中心議題：

• 在逆變器輸入端實現全麵保護
• 標準化機構及保險業提出更高要求
• 雙向保護用壓敏電阻

貴(gui)重(zhong)太(tai)陽(yang)能(neng)裝(zhuang)置(zhi)及(ji)其(qi)電(dian)子(zi)配(pei)備(bei)對(dui)過(guo)電(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)流(liu)浪(lang)湧(yong)的(de)可(ke)靠(kao)保(bao)護(hu)需(xu)求(qiu)日(ri)益(yi)增(zeng)強(qiang)。那(na)麼(me)，貴(gui)重(zhong)太(tai)陽(yang)能(neng)裝(zhuang)置(zhi)有(you)什(shen)麼(me)可(ke)靠(kao)且(qie)成(cheng)本(ben)較(jiao)低(di)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)呢(ne)？看(kan)看(kan)TDK集團成員愛普科斯(EPCOS)熱保護壓敏電阻和氣體放電管吧。對逆變器實現全麵保護
，保險標準要求再高也不怕。

目前，對貴重太陽能裝置及其電子配備的過電壓與電流浪湧的可靠保護日顯重要。TDK集團成員愛普科斯(EPCOS)為此打造了可靠且成本較低的解決方案：愛普科斯熱保護壓敏電阻及氣體放電管。

太陽能裝置通常裝在屋頂等戶外位置，也越來越多地裝在開闊地帶，因而過電壓帶來的風險極高，而太陽能組件與逆變器（直流電平）之間長長的引線以及接至電網（交流電平）的饋線則又加劇了這一風險。圖1為典型太陽能逆變器的結構：將來自太陽能組件的直流電壓轉換成交流電壓
，然後供給電網。

      
       圖1：太陽能逆變器方框圖

左：太陽能組件與逆變器輸入端的過電壓保護（OVP）；

右：對EMC濾波器及其它元件的線路側過電壓保護 

在逆變器輸入端實現全麵保護

額定電壓為1000 V DC的金屬氧化物壓敏電阻通常用於太陽能逆變器的直流輸入。根據待處理線路電壓，例如電壓為300 VRMS的壓敏電阻可以是變頻器輸出的首選。在這兩種情況下
，也可使用充氣式氣體放電管以實現額外防護。圖2為太陽能逆變器直流輸入的常用電路設計：最簡化版本（圖2a）僅使用一個額定電壓為1000 VRMS的壓敏電阻（例如片狀
，直徑20毫米）。在這種情況下，額定直流電壓為1414 V DC，而鉗位電壓在100 A時為2970 V。圖2b所示電路通過串聯的兩個壓敏電阻運作，兩元件應專用於550 VRMS （745 V DC）
，以提供相同保護。這一設計提供了一大優點：鉗位電壓在電流為100 A時僅為2710 V，從而進一步抑製過電壓。此外，待吸收能量將平均分布於兩個組件，從而降低負荷係數。圖2c所suo示shi電dian路lu則ze在zai壓ya敏min電dian阻zu與yu地di麵mian之zhi間jian添tian加jia了le一yi個ge氣qi體ti放fang電dian管guan。這zhe一yi設she計ji仍reng將jiang提ti供gong充chong分fen保bao護hu，特te別bie是shi當dang單dan個ge或huo兩liang個ge壓ya敏min電dian阻zu出chu現xian故gu障zhang或huo因yin負fu荷he導dao致zhi老lao化hua時shi。必bi須xu使shi用yong氣qi體ti放fang電dian管guan

，以yi免mian當dang兩liang個ge壓ya敏min電dian阻zu同tong時shi故gu障zhang時shi進jin入ru持chi續xu導dao電dian狀zhuang態tai。

        
         圖2：過電壓防護電路設計

采用單一壓敏電阻（a）、兩個壓敏電阻（b）以及兩個壓敏電阻加一個氣體放電管（c）的電路設計均提供過電壓保護。

原則上，電源線側提供相同電路方案。對於歐洲高達240 VRMS的典型電網電壓來說，應選擇額定電壓有300 或 320 VRMS的壓敏電阻。就本質而言，由於標準電源的輸入電路專為線路運行設計
，因此這些電路並沒有太多差別。

由you於yu太tai陽yang能neng逆ni變bian器qi所suo在zai技ji術shu領ling域yu較jiao新xin，因yin此ci並bing沒mei有you針zhen對dui其qi老lao化hua行xing為wei以yi及ji老lao化hua對dui內nei部bu保bao護hu元yuan件jian的de影ying響xiang進jin行xing過guo長chang期qi研yan究jiu。然ran而er
，由you電dian源yuan及ji其qi它ta設she備bei方fang麵mian得de知zhi

，基ji於yu半ban導dao體ti的de元yuan件jian（如陶瓷壓敏電阻）kenenghuiyouyuchixuxingdifudumaichongfuzaidaozhituihua，suizhizhishiloudianyuelaiyueyanzhong。ruguoyuanjianneibuyoucierchanshengdegaogonglvsunhaowufatongguoduiliuhaosan，name
，zekenengfashengjiduanqingkuang：不斷加熱導致短路
，隨後會破壞壓敏電阻。

        
         表3：愛普科斯ETFV電路圖

愛普科斯ETFV具有監視器輸出。LED通過信號指示壓敏電阻的完好狀態。

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標準化機構及保險業提出更高要求

各大標準化機構，如UL和IEC等，已開始警惕這一安全風險，並強調：日後的應用需保證對壓敏電阻進行溫度監控並能夠在發生故障時自動斷開。不過
，最近公布的IEC62109-1標準——《太陽能發電係統用電力轉換器之安全標準——第1部分：通用要求》並未明確相關問題。而其它標準
，如IEC 60950-1最新版
，明確指出：特殊用途必須使用符合IEC61051-2-2以及IEC 60950-1附錄Q的壓敏電阻
，同時要為該類壓敏電阻配備相應熔絲。

保險公司則就該情形提出了更為嚴格的要求。他們指出
，除其它情況外，輸出超過50 kW的太陽能裝置必須保證其過電壓保護符合IEC61643-11第二類（粗保護）。

愛普科斯ETFV係列技術數據



                                                

經過針腳設計，愛普科斯ETFV係列還可安裝在電路板上或通過螺旋夾具安裝在設備體外

，從而大大簡化了故障發生時的置換工作。所示內容為20mm片式ETFV。 
 
為使太陽能逆變器製造商以低成本滿足各大標準及保險公司的嚴格要求，TDK集團成員愛普科斯(EPCOS)現開發出ETFV係列（愛普科斯熱熔式壓敏電阻）。這(zhe)些(xie)組(zu)件(jian)通(tong)過(guo)串(chuan)聯(lian)電(dian)路(lu)組(zu)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)，包(bao)括(kuo)一(yi)個(ge)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)和(he)一(yi)個(ge)熱(re)熔(rong)絲(si)。如(ru)果(guo)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)已(yi)嚴(yan)重(zhong)退(tui)化(hua)，並(bing)致(zhi)使(shi)較(jiao)高(gao)漏(lou)電(dian)流(liu)導(dao)致(zhi)過(guo)熱(re)，熔(rong)絲(si)將(jiang)熔(rong)斷(duan)以(yi)斷(duan)開(kai)壓(ya)敏(min)電(dian)阻(zu)。上(shang)述(shu)元(yuan)件(jian)的(de)一(yi)大(da)特(te)色(se)便(bian)是(shi)監(jian)視(shi)引(yin)線(xian)：通過延伸壓敏電阻與熱熔絲之間的觸點以驅動LED（參見圖3）。

雙向保護用壓敏電阻

壓敏電阻是電壓依賴性單片陶瓷電阻，其行為由其額定電壓和電流能力確定。在響應電壓以下
，壓敏電阻可表現出極高的電阻：僅有微不足道的漏電流（μA範圍內）在流動。如果應用電壓超出元件額定電壓
，壓敏電阻將變為導體，使得元件能夠在短期內承受數安培至數kA的電流。 
 
              

在達到特定響應電壓時
，壓敏電阻開始導電，從而限製電壓進一步升高。此行為適用於正反雙向的電壓，從而確保雙向保護。