為何 DC Switch 切離後仍然有電流?

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DC Switch 目的為將太陽能模組跟光電系統切離，切離後太陽能光電系統停止工作，太陽能模組應該工作於開路電壓，此時用電流勾表量測 PV1(+)、PV1(-)、PV2(+)或PV2(-)不應該有任何電流。但是，維護太陽能光電系統時常發現 DC Switch 切離後仍然有電流，難免會有疑惑，這現象合理嗎?發生的原因是什麼?後續應該如何處理?

除了直流接線箱，太陽能光電轉換器內建的 DC Switch 也是相同功用，此 DC Switch 切離後仍有電流也會產生相同疑惑。

太陽能模組簡化模型主要包含兩部分，其一短路電流為正比例於光照強度的電流源，另一為並聯之寄生二極體。DC Switch 切離後，所有短路電流通往寄生二極體，太陽能模組的電壓為開路電壓，DC Switch 導通後由負載 VR 的電流決定其電壓，同理也由太陽能模組的電壓決定其輸出電流，調整負載可以使太陽能模組工作於下圖綠線的 I-V Curve 不同位置。DC Switch 切離後太陽能模組應工作於開路電壓，換句話說，若電流勾表量測到太陽能模組電流存在，則代表太陽能模組並非工作於開路電壓。

DC Switch 切離後，太陽能模組並非工作於開路電壓的可能性，其一為並聯組串的太陽能板片數不同，下圖為例，組串 1 為兩片太陽能模組串聯，組串 2 為單片太陽能模組，組串 1 與組串 2 因並聯而電壓相同。DC Switch 切離後組串 1 電流灌往組串 2 之寄生二極體，使組串 2 的總電壓接近但略高於開路電壓，並使組串 1 都兩片太陽能模組都工作接近開路電壓的一半。由下圖可知，此時組串 1 電壓介於數值介於短路與最大功率點間，若以電流勾表量測太陽能模組電流，則數值介於當時日照的短路電流與最大功率點電流間。

此類 DC Switch 切離後的環流，較常發現於新建置案場，起因通常設計圖或施工不慎造成並聯組串的太陽能板片數不同。已運轉一段時間的案場發現類似現象，起因通常在太陽能模組接線盒內的旁路二極體因損壞而短路，旁路二極體短路造成太陽能模組電壓降低，造成片數相同的組串卻實際電壓不同。

 

DC Switch 切離後，太陽能模組並非工作於開路電壓的另一可能性 MC4 公母頭不慎打反。太陽能模組接線盒內的旁路二極體使其輸出電壓最低為零，以下圖為例，組串 2 接反造成組串 1 的電流通過組串 2 的旁路二極體，且造成組串 2 的電流通過組串 1 的旁路二極體，使組串 1 與組串 2 的輸出電壓都接近零，也使組串 1 與組串 2 的輸出為短路電流，無論 DC Switch 切離與否。

DC Switch 切離後的環流，無論起因屬於並聯組串的太陽能模組片數不同，或是太陽能模組接線盒內的旁路二極體因損壞而短路，或是太陽能模組施工造成組串接反，此切離後環流的共同原因為兩者

  • 組串並聯前電壓不相同
  • 組串並聯後迫使電壓相同，造成太陽能模組並非工作於開路電壓

除了直流接線箱，太陽能光電轉換器內建的 DC Switch 也是相同功用，以新望公司的產品 PV-22000S-U 電氣方塊圖為例做說明，太陽能模組 MC4 公母頭插入 PV-22000S-U 後，無論 DC Switch 切離與否都會持續將組串並聯，也因此，上述組串並聯前電壓不相同，因太陽能模組插入太陽能光電轉換器後產生之環流，即使 DC Switch 切離也會持續存在。

此類 DC Switch 切離後仍存在的環流，發生原因為組串並聯前電壓不相同，且組串並聯後迫使太陽能模組電壓相同造成非工作於開路電壓，建議以下方式預防發生

  • 新建案施工時，MC4 插到逆變器前確實用電表量測，並且，必須同時確認電壓數值跟電壓極性正負號都正確，兩者都正確後，才能把 MC4 插入逆變器
  • 直流接線箱進行組串並聯，也必須確實用電表量測，做前項的相同確認
  • 案場驗收時，於 AC NFB 切 OFF 且逆變器內建 DC Switch 切 OFF 的條件下，用電流勾表量直流配線，確認無異常電流
  • 無論直流接線箱或太陽能光電轉換器，DC Switch 切 OFF 直流配線仍有異常電流，應屬並聯組串的太陽能模組片數不同，或是太陽能模組接線盒內的旁路二極體因損壞而短路，或是太陽能模組施工造成組串接反；此類異常必須等到夜晚或天亮前到案場，用電流勾表量測 MC4 接無電流狀況下拔開，以避免拉 MC4 時產生直流電弧造成接頭損壞，若時間上不允許，盡可能在光線較弱的時候在靠近太陽能模組側把線路剪斷
  • 避免太陽能模組本體異常或接線盒內的旁路二極體因損壞而短路，建議將 DC Switch 切 OFF 後用電流勾表量直流配線，作為定期巡檢項目之一
  • 避免直流電弧與太陽能光電系統關機流程建議，可以參考相關說明 [1]

參考資料 [1] 

https://primevolt.com.tw/太陽能光電系統關機流程建議/