1. Tout d’abord, comprenez pourquoi le système photovoltaïque fonctionne mal
Multiples risques d'exposition à long terme des modules photovoltaïques à l'extérieur :
Effet point chaud : Lorsqu’une cellule est obstruée, endommagée ou vieillissante, elle ne génère plus d’électricité mais devient une résistance, consommant l’électricité générée par d’autres cellules. Les températures dans la région peuvent soudainement grimper jusqu'à des centaines de degrés Celsius, suffisamment pour brûler les panneaux et même enflammer les composants.
Court-circuit interne du fil : le vieillissement de l'isolation du câble, la pénétration d'eau dans les coutures, la connexion virtuelle du connecteur, etc., peuvent provoquer un court-circuit, produisant immédiatement plusieurs dizaines de fois le courant de défaut du courant de fonctionnement normal.
Courant inverse : lorsqu'une chaîne s'arrête en raison d'un défaut, le courant des autres chaînes normales revient à travers la chaîne défectueuse, provoquant des dommages secondaires.
les dispositifs à semi-conducteurs de puissance tels que l'IGBT dans les onduleurs sont extrêmement sophistiqués. Une fois que le courant côté CC est hors de contrôle, il peut être endommagé de façon permanente en quelques millisecondes et l'ensemble de l'onduleur peut être abandonné.
Toute la mission d'un fusible photovoltaïque est de couper complètement le circuit dans les premières millisecondes qui suivent une catastrophe.
2. Mécanisme de protection des composants photovoltaïques
Protection 1 : Isoler les points chauds des brûlures.
Lorsqu'une batterie particulière rencontre un point chaud, le courant de défaut augmente rapidement le long du circuit de chaîne. Lorsque le courant dépasse un seuil défini, le fusible fond rapidement, isolant complètement toute la ligne défectueuse du système. Les autres chaînes normales ne sont pas affectées et continuent de produire de l'électricité. En l'absence de fusible, le courant constamment élevé généré par la source de chaleur se propagera le long du câble, brûlant non seulement les composants défectueux, mais affectant également potentiellement les composants adjacents.
Protection 2 : Coupez le courant de court-circuit-pour empêcher le câble de prendre feu.
Lorsqu'un court-circuit en série se produit, le courant de court-circuit-peut atteindre plus de 10 fois le courant de fonctionnement normal. Si le fusible n'est pas coupé à temps, le câble surchauffera, l'isolation fondra et enflammera même le matériau environnant en peu de temps. La réponse en millisecondes du fusible peut empêcher un incendie à la source en coupant le circuit avant que la température du câble n'atteigne une valeur dangereuse.
Protection 3 : Prévenir le reflux.
Lorsqu'une chaîne est déconnectée du réseau par un fusible, le courant des autres chaînes normales ne reviendra pas vers la branche en question. Cela semble être un "effet secondaire" des fusibles, mais il s'agit en fait d'une forme de protection extrêmement importante-elle garantit que les défauts sont réduits au minimum et ne prolifèrent pas ou ne s'étendent pas.
3. Mécanisme de protection des onduleurs
Protection 1 : Servir de « dernière ligne de défense » pour les onduleurs.
Bien que l'onduleur lui-même ait la fonction de protection contre les débordements, sa vitesse de réponse et sa capacité de coupure sont limitées. Lorsqu'un court-circuit grave se produit du côté CC, le courant de défaut augmente rapidement et peut avoir grillé l'IGBT avant que le circuit de protection électronique de l'onduleur ne soit activé. L'onduleur à mécanisme de fusion physique pur ne dépend d'aucun signal électronique, a une vitesse de réponse rapide et une forte capacité de rupture, et constitue une protection de niveau matériel - irremplaçable pour la borne d'entrée CC de l'onduleur.
Protection 2 : Limiter la puissance de panne et réduire les dommages.
Même en cas de défaut, le fusible rapide du fusible peut réduire considérablement la durée du courant de défaut. Plus la durée du courant est courte, moins l'énergie est libérée vers l'onduleur et moins l'impact sur le dispositif d'alimentation est faible. Dans de nombreux cas, c'est parce que le fusible coupe le circuit en quelques millisecondes que l'onduleur est capable de « survivre » en remplaçant simplement le fusible pour se remettre au travail, plutôt qu'en remplaçant l'ensemble de l'appareil.
Protection 3 : obtenir une isolation précise des branches de défauts pour garantir le fonctionnement global du système
Dans un système où plusieurs chaînes sont parallèles au même onduleur, si une chaîne tombe en panne sans fusible, l'entrée CC de l'ensemble de l'onduleur est affectée, ce qui peut déclencher un arrêt de protection de l'onduleur et empêcher toutes les chaînes de produire de l'électricité. Avec des fusibles en cascade, seules les branches défectueuses sont coupées et la série normale restante continue d'alimenter l'onduleur, minimisant ainsi la perte de production d'énergie du système.
4, chaîne logique complète d'action de protection par fusible
En cas de dysfonctionnement, l'ensemble du processus de protection est le suivant :
Le premier est l'anomalie de courant causée par un court-circuit, un reflux de point chaud, une surcharge, etc.
La deuxième étape consiste à augmenter rapidement le courant, et lorsque le courant atteint le courant nominal du fusible, l'intérieur de la matière fondue commence à chauffer et à fondre.
La troisième étape consiste à faire fondre complètement la matière fondue, coupant le circuit en quelques millisecondes à quelques dizaines de millisecondes.
Quatrième étape, réinitialisez le courant de défaut à zéro et mettez tous les composants, câbles et onduleurs hors de danger.
Cinquième étape : les opérateurs et le personnel de maintenance localisent et remplacent le fusible pour rétablir le fonctionnement normal du système.
Le processus ne nécessite aucune alimentation externe, est indépendant de tout signal de commande, n'est influencé par aucune logique logicielle et constitue la méthode de protection la plus pure et la plus fiable.
5, Pourquoi les fusibles ne peuvent-ils pas être complètement remplacés par une protection électronique ?
Beaucoup peuvent se demander : l'onduleur n'est-il pas déjà doté d'une protection électronique contre les surintensités ? Pourquoi avons-nous besoin de fusibles ?
La raison en est que la protection électronique est une sorte de « protection douce » qui repose sur la détection du capteur, le jugement de la puce de contrôle et l'arrêt de l'IGBT. Si l'une des liaisons sur cette liaison rencontre des problèmes, la protection peut échouer. Un fusible est une « protection dure » qui reconnaît uniquement la taille du courant, et lorsqu'il arrive, il ne fond pas, n'a pas de liaisons intermédiaires, ne fonctionne pas mal, ne juge pas mal et ne nécessite ni maintenance ni étalonnage.
La « combinaison douce/dure » est la solution la plus sûre dans un environnement énergétique à haute-tension,-courant élevé et-défauts élevés du côté PV DC : la protection électronique est responsable des surcharges quotidiennes et des anomalies mineures, tandis que les fusibles sont responsables des courts-circuits-et des pannes de courant-élevés les plus extrêmes. Les deux sont complémentaires et indispensables.
