Моделирование ограничения тока в фотоэлектрических системах солнечных батарей с использованием самовосстанавливающихся предохранителей «Polyswitch

Abstract

RU: Актуальность. Решение задачи повышения надежности солнечных батарей, включая устранение нештатных (пожароопасных) ситуаций на основе разработки методов и средств предотвращения токовых перегрузок в их фотоэлектрических системах. Цель. Изучение перспективы минимизации токовых перегрузок в фотоэлектрических системах солнечных батарей путем применения недорогостоящих элементов функциональной электроники, в частности, относительно новых и, получивших широкое распространение, самовосстанавливающихся предохранителей типа «Polyswith». Метод. Предложено схемное решение и методом моделирования обоснованы возможности использования предохранителей типа Polyswitch для предотвращения и минимизации токовых перегрузок в фотоэлектрических системах солнечных батарей. Результаты. Проанализировано влияние величины сопротивления в проводящем состоянии и тока срабатывания предохранителей на вольт-амперные и вольт-ваттные характеристики параллельных соединений фотоэлектрических преобразователей и их модулей. Выводы. Показано, что эффективное ограничение тока при наличии короткого замыкания при таком соединении фотоэлектрических компонент может быть реализовано при выполнении следующих условий: – сопротивление предохранителя в проводящем состоянии значительно меньше параллельного соединения последовательных сопротивлений фотоэлектрических компонент; – ток срабатывания предохранителя должен быть больше тока короткого замыкания отдельного фотоэлектрического компонента и меньше тока их параллельного соединения. UK: Актуальність. Рішення завдання підвищення надійності сонячних батарей, включаючи усунення нештатних (пожежонебезпечних) ситуацій, на основі розробки методів і засобів запобігання струмових перевантажень в їх фотоелектричних системах. Мета. Вивчення перспективи мінімізації струмових перевантажень у фотоелектричних системах сонячних батарей шляхом застосування недорогих елементів функціональної електроніки, зокрема відносно нових і тих, що набули широкого поширення, самовідновлюваних запобіжників типу «Polyswith». Метод. Запропоновано схемне рішення і методом моделювання обґрунтовані можливості використання запобіжників типу Polyswitch для запобігання та мінімізації струмових перевантажень у фотоелектричних системах сонячних батарей. Результати. Проаналізовано вплив величини опору в провідному стані та струму спрацьовування запобіжників на вольт-амперні та вольт-ватні характеристики паралельних з’єднань фотоелектричних перетворювачів і їх модулів. Висновки. Показано, що ефективне обмеження струму за наявності короткого замикання при такому з’єднанні фотоелектричних компонент може бути реалізовано при виконанні таких умов: – опір запобіжника в провідному стані значно менше послідовного опору фотоелектричного компонента; – струм спрацьовування запобіжника повинен бути більшим струму короткого замикання окремого фотоелектричного компонента і меншим струму їх паралельного з’єднання. EN: Context. Solving the problem of increasing the reliability of solar cells, including the elimination of abnormal (fire hazardous) situations based on the development of methods and means to prevent current overloads in their photovoltaic systems. Objective. The study of the prospects of minimizing current overloads in photovoltaic systems of solar cells through the use of low-cost elements of functional electronics in particular rather new and widely used self-healing fuses of the type “Polyswith” Method. A circuit design is proposed and the modeling method makes it possible to use Polyswitch-type fuses to prevent and minimize current overloads in photovoltaic solar panels. Results. The influence of the magnitude of the resistance in the conducting state and the current of operation of the fuses on the current-voltage and voltage-watt characteristics of parallel connections of photoelectric converters and their modules is analyzed. Conclusions. It is shown that an effective current limitation in the presence of short-circuits with such a connection of photovoltaic components can be realized under the following conditions: – the resistance of the fuse in the conducting state is much less than the consistent resistance of the photoelectric component; – the current of the fuse should be greater current of short circuit of a separate photoelectric component and less current of their parallel connection.