Vous apprendre à sélectionner correctement le bon interrupteur PV DC

En plus des composants de base tels que les modules PV et les onduleurs, les commutateurs PV DC jouent également un rôle essentiel dans le bon fonctionnement de Systèmes d'alimentation photovoltaïque, qui ont connu de fréquentes flambées de problèmes de qualité ces dernières années. La fiabilité et la stabilité des commutateurs PV DC ne sont pas seulement liées au fonctionnement sûr et fiable des systèmes de distribution PV, mais également à la production d'électricité et aux revenus stables de l'industrie PV. Par conséquent, de bons produits de distribution d'énergie sont particulièrement importants.

En 2014, le fiasco australien du rappel des interrupteurs PV DC a fait prendre conscience aux investisseurs des centrales électriques de l'importance des interrupteurs PV DC. En Chine, des incendies dans des centrales électriques causés par la qualité des interrupteurs se sont également produits de temps à autre.

Les principaux problèmes avec ces commutateurs CC sont.

Une impédance de contact élevée provoque une surchauffe et même des incendies ; L'interrupteur ne peut pas être éteint correctement et la poignée de l'interrupteur reste à l'état « OFF » ; Une coupure incomplète provoque des étincelles ; Comme le courant de fonctionnement admissible est trop faible, il est facile de provoquer une surchauffe et d'endommager la chambre de l'interrupteur de l'interrupteur ou même une déformation de la forme.

Il existe également de nombreux disjoncteurs dits CC sur le marché aujourd'hui qui ne sont pas de véritables disjoncteurs CC, mais sont améliorés par rapport aux disjoncteurs CA. Les systèmes PV déconnectent généralement la tension et le courant sont relativement élevés, en cas de défaut à la terre, le courant de court-circuit élevé rapprochera les contacts, créant ainsi un courant de court-circuit extrêmement élevé, jusqu'à des milliers d'ampères (selon le différents produits). En particulier, il est courant dans les systèmes PV d'avoir plusieurs entrées de panneaux parallèles ou plusieurs entrées de panneaux indépendantes, de sorte qu'il est nécessaire de couper plusieurs entrées CC de panneaux parallèles ou plusieurs entrées CC de panneaux indépendants en même temps, ces occasions nécessiteront plus capacité d'interruption des commutateurs CC, ces disjoncteurs CC améliorés utilisés dans les systèmes photovoltaïques peuvent être très risqués.

La plupart des matériaux utilisés dans tout disjoncteur CA sont fabriqués en utilisant une conception adaptée aux circuits CA, ce qui signifie qu'il s'agit d'une onde sinusoïdale de 50/60 Hz, que la tension de charge soit de 230 volts (CA) ou de 400 volts (CA). Lors de la mise sous et hors tension de l'alimentation secteur, il est important de noter que la tension est caractérisée par le fait qu'elle doit passer par 0 volt, donc bien que la situation varie d'une charge à l'autre, le courant disparaîtra progressivement de lui-même - cela signifie que même si le disjoncteur est activé et désactivé au pic de l'alimentation et qu'un arc se forme entre les contacts, le processus de réduction de la tension d'alimentation à 0 volt signifie que la tension de la charge tendra également à zéro L'arc est éteint. Cependant, la tension de charge continue reste toujours constante et la puissance entre les contacts est toujours constante à moins que la charge ne passe à zéro. Si la charge est de 500 volts (DC), 25 ampères, alors elle est maintenant, une seconde plus tard, une minute plus tard, une heure plus tard, 500 volts, 25 ampères - elle reste constante. Contrairement au courant alternatif, toutes les charges CC ont une charge constante entre les contacts de l'interrupteur CC tout au long du processus d'arrêt ; Le courant continu ne franchit pas le niveau 0 volt à moins qu'il y ait une panne de courant du système (ou une autre erreur).

I. Plusieurs critères pour une bonne sélection d'interrupteurs DC

Comment choisir le bon interrupteur DC pour votre système PV ? Les critères suivants peuvent être utilisés comme référence.

1. Essayez de choisir une grande marque, en particulier une qui a passé la certification internationale

Les disjoncteurs PV DC sont principalement certifiés en Europe IEC60947-3 (norme européenne commune, suivie par la plupart des pays d'Asie-Pacifique), UL 508 (norme américaine commune), UL508i (pour les systèmes PV avec interrupteurs DC norme américaine), GB14048.3 ( norme nationale commune), CAN/CSA-C22.2 (norme canadienne commune), VDE0660 .

À l'heure actuelle, les marques internationales possèdent toutes les certifications ci-dessus, telles que IMO du Royaume-Uni et SANTON des Pays-Bas, tandis que la plupart des marques nationales n'ont passé que la norme générale IEC60947-3.

2. Choisissez un disjoncteur DC avec une bonne fonction d'extinction d'arc

L'effet d'extinction d'arc est l'un des indicateurs les plus importants pour évaluer l'interrupteur DC. Les vrais disjoncteurs à courant continu ont des dispositifs d'extinction d'arc spéciaux et peuvent être désactivés avec une charge. Généralement, la conception réelle de la structure du disjoncteur CC est spéciale, la poignée et les contacts ne sont pas directement connectés, de sorte que le temps de marche/arrêt ne fait pas directement tourner les contacts et se déconnecte, mais il y a un ressort spécial pour la connexion, lorsque la poignée tourne ou se déplace vers un point spécifique déclenche tous les contacts "déconnexion brutale", produisant ainsi une action de marche et d'arrêt très rapide, de sorte que la durée de l'arc est relativement courte.

Généralement, l'arc des marques internationales de premier rang de commutateurs CC photovoltaïques dure quelques millisecondes pour s'éteindre, comme le système SI de l'OMI prétend être en 5 millisecondes pour éteindre l'arc. Alors que l'amélioration générale du disjoncteur CA par rapport à l'arc du disjoncteur CC dure plus de 100 millisecondes.

3. Haute tension et résistance au courant

La tension générale du système PV peut atteindre 1000 V (600 V aux États-Unis), et le courant à déconnecter varie selon la marque et la puissance du module, et si le système PV est connecté en parallèle avec plusieurs chaînes ou indépendamment (multiple MPPT) . La tension et le courant du commutateur CC sont déterminés par la tension de chaîne et le courant parallèle du générateur photovoltaïque à déconnecter. Les disjoncteurs PV DC sont sélectionnés en référence à l'expérience suivante :

Tension = NS x COV x 1,15 (Équation 1.1) Courant = NP x ISC x 1,25 (Équation 1.2) où

NS - nombre de panneaux connectés en série

NP- Nombre de batteries connectées en parallèle VOC- Tension de circuit ouvert du panneau ISC - Courant de court-circuit du panneau 1,15 et 1,25 sont des facteurs empiriques Généralement, les commutateurs CC des grandes marques peuvent déconnecter la tension CC du système 1000 V et sont même conçus pour déconnecter l'entrée CC 1500 V. Les grandes marques ont souvent des séries de commutateurs CC haute puissance, telles que les commutateurs CC PV d'ABB avec des centaines de séries de produits d'ampères, IMO se concentre sur les commutateurs CC pour les systèmes photovoltaïques distribués et peut fournir des commutateurs CC 50A, 1500V. Alors que certains petits fabricants ne peuvent généralement fournir que des commutateurs CC 16A, 25A, sa technologie et son processus sont difficiles à produire des commutateurs CC PV haute puissance.

4. Modèles de produits complets

Généralement, les commutateurs CC des grandes marques ont différents modèles pour répondre aux besoins de différentes occasions, y compris des terminaux externes, intégrés, en série et parallèles pour répondre aux multiples entrées MPPT, avec et sans verrouillage, et plus encore pour répondre à une variété d'installation. méthodes telles que le montage sur socle (installé dans la barre omnibus et l'armoire de distribution), le montage monotrou et sur panneau, etc.

5. Haut niveau de matériaux ignifuges et de protection

Généralement, le boîtier, le matériau du corps ou la poignée des interrupteurs CC sont en plastique, qui ont leurs propres caractéristiques ignifuges et peuvent généralement répondre aux normes UL94. Le boîtier ou le corps d'un interrupteur CC de bonne qualité peut répondre aux normes UL94 V-0, tandis que la poignée répond généralement aux normes UL94V-2.

Deuxièmement, pour les interrupteurs CC intégrés à l'intérieur de l'onduleur, s'il existe une poignée externe pour la commutation, le niveau de protection de l'interrupteur doit généralement répondre au moins aux exigences de test pour le niveau de protection de l'ensemble de la machine. Les onduleurs à chaîne (généralement inférieurs à 30 kW) qui sont actuellement plus utilisés dans l'industrie répondent généralement au niveau de protection IP65 de l'ensemble de la machine, ce qui nécessite une exigence plus élevée pour le commutateur CC intégré et l'étanchéité du panneau lorsque la machine est installé. Pour les interrupteurs CC externes, s'ils sont installés à l'extérieur, ils doivent respecter au moins le niveau de protection IP65.

II. Étapes de sélection des interrupteurs DC dans les systèmes PV

La sélection du commutateur PV DC est généralement basée sur l'estimation initiale des paramètres clés et garantit une marge suffisante. La puissance de sortie du panneau PV lui-même dans le système PV est affectée par les conditions météorologiques, la température ambiante, le suivi du point de puissance de l'onduleur, etc. Deuxièmement, l'onduleur PV lui-même a une limitation et une protection de la puissance d'entrée, une tension d'entrée maximale autorisée, ainsi qu'une limitation de courant et protection ; enfin, la capacité d'arrêt nominale de l'interrupteur CC lui-même et la température ambiante sont également liées.

Lorsque l'environnement est certain, la sortie du panneau (groupe de batteries) est affectée par le suivi de puissance du côté CC de l'onduleur, et à mesure que la tension augmente, la capacité du commutateur CC à allumer et éteindre le courant diminue (thermique effet). En général, le commutateur CC utilisé est capable d'interrompre la tension et le courant de sortie réels du panneau, les conditions météorologiques, la stabilité de l'environnement, le suivi de la puissance de l'onduleur, etc. doivent tous être pris en compte.

L'approche la plus simple consiste à sélectionner un interrupteur CC (à la fois externe et interne) qui répond aux exigences des équations 1.1 et 1.2 ci-dessus. Puisqu'il est impossible pour le panneau de fonctionner à la tension de court-circuit et au courant de circuit ouvert maximum, les commutateurs CC externes utilisent généralement la tension et le courant de point de puissance maximum comme référence.

Tension = NS xVMP x 1,15 (Équation 1.3)

Courant = NP x IMP x 1,25 (Équation 1.4) Pour le commutateur CC intégré, il peut également être limité par la tension d'entrée maximale et le courant de l'onduleur lui-même, donc afin de réduire raisonnablement les coûts du système, le commutateur CC est généralement en fonction de la tension et du courant de sortie réels du panneau de batterie, et pas plus élevés que la tension et le courant de protection de l'onduleur sélectionné pour l'utilisation. En général, la courbe V-1 marche-arrêt de l'interrupteur CC doit envelopper la courbe de tension et de courant CC d'entrée admissible de l'onduleur. En général, la sélection d'un interrupteur PV DC peut être basée sur les étapes suivantes.

1. Déterminer la tension du système

La tension maximale autorisée du commutateur CC sélectionné doit pouvoir répondre aux exigences de tension du système PV. Généralement, la tension maximale du système est de 600 V pour les onduleurs monophasés et de 1 000 V pour les onduleurs triphasés de chaîne ou de centrale électrique.

2. Déterminer le nombre de chemins de chaîne de batterie indépendants

S'il s'agit d'un interrupteur DC intégré, il a une relation avec le nombre de MPPT indépendants de l'onduleur car il est intégré à l'intérieur de l'onduleur. Les onduleurs courants sont MPPT simple, MPPT double, et il existe quelques onduleurs connectés au réseau avec trois MPPT sur le marché. Le nombre de MPPT indépendants de l'onduleur détermine le nombre de paires de sections de passage indépendantes du commutateur DC intégré sélectionné.

S'il s'agit d'un commutateur CC externe, cela peut être lié à la mise en réseau du système conçu. Vous pouvez choisir un commutateur CC externe avec passage pour plusieurs chaînes de panneaux de batterie ou choisir un commutateur CC externe qui ne peut passer que pour une chaîne de panneaux de batterie.

3. Déterminer la tension et le courant de la chaîne de batterie

Si vous en savez plus sur la construction des onduleurs PV, en particulier lorsque les fabricants d'onduleurs choisissent le commutateur CC intégré, vous pouvez choisir la courbe de tension et de courant CC en étudiant l'onduleur dans et hors de la courbe de tension et de courant CC afin de économiser le coût de l'ensemble de l'onduleur, pour garantir que la courbe de commutation CC sélectionnée enveloppe le commutateur CC et la courbe de courant de l'entrée de l'onduleur dans divers environnements météorologiques et températures.

4. Analyser l'environnement et la méthode d'installation

La température de fonctionnement, la protection et le classement au feu sont déterminés en fonction de l'environnement d'utilisation. Le niveau de protection commun du commutateur CC externe est IP65, et le commutateur CC intégré est installé pour garantir que l'ensemble de la machine passe IP65. le niveau de protection incendie est généralement UL94V-0 pour le matériau de la coque ou du corps, UL94V-2 pour la poignée. les méthodes d'installation sont le montage sur panneau, le montage sur base, le montage à un seul trou, etc.

5. Déterminer le modèle spécifique

Si les conditions 1 à 4 ci-dessus sont remplies, la prochaine nécessité de sélectionner le modèle spécifique de la marque préférée. Généralement, les spécifications du modèle spécifique sont segmentées par courant, et il est difficile de trouver une correspondance exacte pour le commutateur CC. Généralement, une certaine marge est laissée pour choisir un interrupteur DC avec des spécifications supérieures au calcul théorique. Généralement, il y a 16A, 25A et 32A, et certains grands fabricants auront des niveaux de tension nominale de 40A, 50A, 600V ou 1000V.

Avec la clarté de la politique PV nationale, l'augmentation d'année en année des nouvelles installations de centrales photovoltaïques, et en particulier le démarrage actuel des systèmes PV distribués, l'installation de systèmes PV sur les toits pour les ménages individuels deviendra de plus en plus populaire. Le commutateur PV DC sera le composant le plus important pour la sécurité de ces systèmes. La fiabilité et la stabilité du commutateur PV DC sont directement liées à la production d'énergie et aux revenus stables du système PV, ce qui affecte directement le fonctionnement sûr et fiable du système PV, il sera donc crucial de choisir un commutateur PV DC qualifié.

À l'heure actuelle, les soi-disant commutateurs PV CC sur le marché intérieur sont principalement des commutateurs CA ou leurs produits améliorés, et non des commutateurs CC avec extinction d'arc sûre et coupure de puissance élevée qui sont vraiment appliqués dans les systèmes PV. Ces commutateurs CA sont loin d'être adéquats en termes de capacité d'extinction d'arc et de puissance de coupure de charge nominale, ce qui peut facilement entraîner une surchauffe, des fuites et des étincelles, et même brûler l'ensemble. centrale solaire dans les cas graves.

Mais en Générateur solaire CC portable, les commutateurs CC ne sont pas indispensables, un petit commutateur peut bien fonctionner.