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光伏系統(tǒng)必備能力——電弧檢測


時間:2018-04-13 編輯:夏立
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由于光伏(PV)太陽能面板設(shè)施可能發(fā)生新的危險,尤其是火災(zāi),所以未來的太陽能設(shè)計要求光伏系統(tǒng)具備電弧檢測能力。

今天我們將說說電弧檢測需求的產(chǎn)生原因、對檢測方法進行分析,并提出了一種可能的解決方案來將電弧檢測集成到光伏逆變器設(shè)備和設(shè)施中。

直流電弧檢測——研究

挪威科技大學(NTNU)研究顯示,30 V的電壓即足以引起并維持電弧。他們的測試方法聚焦于電壓域以檢測電弧。他們還觀測到,當電弧燃燒時,光伏模塊上的電壓(典型值為60 V)下降。根據(jù)他們的電弧測試,壓降幅度約為10 V。電壓域分析的主要原因是實驗中使用了一個低成本微控制器。若非如此,他們建議使用更強大的DSP對電流信號的功率譜密度進行分析。

2007年,Swissolar在瑞士組織了一次名為“光伏直流陣列中的電弧——潛在危險和可能的解決方案”國際研討會,介紹了關(guān)于直流電弧對MPPT跟蹤的影響的一些有意義的情況,并建議未來的電弧檢測機制應(yīng)重點考慮這些情況。


圖1. 電弧對MPPT的影響(Willi Vaassen,TüV)


圖2顯示了不同電弧間隙(1 mm、3 mm和6 mm)對應(yīng)的MPPT,同預(yù)期一樣,性能降幅非常可觀。


圖2. 電弧檢測對MPPT工作點的影響(Willi Vaassen,TüV)


TüV的進一步研究顯示了MPPT跟蹤器中相同大小的間隙引起的工作點偏差。結(jié)果再次表明MPPT性能大幅降低。

對于這種直流電弧問題,建議解決方案是基于電流測量分析。檢測機制監(jiān)視負載中的電流和流至地的電流。負載中的電流通過一個濾波器,僅留下電弧特征頻率范圍。然后進行信號調(diào)理,并通過一個邏輯機制來關(guān)閉起弧源,即光伏模塊或光伏逆變器。

電弧檢測仿真

設(shè)置

圖3是一個可能的電弧產(chǎn)生設(shè)置,其符合UL1699B標準。


圖3. 電弧發(fā)生器(照片屬ADI所有,拍攝于利默里克工廠太陽能實驗室)


光伏電源系統(tǒng)與一個電弧發(fā)生器和一個1 Ω的鎮(zhèn)流電阻串聯(lián),形成測試系統(tǒng)設(shè)置的基礎(chǔ)。對通過系統(tǒng)的電壓和電流進行分析,以探索可能的檢測機制。



圖4. 電弧設(shè)置


電壓波形分析

首先關(guān)注電弧上的電壓,我們可得出一些有意義的信息。電弧間隙打開時,間隙上的電壓約為71 V。間隙閉合時,產(chǎn)生一個小電弧,圖5顯示間隙上的電壓降低20 V。當間隙保持閉合狀態(tài)時,一個穩(wěn)定的電流流過,電弧上幾乎檢測不到電壓。


關(guān)鍵詞:電弧檢測 光伏逆變器 測試測量 光伏太陽能    瀏覽量:4998

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