Comme les nouveaux risques d'installations de panneaux solaires photovoltaïques (PV) peuvent se produire, en particulier dans le feu, l'avenir des exigences de conception de systèmes photovoltaïques solaires avec une capacité de détection d'arc. Cet article explique les causes de la demande de détection d'arc pour les méthodes de détection pour analyser et proposer une solution possible à la détection d'arc intégré dans l'équipement et les installations de l'onduleur photovoltaïque.
fond
utilisation des installations photovoltaïques solaires d'aujourd'hui onduleur a deux catégories: onduleurs micro et onduleurs string. Micro onduleurs convertissent l'énergie électrique générée uniquement un panneau, l'onduleur convertit une chaîne de caractères de panneau d'alimentation ou une chaîne d'une pluralité de panneaux produits. Cet article se concentre sur les groupes de discussion onduleurs string types d'installations. Ces onduleurs de puissance des installations sortie du panneau de système le courant continu en courant alternatif devant être utilisé à la maison directement, stockée dans un système de cellules ou à l'arrière de la grille. Dans une installation photovoltaïque résidentielle typique, le toit de chaque module photovoltaïque sont connectés en série pour former une chaîne photovoltaïque, à son tour relié à la chaîne peut être traité de deux à quatre onduleurs chaîne de module photovoltaïque. En outre, lorsque différents usages domestiques et analogues, ou d'une grille de batterie de stockage, à l'intérieur du convertisseur de suivi de point de puissance maximale (MPPT) pour optimiser le degré de correspondance entre la sortie du panneau photovoltaïque.
Arc est une situation dangereuse et d'autres applications en cours de conversion solaire photovoltaïque peut se produire, ce qui pose un risque d'incendie. détection d'arc potentiel et les conditions de réaction (arrêt du système) est une caractéristique clé de la sécurité de ces systèmes doit avoir. côté courant continu et côté courant alternatif de l'onduleur solaire sont susceptibles d'arc.
Par exemple, lorsqu'un grand courant à travers le câble, ce câble peut provoquer la déconnexion arc à courant continu. En outre, tandis que le rayonnement solaire se produit, le réseau PV continuera à courant d'alimentation, ce qui rend le problème plus compliqué, un arc électrique continue peut déclencher, provoquer un incendie. Par conséquent, le côté DC de l'onduleur PV est sujette à un danger. Bien que l'onduleur a déconnecté la connexion des panneaux solaires nécessaires, mais cela est utilisé uniquement pour l'entretien, plutôt que le travail.
Dans l'application de la partie AC de l'arc au passage à zéro peut être automatiquement désactivé, l'événement de passage par zéro se produit une fois tous les 50 Hz ou 60 Hz, et donc du côté courant alternatif du convertisseur de PV ne sont pas sujettes au risque de liés d'arc. En outre, un disjoncteur de défaut d'arc (un AFCI) sur le marché, pour le circuit de détection de défaut d'arc AC.
Par conséquent, la détection d'arc est en effet très important pour l'onduleur solaire photovoltaïque.
La détection de détecteur de défaut d'arc doit être considéré comme un onduleur photovoltaïque, et seulement de la zone touchée pour veiller à ce que l'onduleur fonctionnement en toute sécurité du reste de l'équipement, l'onduleur est la sécurité habituelle. propriétés de corrélation basées sur l'arc doivent également tenir compte du PV onduleur opération de démarrage ou d'arrêt.
La détection de DC - étude
(NTNU) étude de l'Université norvégienne des sciences montre que la tension de 30 V est suffisante pour provoquer et maintenir l'arc. Ils se sont concentrés sur la méthode d'essai pour détecter un domaine de tension d'arc. Ils ont également observé que, lorsque la tension de combustion de l'arc (typiquement 60 V) sur le module photovoltaïque diminue. Selon leurs tests d'arc, chute de pression d'environ 10 V. analyse de domaine tension est principalement utilisé dans les expériences d'un microcontrôleur à faible coût. Dans le cas contraire, ils suggèrent l'utilisation de plus puissante densité spectrale de puissance DSP du signal en cours d'analyse.
En 2007, Swissolar en Suisse a organisé un appelé - Séminaire international « Arc DC photovoltaïque ensemble des risques potentiels et les solutions possibles », il présente des informations intéressantes sur l'impact de l'arc à courant continu sur le suivi des MPPT et suggestions pour mécanisme de détection futur arc devraient se concentrer sur ces cas.
Figure 1. L'influence de l'arc de MPPT (Willi Vaassen, T? V)
Arc analyse de détection d'applications solaires
La figure 2 montre la différence de longueur d'arc (1 mm, 3 mm et 6 mm) correspondant à la MPPT, la même que la baisse de performance attendu, très impressionnante.
Figure 2. Effet du point de fonctionnement de l'arc de détection MPPT (Willi Vaassen, TUV)
D'autres études montrent l'écart du point de fonctionnement TUV en raison de l'écart de la même taille tracker MPPT. Les résultats ont montré à nouveau que réduire considérablement les performances MPPT.
Pour ce problème d'arc à courant continu, il est basé sur l'analyse de la mesure actuelle des solutions proposées. Mécanisme de détection surveille le courant dans la charge et les flux de courant à la masse. Un courant de charge à travers le filtre, ne laissant que l'arc plage de fréquence caractéristique. conditionnement du signal est alors effectuée, et pour fermer la source d'arc à travers un mécanisme logique, à savoir, le module photovoltaïque ou onduleur photovoltaïque.
Arc simulation de détection
installer
. La figure 3 est un ensemble d'arc possible, qui sont conformes aux normes UL1699B.
Figure 3. générateur d'arc
(Photo Toutes les ADI, prise dans le laboratoire d'énergie solaire de l'usine de Limerick)
Un système d'alimentation photovoltaïque avec un générateur d'arc et une résistance de charge de 1 en série, forment la base du système de test est fourni. Pour analyser par la tension et le courant du système, pour explorer le mécanisme de détection possible.
4. arc figure fourni
analyse de la forme d'onde de tension
Se concentrer d'abord sur la tension d'arc, nous pouvons tirer des informations significatives. Lorsque l'intervalle d'arc est ouvert, la tension aux bornes de l'intervalle est d'environ 71 V. Lorsque l'intervalle est fermé, ce qui entraîne dans un petit arc, la tension à travers l'espace 5 montre une diminution de 20 V. Lorsque l'écart est maintenu l'état fermé, un courant constant flux à peine détectée arc tension.
Toutefois, lorsque l'écart est ouvert et l'arc continue, la chute de pression peut être vu sur l'écart est d'environ 20 V. Cette tension reste constante, que l'écart augmente, la tension qui lui est appliquée augmente. Au niveau du point dans le temps, sans formation d'arc continue à se produire, la tension à travers le dos de l'écart à la valeur de consigne.
composante de courant continu et courant alternatif de la forme d'onde de tension sur la fente d'arc 5. FIG.
Une analyse plus approfondie de la performance de la forme d'onde de tension alternative peut révéler plus d'informations. Lorsque l'écart est pas fermé et transitoires de tension d'arc apparaissent sur la forme d'onde, comme représenté sur la. Figure 6 la zone de cercle rouge.
6. tension d'espace figure de l'arc AC Analyse
Lorsque l'arc est allumé et soutenue, et l'émergence d'un transitoire. Comme l'écart est ouvert en outre, l'amplitude de la composante à haute fréquence apparaît initialement faible, mais que l'écart se creuse, son amplitude augmente, jusqu'à ce que l'écart est trop large (100 V / 14 A à 14 mm) ne peut se maintenir et arc cause arrêter. Lorsque l'arrêt arc, l'émergence d'un nouveau haut transitoire.
Analyse du signal en cours
Maintenant, regardez les aspects actuels du système écoulés, ce qui suit est un aperçu de la forme d'onde du courant circulant à travers le système. Dans un premier temps espace est fermé, puis ouvrez l'écart, l'écart est trop grand courant dernier ne peut pas circuler à travers l'arc à un arrêt complet.
Figure 7. arc à courant continu et une composante alternative résultant de l'ampérométrie
Une analyse plus poussée du courant circulant à travers le système d'affichage: lorsque (fig. 8), la présence d'un arc, présente composante à haute fréquence dans le système; lorsque l'arc est absent (fig. 9), ces signaux n'existent pas.
8. La figure aucun arc - pas de composante à haute fréquence
9. La figure arc - avec une composante à haute fréquence
Analyse du spectre
Arc analyse du spectre est également importante. La figure 11 montre le spectre de fréquences de l'arc est présent dans le système. Il est visible dans le niveau du système de base ou plus. Lorsque la fréquence inférieure, le niveau plus élevé, plus facile à détecter, mais à ce niveau inférieur, il existe un système d'éléments de commutation, doit être filtrée afin de détecter une caractéristiques de l'arc. Dans la partie inférieure de la gamme de fréquences, vous devrez peut-être utiliser un ADC à haute résolution.
10. spectre actuel de la figure
À des fréquences plus élevées, bien qu'à une plus faible amplitude d'un arc existe, mais les éléments de commutation du système sont également présents amplitude plus faible, l'arc plus facilement détecté. Dans la région à haute fréquence, ADC basse résolution peut être suffisante.
Figure 11. pas de spectre de l'arc
Il y a une information précieuse, qui est, dans les mêmes conditions, quel que soit la tension d'arc électrique / courant beaucoup, la variation spectrale de. La figure 11 est extrêmement faible. Cela indique que la consistance d'arc, peut donc être détecté, le système.
épilogue
arc à courant continu doit résoudre le problème en fonction des points suivants:
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Les systèmes d'objets sont un arc électrique possible et circuit de détection d'arc est nécessaire. Assurez-vous que tous détectés à l'arc.
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Et puis mesurer l'intensité ou l'amplitude de l'arc.
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Il est clair pour déterminer si l'arc nécessaire, tout en éliminant les faux positifs systèmes d'arc sont causés par le rayonnement externe. Ainsi, le filtrage doit utiliser un mécanisme pour éliminer un arc électrique faux.
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A arcs en série et parallèles ont été traitées, la détection peut exiger complète (peut ne pas avoir besoin de) une pluralité de circuits indépendants.
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Afin d'assurer que le circuit électronique peut être automatiquement ou manuellement désactiver le générateur photovoltaïque et des connexions réseau, pour empêcher le feu de se propager.
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Cet article traite un certain nombre de contenu, sont résumés comme suit:
onduleur PV Arc test est un nouveau développement de l'énergie solaire photovoltaïque onduleur besoins.
Ou l'analyse de arcs électriques détection d'arc est principalement déployé dans le domaine actuel.
DC essais sur le terrain sont développées, en utilisant l'appareil d'essai répond instruction UL1699B qui comporte deux électrodes solides, un courant (7 A à 14 A) de passer à travers. Ensuite séparés, jusqu'à ce que l'arc généré, continuer en dehors assez loin jusqu'à ce que l'arc est arrêté.
Le suivi du point de puissance maximale (MPPT) peut jouer un rôle important dans la détection de l'arc, à développer doivent être considérés comme des solutions.
Le détecteur d'arc peut être analysé dans le bas du spectre (région 100 kHz). Une solution possible est la détection d'arc utilise 100 kHz en tant que filtre passe-bande du spectre de fréquences et de la série ADSP-CM40 ADC intégré.
À l'heure actuelle des produits AFCI sur le marché, qui est spécialement conçu pour les longs arc circuits AC de détection.
onduleur Arc détecteur de PV doit comporter un moyen de prévoir l'apparition d'un arc, de sorte que la durée de vie de l'arc ou une étape très tôt pour l'alerte rapide avant de pouvoir couper la source d'arc et arc continu au large. Ensuite, en douceur hors onduleur photovoltaïque, pour prévenir les incendies et les dommages à l'onduleur (si possible).
Nous devons faire plus de recherche et d'analyse autour de l'arc à prédire.
références:
Haeberlin, Heinrich. DC arc photovoltaïque tableau - les risques potentiels et les solutions possibles. Suisse Conférence internationale 2007.
Norum, Lars E, Schimpf, Fritz. Les systèmes PV pour prévenir la possibilité de production d'arc. Université norvégienne (NTNU) Technologie 2009.
Norum, Lars E, Schimpf, Fritz. DC reconnaissance de l'arc de câblage du système photovoltaïque. Université norvégienne (NTNU) Technologie 2009.
Sclocchi, Michele. Le risque de détection de défaut d'arc. National Semiconductor, 2011 ans.
ADSP-cm40x référence du matériel. société ADI, en 2015.
Page d'énergie renouvelable. ADI Company, 2016.
A propos de l'auteur
les membres de l'équipe solaire photovoltaïque Martin Murnane Irlande Limerick Ville ADI. Avant, il a travaillé pour l'équipe automobile de l'ADI. Avant de se joindre à ADI, il a travaillé sur le développement d'applications système de recyclage de l'énergie (Schaffner Systems), le travail (BMS) et d'autres domaines du développement logiciel d'application Windows / base de données (ordinateurs Dell) et en utilisant le développement de produits basée sur la technologie de jauge de contrainte. Il est titulaire d'un diplôme en génie électrique et titulaire d'une maîtrise en administration des affaires de l'Université de Limerick.
