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由于光伏(PV)太陽能面板設施可能發生新的危險，尤其是火災，所以未來的太陽能設計要求光伏系統具備電弧檢測能力。本文說明了電弧檢測需求的產生原因，對檢測方法進行分析，并提出了一種可能的解決方案來將電弧檢測集成到光伏逆變器設備和設施中。
當今的太陽能光伏設施使用的逆變器有兩類：微逆變器和組串式逆變器。微逆變器僅轉換一個面板產生的電力，而組串式逆變器轉換多個面板或一串面板產生的電力。本文重點討論組串式逆變器類型的設施。這些設施中的功率逆變器系統將面板輸出的直流電源轉換為交流電流，以便可以直接在家中使用、儲存于電池系統中或送回電網。在典型的住宅太陽能光伏設施中，屋頂的各個光伏模塊串聯連接，形成光伏串，并進而連接到可以處理兩到四個光伏模塊串的組串式逆變器。此外，針對家庭使用、電池儲能或電網等不同情況，逆變器內部的最大功率點跟蹤器(MPPT)優化光伏面板與輸出之間的匹配度。
電弧是太陽能光伏和其他電流轉換應用中可能發生的一種危險情況，有引發火災的風險。對潛在起弧情況的檢測和反應(系統關停)是此類系統必須具備的一項關鍵安全特性。太陽能逆變器的直流側和交流側均可能產生電弧。
例如，當電纜中有大電流通過時，斷開這樣的電纜可能引起直流電弧。另外，在太陽能電池發生輻照的同時，光伏陣列會持續供應電流，這使問題進一步復雜化，可能引發連續起弧，導致火災。因此，光伏逆變器的直流側非常容易發生危險。雖然逆變器有斷開太陽能面板連接的要求，但這只是用于維護，而非正常工作。
在應用的交流側，電弧在過零時可能會自動熄滅，過零事件每50 Hz或60 Hz發生一次，故而光伏逆變器的交流側不大容易產生電弧相關的風險。另外，市場上有電弧故障斷路器(AFCI)，用于檢測交流電路中的電弧故障。
因此，電弧檢測對太陽能光伏逆變器確實非常重要。
電弧檢測應考慮檢測光伏逆變器中的故障，并且僅關斷受影響的逆變器區域以確保設備安全運行，逆變器的其余部分則照常安全工作。此外還應基于電弧相關性質，考慮光伏逆變器的啟動或關斷操作。
直流電弧檢測——研究
挪威科技大學(NTNU)研究顯示，30 V的電壓即足以引起并維持電弧。他們的測試方法聚焦于電壓域以檢測電弧。他們還觀測到，當電弧燃燒時，光伏模塊上的電壓(典型值為60 V)下降。根據他們的電弧測試，壓降幅度約為10 V。電壓域分析的主要原因是實驗中使用了一個低成本微控制器。若非如此，他們建議使用更強大的DSP對電流信號的功率譜密度進行分析。
2007年，Swissolar在瑞士組織了一次名為“光伏直流陣列中的電弧——潛在危險和可能的解決方案”國際研討會，介紹了關于直流電弧對MPPT跟蹤的影響的一些有意義的情況，并建議未來的電弧檢測機制應重點考慮這些情況。
圖1.電弧對MPPT的影響(Willi Vaassen，TüV)
