《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》是陽光電源股份有限公司於2013年6月9日申請的發明專利，該專利的申請號為，公布號為CN103337874A，授權公布日為2013年10月2日，發明人是孫維、倪華、楊宗軍、何超。
一種光伏發電系統，包括至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器、與所述變流器的直流輸入端對應電氣連線的太陽能電池串列、三相絕緣變壓器，所述變流器的交流輸出端並聯，所述太陽能電池串列包括至少一個太陽能電池板，所述三相絕緣變壓器包括初級側和次級側，所述初級側與變流器的交流輸出端電氣連線，光伏發電系統還包括中性線裝置和電壓補償裝置，所述中性線裝置的第一端與所述變流器的交流輸出端以及所述三相絕緣變壓器的初級側電氣連線；所述電壓補償裝置連線在所述中性線裝置的第二端與地之間，通過控制所述電壓補償裝置的輸出電壓來控制所述中性線裝置的第二端的電位。能夠解決PID導致的組件性能下降問題，且方案簡單易行。
2016年12月7日，《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器
- 公布號：CN103337874A
- 公布日：2013年10月2日
- 申請號：2013102320141
- 申請日：2013年6月9日
- 申請人：陽光電源股份有限公司
- 地址：安徽省合肥市高新區天湖路2號
- 發明人：孫維、倪華、楊宗軍、何超
- Int.Cl.：H02J3/38(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電勢誘導衰減（PID，Potential Induced Degradation）是指：因為對地高壓施加在電池板上而使其性能降低的現象。根據不同的電池板特性，該高壓可能為正電壓，也可能為負電壓。
PID導致電池板性能降低的現象為：開路電壓下降（Voc）、斷路電流（Isc）填充因子（FF）下降等。
美國著名光伏製造商SUNPOWER公司發現，採用背極接觸高效電池片A-300，具體是在組件上施加一個反向高壓，發生表面極化現象。如果在組件上施加相對於大地的正電壓，漏電流會立即從電池流向地面。電池的表面會隨著時間累積負電荷，這些電荷會將正電荷吸引到電池表面，形成複合中心。相反，當組件上施加負電壓時，極化現象也相應改變，這種情況下組件的性能不會有影響。
2013年6月前，隨著大型電站的不斷發展，主要是靠近沿海地區的電站，這些地區的環境條件比較惡劣，例如，高溫，高濕等。隨著時間的延長，PID問題越來越嚴重。
對於變流器的三相交流輸出通過三相絕緣變壓器（變壓器具有初級側、次級側和初級側上的中性端子）連線電網的光伏發電系統，可以通過控制發電系統中變壓器的中性端子對地（PE）的電位，來解決PID問題。但是由於此類光伏發電系統中含有多個變流器，每個變流器都需要引出一條N線與三相絕緣變壓器的中性端子相連，增加了系統成本和線路損耗，且增加接線複雜度，並且會降低系統可靠性。並且針對不具備中性端子的變壓器的光伏發電系統，該方案不適用。
因此，解決電勢誘導衰減給組件帶來的性能下降的問題，是該領域技術人員需要解決的技術問題。
發明內容
專利目的
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》要解決的技術問題是提供一種解決電勢誘導衰減的電壓補償裝置、變流器及光伏發電系統，能夠解決PID導致的組件性能下降問題。
技術方案
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供了一種光伏發電系統，包括至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器、與所述變流器的直流輸入端對應電氣連線的太陽能電池串列、三相絕緣變壓器，所述變流器的交流輸出端並聯，所述太陽能電池串列包括至少一個太陽能電池板，所述三相絕緣變壓器包括初級側和次級側，所述初級側與變流器的交流輸出端電氣連線，所述光伏發電系統還包括：中性線裝置，所述中性線裝置的第一端與所述變流器的交流輸出端以及所述三相絕緣變壓器的初級側電氣連線；電壓補償裝置，所述電壓補償裝置連線在所述中性線裝置的第二端與地之間，通過控制所述電壓補償裝置的輸出電壓來控制所述中性線裝置的第二端的電位。
進一步地，所述中性線裝置包括三個無極性的電容，所述電容的一端連線在一起做為所述中性線裝置的第二端，所述電容的另一端分別與所述變流器的交流輸出端的三相連線。
進一步地，所述中性線裝置包括三個電阻，所述電阻的一端連線在一起做為所述中性線裝置的第二端，所述電阻的另一端分別與所述變流器的交流輸出端的三相連線。
進一步地，所述電壓補償裝置包括：輸入單元，用於從所述太陽能電池串列取電，或者，從三相絕緣變壓器初級側或次級側取電；電壓變換單元，用於將所述輸入單元取得的電壓進行變換後傳送給輸出單元；輸出單元，所述輸出單元與所述中性線裝置的第二端連線，用於將所述電壓變換單元變換的電壓反饋到所述中性線裝置的第二端來控制中性線裝置的第二端的電位。
進一步地，所述輸入單元從三相絕緣變壓器的初級側或次級側取電，所述電壓變換單元包括三相工頻變壓器、整流橋、第一DC/DC變換器；所述三相工頻變壓器的初級側連線三相絕緣變壓器的初級側或次級側，所述整流橋連線在三相工頻變壓器的次級側與第一DC/DC變換器的輸入端之間，所述整流橋用於將三相工頻變壓器的次級側的交流電轉換成直流電提供給第一DC/DC變換器，所述第一DC/DC變換器的輸出端與中性線裝置的第二端相連。
進一步地，所述輸入單元從三相絕緣變壓器初級側或次級側取電具體為：輸入單元從三相絕緣變壓器初級側的線電壓或相電壓取電；或，輸入單元從三相絕緣變壓器次級側的線電壓或相電壓取電。
進一步地，所述輸入單元從所述太陽能電池串列取電，所述電壓變換單元包括第二DC/DC變換器，所述第二DC/DC變換器的輸入端與所述太陽能電池串列相連，所述第二DC/DC變換器的輸出端與中性線裝置的第二端相連。
進一步地，所述電壓補償裝置是所述至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器中的任一個變流器的一部分。
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》還提供一種電壓補償裝置，與上述光伏發電系統中的電壓補償裝置一致。
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》還提供一種套用於上述光伏發電系統的變流器，包括上述的電壓補償裝置。
改善效果
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的光伏發電系統，包括中性線裝置和電壓補償裝置，所述中性線裝置的第一端與光伏發電系統中變流器的交流輸出端以及三相絕緣變壓器的初級側電氣連線；所述電壓補償裝置連線在所述中性線裝置的第二端與地之間，通過控制所述電壓補償裝置的輸出電壓來控制所述中性線裝置的電位。與2013年6月前已有技術相比，該發明提供的電壓補償裝置和變流器同時工作，通過控制電壓補償裝置的輸出電壓來控制中性線裝置的電位，避免多台變流器均需引出N線與三相絕緣變壓器的中性端子相連，從而減低了系統成本和線路損耗，方案簡單易行；並且適用於不具備中性端子的變壓器的光伏發電系統。當光伏發電系統中含有多個變流器時，只需在一個變流器的交流輸出端設定該中性線裝置和電壓補償裝置，即可達到消除系統中所有變流器所接光伏組串的PID影響，從而提高系統中所有光伏組件的使用壽命。
附圖說明
圖1是《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的光伏發電系統實施例一示意圖；
圖2a是該申請提供的光伏發電系統實施例二示意圖；
圖2b是該申請提供的光伏發電系統實施例三示意圖；
圖3是該申請提供的電壓補償裝置實施例的示意圖；
圖4a是該申請提供的電壓變換單元實施例的示意圖；
圖4b是該申請提供的電壓變換單元實施例的另一示意圖；
圖4c是該申請提供的電壓補償裝置取電方式的示意圖。
技術領域
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》涉及光伏發電技術領域，特別涉及一種解決電勢誘導衰減的電壓補償裝置、變流器及光伏發電系統。
權利要求
1.一種光伏發電系統，包括至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器、與所述變流器的直流輸入端對應電氣連線的太陽能電池串列、三相絕緣變壓器，所述變流器的交流輸出端並聯，所述太陽能電池串列包括至少一個太陽能電池板，所述三相絕緣變壓器包括初級側和次級側，所述初級側與變流器的交流輸出端電氣連線，其特徵在於，所述變流器包括三個交流輸出端，所述光伏發電系統還包括：中性線裝置，所述中性線裝置包括第一端和第二端，所述中性線裝置的第一端與所述變流器的三個交流輸出端以及所述三相絕緣變壓器的初級側的三根火線電氣連線；電壓補償裝置，所述電壓補償裝置連線在所述中性線裝置的第二端與地之間，通過控制所述電壓補償裝置的輸出電壓來控制所述中性線裝置的第二端的電位。
2.根據權利要求1所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述中性線裝置包括三個無極性的電容，所述電容的一端連線在一起做為所述中性線裝置的第二端，所述電容的另一端分別與所述變流器的三個交流輸出端連線。
3.根據權利要求1所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述中性線裝置包括三個電阻，所述電阻的一端連線在一起做為所述中性線裝置的第二端，所述電阻的另一端分別與所述變流器的三個交流輸出端連線。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述電壓補償裝置包括：輸入單元，用於從所述太陽能電池串列取電，或者，從三相絕緣變壓器初級側或次級側取電；電壓變換單元，用於將所述輸入單元取得的電壓進行變換後傳送給輸出單元；輸出單元，所述輸出單元與所述中性線裝置的第二端連線，用於將所述電壓變換單元變換的電壓反饋到所述中性線裝置的第二端來控制中性線裝置的第二端的電位。
5.根據權利要求4所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述輸入單元從三相絕緣變壓器的初級側或次級側取電，所述電壓變換單元包括三相工頻變壓器、整流橋、第一DC/DC變換器；所述三相工頻變壓器的初級側連線三相絕緣變壓器的初級側或次級側，所述整流橋連線在三相工頻變壓器的次級側與第一DC/DC變換器的輸入端之間，所述整流橋用於將三相工頻變壓器的次級側的交流電轉換成直流電提供給第一DC/DC變換器，所述第一DC/DC變換器的輸出端與中性線裝置的第二端相連。
6.根據權利要求4所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述輸入單元從三相絕緣變壓器初級側或次級側取電具體為：輸入單元從三相絕緣變壓器初級側的線電壓或相電壓取電；或，輸入單元從三相絕緣變壓器次級側的線電壓或相電壓取電。
7.根據權利要求4所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述輸入單元從所述太陽能電池串列取電，所述電壓變換單元包括第二DC/DC變換器，所述第二DC/DC變換器的輸入端與所述太陽能電池串列相連，所述第二DC/DC變換器的輸出端與中性線裝置的第二端相連。
8.根據權利要求5所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述輸入單元從三相絕緣變壓器初級側或次級側取電具體為：輸入單元從三相絕緣變壓器初級側的線電壓或相電壓取電或，輸入單元從三相絕緣變壓器次級側的線電壓或相電壓取電。
9.根據權利要求1至3中任一項所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述電壓補償裝置是所述至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器中的任一個變流器的一部分。
10.根據權利要求4所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述電壓補償裝置是所述至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器中的任一個變流器的一部分。
11.根據權利要求5所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述電壓補償裝置是所述至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器中的任一個變流器的一部分。
12.根據權利要求6所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述電壓補償裝置是所述至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器中的任一個變流器的一部分。
13.根據權利要求7所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述電壓補償裝置是所述至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器中的任一個變流器的一部分。
14.根據權利要求8所述的光伏發電系統，其特徵在於，所述電壓補償裝置是所述至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器中的任一個變流器的一部分。
15.一種如權利要求1至14中任一項所述的電壓補償裝置。16.一種套用於光伏發電系統的變流器，包括權利要求15所述的電壓補償裝置。
實施方式
參見圖1，該圖為《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的光伏發電系統實施例一示意圖。
該實施例提供一種光伏發電系統，包括至少一個具有直流輸入端和交流輸出端的變流器120、與所述變流器120的直流輸入端對應電氣連線的太陽能電池串列110、三相絕緣變壓器130、中性線裝置150和電壓補償裝置140，所述變流器120的交流輸出端並聯，所述太陽能電池串列110包括至少一個太陽能電池板，所述三相絕緣變壓器130包括初級側131和次級側132，所述初級側131與變流器的交流輸出端電氣連線，所述中性線裝置150的第一端與所述變流器120的交流輸出端以及所述三相絕緣變壓器130的初級側131電氣連線，所述電壓補償裝置140連線在所述中性線裝置150的第二端與地之間，通過控制所述電壓補償裝置140的輸出電壓來控制所述中性線裝置150的第二端的電位。
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的光伏發電系統，包括中性線裝置和電壓補償裝置，所述中性線裝置的第一端與光伏發電系統中變流器的交流輸出端以及三相絕緣變壓器的初級側電氣連線；所述電壓補償裝置與所述中性線裝置的第二端電氣連線，通過控制所述電壓補償裝置的輸出電壓來控制所述中性線裝置的電位。
當光伏發電系統中含有多個變流器時，只需在一個變流器的交流輸出端設定該中性線裝置和電壓補償裝置，即可達到消除系統中所有變流器所接光伏組串的PID影響，從而提高系統中所有光伏組件的使用壽命。
參見圖2a，該圖為《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的光伏發電系統實施例二示意圖，與上述實施例一相比，進一步地，中性線裝置150包括三個無極性的電容，所述電容的一端連線在一起做為所述中性線裝置150的第二端；電容的另一端分別與所述變流器的交流輸出端的三相連線。
參見圖2b，該圖為《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的光伏發電系統實施例三示意圖，與上述實施例一相比，進一步地，中性線裝置150包括三個電阻，所述電阻的一端連線在一起做為所述中性線裝置150的第二端；電阻的另一端分別與所述變流器的交流輸出端的三相連線。
通過利用電容或電阻構建系統中性端子，方案簡單易行，避免多台變流器均需引出N線與三相絕緣變壓器的中性端子相連，從而減低了系統成本和線路損耗；且針對不具備中性端子的變壓器的系統，同樣適用。
進一步地，請參見圖3，電壓補償裝置140包括輸入單元1402、電壓變換單元1404和輸出單元1406；所述輸入單元1402用於從太陽能電池串列110取電，或者，從三相絕緣變壓器130的初級側131或次級側132取電；電壓變換單元1404，用於將所述輸入單元1402取得的電壓進行變換後傳送給輸出單元1406；輸出單元1406，所述輸出單元1406與所述中性線裝置150的第二端連線，用於將所述電壓變換單元1404變換的電壓反饋到所述中性線裝置150的第二端來控制中性線裝置150的第二端的電位。
進一步地，所述輸入單元1402從三相絕緣變壓器130的初級側131或次級側132取電具體為：輸入單元1402從三相絕緣變壓器130的初級側131的線電壓或相電壓取電；或，輸入單元1402從三相絕緣變壓器130的次級側132的線電壓或相電壓取電。
需要說明的是，輸入單元從三相絕緣變壓器的初級側或次級側取電時，電壓變換單元1404可以為任何類型的將交流電轉換為直流電的電路。
請參見圖4a，該圖為《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的電壓變換單元實施例的示意圖。
所述電壓變換單元1404包括三相工頻變壓器1404a、整流橋1404c、第一DC/DC變換器1404b；所述三相工頻變壓器1404a的初級側連線三相絕緣變壓器的初級側或次級側，整流橋1404c連線在三相工頻變壓器1404a的次級側與第一DC/DC變換器1404b的輸入端之間，用來將三相絕緣變壓器130的初級側131或次級側132獲取的交流電整流成直流電，所述第一DC/DC變換器1404b的輸出端A與中性線裝置150的第二端相連。
需要說明的是，輸入單元從太陽能電池串列取電時，電壓變換單元1404可以為任何類型的將直流電進行電壓等級變換的電路；
請參見圖4b，該圖為《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的電壓變換單元實施例的另一示意圖。
所述輸入單元1402從所述太陽能電池串列110取電，所述電壓變換單元1404包括第二DC/DC變換器1404d，所述第二DC/DC變換器1404d的輸入端與所述太陽能電池串列110的PV+和PV-相連，所述第二DC/DC變換器1404d的輸出端B與中性線裝置150的第二端相連。
參見圖4c，該圖為電壓補償裝置取電方式的示意圖。
輸入單元1402從三相絕緣變壓器130的初級側131或次級側132取電，或者，所述輸入單元1402從所述太陽能電池串列110取電，可以通過控制單刀雙擲開關1404e來實現，所述控制單刀雙擲開關1404e的控制信號可以由變流器120傳送，也可以由電壓補償裝置140傳送，還可以由獨立的控制裝置來傳送等等，該申請不進行具體限定。
需要說明的是，上述實施例中，電壓補償裝置既可以作為獨立設備，也可以是具有直流輸入端和交流輸出端的至少一個變流器中的任一個變流器的一部分，和該變流器作為一個整體設備。
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》提供的光伏發電系統，包括中性線裝置和電壓補償裝置，所述中性線裝置的第一端與光伏發電系統中變流器的交流輸出端以及三相絕緣變壓器的初級側電氣連線；所述電壓補償裝置與所述中性線裝置的第二端電氣連線，通過控制所述電壓補償裝置的輸出電壓來控制所述中性線裝置的電位，從而解決電勢誘導衰減給組件帶來的性能下降的問題。當光伏發電系統中含有多個變流器時，只需在一個變流器的交流輸出端設定該中性線裝置和電壓補償裝置，即可達到消除系統中所有變流器所接光伏組串的PID影響，從而提高系統中所有光伏組件的使用壽命。
《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》還提供了電壓補償裝置的實施例，對應於上述光伏發電系統實施例中的電壓補償裝置。
該申請還提供了光伏發電系統中變流器的實施例，該變流器包括上述實施例中的電壓補償裝置。
需要說明的是，中性線裝置可以是具有直流輸入端和交流輸出端的至少一個變流器中的任一個變流器的一部分，和該變流器作為一個整體設備。
榮譽表彰
2016年12月7日，《光伏發電系統及套用於該系統的電壓補償裝置、變流器》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
