由于作為儲能部件的可充電電池在充電程度改變時,電壓變化范圍較大。對于控制器和逆變器的核心控制單元可以使用泰科電子電路保護部門的PolyZen器件,PolyZen器件可以更精確地保護昂貴的控制、驅動芯片,防止其在電壓過高地情況下損壞。圖5所示的為PolyZen器件的應用電路和實物圖。
圖5 PolyZen器件電路和實物圖
在控制器、逆變器的電路中,大功率的半導體開關器件用于電力轉換開關。這些器件即使在規定工作條件下運行,也會出現隨機、不可預測并且呈現不同阻值的阻性短路。出現電阻失效時,僅10W的功率就可能產生溫度在180℃以上的局部熱點,遠遠高于典型的印刷電路板玻璃躍變溫度 (135℃),造成電路板的環氧結構損壞,并產生熱故障事件; 最終可能導致器件及印刷電路板過熱、冒煙甚至起火。
泰科電子電路保護部門新推出的RTP器件具有既適合最高溫度達 260℃的無鉛回流焊工藝,又能在激活后在200℃斷開進行溫度保護。200℃的斷開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,有助于防止誤動作,提高系統可靠性。 同時該溫度低于常見無鉛焊料熔點。所以,當旁邊的器件在規定溫度范圍內工作時,RTP器件不會斷開電路,但在器件脫焊和形成額外短路的潛在風險之前會斷開電路。這種適合回流焊的表面貼裝溫度保險器件相對于需要手工焊接的插腳溫度保險絲,在裝配焊接后具有良好的可靠性和一致性。
儲能電池組的保護
在太陽能光伏發電系統中,儲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成的儲能電池組,在接線安裝過程中、在使用中都存在電纜短路、電池正負極誤接短路、或電池組溫度過高等潛在故障。這些故障輕則損壞設備電路,重則造成財產、人身安全事故。在電池組中合理使用基于PPTC技術的過流保護和溫度檢測可有效保護電池組、減少此類故障造成的性能下降和安全隱患。
任何類型的儲能電池組在運輸、安裝及使用時都有可能遭遇外部短路。為防止電池組短路引起的嚴重后果,過流保護是必須的。除了 PolySwitch自恢復保險絲以外,泰科電子電路保護部門還研發了MHP混合器件。這種MHP器件采用了一種新的混合式技術,它可提供一種可恢復得、緊湊、穩健的電路保護器件。它能在額定電壓超過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)由一個雙金屬片保護器和一個聚合物正溫度系數(PPTC)器件并聯而成。這種組合既能提供可復位的過電流保護功能,又可利用PPTC器件的低電阻特性來防止雙金屬片在大電流條件下產生電弧,同時還能加熱雙金屬片,使其保持在打開 鎖定狀態。這種器件避免了電路斷開時產生的拉弧,故而延長了觸電的壽命。由于該器件是密封且無弧,特別適合防暴場合的應用。
圖6 MHP30-36實物圖和機械尺寸圖
圖6所示的MHP30-36器件是泰科電子規劃的MHP產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,低于常見雙金屬保護器的初始電阻(通常為3至4mΩ)。該系列的產品能為太陽能發電系統中的儲能系統提供更可靠和安全的電路保護。
由于充、放電及能量密度等方面的優勢,越來越多的鋰離子電池組用于太陽能光伏發電系統中。鋰離子電池組的安全保護的要求更加嚴格。除了傳統過流、過溫(過沖引起的)保護要求之外,高串鋰離子電池的均衡以及電壓檢測電路的保護問題均隨之而來。泰科電子電路保護部門成功為高串鋰離子電池組客戶提供了涉及過溫檢測保護,以及均衡及電壓檢測電路短路保護的解決方案,并在客戶應用中得到了很好的驗證。圖7所示即為PPTC在高串鋰離子電池組中的應用,主要用于檢測電池組內部溫度實現過溫保護和防止電池在均衡或者電壓檢測過程中的短路狀況。
圖7 PPTC在高串鋰離子中的應用:溫度檢測保護以及均衡/電壓檢測短路保護
太陽能光伏發電系統的負載可以是多種多樣的子系統或設備,譬如LED照明燈具,野外無人值守檢測、記錄或通訊設施等。依據子系統的特征和使用環境不同,子系統及設備也需要不同等級的電路保護。在設計這些保護時,應當從系統的角度出發,協同耦合各設備、各子系統保護,以達到最好的保護系統的效果。在這方面,泰科電子瑞侃電路保護部擁有豐富的經驗,竭誠為業內客戶提供完整的解決方案。
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