù)方案

一種光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，應(yīng)用于光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，所述光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置包括：直流電壓采樣單元、處理控制單元、隔離AC/DC變換單元及投切防護(hù)單元；所述光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法包括：

所述直流電壓采樣單元輸出直流電壓信號(hào)至所述處理控制單元；

所述處理控制單元根據(jù)所述直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件；

若滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元的補(bǔ)償電壓；

所述處理控制單元控制所述隔離AC/DC變換單元通過(guò)所述投切防護(hù)單元，以所述補(bǔ)償電壓施加至光伏組件的正極端與地之間，為所述光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償。

優(yōu)選的，所述處理控制單元根據(jù)所述直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，包括：

所述處理控制單元判斷所述直流電壓信號(hào)是否大于預(yù)設(shè)電壓；

若所述直流電壓信號(hào)大于所述預(yù)設(shè)電壓，則所述處理控制單元判定為白天；

若所述直流電壓信號(hào)小于等于所述預(yù)設(shè)電壓，則所述處理控制單元判定為夜晚，滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件。

優(yōu)選的，所述直流電壓采樣單元輸出直流電壓信號(hào)至所述處理控制單元，包括：

所述直流電壓采樣單元將所有所述光伏組件的輸出電壓中最大的輸出電壓作為所述直流電壓信號(hào)，輸出至所述處理控制單元。

優(yōu)選的，在所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓之前，還包括：

若滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則所述處理控制單元判斷所述光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗是否大于預(yù)設(shè)阻抗；

若所述光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗小于等于所述預(yù)設(shè)阻抗，則所述處理控制單元輸出告警信號(hào)；

若所述光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗大于所述預(yù)設(shè)阻抗，則執(zhí)行所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓的步驟。

優(yōu)選的，所述投切防護(hù)單元包括防護(hù)電阻和投切開(kāi)關(guān)；所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓，包括：

所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)的大小及作用時(shí)間，計(jì)算得到所述光伏組件在白天的PID效應(yīng)累計(jì)值；

根據(jù)所述PID效應(yīng)累計(jì)值及預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)，計(jì)算得到所述光伏組件的正極端的最小補(bǔ)償電壓；所述預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)包括補(bǔ)償時(shí)間及夜晚補(bǔ)償累計(jì)值與所述PID效應(yīng)累計(jì)值之間的差值；

根據(jù)所述最小補(bǔ)償電壓及所述防護(hù)電阻和光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗的分壓關(guān)系，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓。

一種光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，包括：直流電壓采樣單元、處理控制單元、隔離AC/DC變換單元及投切防護(hù)單元；其中：

所述直流電壓采樣單元的輸入端與光伏組件的輸出端相連，用于輸出直流電壓信號(hào)至所述處理控制單元；

所述處理控制單元的輸入端與所述直流電壓采樣單元的輸出端相連，所述處理控制單元的輸出端分別與所述投切防護(hù)單元的控制端和所述隔離AC/DC變換單元的控制端相連；所述處理控制單元用于根據(jù)所述直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件；若滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓；

所述隔離AC/DC變換單元的輸入端與電網(wǎng)相連，所述隔離AC/DC變換單元的輸出端與所述投切防護(hù)單元的輸入端相連；所述隔離AC/DC變換單元用于根據(jù)所述處理控制單元的控制，輸出所述補(bǔ)償電壓；

所述投切防護(hù)單元的輸出端與所述光伏組件的正極端相連，所述投切防護(hù)單元用于傳遞所述補(bǔ)償電壓，將所述補(bǔ)償電壓施加至所述光伏組件的正極端與地之間，為所述光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償。

優(yōu)選的，所述直流電壓采樣單元包括：一組共陰極連接二極管和一組共陽(yáng)極連接二極管；其中：

所述共陰極連接二極管的陽(yáng)極分別與所述光伏組件的正極端一一對(duì)應(yīng)相連；

所述共陽(yáng)極連接二極管的陰極分別與所述光伏組件的負(fù)極端一一對(duì)應(yīng)相連；

所述共陰極連接二極管的共陰極連接點(diǎn)與所述共陽(yáng)極連接二極管的共陽(yáng)極連接點(diǎn)分別為所述直流電壓采樣單元的兩個(gè)輸出端。

優(yōu)選的，所述投切防護(hù)單元包括：防護(hù)電阻、投切開(kāi)關(guān)及一組共陽(yáng)極連接二極管；其中：

所述投切開(kāi)關(guān)的控制端為所述投切防護(hù)單元的控制端；

所述防護(hù)電阻與所述投切開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，串聯(lián)連接的一端為所述投切防護(hù)單元的輸入端，串聯(lián)連接的另一端與所述共陽(yáng)極連接二極管的共陽(yáng)極連接點(diǎn)相連；

所述共陽(yáng)極連接二極管的陰極分別與所述光伏組件的正極端一一對(duì)應(yīng)相連。

優(yōu)選的，所述隔離AC/DC變換單元的直流輸出正極端接所述投切防護(hù)單元；

所述隔離AC/DC變換單元的直流輸出負(fù)極端接地。

一種光伏逆變系統(tǒng)，包括：功率變換單元、濾波單元及上述任一所述的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置；其中：

所述功率變換單元的輸入端與光伏組件相連；

所述功率變換單元的輸出端與所述濾波單元的輸入端相連；

所述濾波單元的輸出端與電網(wǎng)相連。

一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置改善效果

《一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置》提供的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，通過(guò)直流電壓采樣單元輸出直流電壓信號(hào)至處理控制單元；由所述處理控制單元根據(jù)所述直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件；若滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓；再由所述處理控制單元控制所述隔離AC/DC變換單元通過(guò)投切防護(hù)單元，以所述補(bǔ)償電壓施加至光伏組件的正極端與地之間，為所述光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償。也即，通過(guò)所述處理控制單元對(duì)各個(gè)光伏組件運(yùn)行工況的記錄和PID效應(yīng)補(bǔ)償條件的判斷，優(yōu)化計(jì)算得到所述補(bǔ)償電壓，進(jìn)而控制PID補(bǔ)償裝置為所述光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)PID效應(yīng)的補(bǔ)償修復(fù)，可有效解決光伏電站中的光伏組件衰減問(wèn)題，提高系統(tǒng)發(fā)電量。

1.一種光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，其特征在于，應(yīng)用于光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，所述光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置包括：直流電壓采樣單元、處理控制單元、隔離AC/DC變換單元及投切防護(hù)單元；所述光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法包括：所述直流電壓采樣單元輸出直流電壓信號(hào)至所述處理控制單元；所述處理控制單元根據(jù)所述直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件；若滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓；所述處理控制單元控制所述隔離AC/DC變換單元通過(guò)所述投切防護(hù)單元，以所述補(bǔ)償電壓施加至光伏組件的正極端與地之間，為所述光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償；所述投切防護(hù)單元包括防護(hù)電阻和投切開(kāi)關(guān)；所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓，包括：所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)的大小及作用時(shí)間，計(jì)算得到所述光伏組件在白天的PID效應(yīng)累計(jì)值；根據(jù)所述PID效應(yīng)累計(jì)值及預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)，計(jì)算得到所述光伏組件的正極端的最小補(bǔ)償電壓；所述預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)包括補(bǔ)償時(shí)間及夜晚補(bǔ)償累計(jì)值與所述PID效應(yīng)累計(jì)值之間的差值；根據(jù)所述最小補(bǔ)償電壓及所述防護(hù)電阻和所述光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗的分壓關(guān)系，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述處理控制單元根據(jù)所述直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，包括：所述處理控制單元判斷所述直流電壓信號(hào)是否大于預(yù)設(shè)電壓；若所述直流電壓信號(hào)大于所述預(yù)設(shè)電壓，則所述處理控制單元判定為白天；若所述直流電壓信號(hào)小于等于所述預(yù)設(shè)電壓，則所述處理控制單元判定為夜晚，滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述直流電壓采樣單元輸出直流電壓信號(hào)至所述處理控制單元，包括：所述直流電壓采樣單元將所有所述光伏組件的輸出電壓中最大的輸出電壓作為所述直流電壓信號(hào)，輸出至所述處理控制單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償方法，其特征在于，在所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓之前，還包括：若滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則所述處理控制單元判斷所述光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗是否大于預(yù)設(shè)阻抗；若所述光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗小于等于所述預(yù)設(shè)阻抗，則所述處理控制單元輸出告警信號(hào)；若所述光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗大于所述預(yù)設(shè)阻抗，則執(zhí)行所述處理控制單元根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓的步驟。

5.一種光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括：直流電壓采樣單元、處理控制單元、隔離AC/DC變換單元及投切防護(hù)單元；所述投切防護(hù)單元包括防護(hù)電阻和投切開(kāi)關(guān)；其中：所述直流電壓采樣單元的輸入端與光伏組件的輸出端相連，用于輸出直流電壓信號(hào)至所述處理控制單元；所述處理控制單元的輸入端與所述直流電壓采樣單元的輸出端相連，所述處理控制單元的輸出端分別與所述投切防護(hù)單元的控制端和所述隔離AC/DC變換單元的控制端相連；所述處理控制單元用于根據(jù)所述直流電壓信號(hào)，判斷是否滿(mǎn)足PID效應(yīng)補(bǔ)償條件；若滿(mǎn)足所述PID效應(yīng)補(bǔ)償條件，則根據(jù)記錄的所述直流電壓信號(hào)的大小及作用時(shí)間，計(jì)算得到所述光伏組件在白天的PID效應(yīng)累計(jì)值；根據(jù)所述PID效應(yīng)累計(jì)值及預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)，計(jì)算得到所述光伏組件的正極端的最小補(bǔ)償電壓；所述預(yù)設(shè)的補(bǔ)償參數(shù)包括補(bǔ)償時(shí)間及夜晚補(bǔ)償累計(jì)值與所述PID效應(yīng)累計(jì)值之間的差值；根據(jù)所述最小補(bǔ)償電壓及所述防護(hù)電阻和所述光伏組件的總對(duì)地等效絕緣阻抗的分壓關(guān)系，計(jì)算得到所述隔離AC/DC變換單元需要輸出的補(bǔ)償電壓；所述隔離AC/DC變換單元的輸入端與電網(wǎng)相連，所述隔離AC/DC變換單元的輸出端與所述投切防護(hù)單元的輸入端相連；所述隔離AC/DC變換單元用于根據(jù)所述處理控制單元的控制，輸出所述補(bǔ)償電壓；所述投切防護(hù)單元的輸出端與所述光伏組件的正極端相連，所述投切防護(hù)單元用于傳遞所述補(bǔ)償電壓，將所述補(bǔ)償電壓施加至所述光伏組件的正極端與地之間，為所述光伏組件進(jìn)行PID效應(yīng)補(bǔ)償。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述直流電壓采樣單元包括：一組共陰極連接二極管和一組共陽(yáng)極連接二極管；其中：所述共陰極連接二極管的陽(yáng)極分別與所述光伏組件的正極端一一對(duì)應(yīng)相連；所述共陽(yáng)極連接二極管的陰極分別與所述光伏組件的負(fù)極端一一對(duì)應(yīng)相連；所述共陰極連接二極管的共陰極連接點(diǎn)與所述共陽(yáng)極連接二極管的共陽(yáng)極連接點(diǎn)分別為所述直流電壓采樣單元的兩個(gè)輸出端。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述投切防護(hù)單元包括：防護(hù)電阻、投切開(kāi)關(guān)及一組共陽(yáng)極連接二極管；其中：所述投切開(kāi)關(guān)的控制端為所述投切防護(hù)單元的控制端；所述防護(hù)電阻與所述投切開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，串聯(lián)連接的一端為所述投切防護(hù)單元的輸入端，串聯(lián)連接的另一端與所述共陽(yáng)極連接二極管的共陽(yáng)極連接點(diǎn)相連；所述共陽(yáng)極連接二極管的陰極分別與所述光伏組件的正極端一一對(duì)應(yīng)相連。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏逆變系統(tǒng)的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述隔離AC/DC變換單元的直流輸出正極端接所述投切防護(hù)單元；所述隔離AC/DC變換單元的直流輸出負(fù)極端接地。

9.一種光伏逆變系統(tǒng)，其特征在于，包括：功率變換單元、濾波單元及權(quán)利要求5至8任一所述的PID效應(yīng)補(bǔ)償裝置；其中：所述功率變換單元的輸入端與光伏組件相連；所述功率變換單元的輸出端與所述濾波單元的輸入端相連；所述濾波單元的輸出端與電網(wǎng)相連。

一種光伏逆變系統(tǒng)及其PID效應(yīng)補(bǔ)償方法和裝置文獻(xiàn)

一種光伏屋頂及其安裝方法 一種光伏屋頂及其安裝方法

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1. 一種光伏屋頂，其包括位于屋頂?shù)牟y型彩鋼板（ 4）以及太陽(yáng)能電池組件（ 1），其特 征在于 ：在所述波紋型彩鋼板（ 4）的凸起平面（ 5）與太陽(yáng)能電池組件（ 1）之間設(shè)有用于 定位的雙面膠條 (2)，在所述雙面膠條 (2) 間設(shè)有用于粘接太陽(yáng)能電池組件 (1) 和彩鋼板 (4) 的粘接劑層 (3)。 2.根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的一種光伏屋頂，其特征在于 ：所述雙面膠條（ 2）粘接于波紋型 彩鋼板（ 4）的凸起平面（ 5）上，所述雙面膠條（ 2）沿所述凸起平面（ 5）的橫向和縱向均 間隔設(shè)置，所述雙面膠條（ 2）之間形成用于透氣的縱向間隙和橫向間隙，在所述橫向間隙 內(nèi)設(shè)有粘接劑層 （3）；所述太陽(yáng)能電池組件 （ 1）的背板粘接于雙面膠條 （2）和粘接劑層 （ 3） 上面。 3. 根據(jù)權(quán)利要求 2 所述的一種光伏屋頂，其特征在于 ：在同一凸起平面（ 5）上，雙面 膠條（ 2）縱向至少設(shè)

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5KW離網(wǎng)型光伏逆變器的設(shè)計(jì) 5KW離網(wǎng)型光伏逆變器的設(shè)計(jì)

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智能建筑電氣文獻(xiàn)綜述 院（系）： 新能源學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣（光伏） 122 學(xué) 號(hào)： 121806034 學(xué)生姓名： 宿澤達(dá) 5.1 輔助電源設(shè)計(jì) ....................................................... 25 5.2 系統(tǒng)檢測(cè)與保護(hù)電路設(shè)計(jì) ............................................. 28 5.2.1 直流電壓電流采樣電路 ........................................... 28 5.2.2 交流電壓與頻率的采樣 ........................................... 29 5.2.3 溫度檢測(cè)電路 ................................................... 3

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1.1PID效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和成因

PID效應(yīng)(Potential Induced Degradation)全稱(chēng)為電勢(shì)誘導(dǎo)衰減。PID直接危害就是大量電荷聚集在電池片表面，使電池表面鈍化效果惡化，從而導(dǎo)致電池片的填充因子、開(kāi)路電壓、短路電流降低，電池組件功率衰減。

2005年Sun power公司就發(fā)現(xiàn)晶硅N型電池在組件中施加正高壓后存在PID現(xiàn)象。2008年，Ever green公司報(bào)道了P型電池組件的PID效應(yīng)。但是目前還沒(méi)有明確的證據(jù)能夠證明一個(gè)工作了五年的光伏電站，組件的輸出功率驟降就是因?yàn)镻ID效應(yīng)引起的。不過(guò)近年光伏行業(yè)對(duì)電池組件的PID效應(yīng)還是引起了足夠的重視。德國(guó)測(cè)試企業(yè)TUV發(fā)布了他們的建議標(biāo)準(zhǔn)： TC82標(biāo)準(zhǔn)化(82/685 / NP) 溫度、濕度、偏置電壓、導(dǎo)體,上述參數(shù)測(cè)試的主要環(huán)境數(shù)據(jù)。

目前光伏行業(yè)比較認(rèn)可的一種PID效應(yīng)成因是：隨著光伏系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用，系統(tǒng)電壓越來(lái)愈高，電池組件往往20-22塊串聯(lián)才能達(dá)到逆變器的MPPT工作電壓。這就導(dǎo)致了很高的開(kāi)路電壓和工作電壓.以STC環(huán)境下300WP的72片電池組件為例，20串電池組件的開(kāi)路電壓高達(dá)860V，工作電壓為720V.由于防雷工程的需要，一般組件的鋁合金邊框都要求接地，這樣在電池片和鋁框之間就形成了接近1000V的直流高壓。

電池組件在封裝的層壓過(guò)程中，分為5層。從外到內(nèi)為：玻璃、EVA、電池片、EVA、背板。由于EVA材料不可能做到100%的絕緣，特別是在潮濕環(huán)境下水氣通過(guò)作為封邊用途的硅膠或背板進(jìn)入組件內(nèi)部。EVA的酯鍵在遇到水后按下面的過(guò)程發(fā)生分解，產(chǎn)生可以自由移動(dòng)的醋酸。醋酸和玻璃表面堿反應(yīng)后，產(chǎn)生了鈉離子。鈉離子在外加電場(chǎng)的作用下向電池片表面移動(dòng)并富集到減反層而導(dǎo)致PID現(xiàn)象的產(chǎn)生(圖1-1為PID效應(yīng)產(chǎn)生的原理圖)。

文獻(xiàn)[2]中提到了一個(gè)化學(xué)現(xiàn)象。已經(jīng)衰減的電池組件在100℃左右的溫度下烘干100小時(shí)以后,由PID引起的衰減現(xiàn)象消失了。從而得到一個(gè)結(jié)論：某些引起PID衰減的過(guò)程是可逆的。當(dāng)然在實(shí)際工程中，高溫加熱組件的這種方式不現(xiàn)實(shí)，不可能大規(guī)模應(yīng)用。德國(guó)的SAM一個(gè)專(zhuān)利技術(shù)是針對(duì)PID效應(yīng)的“可逆性”發(fā)明的，那就是在晚間對(duì)組件和大地之間施加正電壓。該方法需要一個(gè)叫PID BOX的設(shè)備，使用時(shí)需要把PID BOX并聯(lián)在組件正負(fù)極上。夜間，PID BOX將組件的正負(fù)極進(jìn)行短接，同時(shí)在電池組件與大地之間施加1000V左右的直流正壓，讓白天遷移到電池片上的離子移出電池片，恢復(fù)電池片PN結(jié)中的電子。如圖1-2

1.2PID效應(yīng)的危害和測(cè)試方法

1.2.1 PID效應(yīng)的危害

PID效應(yīng)的危害使得電池組件的功率急劇衰減。使得電池組件的填充因子(FF)、開(kāi)路電壓、短路電流減少。減少太陽(yáng)能電站的輸出功率，減少發(fā)電量。減少太陽(yáng)能發(fā)電站的電站收益。

圖1-3 所示由于PN結(jié)中的電子損失的越來(lái)越多，導(dǎo)電性能越來(lái)越差。導(dǎo)致電池組件的發(fā)電性能下降。最多能達(dá)到50%甚至更高。

圖1-4所示 編號(hào)為ET-P660FLZW845723 電池組件，項(xiàng)目地點(diǎn)為江蘇泗洪的某漁光互補(bǔ)電站。(鋪設(shè)在魚(yú)塘上面)

圖1-5所示 編號(hào)為ET-P660FLZW797159 電池組件，項(xiàng)目地點(diǎn)為以色列的阿卡某屋頂電站。(地中海沿岸城市,高鹽霧高濕度)

圖1-6所示 編號(hào)為ET-P660FLZW797470電池組件，項(xiàng)目地點(diǎn)為內(nèi)蒙古鄂爾多斯市某大型地面電站。(正常環(huán)境)

圖1-4、1-5 分別為組件退回廠家后，在EL實(shí)驗(yàn)室使用EL測(cè)試儀測(cè)試的紅外圖。圖1-5為現(xiàn)場(chǎng)拆卸返廠后的EL測(cè)試的紅外圖。圖中發(fā)亮的電池片為有效片，發(fā)暗、全黑的電池片為無(wú)效片。由圖可見(jiàn)，在潮濕、鹽霧高的地區(qū)PID衰減的現(xiàn)象特別嚴(yán)重，在干燥地區(qū)的情況則完全正常。

1.2.2 EL測(cè)試原理

電致發(fā)光，又稱(chēng)場(chǎng)致發(fā)光，英文名為Electroluminescence，簡(jiǎn)稱(chēng)EL。目前，電致發(fā)光成像技術(shù)已被絕大部分太陽(yáng)能電池和組件廠家使用，用于檢測(cè)產(chǎn)品的潛在缺陷，控制產(chǎn)品質(zhì)量。

EL的測(cè)試原理如圖1-7所示，晶硅太陽(yáng)電池外加正向偏置電壓，電源向太陽(yáng)電池注入非平衡載流子，電致發(fā)光依靠從擴(kuò)散區(qū)注入的大量非平衡載流子不斷地復(fù)合發(fā)光，放出光子;再利用CCD相機(jī)捕捉到這些光子，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理后顯示出來(lái)，整個(gè)的測(cè)試過(guò)程是在暗室中進(jìn)行。

EL圖像的亮度正比于電池片的少子擴(kuò)散長(zhǎng)度與電流密度，有缺陷的地方，少子擴(kuò)散長(zhǎng)度較低，所以顯示出來(lái)的圖像亮度較暗。通過(guò)EL圖像的分析可以有效地發(fā)現(xiàn)電池組件中的電池片缺陷。

1.3PID效應(yīng)的預(yù)防和恢復(fù)方案

PID效應(yīng)并非不可預(yù)防和恢復(fù)，目前國(guó)內(nèi)外工程施工中為了預(yù)防PID效應(yīng)很多逆變器廠家都推出了自己的解決方案。比如集中式逆變器的負(fù)極接地解決方案;組串逆變器并聯(lián)時(shí)的單點(diǎn)接地解決方案;以SMA為代表的PID夜間補(bǔ)償解決方案。

1.3.1 集中式逆變器負(fù)極接地

負(fù)極接地方案，被多家逆變器供應(yīng)廠商應(yīng)用后證明是一個(gè)解決PID衰減的有效方案。特別是國(guó)內(nèi)使用500kW逆變器的大型地面電站。負(fù)極接地有非常重要的使用意義.

目前國(guó)內(nèi)500kW大功率集中型逆變器均采用非隔電路結(jié)構(gòu)，通過(guò)隔離升壓變壓器并網(wǎng)。為了滿(mǎn)足IEC62109，UL1741等國(guó)際主流逆變器規(guī)范的需求，在負(fù)極接地的同時(shí)應(yīng)該做幾點(diǎn)改造:

(I)增加GFDI(直流對(duì)地故障檢測(cè))

由于整個(gè)系統(tǒng)負(fù)極接地,如果絕緣出現(xiàn)故障,正極就會(huì)對(duì)地放電,由于是1000V的高壓對(duì)地放電的故障是非常危險(xiǎn)的,所以逆變器應(yīng)采用具有GFDI裝置的內(nèi)部接地設(shè)計(jì), 如果發(fā)生PV+對(duì)地故障，可以將GFDI保險(xiǎn)絲熔斷或者使短路開(kāi)關(guān)跳脫。依據(jù)UL1741標(biāo)準(zhǔn)大于250kW的太陽(yáng)能系統(tǒng)最大對(duì)地故障電流為5A，在GFDI線(xiàn)路中使用5A的熔斷器或者斷路器。系統(tǒng)正常工作時(shí)，熔斷器或者斷路器兩端的電壓為零。如果發(fā)生故障熔斷器或斷路器的端電壓變?yōu)楣夥绷鱾?cè)系統(tǒng)電壓。電壓瞬變產(chǎn)生了I/O信號(hào),逆變器產(chǎn)生了報(bào)警信號(hào)。逆變器停止運(yùn)行，接地故障的電池組件整列被切除。(圖1-8所示)

(II)增加ISO(絕緣檢測(cè))功能:

依據(jù)IEC62109，非隔離型并網(wǎng)逆變器需要在開(kāi)機(jī)前進(jìn)行組件的絕緣阻抗檢測(cè)，市場(chǎng)主流的500KW 逆變器一般都會(huì)采用Bender ISO偵測(cè)器.在絕緣檢測(cè)前，逆變器斷開(kāi)電池組件接地的熔斷器或斷路器，檢測(cè)完成后再閉合接地的熔斷器或斷路器。

(III)防雷改造

當(dāng)負(fù)極接地后，輸出交流防雷器耐壓值由原來(lái)的交流300V上升為直流側(cè)系統(tǒng)電壓(500V-1000V左右)需要更換交流側(cè)防雷。對(duì)于SPD原來(lái)正極接地,正極對(duì)地防雷由A和C串聯(lián)組成，負(fù)極對(duì)地防雷由B和C串聯(lián)組成，正極對(duì)負(fù)極的防雷由A和B串聯(lián)組成。將負(fù)極接地后(圖1-9所示)正極對(duì)地防雷由A和B//C串聯(lián)組成，防雷結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,直流側(cè)SPD也需進(jìn)行合適的選型。

1.3.2 組串式逆變器并聯(lián)后負(fù)極接地

在分布式系統(tǒng)中,使用組串式逆變器,PID現(xiàn)象的發(fā)生同樣不可避免。負(fù)極接地同樣是一種行之有效的預(yù)防措施，由于組串逆變器系統(tǒng)和集中式逆變器系統(tǒng)的差異，需要另一種接地方式。國(guó)外的一些逆變器廠家提出了一種虛擬接地的方式。如圖1-10

a) 光伏逆變器1#的負(fù)極接地;

b) 逆變器1#的輸出端與逆變器2#的輸出端并聯(lián)后與一個(gè)隔離變壓器(雙繞組)的輸入端相連;

c) 隔離變壓器的輸出端接入電網(wǎng);

d) 1#內(nèi)部中點(diǎn)N1對(duì)負(fù)極電壓PV1-的電壓為1/2Vb1，即VN1=1/2Vb1+ VPV1-;

e) 2#內(nèi)部中點(diǎn)N2對(duì)其負(fù)極電壓PV2-的電壓為1/2Vb2，即VN2=1/2Vb2+VPV2-;

f) 三相平衡系統(tǒng)中，有VN=VN1=VN2 (VN為變壓器系統(tǒng)中性點(diǎn)點(diǎn)位);

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

h) 1# 2# 接入的電池組件數(shù)量相等，可得Vb1≈Vb2;

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

j) 1#2#并聯(lián)系統(tǒng)中，光伏逆變器1#負(fù)極接地，電位為零。則光伏逆變器2#的負(fù)極也約等于零。

上述2臺(tái)逆變器接地的推導(dǎo)過(guò)程,同理可以得出:

N個(gè)組串式并聯(lián)的逆變系統(tǒng)中如果輸出側(cè)同接一個(gè)雙繞組變壓器，那么這個(gè)系統(tǒng)只要將其中一臺(tái)逆變器的負(fù)極接地，整個(gè)系統(tǒng)中所有并聯(lián)的逆變器負(fù)極電位也基本為零，這樣的接地系統(tǒng)被稱(chēng)為虛擬接地系統(tǒng)。

由于組串式逆變器本身都有漏電流保護(hù)功能，在“單點(diǎn)虛擬接地”系統(tǒng)中，只要1臺(tái)逆變器直流輸入負(fù)極單點(diǎn)接地，其他組串式逆變器漏電流保護(hù)功能仍然能夠正常工作，同時(shí)組串逆變器的功率不是特別大，漏電流很小。假設(shè)正極對(duì)大地放電，組串逆變器的漏電流不會(huì)很大,也就不會(huì)出現(xiàn)不可控的后果。

1.3.3 PID恢復(fù)方案

使用負(fù)極接地方法可以阻止PID的繼續(xù)發(fā)生。但是該方法對(duì)逆變器有特殊要求.而且該方法只能針對(duì)新建設(shè)的光伏電站。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生PID現(xiàn)象的光伏電站，該方法只能阻止PID深化，不能對(duì)組件功率進(jìn)行恢復(fù)。

目前很多廠家都開(kāi)發(fā)出了自己的PID效應(yīng)恢復(fù)設(shè)備，比如SMA就推出了PVO BOX(下稱(chēng)PVOB)恢復(fù)產(chǎn)品。筆者所在公司已使用過(guò)該產(chǎn)品，恢復(fù)效果良好。PVOB的原理非常簡(jiǎn)單：由于各種因素導(dǎo)致了電池片中PN結(jié)的導(dǎo)電離子大量損失，從而導(dǎo)致電池組件的發(fā)電能力大幅度下降。PVOB設(shè)備在夜間對(duì)組件和大地之間施加正電壓(1000V)讓白天從PN結(jié)中流失的導(dǎo)電離子回到PN結(jié)中，從而恢復(fù)電池組件的發(fā)電能力。

1.3.3.1系統(tǒng)整體框圖

PVOB設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-11所示，它由3部分組成，分別為控制部分、電源部分和接口部分.這些部分又分別有CPU控制單元、電源模塊(包括交直流轉(zhuǎn)換模塊和直流400V-1000V電源轉(zhuǎn)換模塊)、信息存儲(chǔ)模塊、模式選擇模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、告警模塊、通信模塊和輸入輸出接口等模塊組成。其核心器件是CPU控制單元和電源模塊，其它各模塊輔助PVOM模塊實(shí)現(xiàn)其既定功能。

其工作原理：CPU控制單元通過(guò)對(duì)PV+、PV-、LN、FE等信號(hào)的采集及對(duì)模式選擇模塊信號(hào)的分析，進(jìn)行狀態(tài)和模式判斷，以確定系統(tǒng)控制操作的項(xiàng)目類(lèi)型;CPU控制單元同時(shí)可以控制400V-1000V電壓源模塊的輸出，以完成設(shè)備的核心偏壓供電功能。

下面分別說(shuō)明各部分的功能及硬件實(shí)現(xiàn)原理。

1.3.3.2控制部分

控制部分是PVOB的核心控制單元，它通過(guò)CPU控制單元對(duì)輸入信號(hào)PV+、PV-、LN、FE等進(jìn)行采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，已確認(rèn)PV偏壓的輸出模式、開(kāi)始時(shí)間、電壓大小和結(jié)束時(shí)間等，并根據(jù)各種信息進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)和告警判斷，并輸出相應(yīng)的狀態(tài)信息。其硬件控制框圖如圖1-12。

1.3.3.3電源部分

電源部分有兩個(gè)模塊組成，一個(gè)模塊是交流直流轉(zhuǎn)換電路，該部分實(shí)現(xiàn)86V-264V的交流電源輸入，輸出12V直流電壓供控制電路和400V-1000V升壓電路使用;一個(gè)模塊是400V-1000V可調(diào)直流升壓電源電路，該部分的電壓輸出模式、時(shí)間、大小受控制單元控制，它為光伏組件提供400V-1000V直流偏壓。

1.3.3.4 PID恢復(fù)效果

圖1-14 所示編號(hào)為ET-P660FLZW845723 電池組件從項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)返廠以后EL測(cè)試紅外圖片(左);

使用PVOB產(chǎn)品恢復(fù)20天后EL測(cè)試紅外圖片(中);

使用PVOB產(chǎn)品恢復(fù)40天后EL測(cè)試紅外圖片(右)。

圖1-15 所示編號(hào)為ET-P660FLZW797159電池組件從項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)返廠以后EL測(cè)試紅外圖片(左);

使用ET的PIDFB產(chǎn)品恢復(fù)20天后EL測(cè)試紅外圖片(中);

使用ET的PIDFB產(chǎn)品恢復(fù)40天后EL測(cè)試紅外圖片(右)。

表1-1所示，在10天、40天的恢復(fù)以后，受到PID影響的電池組件性能得到了很大的恢復(fù)。

實(shí)驗(yàn)證明電池組件PID恢復(fù)設(shè)備，在恢復(fù)電池組件發(fā)電能力的效果是明顯的。

1.4小結(jié)

本章主要介紹了影響太陽(yáng)能發(fā)電效能的PID現(xiàn)象和危害。用工程應(yīng)用的實(shí)例介紹了PID現(xiàn)象的EL測(cè)試方法,并從電站設(shè)計(jì)的角度介紹了目前能夠大面積推廣的“負(fù)極接地”預(yù)防措施，通過(guò)簡(jiǎn)單的改造逆變器使得新建太陽(yáng)能發(fā)電站免受PID效應(yīng)的影響。最后介紹了一種PID效應(yīng)恢復(fù)方法，并通過(guò)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和照片，證明了這項(xiàng)技術(shù)的可行性。

同時(shí)需要指出的是，目前國(guó)內(nèi)外的電池組件生產(chǎn)廠家、科研機(jī)構(gòu)、各大光伏實(shí)驗(yàn)室和測(cè)試機(jī)構(gòu)都沒(méi)有找出造成PID效應(yīng)的真正原因。但是，要想徹底解決PID效應(yīng)，業(yè)內(nèi)公認(rèn)的研究方向是 EVA、玻璃、背板材料、封裝材料的重新組合。

參考文獻(xiàn)：

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【2】曹培亮. 淺談晶體硅太陽(yáng)電池組件PID效應(yīng). [期刊論文].科技風(fēng).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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文獻(xiàn) 全面研究了光伏逆變系統(tǒng)與所接入電網(wǎng)相互作用的關(guān)系，揭示了大容量光伏電站集中接入電網(wǎng)將導(dǎo)致運(yùn)行品質(zhì)和控制性能劣化的問(wèn)題，提出了光伏逆變系統(tǒng)接入弱電網(wǎng)運(yùn)行可行域的概念和計(jì)算方法，從控制器結(jié)構(gòu)和參數(shù)兩方面研究了擴(kuò)展光伏逆變系統(tǒng)接入弱電網(wǎng)運(yùn)行可行域的措施，并得出了以下結(jié)論 ：

（1）建立了單級(jí)式光伏逆變系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型，給出了系統(tǒng)主電路參數(shù)和控制設(shè)計(jì)方法，搭建了基于PSCAD/EMTDC平臺(tái)的聯(lián)網(wǎng)光伏逆變仿真系統(tǒng)，為光伏逆變系統(tǒng)接入弱電網(wǎng)運(yùn)行分析與控制研究提供了有效的研究分析工具。

（2）提出了一種考慮穩(wěn)定裕量約束的可行域邊界分析方法。構(gòu)建了松弛穩(wěn)定裕量約束的光伏逆變系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)和控制器參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整方法。改善了光伏逆變系統(tǒng)接入弱電網(wǎng)的運(yùn)行控制性能。

（3）提出了一種改進(jìn)定壓調(diào)節(jié)性能的光伏逆變系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化控制策略，拓展了滿(mǎn)足接入點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)約束的運(yùn)行可行域，改善了光伏逆變系統(tǒng)接入弱電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)能力，規(guī)避了潛在的電壓失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

（4）開(kāi)發(fā)了聯(lián)網(wǎng)光伏逆變仿真系統(tǒng)，可以仿真各種電網(wǎng)連接條件下光伏逆變系統(tǒng)的運(yùn)行行為，可用于校驗(yàn)考慮控制器穩(wěn)定裕量約束和接入點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)約束的光伏逆變系統(tǒng)接入弱電網(wǎng)的運(yùn)行可行域邊界，校核控制器結(jié)構(gòu)和控制器參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整的效果。2100433B

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