由于光伏(PV)太阳能面板设施可能发生新的危险，尤其是火灾，所以未来的太阳能设计要求光伏系统具备电弧检测能力。
今天我们将说说电弧检测需求的产生原因、对检测方法进行分析，并提出了一种可能的解决方案来将电弧检测集成到光伏逆变器设备和设施中。
直流电弧检测——研究
挪威科技大学(NTNU)研究显示，30 V的电压即足以引起并维持电弧。他们的测试方法聚焦于电压域以检测电弧。他们还观测到，当电弧燃烧时，光伏模块上的电压（典型值为60 V）下降。根据他们的电弧测试，压降幅度约为10 V。电压域分析的主要原因是实验中使用了一个低成本微控制器。若非如此，他们建议使用更强大的DSP对电流信号的功率谱密度进行分析。
2007年，Swissolar在瑞士组织了一次名为“光伏直流阵列中的电弧——潜在危险和可能的解决方案”国际研讨会，介绍了关于直流电弧对MPPT跟踪的影响的一些有意义的情况，并建议未来的电弧检测机制应重点考虑这些情况。
图1. 电弧对MPPT的影响（Willi Vaassen，TÜV）
图2显示了不同电弧间隙（1 mm、3 mm和6 mm）对应的MPPT，同预期一样，性能降幅非常可观。
图2. 电弧检测对MPPT工作点的影响（Willi Vaassen，TÜV）
TÜV的进一步研究显示了MPPT跟踪器中相同大小的间隙引起的工作点偏差。结果再次表明MPPT性能大幅降低。
对于这种直流电弧问题，建议解决方案是基于电流测量分析。检测机制监视负载中的电流和流至地的电流。负载中的电流通过一个滤波器，仅留下电弧特征频率范围。然后进行信号调理，并通过一个逻辑机制来关闭起弧源，即光伏模块或光伏逆变器。
电弧检测仿真
设置
图3是一个可能的电弧产生设置，其符合UL1699B标准。
图3. 电弧发生器（照片属ADI所有，拍摄于利默里克工厂太阳能实验室）
光伏电源系统与一个电弧发生器和一个1 Ω的镇流电阻串联，形成测试系统设置的基础。对通过系统的电压和电流进行分析，以探索可能的检测机制。
图4. 电弧设置
电压波形分析
首先关注电弧上的电压，我们可得出一些有意义的信息。电弧间隙打开时，间隙上的电压约为71 V。间隙闭合时，产生一个小电弧，图5显示间隙上的电压降低20 V。当间隙保持闭合状态时，一个稳定的电流流过，电弧上几乎检测不到电压。
