【经验】光伏逆变器母线软起方案应用水泥电阻的问题和使用PTC的优势

时间： 2020-11-18 来源：世强

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一、光伏逆变器中母线软起动电路的作用

软启动电路作用于光伏逆变器电网侧上电开机进入正常工作状态之前将母线电容电压充至接近市电峰值电压。如果没有母线软起电路，闭合光伏逆变器PV旋转开关，由于此时PV电压通过BOOST续流二极管到母线电容时瞬间会产生短路冲击电流，长时间会造成器件损坏。图1所示是光伏逆变器拓扑结构图，图中虚线部分为软起动电路：

图1 光伏逆变器拓扑结构图

二、水泥电阻在母线软起电路中存在的问题

在5kw、10kw 光伏逆变器项目中以及目前市面上的主流光伏逆变器大多使用水泥电阻进行母线被动软起，使用水泥电阻作为软起的主要原因是水泥电阻软起方案简单、可靠性高。目前市面上的光伏逆变器上使用水泥电阻作为软起方案存在以下两个问题：

1、当太阳光弱光伏能量低且不稳定的时候，PV能量低时会把模块辅助电源拉死，导致模块监控单元断电，断电后市电侧进行软起，系统供电开机后，由于天气原因或者早上和晚上光伏能量不稳定系统再次断电，如此频繁启动，导致水泥电阻持续升温最终导致器件温度过高损坏，甚至着火。

2、水泥电阻软起方案，当母线短路的情况下，用市电进行软，软起继电器触点无法脱开，电阻持续升温，最终导致水泥电阻着火损坏，无法起到保护作用。

三、PTC在母线软起电路中的应用

针对光伏逆变器上应用水泥电阻软起母线方案通过PTC母线软起方案替代，推荐 LITTELFUSE 600R160-R1 PTC（自恢复保险丝），它主要应用在电路保护，适用于不断受过流条件后损坏的场合。PTC应用在光伏逆变器软起动电路中有哪些优势，如何实现电路保护，本文分享设计经验关于PTC在5KW、10kw光伏逆变器电源项目中的应用案例。图2所示为PTC在光伏逆变器中软启动电路中的应用：

图2 光伏逆变器软起电路结构图

Littelfuse 600R160-R1 PTC母线软起方案

图2所示为光伏逆变器软起电路结构图，市电软起输出挂在母线上，市电软起在三相系统和单相系统中都是通过单相软起，母线软起电路中采用 Littelfuse 600R160-R1 PTC软起方案，电路结构上通过两个常闭软起继电器加整流桥串联两个PTC电阻的设计方案，保证系统开机之前能够通过软起缓解母线电容受大电流冲击，避免长时间器件被损坏，母线短路时能够保证设备被有效保护，避免产生不必要的损失。

Littelfuse 600R160-R1 PTC应用到母线软起电路中对比普通水泥电阻具有以下几点优势：

1、短路保护，母线短路时软起继电器触点无法脱开导致PTC电阻本体温升不断上升，达到动作温度后，阻值增大呈开路状态保护电路。

2、缩短软起时间，持阻值恒定，PTC具有温度保护功能，因此可以选取阻值小的PTC，缩短母线软起时间。

3、效率提高，能提升研发人员的设计效率和保护额准确性和可靠性，降低了运维成本和一些隐性成本。

4、降低运维成本，发生短路故障后，能够自动恢复正常，可重复使用，避免进行维护检查，降低运维成本。

5、降低物料成本，可以选择阻值小的电阻，使器件数量减少，如使用Littelfuse 600R160-R1 2PCS 减少元件数量降低整机物料成本。

6、性能优越，除过流保护，还能抗浪涌电流对电路的损害，能在未形成故障前就保护电路。

7、效率提高，能提升研发人员的设计效率和保护额准确性和可靠性，降低了运维成本和一些隐性成本。

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为避免车载ETC系统OBU锂电池（3.6V/1200mAh）因负载短路异常造成燃烧或爆炸风险，一般在电池输出加一颗自恢复保险丝做过流保护设计，推荐选择Littelfuse（力特）自恢复保险丝RF2150-000，1210封装，最大额定工作电压30VDC。

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05/09/16 - LITTELFUSE - 产品图纸代理服务技术支持现货查询批量订货

如何为汽车电动车窗控制开关选择一款汽车级自恢复保险丝实现瞬时过载电流保护？

汽车电动车窗的控制开关接触瞬间会有很大的瞬时峰值电流，约300mA~500mA，持续时间约50ms以内，仅靠电阻无法做到快速响应保护，故设计电路需要再加一级保护，在电源线上串接一颗额定电压30VDC、保持电流Ihold为0.1A，跳闸电流Istrip为0.25A的littelfuse可恢复保险丝microASMD010F，实现瞬时过载电流保护，让控制系统实现高可靠性。