Паразитно напрежение при работа на соларния инвертор и възможни аварии

Започвам тази тема с една единствена идея - това което ще прочетете, не е описано в никоя инструкция и вероятно е малко или изобщо непопулярно.

Какво се случва когато инвертора генерира изходно напрежение 230 V AC? Разбира се обичайното доволство на потребителя от функционалната система в която е инвестирал за да реализира мечтата си за енергийна независимост.

При сервизирането на соларни инвертори се натъкнах на любопитно измерване - когато инвертора произвежда изходното променливо напрежение, измеримо е и паразитно напрежение от порядъка на 240-270 V AC между земя и минус волтаична шина.

Повод за подобно измерване е оплакване от клиенти с дефектирали инвертори, че когато инверторът им работи и им се наложи да работят по фотоволтаичните вериги, усещат токови въздействия върху себе си...

След обстоен анализ на схемотехниката на тези машини - ами да, реално минус волтаичната шина е директно свързана с минус на BUS линията на инвертора - най-важната част, или капацитивния комплект събираш преобраузвана соларна, или акумулаторна енергия до 400-450 V DC. Т.е. единия захранващ клон на изходните igbt двойки транзистори създаващи отрицателната амлитуда на 0 левата и фазовата изходни шини.

Нулевата изходна шина е заземена , а фазовата е филтрирана с Т образен LC филтър към изхода.

Същевременно с производството на изходно напрежение 230 V AC, излишната енергия се преобразува от зарядния DC-DC преобразувател от 420 V DC към 56-58 V DC за заряд на акумулаторите. Минуса на този преобразувател се включва комутируемо от igbt ключ, управляем с импулси с честота 36 kHz, към основната BUS минусова шина.

И какво се случва на практика - върху минус BUS линия се сумира модулиран "сигнал" с носеща честота 36 kHz модулиран от 50Hz, а спрямо земя е достатъчно токоносимо с паразитна амлитуда напрежение.

Какво може да се случи - масово соларните панели са със заземени рамки - т.е. кабелите на волтаичните шини минават в близост до рамките. При влага, сняг, мъгли, дъжд, или обледяване - от местата за куплиране на кабелните волтаични шини към земя е възможна поява на волтова дъга, искрене и в най-драматичния случай когато близостта е голяма и чисто късо съединение. Какво става с инвертора - следва рязко претоварване на DC-DC преобразувателя за заряд и пробив на силовите igbt страна BUS линия. Този пробив създава късо съединение в импуслния трансформатор, което вкарва транзисторите преобразуващи акумулаторното напрежение в режим на "електрожен", който те няма как да понесат и поне единия клон от 8 транзистора се взривява, а понякога се и самозапалва..

Наскоро засякох и още един необичаен и непредвидим от разработчиците гадничък ефект - когато солар няма, т.е. вечер и входната мрежа АС е в режим на заряд/или байпас и товара получава смесено захранване акумулиатори и мрежа, и внезапно входната мрежа спре (т.е. тока от ЕРП прекъсне) - какво се случва - инвертора си произвежда напрежение към вашия товар, но и същевременно паразитното напрежение описано по-горе се опитва да захрани през входа на мрежата "цялото село" ползващо същата фаза...което довежда най-често до изключване на 35А предпазител на входа на мрежата...Това за до 5-6 kW машини - при по-мощните изгаря 60А ултрабърз предпазител... Този ефект поне не води до авария на транзисторни блокове.

Има ли решение - оказва се че когато входнате и изходнате АС портове са с включена земя - тази земя се свързва с корпуса на инвертора и става виртуалната 0 ла за паразитното напрежение. Ако се премахнат кабелите носещи земя към инвертора и се свържат външно - т.е. земя от ЕРП само към земя товар - паразитното напрежение изчезва... Едиствено измеримо е спрямо земя и минус волтаична шина е напрежение от поряъка на 115-130 V АC, получено като сумарни изрезки през купчина защити към корпус. Това напрежение не е токоносимо и не е опасно.

Дали вашата машина го произвежда е лесно установимо - измерете с мултицет на променливо напрежение, когато инвертора ви работи, т.е. произвежда 230V AC, между земя и минус волтаик - ако измерите под 150 VAC, няма от какво да се притеснявате. Но ако видите над 200 V AC, просто махнете земята от вход/изходните клеми в посока инвертор.