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对贵重太阳能装置的有效保护

导读: 太阳能装置通常装在屋顶等户外位置,也越来越多地装在开阔地带,因而过电压带来的风险极高,而太阳能组件与逆变器(直流电平)之间长长的引线以及接至电网(交流电平)的馈线则又加剧了这一风险。

  目前,对贵重太阳能装置及其电子配备的过电压与电流浪涌的可靠保护日显重要。TDK-EPC为此打造了可靠且成本较低的解决方案:爱普科斯热保护压敏电阻及气体放电管。

  太阳能装置通常装在屋顶等户外位置,也越来越多地装在开阔地带,因而过电压带来的风险极高,而太阳能组件与逆变器(直流电平)之间长长的引线以及接至电网(交流电平)的馈线则又加剧了这一风险。图1为典型太阳能逆变器的结构:将来自太阳能组件的直流电压转换成交流电压,然后供给电网。

 

  

 

  在逆变器输入端实现全面保护

 

  额定电压为1000 V DC的金属氧化物压敏电阻通常用于太阳能逆变器的直流输入。根据待处理线路电压,例如电压为300 VRMS的压敏电阻可以是变频器输出的首选。在这两种情况下,也可使用充气式气体放电管以实现额外防护。图2为太阳能逆变器直流输入的常用电路设计:最简化版本(图2a)仅使用一个额定电压为1000 VRMS的压敏电阻(例如片状,直径20毫米)。在这种情况下,额定直流电压为1414 V DC,而钳位电压在100 A时为2970 V。图2b所示电路通过串联的两个压敏电阻运作,两元件应专用于550 VRMS (745 V DC),以提供相同保护。这一设计提供了一大优点:钳位电压在电流为100 A时仅为2710 V,从而进一步抑制过电压。此外,待吸收能量将平均分布于两个组件,从而降低负荷系数。图2c所示电路则在压敏电阻与地面之间添加了一个气体放电管。这一设计仍将提供充分保护,特别是当单个或两个压敏电阻出现故障或因负荷导致老化时。必须使用气体放电管,以免当两个压敏电阻同时故障时进入持续导电状态。

 

  

 

  原则上,电源线侧提供相同电路方案。对于欧洲高达240 VRMS的典型电网电压来说,应选择额定电压有300 或 320 VRMS的压敏电阻。就本质而言,由于标准电源的输入电路专为线路运行设计,因此这些电路并没有太多差别。

  由于太阳能逆变器所在技术领域较新,因此并没有针对其老化行为以及老化对内部保护元件的影响进行过长期研究。然而,由电源及其它设备方面得知,基于半导体的元件(如陶瓷压敏电阻)可能会由于持续性低幅度脉冲负载导致退化,随之致使漏电越来越严重。如果元件内部由此而产生的高功率损耗无法通过对流耗散,那么,则可能发生极端情况:不断加热导致短路,随后会破坏压敏电阻。

 

  

 

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