1. Primero, comprenda por qué el sistema fotovoltaico no funciona correctamente.
Múltiples riesgos de exposición-largo plazo de módulos fotovoltaicos al aire libre:
Efecto de punto caliente: cuando una celda se obstruye, se daña o envejece, ya no genera electricidad sino que se convierte en una resistencia y consume la electricidad generada por otras celdas. Las temperaturas en el área pueden subir repentinamente a cientos de grados Celsius, suficiente para quemar paneles traseros e incluso encender componentes.
Cortocircuito interno del cable: el envejecimiento del aislamiento del cable, la entrada de agua en las costuras, la conexión virtual del conector, etc., pueden causar un cortocircuito y producir inmediatamente decenas de veces la corriente de falla de la corriente de trabajo normal.
Corriente inversa: cuando una cadena se detiene debido a una falla, la corriente de otras cadenas normales regresa a través de la cadena de falla, causando daños secundarios.
Los dispositivos semiconductores de potencia, como los IGBT en los inversores, son extremadamente sofisticados. Una vez que la corriente del lado de CC está fuera de control, puede sufrir daños permanentes en milisegundos y todo el inversor puede abandonarse.
La misión de un fusible fotovoltaico es cortar completamente el circuito en los primeros milisegundos después de un desastre.
2. Mecanismo de protección de componentes fotovoltaicos.
Protección 1: Aislar los puntos calientes de la quema.
Cuando una batería en particular experimenta un punto caliente, la corriente de falla aumenta rápidamente a lo largo del circuito de la cadena. Cuando la corriente excede un umbral establecido, el fusible se funde rápidamente, aislando completamente toda la línea defectuosa del sistema. Otras cadenas normales no se ven afectadas y continúan generando electricidad. En ausencia de un fusible, la corriente persistentemente alta generada por la fuente de calor viajará a lo largo del cable, no sólo quemando los componentes defectuosos sino también afectando potencialmente a los componentes adyacentes.
Protección 2: corte la corriente de cortocircuito-para evitar que el cable se incendie.
Cuando se produce un cortocircuito en serie, la corriente del circuito de cortocircuito-puede alcanzar más de 10 veces la corriente de funcionamiento normal. Si el fusible no se corta a tiempo, el cable se sobrecalentará, el aislamiento se derretirá e incluso encenderá el material circundante en poco tiempo. La respuesta de milisegundos del fusible puede prevenir un incendio en la fuente cortando el circuito antes de que la temperatura del cable aumente a un valor peligroso.
Protección 3: Prevenir el reflujo.
Cuando un string se desconecta de la red mediante un fusible, la corriente de otros strings normales no volverá a la rama en cuestión. Esto parece ser un "efecto secundario" de los fusibles, pero en realidad es una forma de protección extremadamente importante:-garantiza que las fallas se mantengan al mínimo y no proliferen ni se expandan.
3. Mecanismo de protección de los inversores.
Protección 1: Sirve como la "última línea de defensa" para los inversores.
Aunque el propio inversor tiene la función de protección contra desbordamiento, su velocidad de respuesta y capacidad de frenado son limitadas. Cuando ocurre un cortocircuito severo en el lado de CC, la corriente de falla aumenta rápidamente y puede haber quemado el IGBT antes de que se active el circuito de protección electrónica del inversor. El inversor con mecanismo de fusión físico puro no depende de ninguna señal electrónica, tiene una velocidad de respuesta rápida y una gran capacidad de fractura, y es una protección de nivel de hardware-insustituible para el terminal de entrada de CC del inversor.
Protección 2: Limita la potencia de falla y reduce el daño.
Incluso en caso de fallo, el fusible rápido del fusible puede acortar considerablemente la duración de la corriente de fallo. Cuanto más corta sea la duración de la corriente, menos energía se liberará al inversor y menor será el impacto en el dispositivo de alimentación. En muchos casos, debido a que el fusible corta el circuito en milisegundos, el inversor puede "sobrevivir" simplemente reemplazando el fusible para volver a funcionar, en lugar de reemplazar todo el dispositivo.
Protección 3: Lograr un aislamiento preciso de las ramas de falla para garantizar el funcionamiento general del sistema
En un sistema donde hay varias cadenas en paralelo al mismo inversor, si una cadena falla sin un fusible, la entrada de CC de todo el inversor se ve afectada, lo que puede desencadenar un apagado de protección del inversor y hacer que todas las cadenas dejen de generar electricidad. Con los fusibles en cascada, sólo se cortan las ramas defectuosas y el resto de la serie normal continúa alimentando el inversor, minimizando la pérdida de generación de energía del sistema.
4, cadena lógica completa de acción de protección de fusibles
En caso de mal funcionamiento, todo el proceso de protección es el siguiente:
La primera es la anomalía actual causada por cortocircuito, reflujo de punto caliente, sobrecarga, etc.
El segundo paso es aumentar la corriente rápidamente, y cuando la corriente alcanza la corriente nominal del fusible, el interior de la masa fundida comienza a calentarse y derretirse.
El tercer paso es derretir la masa fundida por completo, cortando el circuito en milisegundos a decenas de milisegundos.
Paso cuatro, restablezca la corriente de falla a cero y retire todos los componentes, cables e inversores del peligro.
Paso cinco, los operadores y el personal de mantenimiento localizan y reemplazan el fusible para restaurar el funcionamiento normal del sistema.
El proceso no requiere fuente de alimentación externa, es independiente de cualquier señal de control, no está influenciado por ninguna lógica de software y es el método de protección más puro y confiable.
5, ¿Por qué no se pueden reemplazar completamente los fusibles con protección electrónica?
Muchos se preguntarán: ¿El inversor no cuenta ya con protección electrónica de sobrecorriente? ¿Por qué necesitamos fusibles?
La razón es que la protección electrónica es una especie de "protección blanda" que se basa en la detección del sensor, el juicio del chip de control y el apagado del IGBT. Si alguno de los enlaces de este enlace tiene problemas, la protección puede fallar. Un fusible es una "protección dura" que reconoce sólo el tamaño de la corriente y, cuando llega, no se funde, no tiene enlaces intermedios, no funciona mal, no juzga mal y no requiere mantenimiento ni calibración.
La "combinación blanda/dura" es la solución más segura en un entorno de energía de alto-voltaje, alta-corriente y alto-fallo en el lado fotovoltaico de CC: la protección electrónica es responsable de la sobrecarga diaria y las anomalías menores, mientras que los fusibles son responsables de los cortocircuitos-más extremos y los fallos de alta-corriente. Los dos son complementarios e indispensables.
