光伏并网逆变器
一、PID效应与光伏并网逆变器负极接地
为了抑制光伏组件电势诱导衰减效应(Potential Induced Degradation),光伏并网逆变器多采用负极接地方式。所谓电势诱导衰减效应,简称PID,是组件的封装材料、电池片、接地金属边框之间在高压作用下发生离子迁移进而造成组件功率输出能力降低的现象。
主要PID效应产生于电池板对地存在负向偏压时,当光伏阵列串联使用且悬浮工作时,对地为负向偏压的一半电池板产生的PID现象最明显。因此造成组件PID效应的主要原因是电池板极点对地之间的负向偏压。
图1 光伏组件电势诱导衰减效应
组件负极接地是最直接简单的措施,可以解决电池板的负偏压问题,从而起到抑制PID的效果。
二、负极接地系统相对地电压计算
光伏并网逆变器负极接地系统,其系统框图如下所示:
图2 负极接地系统框图
以两电平系统为例,逆变器三相列出回路方程如下:
上列公式中R回路等效电阻;L回路等电感值;
联立式1、2、3可得:
由三相电压关系可知:
由式6可得:
联立上述公式,可得网侧中点对地电压为:
设两电平逆变器三相开关状态分别为Sa、Sb、Sc,每相的开关状态定义,以A相为例,忽略死区,设定如下:
上管开通即下管关闭 Sa=1
上管关闭即下管开通 Sa=0
则式8可以表示为:
网侧相对地最大电压为:
根据调制发波关系,三相调制发波开关量出现的最大值为:
式(11)带入式(9)中,可以得到并网中点最大对地电压为:
式(12)带入式(10)得到相对地最大电压为:
对于负极接地系统,为0,因而相对地电压最大值为:
三、小结
光伏并网逆变器相对地电压计算,其最主要的意义是在于交流侧防雷器的选型,以避免不合适的防雷器选型造成防雷器非正常损坏。