小型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電路保護(hù)思考

　　圖5 PolyZen器件電路

　　在控制器、逆變器的電路中，大功率的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件用于電力轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。這些器件即使在規(guī)定工作條件下運(yùn)行，也會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)、不可預(yù)測(cè)并且呈現(xiàn)不同阻值的阻性短路。出現(xiàn)電阻失效時(shí)，僅10W的功率就可能產(chǎn)生溫度在180℃以上的局部熱點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于典型的印刷電路板玻璃躍變溫度(135℃)，造成電路板的環(huán)氧結(jié)構(gòu)損壞，并產(chǎn)生熱故障事件; 最終可能導(dǎo)致器件及印刷電路板過(guò)熱、冒煙甚至起火。

　　泰科電子電路保護(hù)部門(mén)新推出的RTP器件具有既適合最高溫度達(dá) 260℃的無(wú)鉛回流焊工藝，又能在激活后在200℃斷開(kāi)進(jìn)行溫度保護(hù)。200℃的斷開(kāi)溫度高于大部分正常工作的電子器件的正常工作溫度范圍，有助于防止誤動(dòng)作，提高系統(tǒng)可靠性。 同時(shí)該溫度低于常見(jiàn)無(wú)鉛焊料熔點(diǎn)。所以，當(dāng)旁邊的器件在規(guī)定溫度范圍內(nèi)工作時(shí)，RTP器件不會(huì)斷開(kāi)電路，但在器件脫焊和形成額外短路的潛在風(fēng)險(xiǎn)之前會(huì)斷開(kāi)電路。這種適合回流焊的表面貼裝溫度保險(xiǎn)器件相對(duì)于需要手工焊接的插腳溫度保險(xiǎn)絲，在裝配焊接后具有良好的可靠性和一致性。

　　儲(chǔ)能電池組的保護(hù)

　　在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能電池的性能和安全也是非常重要的。不管是鉛酸電池還是鋰離子電池構(gòu)成的儲(chǔ)能電池組，在接線安裝過(guò)程中、在使用中都存在電纜短路、電池正負(fù)極誤接短路、或電池組溫度過(guò)高等潛在故障。這些故障輕則損壞設(shè)備電路，重則造成財(cái)產(chǎn)、人身安全事故。在電池組中合理使用基于PPTC技術(shù)的過(guò)流保護(hù)和溫度檢測(cè)可有效保護(hù)電池組、減少此類故障造成的性能下降和安全隱患。

　　任何類型的儲(chǔ)能電池組在運(yùn)輸、安裝及使用時(shí)都有可能遭遇外部短路。為防止電池組短路引起的嚴(yán)重后果，過(guò)流保護(hù)是必須的。除了PolySwitch自恢復(fù)保險(xiǎn)絲以外，泰科電子電路保護(hù)部門(mén)還研發(fā)了MHP混合器件。這種MHP器件采用了一種新的混合式技術(shù)，它可提供一種可恢復(fù)得、緊湊、穩(wěn)健的電路保護(hù)器件。它能在額定電壓超過(guò)30VDC的情況下提供30A以上的工作電流。這種金屬混合PPTC器件(MHP)由一個(gè)雙金屬片保護(hù)器和一個(gè)聚合物正溫度系數(shù)(PPTC)器件并聯(lián)而成。這種組合既能提供可復(fù)位的過(guò)電流保護(hù)功能，又可利用PPTC器件的低電阻特性來(lái)防止雙金屬片在大電流條件下產(chǎn)生電弧，同時(shí)還能加熱雙金屬片，使其保持在打開(kāi) 鎖定狀態(tài)。這種器件避免了電路斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的拉弧，故而延長(zhǎng)了觸電的壽命。由于該器件是密封且無(wú)弧，特別適合防暴場(chǎng)合的應(yīng)用。

　　圖6 MHP30-36實(shí)物圖和機(jī)械尺寸圖

　　圖6所示的MHP30-36器件是泰科電子規(guī)劃的MHP產(chǎn)品系列中的首批器件，最大額定值為36VDC/100A，在100A (@25°C)條件下的跳閘時(shí)間小于5秒。這些器件的工作電流為30A，初始電阻不到2mΩ，低于常見(jiàn)雙金屬保護(hù)器的初始電阻(通常為3至4mΩ)。該系列的產(chǎn)品能為太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能系統(tǒng)提供更可靠和安全的電路保護(hù)。

　　由于充、放電及能量密度等方面的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的鋰離子電池組用于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中。鋰離子電池組的安全保護(hù)的要求更加嚴(yán)格。除了傳統(tǒng)過(guò)流、過(guò)溫(過(guò)沖引起的)保護(hù)要求之外，高串鋰離子電池的均衡以及電壓檢測(cè)電路的保護(hù)問(wèn)題均隨之而來(lái)。泰科電子電路保護(hù)部門(mén)成功為高串鋰離子電池組客戶提供了涉及過(guò)溫檢測(cè)保護(hù)，以及均衡及電壓檢測(cè)電路短路保護(hù)的解決方案，并在客戶應(yīng)用中得到了很好的驗(yàn)證。圖7所示即為PPTC在高串鋰離子電池組中的應(yīng)用，主要用于檢測(cè)電池組內(nèi)部溫度實(shí)現(xiàn)過(guò)溫保護(hù)和防止電池在均衡或者電壓檢測(cè)過(guò)程中的短路狀況。

　　圖7 PPTC在高串鋰離子中的應(yīng)用：溫度檢測(cè)保護(hù)以及均衡/電壓檢測(cè)短路保護(hù)

　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載可以是多種多樣的子系統(tǒng)或設(shè)備，譬如LED照明燈具，野外無(wú)人值守檢測(cè)、記錄或通訊設(shè)施等。依據(jù)子系統(tǒng)的特征和使用環(huán)境不同，子系統(tǒng)及設(shè)備也需要不同等級(jí)的電路保護(hù)。在設(shè)計(jì)這些保護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)從系統(tǒng)的角度出發(fā)，協(xié)同耦合各設(shè)備、各子系統(tǒng)保護(hù)，以達(dá)到最好的保護(hù)系統(tǒng)的效果。在這方面，泰科電子瑞侃電路保護(hù)部擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，竭誠(chéng)為業(yè)內(nèi)客戶提供完整的解決方案。