简介
因为光伏(PV)太阳能面板设备或许发生新的风险，尤其是火灾，所以未来的太阳能规划要求光伏体系具有电弧检测才能。本文说明晰电弧检测需求的发生原因，对检测办法进行剖析，并提出了一种或许的解决方案来将电弧检测集成到光伏逆变器设备和设备中。
布景
当今的太阳能光伏设备运用的逆变器有两类：微逆变器和组串式逆变器。微逆变器仅转化一个面板发生的电力，而组串式逆变器转化多个面板或一串面板发生的电力。本文要点讨论组串式逆变器类型的设备。这些设备中的功率逆变器体系将面板输出的直流电源转化为沟通电流，以便能够直接在家中运用、贮存于电池体系中或送回电网。在典型的住所太阳能光伏设备中，房顶的各个光伏模块串联衔接，构成光伏串，并从而衔接到能够处理两到四个光伏模块串的组串式逆变器。此外，针对家庭运用、电池储能或电网等不同状况，逆变器内部的最大功率点盯梢器(MPPT)优化光伏面板与输出之间的匹配度。
电弧是太阳能光伏和其他电流转化运用中或许发生的一种风险状况，有引发火灾的风险。对潜在起弧状况的检测和反响(体系关停)是此类体系有必要具有的一项要害安全特性。太阳能逆变器的直流侧和沟通侧均或许发生电弧。
例如，当电缆中有大电流经过期，断开这样的电缆或许引起直流电弧。别的，在太阳能电池发生辐照的一起，光伏阵列会继续供给电流，这使问题进一步复杂化，或许引发接连起弧，导致火灾。因而，光伏逆变器的直流侧十分简单发生风险。尽管逆变器有断开太阳能面板衔接的要求，但这仅仅用于保护，而非正常作业。
在运用的沟通侧，电弧在过零时或许会主动平息，过零事情每50 Hz或60
Hz发生一次，故而光伏逆变器的沟通侧不大简单发生电弧相关的风险。别的，商场上有电弧毛病断路器(AFCI)，用于检测沟通电路中的电弧毛病。
因而，电弧检测对太阳能光伏逆变器的确十分重要。
电弧检测应考虑检测光伏逆变器中的毛病，而且仅关断受影响的逆变器区域以保证设备安全运转，逆变器的其余部分则照旧安全作业。此外还应依据电弧相关性质，考虑光伏逆变器的发动或关断操作。
直流电弧检测——研讨
挪威科技大学(NTNU)研讨显现，30
V的电压即足以引起并保持电弧。他们的测验办法聚集于电压域以检测电弧。他们还观测到，当电弧焚烧时，光伏模块上的电压(典型值为60
V)下降。依据他们的电弧测验，压降起伏约为10
V。电压域剖析的首要原因是试验中运用了一个低成本微控制器。若非如此，他们主张运用更强壮的DSP对电流信号的功率谱密度进行剖析。
2007年，Swissolar在瑞士组织了一次名为“光伏直流阵列中的电弧——潜在风险和或许的解决方案”世界研讨会，介绍了关于直流电弧对MPPT盯梢的影响的一些有意义的状况，并主张未来的电弧检测机制应要点考虑这些状况。
图1.电弧对MPPT的影响(Willi Vaassen，TÜV)
太阳能运用的电弧检测剖析
图2显现了不同电弧空隙(1 mm、3 mm和6 mm)对应的MPPT，同预期相同，功能降幅十分可观。
图2.电弧检测对MPPT作业点的影响(Willi Vaassen，TÜV)
TÜV的进一步研讨显现了MPPT盯梢器中相同巨细的空隙引起的作业点误差。成果再次标明MPPT功能大幅下降。
关于这种直流电弧问题，主张解决方案是依据电流丈量剖析。检测机制监督负载中的电流和流至地的电流。负载中的电流经过一个滤波器，仅留下电弧特征频率规模。然后进行信号调度，并经过一个逻辑机制来关闭起弧源，即光伏模块或光伏逆变器。
电弧检测仿真
设置
图3是一个或许的电弧发生设置，其契合UL1699B规范。
图3.电弧发生器
(相片属ADI一切，拍摄于利默里克工厂太阳能试验室)
光伏电源体系与一个电弧发生器和一个1 Ω的镇流电阻串联，构成测验体系设置的根底。对经过体系的电压和电流进行剖析，以探究或许的检测机制。
图4.电弧设置
