逆变器防PID，集中式优于组串式

1、引言

两种不同类型逆变器采用负极虚拟接地的PID方案有何差异？抑制效果是否相同？为此，笔者进行了深度剖析，供大家参考。

2、 集中式与组串式负极虚拟接地方案的差异

集中式与组串式逆变器均可采用负极虚拟接地方案来抑制组件PID，如图1所示。

图1 ：集中式与组串式的负极虚拟接地方案系统结构对比

根据图1，从防PID装置交流接入点、安装位置、负极对地电压获取及调整方式等方面，对两种类型逆变器负极虚拟接地方案的差异进行对比，如表1所示。

表1 ：集中式与组串式负极虚拟接地方案差异对比

3、集中式与组串式负极虚拟接地方案的效果分析

1）防PID时间差异

集中式负极虚拟接地方案为全天候抑制，组串式负极虚拟接地方案为部分时段抑制

交流中性点N的电位UN与逆变器直流负极U－的关系建立在电路回路连通的前提之下。对于组串式负极虚拟接地方案，在逆变器早晚待机及故障停机时，内部继电器均处于断开状态，防PID装置与组件之间的回路就被切断，UN与U－关系不成立，即使调整UN也无法使U－等于或大于0V，此时PID方案失效，如图2（b）所示。特别是在早晚逆变器待机时间段内，由于弱光下直流侧有电压，仍会导致组件PID现象。

集中式负极虚拟接地方案的防PID装置交流侧直接与逆变器的逆变桥臂连接，即使在主接触器断开情况下，仍可抬升逆变器内侧电压，防止组件发生PID现象，如图2（a）所示。

图2 ：集中式PID方案与组串式PID方案对比

2）是否可修复PID差异

集中式负极虚拟接地方案可修复已发生PID的组件；

由于组串式逆变器在夜间不工作时，内部继电器断开，调整UN也无法使U－等于或大于0V，不能对已发生PID现象的组件施加反向电压进行修复！一旦组件出现PID现象则会在全生命周期内对电站发电量产生影响。只能通过对每台逆变器额外配备装置进行PID修复，成本巨大，在实际电站应用中不具有可操作性。

而集中式负极虚拟接地方案可以利用组件PID的可逆性，在夜间对现场已发生PID现象的组件施加反向电压进行修复。

3）虚拟接地方案不同造成防PID效果差异

集中式负极虚拟接地方案直接采集负极母线电压，控制更稳定，现场效果更佳；

组串式负极虚拟接地方案中的防PID装置与数据采集器通讯，获取方阵内多台逆变器负极对地电压。基于通讯方式进行采集控制，闭环时间较长，响应滞后，且方阵内多台逆变器MPPT跟踪点在同一时间不一致且动态变化，无法保证所有组串负极对地电压在任意时刻均大于0。现场实测了西北某电站采用的组串式负极虚拟接地方案发现：组串负极对地电压在-30V到+5V间来回波动，PID抑制效果大打折扣，如图3（a）所示。

而集中式方案将所有组串进行汇流形成一条直流母线，防PID装置只需保证该母线负极对地电压大于0即可，控制更简单稳定快捷，PID抑制效果更佳。现场实测发现：集中式负极虚拟接地方案在电站应用中可使负极对地电压稳定在+6V左右，如图3（b）所示。

图3：电站现场实测组串式与集中式负极虚拟接地方案效果

4）其他差异

集中式负极虚拟接地方案的防PID装置可直接集成在机器内部，在机器出厂时即可安装完成，现场无需增加任何线缆走线。而组串式负极虚拟接地方案的防PID装置外置，需现场布置通讯电缆和电力线，增加了施工量和成本。

5、结论

通过对集中式与组串式逆变器采用的负极虚拟接地PID方案进行深入剖析发现：

集中式负极虚拟接地方案具有全天候抑制组件衰减能力，夜间具备PID修复功能，抑制效果理想，且现场施工量少，施工成本低，是电站理想的PID解决方案。

相对而言，组串式负极虚拟接地方案仅在逆变器运行时具备PID抑制能力，特别是早晚逆变器待机阶段，组件仍会发生PID，且无法在夜间对已出现PID现象的组件进行修复，一旦产生PID现象将伴随整个生命周期，带来较大的发电量损失。

因此，针对高湿盐雾等易产生PID现象的应用场合，如近期倍受广泛关注的水面光伏电站、沿海地区电站等，PID方案的好坏将成为逆变器选型最重要考虑因素之一，应引起电站投资者及设计人员的高度关注。