PID效应的成因和解决方案

1.3.1 集中式逆变器负极接地

负极接地方案，被多家逆变器供应厂商应用后证明是一个解决PID衰减的有效方案。特别是国内使用500kW逆变器的大型地面电站。负极接地有非常重要的使用意义.

目前国内500kW大功率集中型逆变器均采用非隔电路结构，通过隔离升压变压器并网。为了满足IEC62109，UL1741等国际主流逆变器规范的需求，在负极接地的同时应该做几点改造:

(I)增加GFDI(直流对地故障检测)

由于整个系统负极接地,如果绝缘出现故障,正极就会对地放电,由于是1000V的高压对地放电的故障是非常危险的,所以逆变器应采用具有GFDI装置的内部接地设计, 如果发生PV+对地故障，可以将GFDI保险丝熔断或者使短路开关跳脱。依据UL1741标准大于250kW的太阳能系统最大对地故障电流为5A，在GFDI线路中使用5A的熔断器或者断路器。系统正常工作时，熔断器或者断路器两端的电压为零。如果发生故障熔断器或断路器的端电压变为光伏直流侧系统电压。电压瞬变产生了I/O信号,逆变器产生了报警信号。逆变器停止运行，接地故障的电池组件整列被切除。(图1-8所示)

(II)增加ISO(绝缘检测)功能:

依据IEC62109，非隔离型并网逆变器需要在开机前进行组件的绝缘阻抗检测，市场主流的500KW 逆变器一般都会采用Bender ISO侦测器.在绝缘检测前，逆变器断开电池组件接地的熔断器或断路器，检测完成后再闭合接地的熔断器或断路器。

(III)防雷改造

当负极接地后，输出交流防雷器耐压值由原来的交流300V上升为直流侧系统电压(500V-1000V左右)需要更换交流侧防雷。对于SPD原来正极接地,正极对地防雷由A和C串联组成，负极对地防雷由B和C串联组成，正极对负极的防雷由A和B串联组成。将负极接地后(图1-9所示)正极对地防雷由A和B//C串联组成，防雷结构发生了变化,直流侧SPD也需进行合适的选型。

1.3.2 组串式逆变器并联后负极接地

在分布式系统中,使用组串式逆变器,PID现象的发生同样不可避免。负极接地同样是一种行之有效的预防措施，由于组串逆变器系统和集中式逆变器系统的差异，需要另一种接地方式。国外的一些逆变器厂家提出了一种虚拟接地的方式。如图1-10

a) 光伏逆变器1#的负极接地;

b) 逆变器1#的输出端与逆变器2#的输出端并联后与一个隔离变压器(双绕组)的输入端相连;

c) 隔离变压器的输出端接入电网;

d) 1#内部中点N1对负极电压PV1-的电压为1/2Vb1，即VN1=1/2Vb1+ VPV1-;

e) 2#内部中点N2对其负极电压PV2-的电压为1/2Vb2，即VN2=1/2Vb2+VPV2-;

f) 三相平衡系统中，有VN=VN1=VN2 (VN为变压器系统中性点点位);

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

h) 1# 2# 接入的电池组件数量相等，可得Vb1≈Vb2;

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

j) 1#2#并联系统中，光伏逆变器1#负极接地，电位为零。则光伏逆变器2#的负极也约等于零。

上述2台逆变器接地的推导过程,同理可以得出:

N个组串式并联的逆变系统中如果输出侧同接一个双绕组变压器，那么这个系统只要将其中一台逆变器的负极接地，整个系统中所有并联的逆变器负极电位也基本为零，这样的接地系统被称为虚拟接地系统。

由于组串式逆变器本身都有漏电流保护功能，在“单点虚拟接地”系统中，只要1台逆变器直流输入负极单点接地，其他组串式逆变器漏电流保护功能仍然能够正常工作，同时组串逆变器的功率不是特别大，漏电流很小。假设正极对大地放电，组串逆变器的漏电流不会很大,也就不会出现不可控的后果。

1.3.3 PID恢复方案

使用负极接地方法可以阻止PID的继续发生。但是该方法对逆变器有特殊要求.而且该方法只能针对新建设的光伏电站。对于已经发生PID现象的光伏电站，该方法只能阻止PID深化，不能对组件功率进行恢复。

目前很多厂家都开发出了自己的PID效应恢复设备，比如SMA就推出了PVO BOX(下称PVOB)恢复产品。笔者所在公司已使用过该产品，恢复效果良好。PVOB的原理非常简单：由于各种因素导致了电池片中PN结的导电离子大量损失，从而导致电池组件的发电能力大幅度下降。PVOB设备在夜间对组件和大地之间施加正电压(1000V)让白天从PN结中流失的导电离子回到PN结中，从而恢复电池组件的发电能力。