由于光伏(PV)太陽能面板設施可能發(fā)生新的危險，尤其是火災，所以未來的太陽能設計要求光伏系統(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備和設施中。
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）對應的MPPT，同預期一樣，性能降幅非?？捎^。
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閉起弧源，即光伏模塊或光伏逆變器。
電弧檢測仿真
設置
圖3是一個可能的電弧產(chǎn)生設置，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)設置的基礎。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. 電弧設置
電壓波形分析
首先關注電弧上的電壓，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。
