本发明实施例涉及电网技术领域，尤其涉及一种防电势诱导衰减装置及电压抬升系统。
背景技术：
随着新能源的不断发展，晶硅组件的应用也越来越广泛。但是组件长期在高电压作用下，会出现电势诱导衰减(potentialinduceddegradation，pid)现象：玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量的电荷聚集在电池片表面，使得电池板表面的钝化效果恶化，导致填充因子(ff)、短路电流(isc)、开路电压(voc)降低。组件性能低于设计标准，严重时它可以引起一块组件功率衰减50％以上，从而影响整个电站的功率输出。
为了解决光伏电池板pid衰减问题，现有技术可以分为两个方向，一种是抬升变流器直流侧电位；另一种是抬升变流器交流侧电位；针对抬升交流侧电位，现有的方案可以分为两种，两种方案均有缺点。对于方案一，使用隔离电源抬升交流侧“虚拟中点”电位，该方案需要使用阻容等元件虚拟中点电位，当使用电阻方式搭建虚拟中点电位时，电阻会有一定功耗，有损发电量；此做法必须提供额外的直流隔离电源，并且正常工作时，该虚拟中点电位相对大地电位较高，隔离电源输出电压也必须很高，对电源设计也提出更高要求。对于方案二，使用隔离电源抬升整流器的负极电位，该方案虽然可以弥补方案一中的缺点，但是该方案需要使用较多的开关器件，包括整流部分，不利于设备的稳定运行。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种防电势诱导衰减装置及电压抬升系统，以选择对电网任意电位点进行抬升进而有效地解决光伏电池板pid衰减问题，以提高光伏组件的使用寿命的同时保证系统的稳定运行。
第一方面，本发明实施例提供了一种防电势诱导衰减装置，连接于电压抬升系统的变流器输出端所连接的交流电网，所述装置包括：
采样和控制模块，所述采样和控制模块用于采样交流电网电压并根据所述交流电网电压生成导通执行命令；
接地模块，所述接地模块的接地方式包括直接接地和间接接地中的至少一种，所述接地模块能够输出预设的至少一种电位；
电位选择模块，连接于所述交流电网和接地模块之间，所述电位选择模块包括开关器组，所述电位选择模块用于根据所述导通执行命令将所述交流电网的任一相与所述接地模块选通。
可选的，所述采样和控制模块包括：
采样单元，所述采样单元用于采样所述电网的第一相电压、第二相电压和第三相电压；
控制单元，所述控制单元用于锁定第一相电压、第二相电压和第三相电压的相位，并根据锁定的相位生成导通执行命令。
可选的，所述开关器组包括至少一个开关器件；所述开关器件根据所述导通执行命令定向的选通所述电网中的一相电压。
可选的，所述开关器件的个数小于或等于所述电网的相数，每个所述开关器件的第一端与被其控制选通的一个相电连接，每个所述开关器件的第二端所述接地模块电连接，每个所述开关器件的控制端与所述采样和控制模块电连接。
可选的，所述开关器件包括绝缘栅型场效应管、绝缘栅双极型晶体管或继电器。
可选的，所述电位选择模块导通的交流电网的相数为一相、两相或三相。
可选的，所述接地模块的连接方式中的间接接地为通过阻抗接地。
可选的，所述接地模块的连接方式中的间接接地为通过dc电源接地。
可选的，所述dc电源包括ac/dc、dc/dc可调电源或电池。
第二方面，本发明实施例提供了一种电压抬升系统，所述电压抬升系统包括光伏组件、变流器和变压器，还包括上述第一方面任一所述的防电势诱导衰减装置；所述变流器的输入端与所述光伏阵列的输出端电连接，所述变流器的输出端与所述变压器的输入端以及所述防电势诱导衰减装置的输入端电连接；所述变压器的输出端连接交流电网。
本发明实施例提供了一种防电势诱导衰减装置及电压抬升系统，其中防电势诱导衰减装置连接于电压抬升系统的变流器输出端所连接的交流电网，所述装置包括：采样和控制模块，采样和控制模块用于采样交流电网电压并根据交流电网电压生成导通执行命令；接地模块，接地模块的接地方式包括直接接地和间接接地中的至少一种，接地模块能够输出预设的至少一种电位；电位选择模块，连接于电网和接地模块之间，电位选择模块包括开关器组，电位选择模块用于根据导通执行命将交流电网的任一相与接地模块选通。本发明技术方案可以选择对电网任意电位点进行抬升，有效地解决了光伏电池板pid衰减问题，提高了光伏组件的使用寿命，保证了系统的稳定运行。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电压抬升系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种选通交流电网负电位示意图；
图3是本发明实施例提供的一种选通交流电网正电位示意图；
图4是本发明实施例提供的一种选通交流电网零电位示意图；
图5是本发明实施例提供的一种防电势诱导衰减装置结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种防电势诱导衰减装置结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种开关器件为绝缘栅型场效应管的防电势诱导衰减装置结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种开关器件为绝缘栅双极型晶体管的防电势诱导衰减装置结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种开关器件为继电器的防电势诱导衰减装置结构示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种防电势诱导衰减装置结构示意图；
图11是本发明实施例提供的另一种防电势诱导衰减装置结构示意图；
图12是本发明实施例提供的一种接地模块的接地形式的示意图；
图13是本发明实施例提供的另一种接地模块的接地形式的示意图；
图14是本发明实施例提供的另一种接地模块的接地形式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明实施例提供了一种防电势诱导衰减装置，图1是本发明实施例提供的一种电压抬升系统结构示意图，参考图1；防电势诱导衰减装置1连接于电压抬升系统的变流器3输出端所连接的交流电网，该装置包括：
采样和控制模块10，采样和控制模块10用于采样交流电网电压并根据交流电网电压生成导通执行命令；
接地模块20，接地模块20的接地方式包括直接接地和间接接地中的至少一种，接地模块能够输出预设的至少一种电位；
电位选择模块30，连接于交流电网和接地模块20之间，电位选择模块30包括开关器组，电位选择模块30用于根据导通执行命令将交流电网的任一相与接地模块20选通。
具体的，防电势诱导衰减装置1包括采样和控制模块10、接地模块20和电位选择模块30；其中电位选择模块30连接于交流电网和接地模块20之间。其中连接的交流电网是变流器3和变流器4之间区域的交流电网6。采样和控制模块10实时采样交流电网6的电压，采样的交流电网6的电压可以为电网间的电压和/或电网对地的电压，网间的电压和/或电网对地的电压为线电压和/或相电压；采样和控制模块10还用于当采样得到的交流电网6的电压向量等于预先由采样和控制模块10设定的导通电压向量时生成导通执行命令以导通电位选择模块30；其中导通电位选择模块30中包括开关器件组，采样和控制模块10通过导通开关器件组中的开关器件实现交流电网的任一相与接地模块选通，进而实现将导通的交流电网电位强制钳位为接地模块20的输出电位；其中接地模块20的接地方式包括直接接地和间接接地中的至少一种，接地模块能够输出预设的至少一种电位。该防电势诱导衰减装置1可以实现任意电网电位点的抬升。通过调节接地模块20给定的参考电位，进而实现控制交流电网对地电位抬升幅度。
其中，变流器3为非隔离系统。电压抬升系统中光伏组件1的正负极的中间电位等于三相电网的中性点的电位，因此通过调节接地模块给定的参考电位能够实现控制交流电网对地电位抬升幅度，改变三相电网的中性点的电压，进而间接地抬升了电压抬升系统中光伏组件2电位，消除pid影响以提高光伏电站发电量；现有技术中使用隔离电源抬升交流侧“虚拟中点”电位，该方案需要使用阻容等元件虚拟中点电位，当使用电阻方式搭建虚拟中点电位时，电阻会有一定功耗，有损发电量，本发明实施例的技术方案通过设置防电势诱导衰减装置，避免使用隔离电源抬升交流侧“虚拟中点”电位，减少电量的损失；防电势诱导衰减装置只包含少数开关器件，保证电压抬升系统的稳定运行。
此外，图2是本发明实施例提供的一种选通交流电网负电位示意图，图3是本发明实施例提供的一种选通交流电网正电位示意图，图4是本发明实施例提供的一种选通交流电网零电位示意图，参考图3-图5；交流电网6的电压对应的电位包括负电位、正电位和零电位，防电势诱导衰减装置1根据伏光系统中的伏光组件1的类型选通交流电网的不同电位；例如伏光组件2为n型电池板时，此时需要使n型电池板的负极对地的电位逐渐抬升直到大于零，以减少n型电池板的负极对地放电，因此需要选通交流电网的负电位；伏光组件2为p型电池板时，此时需要使p型电池板的正极对地的电位逐渐减小直到小于零，以减少p型电池板的正极对地放电，因此需要选通交流电网的正电位；选通零电位适用于伏光组件为p型电池板和n型电池板两种情况。每个开关器件的导通时间δt并非固定，可以根据调节伏光组件电极对地电位的幅度需要而调整，通常小于1ms。
可选的，图5是本发明实施例提供的一种防电势诱导衰减装置结构示意图，参考图5，结合图1-图4；采样和控制模块10包括：
采样单元11，采样单元11用于采样电网的第一相电压、第二相电压和第三相电压；
控制单元12，控制单元12用于锁定第一相电压、第二相电压和第三相电压的相位，并根据锁定的相位生成导通执行命令。
具体的，采样和控制模块10包括采样单元11和控制单元12；交流电网的三相包括第一相a、第二相b和第三相c；其中采样单元11通过差分采样等方法采样电网的第一相电压va、第二相电压vb和第三相电压vc；控制单元12用于锁定第一相电压va、第二相电压vb和第三相电压vc的相位，并根据锁定的相位生成导通执行命令。根据锁定的相位可以选通交流电网的任意电压，控制单元12包括能够实现数字信号处理技术(digitalsignalprocessing，dsp)的dsp芯片，当采样单元11采集到电网的第一相电压va、第二相电压vb和第三相电压vc为控制单元12锁定相位对应的电压时，控制单元12根据相对应的交流电网的相位生成导通执行命令。
可选的，图6是本发明实施例提供的另一种防电势诱导衰减装置结构示意图，参考图6；开关器组包括至少一个开关器件31；开关器件31根据导通执行命令定向的选通交流电网中的一相电压；导通执行命令为控制单元12输出的高低电平信号，开关器件31根据高低电平信号调节自身的导通状态，进而选通交流电网中相应相的电压，以实现对选通交流电网中相的电压的调节。
可选的，图7是本发明实施例提供的一种开关器件为绝缘栅型场效应管的防电势诱导衰减装置结构示意图，图8是本发明实施例提供的一种开关器件为绝缘栅双极型晶体管的防电势诱导衰减装置结构示意图，图9是本发明实施例提供的一种开关器件为继电器的防电势诱导衰减装置结构示意图，参考图7-图9；开关器件为绝缘栅型场效应管、绝缘栅双极型晶体管或继电器。
具体的，开关器件可以为绝缘栅型场效应管，即金属-绝缘体-半导体(metaloxidesemiconductor，mos)管，mos管s1控制交流电网第一相a的导通，mos管s2控制交流电网第二相b的导通，mos管s3控制交流电网第三相c的导通；开关器件也可以为绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)，其中k1控制交流电网第一相a的导通，k2控制交流电网第二相b的导通，k3控制交流电网第三相c的导通；开关器件还可以为继电器，其中q1控制交流电网第一相a的导通，q2控制交流电网第二相b的导通，q3控制交流电网第三相c的导通。开关器件可以实现根据导通执行命令调节自身的导通状态即可，本发明实施例不限于此。
可选的，参考图7-图9，开关器件的个数等于电网的相数，每个开关器件的第一端与被其控制选通的一相连接，每个开关器件的第二端与接地模块电连接，每个开关器件的控制端与采样和控制模块电连接。开关器件的控制端接收采样和控制模块中的控制单元生成的导通执行命令，开关器件的个数等于电网的相数，一个开关器件对应控制一相交流电网，实现一对一的有针对性的导通交流电网。
可选的，图10是本发明实施例提供的另一种防电势诱导衰减装置结构示意图，图11是本发明实施例提供的另一种防电势诱导衰减装置结构示意图，参考图10和图11，结合图7；电位选择模块导通的交流电网的相数为一相、两相或三相。
具体的，电位选择模块30通过改变设置的开关器件的个数以改变导通的交流电网的相数，电位选择模块30导通的交流电网的相数可以为一相、两相或三相；当只设置一个开关器件时，只选通开关器件控制的交流电网的相，电位选择模块30导通的交流电网的相数为一相；当设置两个开关器件时，只选通开关器件控制的交流电网的相，电位选择模块30导通的交流电网的相数为两相；当设置三个开关器件时，能够选通开关器件控制的全部交流电网的相，电位选择模块30导通的交流电网的相数为三相。
可选的，图12是本发明实施例提供的一种接地模块的接地形式的示意图，图13是本发明实施例提供的另一种接地模块的接地形式的示意图，图14是本发明实施例提供的另一种接地模块的接地形式的示意图，参考图12-图14；接地模块可以直接接地，此时接地模块输出的电压为接地端的电压。接地模块的连接方式中的间接接地可以为通过阻抗z接地；设置阻抗z具有限流的作用，起到保护电路的效果。接地模块的连接方式中的间接接地为通过dc电源u接地。dc电源u即直流稳压电源，可以将220v、50hz的交流电转换为直流电。将导通后的交流电网的电位强制钳位在dc电源转换并输出的直流电的电位，为交流电网提供稳定的参考电位，进而控制电网对地电位的抬升幅度，间接地调节了光伏组件中电池板组串的电极对地的电位，消除pid影响以提高光伏电站发电量。
可选的，dc电源包括ac/dc、dc/dc可调电源或电池。dc电源满足为交流电网提供稳定的参考电位即可。例如，若需要将电压抬升系统中的光伏组件中电池板组串负极对地电位抬升，将dc电源的输出电压调节为大于或等于零，将伏光组件中电池板组串的负极对地电压调节至0伏特以上，进而消除pid影响以提高光伏电站发电量；若需要调节伏光系统中的光伏组件中的电池板组串的正极对地的电位，只需将接地模块的输出电压更改为负，即可将电池板组串正极对地电压调节至0伏特以下，进而消除pid影响以提高光伏电站发电量。
本发明实施例还提供了一种电压抬升系统，参考图1；电压抬升系统包括光伏组件2、变流器3和变压器4，还包括上述任一实施例所述的防电势诱导衰减装置1；变流器3的输入端与光伏组件1的输出端电连接，变流器3的输出端与变压器4的输入端以及防电势诱导衰减装置1的输入端电连接；变压器4的输出端连接交流电网5。
该系统可以选择对电网任意电位点进行抬升，实现了电网对地、光伏组件对地电压连续调节，有效地解决了光伏电池板pid衰减问题，从而提高光伏组件的使用寿命。在多台变流器并联工作场景下，只需在一个变流器的交流输出端安装防pid装置，即可实现对所有变流器输入电池板组串对地电压调节。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
1.一种防电势诱导衰减装置，其特征在于，连接于电压抬升系统的变流器输出端所连接的交流电网，所述装置包括：
采样和控制模块，所述采样和控制模块用于采样交流电网电压并根据所述交流电网电压生成导通执行命令；
接地模块，所述接地模块的接地方式包括直接接地和间接接地中的至少一种，所述接地模块能够输出预设的至少一种电位；
电位选择模块，连接于所述交流电网和接地模块之间，所述电位选择模块包括开关器组，所述电位选择模块用于根据所述导通执行命令将所述交流电网的任一相与所述接地模块选通。
2.根据权利要求1所述的防电势诱导衰减装置，其特征在于，所述采样和控制模块包括：
采样单元，所述采样单元用于采样所述电网的第一相电压、第二相电压和第三相电压；
控制单元，所述控制单元用于锁定第一相电压、第二相电压和第三相电压的相位，并根据锁定的相位生成导通执行命令。
3.根据权利要求1所述的防电势诱导衰减装置，其特征在于，所述开关器组包括至少一个开关器件；所述开关器件根据所述导通执行命令定向的选通所述电网中的一相电压。
4.根据权利要求1和3所述的防电势诱导衰减装置，其特征在于，所述开关器件的个数小于或等于所述电网的相数，每个所述开关器件的第一端与被其控制选通的一个相电连接，每个所述开关器件的第二端所述接地模块电连接，每个所述开关器件的控制端与所述采样和控制模块电连接。
5.根据权利要求3所述的防电势诱导衰减装置，其特征在于，所述开关器件包括：绝缘栅型场效应管、绝缘栅双极型晶体管或继电器。
6.根据权利要求1所述的防电势诱导衰减装置，其特征在于，所述电位选择模块导通的交流电网的相数为一相、两相或三相。
7.根据权利要求1所述的防电势诱导衰减装置，其特征在于，所述接地模块的连接方式中的间接接地为通过阻抗接地。
8.根据权利要求1所述的防电势诱导衰减装置，其特征在于，所述接地模块的连接方式中的间接接地为通过dc电源接地。
9.根据权利要求8所述的防电势诱导衰减装置，其特征在于，所述dc电源包括ac/dc、dc/dc可调电源或电池。
10.一种电压抬升系统，其特征在于，所述电压抬升系统包括光伏组件、变流器和变压器，还包括权利要求1-9任一所述的防电势诱导衰减装置；所述变流器的输入端与所述光伏阵列的输出端电连接，所述变流器的输出端与所述变压器的输入端以及所述防电势诱导衰减装置的输入端电连接；所述变压器的输出端连接交流电网。
技术总结