光伏系统直流侧一级汇流箱内的直流断路器,对前级所连的光伏电池板和后级连接的逆变器都起着重要的保护作用。光伏系统串联电弧、并联电弧、接地电弧及汇流箱内汇流母排温升引起的火灾事故频发,要求光伏直流断路器在可能发生火灾前能够分断。此时,汇流箱内环境温度高,具有更有利的燃弧氛围。但由于没有过零点,直流电弧比交流电弧的熄灭慢得多,燃弧能量大,电弧对触头烧蚀严重。断路器频繁分断使电弧对触头的烧蚀迅速累积,断路器分断可靠性将显著降低。因此,光伏直流断路器的快速无弧分断技术研究具有重要意义。针对典型光伏直流断路器工况,设计多电压和电流等级的分断燃弧试验,测试并分析分断电压和电流波形,提炼燃弧时间与分断电压及电流的关系,统计分析金属相燃弧阶段和气相燃弧阶段的电弧电压平台特性和时间特性。阐述Cassie、Mary和Schwarz黑盒电弧模型,将Mary黑盒电弧模型的电弧时间常数θ和电弧散热功率p看作关于电弧电导的任意函数,拟合分断电压和电流测试数据,获取电弧时间常数θ和电弧的散热功率p关于电弧电导g的函数,建立适合所研究光伏直流断路器的黑盒电弧模型。提出一种成本低,结构简单,体积小,无需复杂驱动电路的基于预充电电容的新型光伏直流断路器抑弧方案,给出本方案适用于不同电压电流等级的抑弧电路参数的通用设计方法,进行基于黑盒电弧模型和抑弧方案的分断过程仿真,仿真基础上设计3k W低功率样机,并进行样机试验,仿真和试验验证该抑弧方案的正确性和有效性。