- 太陽(yáng)能裝置的過(guò)電壓與電流浪涌的電路保護
- 愛(ài)普科斯熱保護壓敏電阻及氣體放電管
目前，對貴重太陽(yáng)能裝置及其電子配備的過(guò)電壓與電流浪涌的可靠保護日顯重要。TDK-EPC為此打造了可靠且成本較低的解決方案：愛(ài)普科斯熱保護壓敏電阻及氣體放電管。
太陽(yáng)能裝置通常裝在屋頂等戶(hù)外位置，也越來(lái)越多地裝在開(kāi)闊地帶，因而過(guò)電壓帶來(lái)的風(fēng)險極高，而太陽(yáng)能組件與逆變器（直流電平）之間長(cháng)長(cháng)的引線(xiàn)以及接至電網(wǎng)（交流電平）的饋線(xiàn)則又加劇了這一風(fēng)險。圖1為典型太陽(yáng)能逆變器的結構：將來(lái)自太陽(yáng)能組件的直流電壓轉換成交流電壓，然后供給電網(wǎng)。
在逆變器輸入端實(shí)現全面保護
額定電壓為1000 V DC的金屬氧化物壓敏電阻通常用于太陽(yáng)能逆變器的直流輸入。根據待處理線(xiàn)路電壓，例如電壓為300 VRMS的壓敏電阻可以是變頻器輸出的首選。在這兩種情況下，也可使用充氣式氣體放電管以實(shí)現額外防護。圖2為太陽(yáng)能逆變器直流輸入的常用電路設計：最簡(jiǎn)化版本（圖2a）僅使用一個(gè)額定電壓為1000 VRMS的壓敏電阻（例如片狀，直徑20毫米）。在這種情況下，額定直流電壓為1414 V DC，而鉗位電壓在100 A時(shí)為2970 V。圖2b所示電路通過(guò)串聯(lián)的兩個(gè)壓敏電阻運作，兩元件應專(zhuān)用于550 VRMS （745 V DC），以提供相同保護。這一設計提供了一大優(yōu)點(diǎn)：鉗位電壓在電流為100 A時(shí)僅為2710 V，從而進(jìn)一步抑制過(guò)電壓。此外，待吸收能量將平均分布于兩個(gè)組件，從而降低負荷系數。圖2c所示電路則在壓敏電阻與地面之間添加了一個(gè)氣體放電管。這一設計仍將提供充分保護，特別是當單個(gè)或兩個(gè)壓敏電阻出現故障或因負荷導致老化時(shí)。必須使用氣體放電管，以免當兩個(gè)壓敏電阻同時(shí)故障時(shí)進(jìn)入持續導電狀態(tài)。
原則上，電源線(xiàn)側提供相同電路方案。對于歐洲高達240 VRMS的典型電網(wǎng)電壓來(lái)說(shuō)，應選擇額定電壓有300 或 320 VRMS的壓敏電阻。就本質(zhì)而言，由于標準電源的輸入電路專(zhuān)為線(xiàn)路運行設計，因此這些電路并沒(méi)有太多差別。[page]
由于太陽(yáng)能逆變器所在技術(shù)領(lǐng)域較新，因此并沒(méi)有針對其老化行為以及老化對內部保護元件的影響進(jìn)行過(guò)長(cháng)期研究。然而，由電源及其它設備方面得知，基于半導體的元件（如陶瓷壓敏電阻）可能會(huì )由于持續性低幅度脈沖負載導致退化，隨之致使漏電越來(lái)越嚴重。如果元件內部由此而產(chǎn)生的高功率損耗無(wú)法通過(guò)對流耗散，那么，則可能發(fā)生極端情況：不斷加熱導致短路，隨后會(huì )破壞壓敏電阻。
標準化機構及保險業(yè)提出更高要求
各大標準化機構，如UL和IEC等，已開(kāi)始警惕這一安全風(fēng)險，并強調：日后的應用需保證對壓敏電阻進(jìn)行溫度監控并能夠在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)。不過(guò)，最近公布的IEC62109-1標準——《太陽(yáng)能發(fā)電系統用電力轉換器之安全標準——第1部分：通用要求》并未明確相關(guān)問(wèn)題。而其它標準，如IEC 60950-1最新版，明確指出：特殊用途必須使用符合IEC61051-2-2以及IEC 60950-1附錄Q的壓敏電阻，同時(shí)要為該類(lèi)壓敏電阻配備相應熔絲。
保險公司則就該情形提出了更為嚴格的要求。他們指出，除其它情況外，輸出超過(guò)50 kW的太陽(yáng)能裝置必須保證其過(guò)電壓保護符合IEC61643-11第二類(lèi)（粗保護）。
為使太陽(yáng)能逆變器制造商以低成本滿(mǎn)足各大標準及保險公司的嚴格要求，TDK-EPC現開(kāi)發(fā)出 ETFV系列（愛(ài)普科斯熱熔式壓敏電阻）。這些組件通過(guò)串聯(lián)電路組合在一起，包括一個(gè)壓敏電阻和一個(gè)熱熔絲。如果壓敏電阻已嚴重退化，并致使較高漏電流導致過(guò)熱，熔絲將熔斷以斷開(kāi)壓敏電阻。上述元件的一大特色便是監視引線(xiàn)：通過(guò)延伸壓敏電阻與熱熔絲之間的觸點(diǎn)以驅動(dòng)LED（參見(jiàn)圖3）。
