کاربردهای رله در سیستم‌های تولید برق فتوولتائیک: رسیدگی به چالش‌های{0} ظرفیت بالا و فناوری تماس دقیق

در سیستم های تولید برق فتوولتائیک (PV)، رله ها چندین عملکرد حیاتی را انجام می دهند. آنها نه تنها در سیستم های مدیریت باتری (BMS) برای جلوگیری از شارژ بیش از حد یا تخلیه بیش از حد باتری ها، بلکه در اینورترهای متصل به شبکه-برای حفاظت از جزیره جانبی AC و تشخیص قوس جانبی DC{4}}و قطع استفاده می شوند. در این عملیات سوئیچینگ با فرکانس بالا و بار بالا، طول عمر مکانیکی و الکتریکی Moving Contact برای PCB Photovoltaic PV رله مستقیماً قابلیت اطمینان عملیاتی بلند مدت سیستم را تعیین می کند. رله‌های{10}}با کیفیت بالا می‌توانند در عرض میلی‌ثانیه به سیگنال‌های خطا پاسخ دهند و به سرعت جریان‌های خطرناک را قطع کنند و در نتیجه به طور موثر از قطعات الکترونیکی حساس در برابر آسیب محافظت کنند.

در حال حاضر، تجهیزات فتوولتائیک (PV) به سرعت در حال توسعه به سمت کوچک سازی و ظرفیت بالا هستند، اما تولید گرمای داخلی ناشی از آن به یک مانع بزرگ برای پیشرفت های فناوری تبدیل شده است. طبق قانون ژول، وقتی جریان به دلیل افزایش ظرفیت دو برابر می شود، تولید گرما چهار برابر می شود. تولید گرمای بیش از حد نه تنها منجر به اتلاف انرژی می شود، بلکه می تواند باعث اختلال در عملکرد رله یا کاهش طول عمر بردهای مدار شود. برای مقابله با این چالش، مهندسان در حال بهینه‌سازی مواد تماس هستند، مانند استفاده از طرح‌های با مقاومت کم-تماس- مانند تماس متحرک برای رله اینورتر فتوولتائیک PV، کاهش تلفات برق در منبع و سرکوب موثر افزایش دما، تضمین عملکرد پایدار تجهیزات در محیط‌های سخت.

برای کاربردهای-جریان بالا، رله‌های سنتی اغلب به مکانیسم‌های اتلاف گرمای حجیم مانند فن‌ها یا سینک‌های حرارتی نیاز دارند که منجر به دستگاه‌های بزرگ‌تر می‌شود و با هدف اولیه کوچک‌سازی در تضاد است. برای دستیابی به انتقال پایدار جریان‌های 200A-در یک فضای فشرده، صنعت شروع به توسعه رله‌های توان{4} با ظرفیت بالا با مقاومت تماس بسیار کم (مثلاً 0.2mΩ) کرده است. در میان این اجزای دقیق، مواد و طراحی ساختاری پرچ تماسی حالت برای رله مدار AC PV بسیار مهم است. می‌تواند در حالی که تولید گرمای بسیار کم را حفظ می‌کند، نوسانات شدید جریان را تحمل می‌کند، و ارتفاع آن فقط یک سوم{10}}کنتاکتوری با ظرفیت فعلی یکسان است، که باعث تسهیل طراحی‌های{11}}اینورترهای فتوولتائیک و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی می‌شود.

علاوه بر کاهش مقاومت، انتخاب مواد تماس نیز کلیدی برای رسیدگی به دماهای بالا و آسیب قوس است. در مدارهای ولتاژ بالا{1}DC، کنتاکت‌های مسطح نقره‌ای برای رله برق PV به دلیل رسانایی عالی و خواص ضد جوشکاری آن‌ها به طور گسترده استفاده می‌شوند. کنتاکت‌های مبتنی بر نقره به طور موثر چگالی جریان را پراکنده می‌کنند، گرمای بیش از حد موضعی را کاهش می‌دهند و پایداری تماس را در هنگام تعویض مکرر حفظ می‌کنند. استفاده از این ماده با کارایی بالا به طور قابل توجهی استحکام سیستم های فتوولتائیک را در مواجهه با جریان های بالا و نوسانات پیچیده شبکه بهبود می بخشد.

در مدارهای حفاظت جانبی{0}DC، رله ها همچنین باید چالش قوس قطبی را برطرف کنند. اینجاست که پرچ دو فلزی تخت برای رله فتوولتائیک مدار DC نقش مهمی ایفا می کند. ساختار پرچ دو فلزی خواص فیزیکی فلزات مختلف را ترکیب می کند، یکپارچگی ساختاری را در دماهای بالا حفظ می کند و از تغییر شکل تماس یا چسبندگی به دلیل گرمای بیش از حد جلوگیری می کند. این طراحی به ویژه برای مدارهای اتصال DC بین آرایه های فتوولتائیک و باتری های ذخیره انرژی مناسب است و کنترل جداگانه ایمن و کارآمد مسیرهای شارژ و تخلیه را تضمین می کند.

با این حال، کنتاکت های رله زمانی که برای مدت طولانی در معرض هوا قرار می گیرند با خطر اکسیداسیون و خوردگی مواجه می شوند. بخار آب و گازهای شیمیایی موجود در هوا می توانند یک لایه نازک بر روی سطح تماس تشکیل دهند که باعث افزایش شدید مقاومت تماس شده و به طور بالقوه منجر به قطع شدن مدار یا قطع سیگنال متناوب می شود. بنابراین، رله‌های فتوولتائیک مدرن معمولاً از سازه‌های کاملاً مهر و موم شده یا فرآیندهای پوشش سطح ویژه برای جداسازی آنها از محیط‌های خشن خارجی استفاده می‌کنند و از رسانایی عالی حتی در محل‌های پاشش نمک ساحلی یا مناطق با رطوبت{2} بالا اطمینان حاصل می‌کنند.

به عنوان یک مؤلفه حفاظتی هسته در رابط شبکه-سیستم، مخاطبین استاتیک رله به همان اندازه مهم هستند. رله PV فتوولتائیک جانبی AC Silver Contact Static وظیفه قطع شبکه را در زمانی که ولتاژ یا فرکانس از محدوده مجاز فراتر می‌رود، بر عهده دارد و از به خطر افتادن ایمنی پرسنل تعمیر و نگهداری از عملکرد جزیره جلوگیری می‌کند. عملکرد تماس پایدار آن برای اطمینان از عملکرد عادی نظارت بر کیفیت توان و عملکردهای حفاظت معکوس توان اساسی است، بنابراین یک مانع ایمنی محکم برای شبکه های فتوولتائیک توزیع شده-سیستم های متصل ایجاد می کند.