光伏電池板的旁路二極管保護

　　反應能量和感應能量

　　當高功率電纜與太陽(yáng)能電池板的電纜交錯或是平行擺放時(shí)，反應能量和感應能量也可能引起旁路二極管的失效。這種情況非常少見(jiàn)，也很難通過(guò)標準化的措施加以避免。

　　當接線(xiàn)盒與電路斷開(kāi)，存儲在電纜里的能量會(huì )反作用到接線(xiàn)盒里的旁路二極管，這時(shí)就會(huì )產(chǎn)生反應能量。能量等級取決于電纜的長(cháng)度和供電電壓。

　　大多數肖特基整流器的雪崩容量低于20mJ，還不足以應付反應能量。但Vishay的瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)的雪崩能量可以從1/4焦耳到2焦耳。

　　圖4，標準8/20 μs IEC61000-4-5波形與350V和2-Ω線(xiàn)路阻抗條件下的旁路二極管

　　圖4顯示給接線(xiàn)盒中的3個(gè)旁路二極管施加350V(2-Ω線(xiàn)路阻抗)的測試結果。由于產(chǎn)生了電短路，所有3個(gè)旁路二極管都失效了。

　　TVS硅雪崩擊穿二極管可以用來(lái)保護旁路二極管免受來(lái)自閃電、高電荷的表面能量，以及高壓電源線(xiàn)等其他來(lái)源的感應電的高功率瞬態(tài)和浪涌的損害。為保護二極管免受此類(lèi)瞬態(tài)和浪涌的損害，最好能在每個(gè)旁路二極管旁邊并聯(lián)一個(gè)TVS器件，如圖5所示。

　　圖5，Vishay TVS器件與每個(gè)旁路二極管并聯(lián)

　　上面的電路結構能夠在光伏電池板的生產(chǎn)、現場(chǎng)安裝過(guò)程中，以及驅動(dòng)光伏系統時(shí)發(fā)生任何瞬態(tài)和浪涌的情況下，極好地保護旁路二極管。另一種解決辦法是在每個(gè)接線(xiàn)盒上加上一個(gè)TVS器件，如圖6所示。這種辦法也能保護旁路二極管免遭大多數瞬態(tài)和浪涌。

　　圖6，TVS器件與每個(gè)旁路二極管串并聯(lián)

　　為旁路二極管保護選擇TVS

　　在為光伏電池板和接線(xiàn)盒里的旁路二極管選擇TVS時(shí)，有幾個(gè)因素需要加以考慮。首先是TVS的耐壓。耐壓的意思是施加到器件上的電壓沒(méi)達到這個(gè)電壓時(shí)，TVS器件是不工作的。這個(gè)電壓比光伏電池板在瞬間高壓試驗的VOC高，是常規峰值VOC的1.4到1.6倍。

　　常規Voc與瞬間高壓試驗時(shí)的Voc

　　而且，TVS的功率等級應當根據應用的瞬態(tài)和浪涌能量的級別而定。軸向的P6KE和SMBJ系列表面貼裝器件的雪崩容量是1/4焦耳，足以對ESD和來(lái)自短電纜的反應能量提供保護。出于為旁路二極管和太陽(yáng)能電池面板提供高功率瞬態(tài)和浪涌保護的目的，1.5KE和5KP系列軸向SMCJ器件針對出現的多數ESD、反應和感應浪涌，以及瞬態(tài)情況，提高了接線(xiàn)盒的可靠性。