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PID效应与逆变器防治技术

2018年02月07日 17:34 次阅读

在2005年,美国著名光伏制造商SUNPOWER公司提出了一个新的发现。这种现象称之为“表面极化”。当在组件上施加一个反向高压时,会发生表面极化现象。电池的表面会随着时间累积负电荷。这些电荷会将正电荷吸引到电池表面,形成复合中心。相反,当组件上施加负电压时,极化现象也相应改变,这种情况下组件的性能不会有影响。这是最著名的PID(PotenTIal Induced DegradaTIon)现象。经过研究发现,PID 现象一般是一种可逆的表面极化现象。

PID 有什么危害?

我国传统的装机大省已经从西北部向东南部转移。相对于西北的干旱、多风沙气候,东南部的湿热气候对光伏电站的影响截然不同,PID问题已成为影响光伏电站发电量的重要因素之一。特别是在温度高、湿度大的东部分布式屋顶、渔光互补等电站,发生PID的概率大大增加。

实际光伏电站现场测试发现,在建成1至2年后出现部分组件功率大幅下降的现象,有些组件功率衰减竟高达50%以上。组件衰减诱因很多,如光致衰减、老化衰减、隐裂、电池片破裂等,其中重要原因之一是组件PID效应。下图为PID效应的红外照片, PID效应严重的电池片发黑。

图1:PID效应的红外照片

SMA 进行了相关实验验证,以下是相关实验情况,大家可以发现,仅仅几十个小时之后,组件功率特性发生了很大衰减。

图2:实验模拟图

图3:实验结果

国内实验数据显示,2年可衰减了54.4%!可见,PID效应对组件输出功率影响巨大,是光伏电站发电量的“恐怖杀手”。

PID效应的防治

首先是组件厂家从材料、结构等方面做了大量的工作并取得了一定的进展;如可采用抗PID材料、防PID电池和封装技术等。采用非乙烯—醋酸乙烯共聚物的封装材料、采用无边框组件或双玻组件等,都可以在一定程度上减少PID效应。

本文着重介绍如何从逆变器侧进行PID 防治,逆变器侧的防治大致有三种解决方案:

第一种是负极接地,我们在PID 效应中介绍了,PID是因为组件负极对大地产生了负压导致的 ,对应的我们可以采用负极接地的方法来减少这种衰减;将光伏组件或逆变器的负极通过电阻或保险丝直接接地,使电池板负极对大地的电压与接地金属边框保持在等电位,消除负偏压,该方案多用于集中式逆变器,并且会带来面板电压升高,有电击风险,组串式由于一般不带隔离变压器等因素很少这么应用;

图4:负极接地方案示意图

图5:不同逆变器负极对大地的负电压不同

第二种是负极虚拟接地,集中式和组串式都可以使用负极虚拟接地的方法防治PID 效应,该方案同样会带来面板电压升高,有电击风险。

图6:负极虚拟接地方案示意图

第三种方案是由SMA公司提出的夜间修复方案,我们在前面PID效应中已经提出了,PID效应是可逆的,通过夜间对PV负极(或正极)对大地进行一定电压的浮充,可修复面板的相关特性; offset技术不改变直流侧工作电压,能有效修复面板衰减;SMA中国更进一步,将此技术集成到逆变器内部集成到逆变器内部,更加经济高效。

图7:夜间浮充技术

说明:负极接地或虚拟负极接地的防PID逆变器技术,都存在抬升电压的问题,带来触电危险,需要加强电站安全管理,而采用夜间浮充技术没有这个问题,尤其是集成到逆变器内部是很好的解决方案。

防治案例与效应情况

逆变器PV负极接地的案例,选取了某实际电站中同一地点,各种条件基本相同的两个光伏方阵,其中有采用的集中式逆变器不具备防PID功能,也有采用具备防PID功能。测试发现:安装了PID模块的集中式逆变器可以有效地防止组件PID衰减,大幅度降低发电量损失。

表一:集中型负极接地对比结果

采用夜间修复逆变器技术的案例结果

表二:采用SMA夜间修复技术后的结果

(备注:部分实验数据引用了了设计院光伏同行王淑娟的数据)

总结

随着中国光伏产业从西到东,从北到南,温湿度对组件的PID 影响越来越大,影响光伏电站面板的寿命和客户收益,对整个产业的健康发展构成影响;在光伏电站中采用抗PID技术也越来越受到重视,越来越多的光伏电站要求逆变器具备抗PID的技术。

SMA中国提供完整PID解决方案,尤其是逆变器内部集成夜间浮充技术,性价比高。

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UPS控制环路分析 一个典型的UPS控制环路如图1所示。其中包含三个控制环路。最主要的环路是瞬时电压...

发表于 2017-11-30 15:11 123次阅读
建立UPS逆变器模型模拟瞬间动态响应特性

基于FPGA的多端DRI电源逆变器的控制算法的实...

开发出的多端DRI具有独特的灵活性,相比目前可用的逆变器拥有更高的可靠性、更高的效率和更低的成本等众...

发表于 2017-11-22 17:22 187次阅读
基于FPGA的多端DRI电源逆变器的控制算法的实...

三电平逆变器拓扑结构详解

逆变器是一种DC to AC的变压器,它其实与转化器是一种电压逆变的过程转换器是将电网的交流电压转变...

发表于 2017-11-22 17:16 885次阅读
三电平逆变器拓扑结构详解

光伏组件与逆变器配置详情分析

光伏组件是光伏电站最重要的设备之一,成本占了并网系统50%左右,组件的技术参数对系统设计非常重要,只...

发表于 2017-11-22 10:23 825次阅读
光伏组件与逆变器配置详情分析

分布式光伏逆变器与组串式光伏逆变器优缺点分析

分布式光伏中的逆变器大多是组串式逆变器,以古瑞瓦特分布式项目的应用来看,也是如此,据古瑞瓦特市场安装...

发表于 2017-11-22 09:57 656次阅读
分布式光伏逆变器与组串式光伏逆变器优缺点分析

有做逆变器的么,逆变器输入电压可以变么,需要一个适合12V/24V锂电池的就可以了?

发表于 2017-11-21 16:55 828次阅读
有做逆变器的么,逆变器输入电压可以变么,需要一个适合12V/24V锂电池的就可以了?

什么是正弦波逆变器_正弦波逆变器的工作原理及相关...

正弦波逆变器的定义就是输出波形为正弦波的逆变器。它的优点是输出波形好,失真度很低,且其输出波形与市电...

发表于 2017-11-20 10:45 1047次阅读
什么是正弦波逆变器_正弦波逆变器的工作原理及相关...

逆变器红灯闪报警是什么原因

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V,50Hz正弦波)。它由逆变桥、控制逻...

发表于 2017-11-20 10:11 745次阅读
逆变器红灯闪报警是什么原因

cd4069逆变器电路图

逆变器(见图)主要由MOS 场效应管,普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压...

发表于 2017-11-17 14:23 624次阅读
cd4069逆变器电路图

组建一个车辆牵引逆变器软件开发团队

发表于 2017-11-16 22:06 560次阅读
组建一个车辆牵引逆变器软件开发团队

tl494简单逆变器电路

TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于桥式单端正激双管...

发表于 2017-11-15 17:12 1631次阅读
tl494简单逆变器电路

tl494逆变器工作原理

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V,50Hz正弦波)。它由逆变桥、控制逻...

发表于 2017-11-15 16:55 1298次阅读
tl494逆变器工作原理

cd4047应用电路图解(信号控制电路图、逆变器...

CD4047是一种低功耗的CMOS非稳态/单稳态多谐振荡器IC。在这里,它是连接生产0.01S 18...

发表于 2017-11-14 16:04 1817次阅读
cd4047应用电路图解(信号控制电路图、逆变器...

TL494在逆变器中的典型应用

 TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于桥式单端正激双...

发表于 2017-11-10 09:23 360次阅读
TL494在逆变器中的典型应用

tl494简单逆变器电路分析

TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于桥式单端正激双管...

发表于 2017-11-09 17:32 892次阅读
tl494简单逆变器电路分析

逆变器在风力发电系统与电网接口上的作用

逆变器作为风力发电系统与电网的接口,承担着核心电能变换和控制的作用,同时是系统中极易发生故障的薄弱环...

发表于 2017-11-08 10:42 1161次阅读
逆变器在风力发电系统与电网接口上的作用

请问逆变器输出LC滤波器有没有比较系统的设计方法 ?切入点在哪呢 ?

发表于 2017-11-03 19:51 638次阅读
请问逆变器输出LC滤波器有没有比较系统的设计方法 ?切入点在哪呢  ?

sg3525工频逆变器电路

主芯片SG3525的接法和一般常规接法有点不同,因为3525的11,14脚是“图腾柱”输出,我把11...

发表于 2017-11-02 17:52 594次阅读
sg3525工频逆变器电路

sg3524逆变器电路图

SG3524的基准源属于常规的串联式线性直流稳压电源,它向集成块内部的斜波发生器、PWM比较器、T型...

发表于 2017-11-02 16:29 1244次阅读
sg3524逆变器电路图

升压器12v升220v电路图(八款电路原理图详解...

升压器12v升220v电路其实就是一个震荡电路,就是把直流电变成交流电,然后通过变压器升压变成220...

发表于 2017-11-01 19:48 11207次阅读
升压器12v升220v电路图(八款电路原理图详解...

AMETEK电网模拟器应对智能逆变器测试的新挑战...

随着光伏发电系统装机容量在电力系统中的占比不断提高,整个电网对于光伏逆变器的品质和能力的要求也越来越...

发表于 2017-08-15 16:56 367次阅读
AMETEK电网模拟器应对智能逆变器测试的新挑战...

高效率、低功耗的600W DC-AC逆变器方案

600W逆变器方案是一款隔离低压直流输入,220Vac正弦波输出的逆变方案,用 SPWM 控制方式,...

发表于 2017-08-11 09:20 1232次阅读
高效率、低功耗的600W DC-AC逆变器方案

TI GaN功率设计可驱动200V交流伺服驱动器...

2017年6月28日,北京讯—德州仪器(TI)近日推出一项创新的三相氮化镓(GaN)逆变器参考设计,...

发表于 2017-06-28 17:50 285次阅读
TI GaN功率设计可驱动200V交流伺服驱动器...

从原理图到实物,手把手教你制作一个逆变器

我们这次制作的主题仍然是怎么简单怎么来,这个电路经过改善已经测试成功,文章也会把测试结果分享给大家

发表于 2017-06-15 10:27 22353次阅读
从原理图到实物,手把手教你制作一个逆变器

逆变器的工作原理与应用详解

让一端始终是流入的 另一端始终是流出的这就得到了电压正弦变化的直流电 如果需要平滑的直流电还需要进行...

发表于 2017-06-08 11:02 1531次阅读
逆变器的工作原理与应用详解

PWM原理与PWM逆变器的工作原理图

 PWM 是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对...

发表于 2017-05-31 17:00 2300次阅读
PWM原理与PWM逆变器的工作原理图

光伏逆变器的设计与安装维护

通常,把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流,把完成整流功能的电路称为整流电路,把实现整流过程的装...

发表于 2017-05-31 15:41 484次阅读
光伏逆变器的设计与安装维护

光伏逆变器的结构原理及其分类

逆变器又称电源调整器,根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型电源用和并网用二种。根据波形调制方...

发表于 2017-05-31 15:07 997次阅读
光伏逆变器的结构原理及其分类