光伏系統直流側電壓提升至1500V，以及210電池片的推廣應用，對整個光伏系統的電氣安全提出了更高的要求。系統電壓提升了以后，對系統的絕緣及安全問題提出了挑戰，增加了組件、逆變器接線、內部電路的絕緣擊穿風險。這就需要在發生對應故障時，保護措施能夠及時有效地隔離故障。

為了兼容電流提升的組件，逆變器廠商將組串輸入電流從15A提升至20A。在解決20A輸入電流問題時，逆變器廠家優化了MPPT的內部設計，將MPPT的組串接入能力擴展到三路及以上。在故障情況下組串可能出現電流反灌問題，為解決這個問題，具有“智能直流關斷”功能的直流開關應運而生。

01傳統隔離開關

與智能直流開關的區別

首先，傳統直流隔離開關能進行額定電流以內的開斷，如標稱15A，那么就可以斷開額定電壓下15A及以內的電流。雖然生產廠商會對隔離開關進行一定的過載開斷能力的標稱，但通常不能開斷短路電流。

隔離開關與斷路器的最大區別是，斷路器具有開斷短路電流的能力，故障時的短路電流遠大于斷路器的額定電流；由于光伏直流側短路電流通常為額定電流1.2倍左右，部分隔離開關或負荷開關也能開斷直流側的短路電流。

目前固德威GW225KN-HT逆變器使用的智能直流開關，除了滿足IEC60947-3認證外，還滿足一定容量的過電流分斷能力，可以在標稱的短路電流范圍內開斷過流故障，有效地解決了組串電流反灌的問題。同時，智能直流開關搭配逆變器的DSP，使開關的脫扣單元能夠精準快速地實現過流保護、短路保護等功能。

智能直流開關電氣原理圖

02固德威逆變+智能DC開關保護

光伏系統設計標準要求，當每路MPPT下組串的輸入路數≥3路時，需在直流側配置熔絲保護。應用組串式逆變器的優勢就是采用無熔絲設計來降低直流側頻繁更換熔絲的運維工作，固德威GW225KN-HT逆變器使用智能直流開關代替熔絲的設計方案，每路MPPT可輸入3路組串，在極端故障情況下會發生2路組串電流反灌至1路組串的風險，此時智能直流開關會通過分勵脫扣器彈開DC開關，及時斷開回路，保證故障的快速切除。

MPPT組串電流反灌原理圖

分勵脫扣器本質上是一個分閘線圈加脫扣器，給分勵脫扣線圈加上規定的電壓，通過電磁吸合等動作使得直流開關執行機構脫扣來分閘，分勵脫扣器常用在遠距離自動斷電的控制上。配置在固德威逆變器上的智能直流開關時，可以通過逆變器DSP發出指令使直流開關脫扣分閘，斷開直流開關回路。

使用分勵脫扣保護功能的逆變器，首先需要保證分勵線圈的控制電路先獲得控制電源，才可以保證主回路的脫扣保護功能。

03智能直流開關的應用前景

隨著光伏直流側的安全逐漸得到重視，AFCI及RSD等安全功能近期被提及得越來越多。智能直流開關同樣重要，發生故障時，智能直流開關能有效地利用智能開關的遠程操控性和整體控制邏輯，在AFCI或RSD動作以后，由DSP發出脫扣信號，自動跳開直流DC隔離開關形成明顯斷開點，保障檢修人員的安全。直流開關在分斷大電流時會影響開關的電氣壽命，使用智能直流開關時，開斷只消耗直流開關的機械壽命，有效地保護了直流開關的電氣壽命和滅弧能力。

智能直流開關的應用也使得逆變器設備在戶用場景可靠的“一鍵關斷”成為可能；其次，通過DSP控制關斷的設計，在緊急情況發生時，可通過DSP發出信號快速、準確地關斷逆變器的DC開關，形成可靠的檢修斷開點。

04總結

智能直流開關的應用主要解決了電流反灌的保護問題，但是具備的可遠程脫扣的功能是否可以應用到其他分布式、戶用場景，行成更可靠的運維保障，提高緊急狀態下用戶處理故障的能力，還需行業對智能直流開關的應用和驗證。

審核編輯：湯梓紅