光伏系統(tǒng)直流側(cè)電壓提升至1500V，以及210電池片的推廣應(yīng)用，對整個光伏系統(tǒng)的電氣安全提出了更高的要求。系統(tǒng)電壓提升了以后，對系統(tǒng)的絕緣及安全問題提出了挑戰(zhàn)，增加了組件、逆變器接線、內(nèi)部電路的絕緣擊穿風(fēng)險。這就需要在發(fā)生對應(yīng)故障時，保護措施能夠及時有效地隔離故障。

為了兼容電流提升的組件，逆變器廠商將組串輸入電流從15A提升至20A。在解決20A輸入電流問題時，逆變器廠家優(yōu)化了MPPT的內(nèi)部設(shè)計，將MPPT的組串接入能力擴展到三路及以上。在故障情況下組串可能出現(xiàn)電流反灌問題，為解決這個問題，具有“智能直流關(guān)斷”功能的直流開關(guān)應(yīng)運而生。

01傳統(tǒng)隔離開關(guān)

與智能直流開關(guān)的區(qū)別

首先，傳統(tǒng)直流隔離開關(guān)能進行額定電流以內(nèi)的開斷，如標(biāo)稱15A，那么就可以斷開額定電壓下15A及以內(nèi)的電流。雖然生產(chǎn)廠商會對隔離開關(guān)進行一定的過載開斷能力的標(biāo)稱，但通常不能開斷短路電流。

隔離開關(guān)與斷路器的最大區(qū)別是，斷路器具有開斷短路電流的能力，故障時的短路電流遠(yuǎn)大于斷路器的額定電流；由于光伏直流側(cè)短路電流通常為額定電流1.2倍左右，部分隔離開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)也能開斷直流側(cè)的短路電流。

目前固德威GW225KN-HT逆變器使用的智能直流開關(guān)，除了滿足IEC60947-3認(rèn)證外，還滿足一定容量的過電流分?jǐn)嗄芰?，可以在?biāo)稱的短路電流范圍內(nèi)開斷過流故障，有效地解決了組串電流反灌的問題。同時，智能直流開關(guān)搭配逆變器的DSP，使開關(guān)的脫扣單元能夠精準(zhǔn)快速地實現(xiàn)過流保護、短路保護等功能。

智能直流開關(guān)電氣原理圖

02固德威逆變+智能DC開關(guān)保護

光伏系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)每路MPPT下組串的輸入路數(shù)≥3路時，需在直流側(cè)配置熔絲保護。應(yīng)用組串式逆變器的優(yōu)勢就是采用無熔絲設(shè)計來降低直流側(cè)頻繁更換熔絲的運維工作，固德威GW225KN-HT逆變器使用智能直流開關(guān)代替熔絲的設(shè)計方案，每路MPPT可輸入3路組串，在極端故障情況下會發(fā)生2路組串電流反灌至1路組串的風(fēng)險，此時智能直流開關(guān)會通過分勵脫扣器彈開DC開關(guān)，及時斷開回路，保證故障的快速切除。

MPPT組串電流反灌原理圖

分勵脫扣器本質(zhì)上是一個分閘線圈加脫扣器，給分勵脫扣線圈加上規(guī)定的電壓，通過電磁吸合等動作使得直流開關(guān)執(zhí)行機構(gòu)脫扣來分閘，分勵脫扣器常用在遠(yuǎn)距離自動斷電的控制上。配置在固德威逆變器上的智能直流開關(guān)時，可以通過逆變器DSP發(fā)出指令使直流開關(guān)脫扣分閘，斷開直流開關(guān)回路。

使用分勵脫扣保護功能的逆變器，首先需要保證分勵線圈的控制電路先獲得控制電源，才可以保證主回路的脫扣保護功能。

03智能直流開關(guān)的應(yīng)用前景

隨著光伏直流側(cè)的安全逐漸得到重視，AFCI及RSD等安全功能近期被提及得越來越多。智能直流開關(guān)同樣重要，發(fā)生故障時，智能直流開關(guān)能有效地利用智能開關(guān)的遠(yuǎn)程操控性和整體控制邏輯，在AFCI或RSD動作以后，由DSP發(fā)出脫扣信號，自動跳開直流DC隔離開關(guān)形成明顯斷開點，保障檢修人員的安全。直流開關(guān)在分?jǐn)啻箅娏鲿r會影響開關(guān)的電氣壽命，使用智能直流開關(guān)時，開斷只消耗直流開關(guān)的機械壽命，有效地保護了直流開關(guān)的電氣壽命和滅弧能力。

智能直流開關(guān)的應(yīng)用也使得逆變器設(shè)備在戶用場景可靠的“一鍵關(guān)斷”成為可能；其次，通過DSP控制關(guān)斷的設(shè)計，在緊急情況發(fā)生時，可通過DSP發(fā)出信號快速、準(zhǔn)確地關(guān)斷逆變器的DC開關(guān)，形成可靠的檢修斷開點。

04總結(jié)

智能直流開關(guān)的應(yīng)用主要解決了電流反灌的保護問題，但是具備的可遠(yuǎn)程脫扣的功能是否可以應(yīng)用到其他分布式、戶用場景，行成更可靠的運維保障，提高緊急狀態(tài)下用戶處理故障的能力，還需行業(yè)對智能直流開關(guān)的應(yīng)用和驗證。

審核編輯：湯梓紅