太阳能继电器

1. 介绍

持续创新和业界领先的产品开发一直是赛特勒(ZETTLER)集团研发能力的代名词。近年来,赛特勒一直为替代能源和可再生能源领域提供领先的应用解决方案,并开发了各种特定应用的元器件产品,从而进一步印证了赛特勒强大的开发能力。

随着太阳能和其他新能源技术的应用在全球范围持续增长,赛特勒的新能源应用赛特勒的新能源应用部门致力于通过一流的工程开发和综合利用赛特勒全球资源,为全球新能源领域的客户提供产品和应用方案的支持。

行业领先的赛特勒电磁式新能源元器件专门为太阳能逆变器,电动汽车充电设备,或任何需要高负载开关切换的类似应用而设计。

2. 太阳能继电器概览

作为太阳能发电系统的一个重要组成部分,太阳能逆变器\能将从光伏面板产生的直流电流输出转变成交流电流,进而可以并入商业电网或其它离网型电力系统。在并网接口中,逆变器交流侧的电磁继电器作为开关器件发挥了关键作用,以提供必要的安全”断路”功能。

“赛特勒优势”

随着光伏发电应用已经从微逆变器发展到组串逆变器甚至于商业集中式光伏系统,赛特勒也不断扩大我们的太阳能继电器产品线。这些一流的赛特勒继电器元件多年来已被成功地应用到许多光伏系统主流制造商生产的逆变器当中。
赛特勒的交流侧太阳能继电器产品线目前具有广泛的产品特性:

  • 涵盖从20KVA以下到100KVA以上的逆变器应用
  • 能应对从12A到高达200A的通过电流
  • 最大切换电流从12A到100A
  • 触点间距从1.5mm到4.6mm
图1: Relay overview

图1: 太阳能继电器概览

赛特勒新能源应用产品的设计和工程人员从一开始就前瞻性地预见了光伏逆变器行业将追求采用持续小型化且高效低能耗的PCB继电器来取代空间占用和能耗较大,且相对昂贵的接触器。

赛特勒欧洲公司是首家成功开发和生产35A和50A PCB太阳能继电器(AZSR235/250)的公司之一。该继电器大小仅为 25mm×40mm,切换能力为 2 x 35A(50A)(见以下3.23.3),而保持功耗小于100mW。

随着相关安全标准,如IEC 62109,UL 62109和DIN VDE V 0126-1-1的逐步发展和国际化,应用在太阳能逆变器上的太阳能继电器必须符合一些新的绝缘性能要求。这反过来又会不断提高标准,尤其是对更大的触点间隙的要求。

例如,对安装在海拔3000米到5000米高度的逆变器,触点间隙不得低于2.22毫米已成为一个标准[1]

同样重要的是,随着对高功率太阳能逆变器的需求不断扩大,应用在这些领域的继电器需要满足更高的连续电流和最大开关电流的要求。

[1]上述海拔高度是基于IEC62109标准,即最大系统电压849V DC,过电压类别II和每相由两个继电器串联执行断开回路

赛特勒一直保持在这些发展的前沿,并通过与逆变器制造商的紧密合作,开发了包括80A,120A和200A的太阳能交流继电器产品(见以下3.33.4

由于不是所有的继电器都可以通过简单地改变结构来实现更大的触点间隙,以应对不断提高的电流量要求,又能同时满足高标准甚至是严苛的逆变器设计规格参数标准。因此其中的一些产品开发就需要完全创新的设计方法

赛特勒的200AAZSR1200太阳能继电器就是一个绝佳的例子

通过与一家领先的光伏逆变器客户的紧密合作和大量的研究实验,赛特勒开发了一个正在申请专利的簧片与触点系统。该系统能够非常轻松地克服回弹力,使得在避免使用常规簧片的情况下能容易地吸合释放。

赛特勒新开发的大电流继电器AZSR1200采用基于微弹力悬挂式高柔韧性铜质编织带结构来替代传统的触点簧片。在这种新的结构中,只需要很小的吸力就能使得切换200A的触点轻松地通断。

这种结构使得继电器获得很大的电流切换能力和非常优化的保持功率,只需要0.6W的保持功率即可切换200A电流。这在几年前是难以想象的。

图2: AZSR1200 contact system

图2: AZSR1200触点装置

种创新的触点配置的另一个显著优势是避免触点的熔接风险,而这种风险往往与传统方案上的触点簧片的短路电流相关。由短路电流产生的并联触点弹簧之间的磁力,通常会将触点分开,使其开启,从而导致触点熔接和继电器损坏。

而赛特勒AZSR1200的触点系统恰恰相反:浪涌电流越强,触点会更紧贴在一起。即使瞬间短路电流达到3000A,也不会对继电器触点构成任何熔接风险。

图3: AZSR180 thermal bridge

图3: AZSR180“热桥”

另一个创新的工程方法也被应用在赛特勒AZSR180的开发上。该产品是单极的交流侧80A太阳能继电器,具有导热铜桥,直接铆接在装有两移动并联触点的触点上。这个正在申请专利的“热桥”技术允许两个并联的触点簧片是热“连接”,因此,为因各个触点承载的电流显著不均而造成的两个触点间过热的问题提供了一个更为均匀地分布热量的解决措施。不均匀的电阻和电流分布在并联继电器触点上是很常见的。

即使在极端的情况下,例如两个并联的触点簧片中的一个出现故障导致其完全孤立,而另一个触点簧片则必须在严重过载的情况下承载全部电流,这时AZSR180的“热桥”技术将防止后者出现过热现象,避免继电器整体损坏。

上述AZSR1200和AZSR180继电器的特殊设计工艺也被我们应用到最新开发的AZSR1120太阳能继电器。这是一款是单极的交流侧120A继电器,体积仅为200A太阳能继电器的40%,但具有高性能低发热的特性。

这些例子,只是赛特勒在太阳能逆变器行业为我们的合作伙伴提供创新和智能的工程解决方案的众多成功案例中的一个缩影。

3. 赛特勒交流电路继电器

3.1 赛特勒交流电路继电器(应用于电流 < 30A逆变器)

AZ733W

图4: AZ733W

图4: AZ733W

这是赛特勒已经成功推出市场20年的12A双刀单掷(2A型)小型化PCB功率继电器。它适用于最高3KVA(单相)/8.3KVA(三相)并在海拔高度2000米以下使用的家庭户用光伏发电系统的逆变器。其特点是标准脚位输出和相对较小的占用面积,触点间隙达1.5mm。

  • 耐压强度: 5000V
  • 空间绝缘距离: >8mm
  • UL,CUR认证文件: E44211
  • TUV认证文件: R50129285

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AZSR126

图5: AZSR126

图5: AZSR126

这是一款在市场已经成功销售近10年的高效率26A单刀单掷(1A型)小型化功率继电器, 它的特点是触点间隙更宽,达1.8mm. 它适用于最高6. 5KVA(单相)/18KVA(三相), 海拔高度3000米以下使用的家庭户用和小型商用/屋顶光伏发电系统的逆变器。

  • 耐压强度: 4500V
  • 绝缘间隙和爬电距离: >6.4/7.5mm
  • UL,CUR认证文件号: E44211

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3.2 赛特勒交流电路继电器(应用于电流 ≥ 30A逆变器)

AZ2150W

图6: AZ2150W

图6: AZ2150W

这款30A单刀单掷(1A型)高功率PCB继电器是一款已在市场销售近30年的继电器的改进版本。标准化脚位输出使之适用于最高7.5KVA(单相)/21KVA(三相)的家庭户用和小型商用屋顶光伏发电系统。

  • 触点间隙:1.75mm
  • 线圈与接点间耐压强度: 4000V
  • 所有塑料件为 PTI 250 材料
  • UL,CUR认证文件: E44211
  • VDE认证文件: 40023154

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AZ2704

图7: AZ2704

图7: AZ2704

这款30A双刀单掷(2A型)高功率继电器适用于最高7.5KVA(单相)/21KVA(三相)的家庭户用和小型商用以及屋顶光伏发电系统的逆变器。

  • 30A AC-7a认证
  • 900A短路电流(载流)
  • 耐压强度: 4000V
  • 标准型间隙(2.4mm)和宽间隙(3.0mm)可选,适用海拔高度最高5000米
  • UL,CUR认证文件: E44211
  • TUV认证文件: R50164753

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AZSR131

图8: AZSR131

图8: AZSR131

这款高效率的35A单刀单掷(1A型)小型化功率继电器是赛特勒为不断满足更高要求而持续进行产品开发的结晶之一,其有2.3mm的更宽触点间隙。它适用于最高9KVA(单相) / 24KVA(三相)的,海拔4000米以下高度家庭户用和小型商用以及屋顶光伏发电系统。

  • 耐压强度:4500V
  • 标准触点间隙(1.8mm)或宽触点间隙(2.3mm)
  • 绝缘间隙和爬电距离: >6.4/7.5mm
  • 有符合EN 60335-1 (GWT)标准的产品可选
  • UL,CUR认证文件: E365652
  • TUV认证文件: B170488793005

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AZSR235

图8: AZSR235

图9: AZSR235

这款35A双刀单掷(2A型)高功率PCB继电器是赛特勒最早专为光伏应用开发的系列产品之一,8年来已被广泛应用在许多光伏逆变器中。 它适用于最高9KVA(单相) / 24KVA(三相)的大型家庭户用和中小型商用屋顶光伏发电系统。,其特点是超过2.05mm的宽触点间隙,能适用于海拔4000米以下高度。

  • 触点间隙: > 2.05mm
  • 非常低的保持功耗: < 100mW
  • 耐压强度:5000V
  • 绝缘空间距离: >10mm
  • 加强绝缘,EN 60730-1(VDE 0631,part 1),EN 60335-1(VDE 0700,part 1)
  • UL,CUR认证文件: E44211
  • VDE认证文件: 40033251

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3.3  赛特勒交流电路继电器(应用于电流 ≥ 50A逆变器)

AZSR250

图9: AZSR250

图10: AZSR250

这款50A双刀单掷(2A型)高功率PCB继电器作为AZSR235的兄弟产品,是为最高12.5KVA(单相)/35KVA(三相)的光伏逆变器设计的。适用于海拔高度3000米以下的较大型家庭户用和中型商用光伏系统。。它的特点是非常小的保持功率和只有10平方厘米的空间占用面积。

  • 触点间隙: > 1.85mm
  • 保持功耗: < 100mW
  • 耐压强度: 5000V
  • 绝缘空间距离: >10mm
  • 加强绝缘,EN 60730-1(VDE 0631,part 1), EN 60335-1(VDE 0700,part 1)
  • UL,CUR认证文件: E44211
  • VDE认证文件号 40033251

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AZSR180

图10: AZSR180

图11: AZSR180

这款80A高功率PCB继电器将AZSR235/250系列提到一个新的水平。它是专为最高20KVA(单相) / 55KVA(三相)的光伏系统开发的一款产品,非常适用于海拔高度4000米以下的大中型屋顶/商业光伏系统。其特点是使用一种正在申请专利的导热桥技术以保护并联触点不会因电流分布不均而导致过热。

  • 宽触点间隙: > 2.05mm
  • 非常低的保持功耗: < 100mW
  • 耐压强度:5000V
  • 绝缘空间距离 >10mm
  • 加强绝缘,EN 60730-1(VDE 0631,part 1),EN 60335-1(VDE 0700,part 1)
  • UL,CUR 认证文件:E44211
  • VDE认证文件: 40044305

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AZSR190

AZSR190

图12: AZSR190

这款计划在2017年量产的90A标准版本/100A “H”版本高功率PCB继电器将填补AZSR180和AZSR1120之间的产品空白。它是专为最高25KVA(单相) / 69KVA(三相)的光伏系统开发的一款产品,非常适用于海拔高度8000米以下的大中型屋顶/商业光伏系统。

  • 宽触点间隙: > 3.6mm
  • 耐压强度:5000V
  • 绝缘空间距离 >10mm
  • UL,CUR 认证文件预计中
  • TUV认证文件预计中

3.4  赛特勒交流电路继电器(应用于电流 ≥ 100A逆变器)

AZSR1120

图11: AZSR1120

图13: AZSR1120

此款为新开发产品,计划在2017年量产。

这款120A极高功率PCB继电器是为最高30KVA(单相)/83KVA(三相)光伏系统设计的,是一款非常有吸引力的、占用空间小的替代传统接触器的产品。其适用于大型商业/屋顶光伏系统以及小型商业光伏发电场。
  • 宽触点间隙: > 2.3mm,适用于海拔高度5000米以下。
  • 保持功耗: <300mW
  • 耐压强度: 5000V
  • 绝缘空间距离: >8mm
  • UL,CUR预计中
  • VDE预计中

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AZSR1200

图12: AZSR1200

图14: AZSR1200

此款为新开发产品

这款200A极高功率PCB继电器是为最高50KVA(单相) / 138KVA(三相)的大型商用屋顶光伏系统和小型商业光伏发电场开发的。作为替代传统的接触器的新产品,其具有明显的成本优势和更小的空间占用面积。
  • 宽触点间隙: > 4.6mm,适用于海拔高度5000米以下
  • 保持功耗: <0.6W
  • 耐压强度: 5000V
  • 绝缘空间距离: >8mm
  • UL,CUR预计中
  • VDE预计中

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4. 赛特勒继电器在光伏系统绝缘监测中的应用

AZ742-2A-xxD(200)

图13: AZ742-2A-xxD(200)

图15: AZ742-2A-xxD(200)

由于使用无变压器式光伏逆变器的光伏发电设备并不是绝缘的,当处于工作状态时,如向电网输电,要持续进行绝缘监测是不可能的。然而,当前的安全标准要求只有具有正确绝缘的光伏逆变器和光伏面板才能连接到电网。目前连接绝缘监测电路与逆变器的通用开关部件大多是相对昂贵的干簧管继电器。对此,赛特勒的方案是一款满足相关标准的,改进型的低成本双刀电磁继电器。

  • 加宽的触点间隙: > 0.6mm,
  • 触点间耐压强度: 2000V/ 60s
  • 绝缘空间距离: >10mm
  • 测试条件:
    布线: 2 個节点串联连接
    负载: 阻性1000VDC/15.3mA
    环境温度: 85°C
    占空比:1.5秒开/1.5秒关
    电气寿命: 3万次
  • UL,CUR认证文件: E43203
  • VDE认证文件号 40012572

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5. 赛特勒联系方式

赛特勒集团
www.zettler-group.com

北美
American Zettler Inc.
电话: +1 949-831-5000
sales@azettler.com
www.azettler.com
欧洲

ZETTLER electronics GmbH
电话: +49 89-800-97-0
office@zettlerelectronics.com
www.zettlerelectronics.com


亚洲

中国
厦门赛特勒继电器有限公司
电话: +86 592-265-0988 X 975
relay@zettlercn.com
www.zettlercn.com
香港ZETTLER Electronics (HK) Ltd.
电话: + 852 2375-1288
sales@zettlerhk.com
www.zettlerhk.com