Параллельное соединение разной мощности. Параллельное соединение солнечных панелей разной мощности: особенности подключения и оптимизация производительности

Как правильно подключить солнечные панели разной мощности параллельно. Какие проблемы могут возникнуть при параллельном соединении разных панелей. Как оптимизировать производительность системы при использовании разнотипных солнечных модулей.

Особенности параллельного подключения солнечных панелей разной мощности

Параллельное соединение солнечных панелей позволяет увеличить общий ток системы при сохранении напряжения. Однако при использовании панелей разной мощности могут возникнуть определенные сложности:

• Разница в выходных характеристиках панелей приводит к потерям мощности
• Возможно появление обратных токов между панелями
• Снижается эффективность работы всей системы
• Усложняется расчет и подбор остальных компонентов системы

Поэтому при проектировании солнечной электростанции рекомендуется использовать панели одинаковой мощности и характеристик. Но если все же необходимо объединить разные панели, нужно учитывать ряд нюансов.

Как правильно соединять солнечные панели разной мощности параллельно

При параллельном подключении панелей разной мощности следует придерживаться следующих рекомендаций:

1. Группировать панели с близкими характеристиками
2. Использовать диоды для предотвращения обратных токов
3. Применять МРРТ-контроллеры заряда для каждой группы панелей
4. Правильно рассчитывать сечение кабелей с учетом максимальных токов
5. Обеспечить одинаковые условия освещенности для всех панелей

Такой подход позволит минимизировать потери и повысить общую эффективность системы.

Расчет параметров системы при параллельном соединении разных панелей

При расчете параметров системы с параллельно соединенными панелями разной мощности нужно учитывать следующее:

• Общий ток системы равен сумме токов всех панелей
• Напряжение системы определяется панелью с наименьшим напряжением
• Мощность системы будет меньше суммы мощностей отдельных панелей

Для точного расчета рекомендуется использовать специализированное программное обеспечение, учитывающее характеристики конкретных панелей.

Влияние разной освещенности на работу параллельно соединенных панелей

При параллельном соединении панелей разной мощности важно обеспечить одинаковые условия освещенности. В противном случае:

• Панели с лучшей освещенностью будут работать на панели с худшей освещенностью
• Возникнут дополнительные потери мощности
• Снизится общая производительность системы

Чтобы этого избежать, рекомендуется устанавливать панели на одной плоскости и под одинаковым углом к горизонту.

Использование MPPT-контроллеров при параллельном соединении разных панелей

MPPT-контроллеры позволяют оптимизировать работу параллельно соединенных панелей разной мощности за счет:

• Отслеживания точки максимальной мощности для каждой группы панелей
• Согласования напряжений панелей и аккумуляторной батареи
• Снижения потерь при преобразовании энергии

Рекомендуется использовать отдельный MPPT-контроллер для каждой группы панелей с близкими характеристиками.

Мониторинг параллельно соединенных панелей разной мощности

Для эффективной работы системы с параллельно соединенными панелями разной мощности важно обеспечить постоянный мониторинг:

• Выходных параметров каждой панели или группы панелей
• Общей производительности системы
• Эффективности преобразования энергии

Это позволит своевременно выявлять проблемы и оптимизировать работу системы.

Преимущества и недостатки параллельного соединения панелей разной мощности

Параллельное соединение солнечных панелей разной мощности имеет свои плюсы и минусы:

Преимущества:

• Возможность расширения существующей системы
• Использование панелей разных производителей
• Гибкость при проектировании системы

Недостатки:

• Снижение общей эффективности системы
• Усложнение расчетов и подбора оборудования
• Необходимость дополнительных мер защиты

Взвесив все за и против, можно принять решение о целесообразности параллельного соединения панелей разной мощности в конкретном случае.

Альтернативные способы соединения солнечных панелей разной мощности

Помимо параллельного соединения, существуют и другие способы объединения солнечных панелей разной мощности:

• Последовательное соединение с использованием оптимизаторов мощности
• Независимое подключение каждой панели к микроинвертору
• Гибридные схемы с комбинацией последовательного и параллельного соединения

Выбор оптимального способа зависит от конкретных условий и требований к системе.

Подключение солнечных панелей в массив

 Солнечная энергия | Фотовольтаика

При проектировании домашней солнечной станции средней и большой мощности возникает вопрос как именно следует произвести подключение солнечных панелей между собой и к инвертору. Ведь выбранная схема подключения может сильно влиять на годовую производительность солнечной станции. Особенно этот вопрос актуален для станций, где пригодные площади размещения панелей ограничены и приходится прибегать к ориентированию панелей по разным сторонам относительно юга.

Основные варианты подключения солнечных панелей между собой.

Как и для любых других электрических систем нам необходимо базовое понимание мощности, силы тока и напряжения. Формула, связывающая все эти параметры выглядит так:

P [Вт] = U [В] · I [А]

Данная формула является основой для проектирования фотоэлектрических установок и пригодится нам для расчета массива солнечных панелей.

Существуют 3 варианта подключения солнечных панелей между собой в единый солнечный массив:

• Последовательное подключение.
• Параллельное подключение.
• Последовательно-параллельное подключение.

При последовательном подключении минусовая клемма первой панели подключается к плюсовой клемме второй, минусовая второй к клемме третьей и так далее. Такую цепь часто называют «стрингом» от английского слова «string» — цепочка.

При последовательном подключении солнечных панелей напряжение в цепи суммируется, а ток в такой цепи будет соответствовать току одной панели с самым низким его значением.

Схема последовательного подключения солнечных панелей

На рисунке выше показана цепь из десяти последовательно соединенных фотоэлектрических панелей. Одна панель в условиях STC выдает 9 ампер [А] и 30 вольт [В]. Мощность одной солнечной панели для выбранных данных: 30 В · 9 А = 270 Вт. При этом напряжение цепи будет равно: 30 В · 10 шт = 300 В, а ток равен 9 А. Суммарную мощность можно вычислить как сумму мощностей всех модулей, так и как произведение общего напряжения на ток в цепи: 300 В · 9 А = 2700 Вт.

Очень важно чтобы панели в стринге были идентичными. Т. е. были одной модели от одного производителя и поставлялись в одной партии. Из-за небольшого отклонения параметров всего одной панели может пострадать выработка всей цепи. Так же важно чтобы панели в одном стринге были ориентированы в одном направлении.

Схема последовательного подключения солнечных панелей с разными параметрами напряжения и тока

На рисунке выше показано, что один модуль с меньшим током и напряжением, задет это значение всей цепи. Мощность такой цепи равна: 295 В · 8 А = 2360 Вт.

В статье «Как правильно рассчитать инвертор для солнечных батарей» я уже рассказывал, как необходимо выбирать максимальное и минимальное количество панелей в одном стринге.

При параллельном подключении солнечных панелей напряжение на выходе каждой панели будет равным между собой и равным напряжению на выходе всего солнечного массива из параллельно подключенных панелей. Ток от всех панелей будет суммироваться.

Схема параллельного подключения 

Согласно примеру выше, суммарное напряжение массива из 4-х параллельно подключенных солнечных панелей будет равно 30 В, а ток равен: 9 А · 4 шт = 27 А.

Наиболее распространенный вариант подключения солнечных панелей — это последовательно-параллельное подключение. Данная схема позволяет, не поднимая напряжения увеличить ток от массива солнечных панелей.

Схема последовательно-параллельного подключения солнечных панелей

На схеме выше показаны два стринга подключенные параллельно между собой в один массив. Таким образом выходит массив, имеющий на выходе напряжение 300 В с током 18 А. Общая мощность массива равна 300 В · 18 А = 5 400 Вт.

Можно соединять цепи параллельно, при условии, что их напряжения не отличаются друг от друга более чем на 5%. Следовательно, количество модулей в параллельно соединенных цепях должно быть одинаковым. Неправильно соединять два стринга в параллель, состоящие, например, из 7 и 8 панелей.

Схема параллельного подключения цепей солнечных панелей с разными параметрами

Схема параллельного подключения цепей солнечных панелей с разным количеством панелей

На примерах выше показано, как подключение разных цепей в параллель влияет на мощность всего массива.

Разнонаправленное подключение солнечных панелей

Для более сложных схем подключения солнечных панелей предполагающее разносторонний монтаж следует применять инверторы с не менее чем двумя точками входа MPPT. Это позволит оптимизировать мощность каждого массива сделав их независимыми друг от друга.

Схема разностороннего подключения массивов солнечных панелей

На схеме выше показаны 2 массива из последовательной цепочки и массив с последовательно параллельным соединением солнечных панелей. Такое решение будет оптимальным, т.к. солнечные панели в каждом массиве ориентированы в одном направлении а цепи в большем массиве одинаковы по количеству модулей.

Как мы уже рассмотрели выше, общий принцип подключения цепей солнечных панелей к инвертору гласит, что в одной цепочке не должны находиться солнечные панели с разной ориентацией по сторонам света. Так же это касается и цепочек подключенных параллельно.

Не рекомендованный вариант подключения панелей направленных в разные сторона относительно юга

Однако в этом правиле может быть сделано определенное исключение, если у нас не хватает выходов MPPТ, а цепи подключенных панелей будут состоять из одинакового количества солнечных модулей, например, в конфигурации восток-запад.

Схема подключения параллельных цепочек панелей направленных по разным сторонам относительно юга на один выход MPPТ 

Можно подключить два стринга солнечных панелей к одному MPPТ под разными углами и / или разными азимутами, при условии, что они соединены параллельно и состоят из равного количества панелей, как показано на рисунке выше.

Эта возможность существует благодаря тому, что параллельное соединение цепочек солнечных панелей под разными углами приводит к несоответствию тока, но при параллельном подключении токи складываются. При этом различное освещение солнечных панелей не приводит к большому рассогласованию напряжений.

Небольшое рассогласование напряжений при параллельном подключении не приводит к значительным потерям производительности электроэнергии, особенно если инвертор имеет функцию глобального поиска MPPТ. В этом случае подключение двух разных цепей солнечных панелей под разными углами можно считать приемлемым, и уровень потерь не должен превышать 1% по сравнению с подключением на отдельные входы MPPТ в инверторе.

солнечная станциясолнечная электростанцияфотоэлектрическая системафотоэлектрическая станция

Параллельное подключение аккумуляторов с разной мощностью:-battery-knowledge

• Лучший литиевый аккумулятор 18650

• Цилиндрическая литий-ионная батарея

• Лучшее руководство по литиево-ионной батарее

• Лучшее руководство по LiPo батареям

• Лучшее руководство по батарее Lifepo4

• Руководство по литиевой батарее 12 В

• Литий-ионный аккумулятор 48 В

• Подключение литиевых батарей параллельно и последовательно

• Лучшая литий-ионная батарея 26650

Jul 30, 2021   Вид страницы：1655

Параллельное соединение двух батарей — это метод, который неправильно используется для увеличения интенсивности или количества электрического заряда, который мы можем получить от внешнего источника питания — как правило, от двух батарей с одинаковой емкостью. Давайте поговорим подробнее о параллельном подключении разных батарей в ампер-часах.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4-40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Параллельное подключение батарей разной емкости:

Этот тип установки выполняется с помощью соединительного кабеля, который соединяет их через положительные полюса обеих батарей. С одной стороны, используя другой соединительный кабель, который соединяет их через отрицательные полюса, с другой стороны.

Этим достигается сложение их токов в амперах и поддержание идентичного напряжения. Теперь, почему его использование не рекомендуется, каковы недостатки проведения такого типа установки. Чему мы подвергаемся при параллельном подключении двух батарей? Мы объясним это вам более подробно ниже.

Можно ли параллельно поставить две разные батарейки в ампер-часах?

Вы задаетесь вопросом, почему не следует подключать две батареи параллельно? Что ж, здесь мы подробно рассказали об этом. Проблема с параллельным подключением батарей заключается в том, что это может вызвать перегрузку батареи ближе к токовому входу, а также недостаточный заряд батареи, которая находится дальше.

Перегрузка означает увеличение тока, обычно из-за его перегрева — либо из-за тепла, либо из-за неправильной установки.

Проблема в том, что это может привести к взрыву — со всеми негативными последствиями, которые это может вызвать у нас. Аналогично, в случае батареи, которая находится дальше от токового входа. А из-за того, что он не заряжается должным образом, он будет постоянно ухудшаться, поэтому его полезный срок службы будет короче, и мы будем тратить деньги зря.

Другая проблема, связанная с параллельным подключением двух батарей, заключается в том, что первая, та, которая находится ближе к токовому входу, будет заряжаться более высоким током и напряжением, для которых она подготовлена, что, помимо перегрузки, также может повлиять на ее неизбежность. износ и сокращение срока его полезного использования.

В этом случае происходит то, что, соединяя батареи параллельно, мы замыкаем цепь и генерируем разбаланс токов. Поскольку емкости батарей больше не идентичны, и когда они соединяются вместе, они теряют электрические заряды между собой для выравнивания напряжений. То есть его работа некорректна, что приводит к преждевременному старению обоих. Еще одно из основных последствий параллельной установки аккумуляторов — это соединительные кабели.

Низкотемпературныйпрочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Кроме того, они претерпевают изменения в их сопротивлении, что может привести — параллельно — к дестабилизации всего, а также повлиять на срок службы подключенных батарей.

Не забывая также, что при изменении сопротивления, поддерживаемого кабелями, они будут перегреваться — из-за высокой интенсивности, которая циркулирует по ним — и может привести к пожару в нашем доме или месте, где мы подключили кабели.

Вот почему его использование не рекомендуется, и если оно проводится, то его проводят специалисты, которые хорошо осведомлены о работе электричества и принимают необходимые меры безопасности. Таким образом, установка создает минимальные проблемы с подключением, а также с расположением батарей и, конечно же, их параллельной работой.

Аналогичным образом, если этот тип подключения батарей выполняется параллельно, рекомендуется периодически проверять установку, чтобы убедиться в отсутствии проблем. Использование, например, омметров для измерения электрического сопротивления, а также напряжения и любых соответствующих аспектов установки и электрического тока.

Что происходит при последовательном соединении двух батарей с разной мощностью в ампер-часах?

Когда вы соединяете последовательно две батареи с разным номиналом в ампер-часах, они наверняка будут работать, но есть большая вероятность повредить обе батареи во время циклов зарядки и разрядки.

Обычно этот тип подключения выполняется в изолированных солнечных фотоэлектрических установках. И это то, что многие считают это вариантом увеличения заряда солнечных батарей.

При этом требуется, чтобы солнечные батареи увеличивали зарядную емкость, чтобы при использовании энергии, накопленной через солнечные панели, ее использование могло быть продлено.

Хотя поначалу последовательная установка солнечных батарей может показаться хорошей идеей для более эффективного использования энергии, вырабатываемой фотоэлектрическими панелями, правда в том, что это может привести к серьезным проблемам.

Использование солнечных батарей или батарей на солнечной энергии, подключенных последовательно, не рекомендуется. Лучше всего использовать солнечную батарею с большей емкостью или зарядом, чтобы иметь возможность в полной мере использовать энергию, вырабатываемую монокристаллическими или поликристаллическими кремниевыми элементами солнечных панелей, без риска для нашей физической целостности.

Какое соединение аккумуляторов последовательно?

Соединение батарей последовательно, в отличие от батарей параллельно, — это установка, которая осуществляется путем соединения противоположных полюсов одной батареи с противоположными полюсами другой батареи. То есть отрицательный полюс заряда одной батареи соединяется с положительным полюсом заряда другой с помощью соединительного кабеля, обычно с кабелем, который достаточно мал, чтобы соединить обе батареи. Этот процесс повторяется с подключением положительного зарядного полюса исходной батареи к отрицательному зарядному полюсу другой батареи.

Таким образом достигается сумма напряжений или разности потенциалов обеих батарей, сохраняя при этом интенсивность или электрический заряд. В отличие от параллельного соединения батарей, батареи, соединенные последовательно, не представляют опасности для нашего здоровья и целостности, поскольку они позволяют пропускать ток только при его потреблении.

Пока они не используются, батареи остаются в режиме ожидания. Конечно, чтобы установка была безопасной, и чтобы мы получили желаемое напряжение, батареи, включенные последовательно, должны иметь одинаковую емкость.

• Предыдущая статья： Все, что вам нужно знать о замене батареек дрели
• Следующая статья： Коррозия на отрицательной клемме аккумулятора — введение, причина и решение

Самые популярные категории

Индивидуальные решения

• Схема конструкции аккумулятора 11,1 В, 6600 мАч портативного сверхзвукового диагностического набора B

• Схема резервного питания 7,4 В 10 Ач медицинского инфузионного насоса

• Решения для литий-ионных аккумуляторов AGV 25,6 В, 38,4 Ач

Солнечная панель

, параллельная и последовательная, последовательная и параллельная

 

Введение

В этом разделе более подробно рассматриваются последовательные, параллельные и последовательно-параллельные соединения. Цель этого раздела — объяснить, почему используются определенные соединения, как настроить желаемое соединение, а также рассмотреть, какое соединение является наиболее выгодным для использования в зависимости от вашей ситуации.

Почему параллельно?

Строго параллельные соединения в основном используются в небольших, более простых системах и обычно с ШИМ-контроллерами, хотя и являются исключениями. Параллельное соединение панелей увеличит силу тока и сохранит напряжение на прежнем уровне. Это часто используется в 12-вольтовых системах с несколькими панелями, поскольку параллельное подключение 12-вольтовых панелей позволяет вам поддерживать возможности зарядки 12 В.

Недостатком параллельных систем является то, что при большой силе тока трудно передавать на большие расстояния без использования очень толстых проводов. Системы мощностью до 1000 Вт могут в конечном итоге выдавать более 50 ампер, что очень сложно передать, особенно в системах, где ваши панели находятся на расстоянии более 10 футов от вашего контроллера, и в этом случае вам придется перейти на 4 AWG или толще, что может быть дорогим в долгосрочной перспективе. Кроме того, для параллельных систем требуется дополнительное оборудование, такое как ответвительные соединители или объединительная коробка.

Почему серия?

Строго последовательные соединения в основном используются в небольших системах с контроллером MPPT. Последовательное соединение панелей повысит уровень напряжения и сохранит силу тока на том же уровне. Причина, по которой последовательные соединения используются с контроллерами MPPT, заключается в том, что контроллеры MPPT на самом деле могут принимать входное напряжение более высокого напряжения и по-прежнему могут заряжать ваши батареи на 12 В или более. Контроллеры Renogy MPPT могут принимать входное напряжение 100 вольт. Преимущество серий в том, что их легко передавать на большие расстояния. Например, вы можете подключить 4 панели Renogy 100 Вт последовательно, протянуть их на 100 футов и использовать только тонкий провод 14 калибра.

Недостатком серийных систем являются проблемы с затенением. Когда панели соединены последовательно, все они в некотором смысле зависят друг от друга. Если одна панель затенена, это повлияет на всю строку. При параллельном соединении этого не произойдет.

 

Почему последовательно-параллельно?

Массивы солнечных панелей обычно ограничены одним фактором — контроллером заряда. Контроллеры заряда рассчитаны только на определенное количество силы тока и напряжения. Часто для более крупных систем, чтобы оставаться в пределах этих параметров силы тока и напряжения, нам приходится проявлять изобретательность и использовать последовательно-параллельное соединение. Для этого соединения создается гирлянда из 2-х и более панелей последовательно. Затем необходимо создать и распараллелить равную строку. 4 последовательно соединенные панели должны быть параллельны другим 4 последовательно соединенным панелям, иначе произойдет серьезная потеря мощности. Вы можете увидеть больше в примере ниже.

Последовательно-параллельное соединение практически не имеет недостатков. Они обычно используются, когда это необходимо, и другие варианты недоступны.

Как настроить систему параллельно.

Параллельное соединение выполняется путем соединения плюсов двух панелей вместе, а также минусов каждой панели вместе. Это может быть выполнено различными способами, но обычно для небольших систем это будет использоваться через разветвитель. Разъем ответвления имеет форму буквы Y, и у одного есть два входа для положительного, который меняется на один, а также два входа для отрицательного, который меняется на один. Пожалуйста, смотрите картинку ниже.

Модель 2.4.1

Как вы можете видеть, у вас есть слот для отрицательной терминала панели № 1 и отрицательной терминальной терминации № 2. А также положительные эквиваленты. Затем отрицательный и положительный выходы будут использоваться для подключения к контроллеру заряда через солнечный фотоэлектрический кабель.

См. схему ниже.

Модель 2. 4.2

Lets’s Посмотрите на числовой пример. Допустим, у вас есть 2 солнечные панели по 100 Вт и батарея на 12 В. Поскольку каждая панель рассчитана на 12 В, а батарея, которую вы хотите зарядить, имеет напряжение 12 В, вам необходимо подключить систему параллельно, чтобы поддерживать одинаковое напряжение. Рабочее напряжение 18,9 В, рабочий ток 5,29 В.ампер Параллельное подключение системы сохранит напряжение на том же уровне и увеличит силу тока на количество параллельно соединенных панелей. В этом случае у вас есть 5,29 Ампер x 2 = 10,58 Ампер. Напряжение остается на уровне 18,9 Вольт. Чтобы проверить математику, вы можете сделать 10,58 ампер x 18,9 вольт = 199,96 Вт или почти 200 Вт.

Как установить вашу систему последовательно

Последовательное соединение выполняется путем соединения плюса одной панели с минусом другой панели. При этом вам не потребуется никакого дополнительного оборудования, кроме проводов панели. См. схему ниже.

Модель 2.4.3

LETSE OTMARICAL. Допустим, у вас есть 2 солнечные панели по 100 Вт и батарея на 24 В. Поскольку каждая панель рассчитана на 12 В, а батарея, которую вы хотите зарядить, на 24 В, вам необходимо последовательно подключить систему, чтобы увеличить напряжение. В целях безопасности используйте напряжение холостого хода для расчета последовательных соединений, в этом случае 100-ваттная панель имеет 22,5 В холостого хода и 5,29 В.ампер При последовательном соединении будет 22,5 вольт x 2 = 45 вольт. Ампер останется на уровне 5,29. Причина, по которой мы используем напряжение разомкнутой цепи, заключается в том, что мы должны учитывать максимальное входное напряжение контроллера заряда.

*Если вы хотите проверить математику, это не будет работать с напряжением холостого хода. Вы можете использовать рабочее напряжение, поэтому 18,9 вольт x 2 = 37,8 вольт. 37,8 вольт x 5,29 ампер = 199,96 Вт или почти 200 Вт.

Как настроить систему последовательно-параллельно

Последовательно-параллельное соединение выполняется с использованием как последовательного, так и параллельного соединения. Каждый раз, когда вы группируете панели последовательно, будь то 2, 4, 10, 100 и т. д., это называется строкой. При последовательно-параллельном соединении вы, по сути, соединяете вместе 2 или более одинаковых строк.

См. схему ниже.0003

Как видите, это последовательное параллельное соединение состоит из 2 рядов по 4 панели. Струны расположены параллельно друг другу.

Давайте рассмотрим числовой пример для этой диаграммы. В основном это используется в нашем контроллере Renogy 40 Amp MPPT, поскольку он может принимать до 800 Вт мощности, но может принимать только 100 Вольт, поэтому вы не можете подключать все последовательно. Параллельное соединение 8 панелей также приведет к слишком высокой силе тока.

В этом примере вы должны использовать напряжение холостого хода 22,5 В и рабочий ток 5,29 В. Ампер. Создав цепочку из 4 панелей, вы получите напряжение 22,5 вольт x 4 = 90 вольт, что ниже предела в 100 вольт. Затем, запараллелив другую цепочку, напряжение останется 90 вольт, а сила тока удвоится, поэтому 5,29 ампер x 2 = 10,58 ампер.

* Имейте в виду, что обычно существует еще один фактор, который необходимо учитывать при выборе размера контроллера MPPT, который называется пусковым током. Об этом пойдет речь в разделе контроллер заряда.

*Если вы хотите проверить математику, она не будет работать с напряжением холостого хода. Вы можете использовать рабочее напряжение, поэтому 18,9 вольт x 4 = 75,6 вольт. 75,6 В х 10,58 А = 799,85 Вт, или почти 800 Вт.

Как соединить солнечные панели последовательно и параллельно, часть 1

Как соединить солнечные панели последовательно и параллельно, часть 2

Параллельно соединенные солнечные панели для увеличения тока

Как параллельно соединенные солнечные панели производят больший ток

Понимание того, как параллельно соединенных солнечных панелей могут обеспечить больший выходной ток, важно, поскольку вольт-амперные характеристики (ВАХ) солнечной фотоэлектрической панели являются одним из ее основных рабочих параметров. Выходная мощность солнечной панели (или элемента) во многом зависит от площади ее поверхности, эффективности и количества излучения (солнечного света), падающего на ее поверхность.

Как мы уже видели в этих учебниках по альтернативной энергии, фотоэлектрические солнечные панели представляют собой полупроводниковые устройства, преобразующие солнечный свет в электрическую энергию постоянного тока. Параллельное соединение фотоэлектрических панелей увеличивает ток и, следовательно, выходную мощность, поскольку электрическая мощность в ваттах равна «вольтам, умноженным на ампер» (P = V x I).

Уже в продаже

Фотогальваническое проектирование и установка для чайников

Фотогальванические элементы производят выходную мощность примерно от 0,5 до 0,6 В постоянного тока, при этом ток прямо пропорционален площади элемента и освещенности. Но именно сопротивление подключенной нагрузки в конечном итоге определяет величину силы тока, подаваемую панелью или фотоэлементом.

Сила тока, обычно называемая «амперы», представляет собой единицу измерения силы тока, представляющую собой скорость электрического заряда, протекающего через фиксированную точку в цепи, поэтому чем больше заряд, тем больше сила тока.

Интенсивность солнечного излучения – это количество солнечного излучения, полученного в данной области на Земле, поэтому по мере увеличения текущего потребления со стороны клетки требуется более яркий солнечный свет (указывается в ваттах на квадратный метр, Вт/м ² ) для получения полной мощности. мощность, но существует максимальный предел мощности тока, которую может генерировать солнечный элемент, независимо от того, насколько ярким и интенсивным является солнечное излучение.

В то время как отдельные солнечные элементы могут быть соединены друг с другом внутри одной фотоэлектрической панели, сами солнечные фотоэлектрические панели могут быть соединены вместе в параллельные цепочки для формирования массива взаимосвязанных панелей, увеличивающих общую доступную выходную мощность для конкретного применения солнечной энергии по сравнению с одной панелью. .

Если к клеммам солнечной панели не подключена нагрузка, то панель не будет генерировать ток, поскольку отсутствует электрическая цепь, по которой он мог бы протекать. Но если клеммы закорочены друг на друга, потребляемый ток очень высок, поэтому фотогальваническая панель генерирует максимальный выходной ток, обычно называемый током короткого замыкания, I _SC из доступного света.

При параллельном соединении солнечных панелей общее выходное напряжение остается таким же, как и для одиночной панели, но выходной ток становится суммой силы тока каждой панели. Таким образом, эффект параллельной проводки заключается в том, что напряжение остается неизменным, а сила тока складывается.

Солнечные панели, соединенные параллельно

Как подключить солнечные панели параллельно

Фотогальванические солнечные панели генерируют ток под воздействием солнечного света (излучения), и мы можем увеличить выходной ток массива, подключив фотоэлектрические панели параллельно. То есть параллельное подключение солнечных панелей увеличивает доступный ток системы, поэтому две одинаковые панели, подключенные параллельно, будут производить вдвое больший ток по сравнению с одной одиночной панелью. Но пока токи складываются, напряжение панели остается прежним.

При параллельном электрическом подключении фотоэлектрических панелей положительные (+) клеммы всех панелей соединяются вместе (положительные с положительными), а все отрицательные (-) клеммы соединяются вместе (отрицательные с отрицательными), пока все панели подключены параллельно, и у вас остается одна положительная клемма и одна отрицательная клемма для подключения к регулятору и батареям. Обратите внимание, что последовательные цепочки фотоэлектрических панелей также могут быть соединены параллельно (многорядные) для увеличения тока и, следовательно, выходной мощности.

Параллельно соединенные солнечные панели одного типа

В этом сценарии все солнечные фотоэлектрические панели одного типа и одинаковой мощности. Общий выходной ток становится суммой номинального тока каждой отдельной панели, но параллельно подключенное напряжение равно напряжению панели, как показано на рисунке.

Используя те же три фотопанели на 12 вольт, 5,0 ампер сверху, мы видим, что они соединены вместе параллельно. Комбинированное соединение производит в общей сложности 15 ампер (5 + 5 + 5) при 12 вольтах постоянного тока, что дает общую мощность 180 ватт (вольт x ампер) по сравнению с 60 ваттами только одной панели.

Таким образом, если бы массив состоял из «n» солнечных панелей с точно такими же электрическими характеристиками, то общий выходной ток был бы I ₁ умножить на «n» (I*n) ампер с выходным напряжением, равным к V ₁ . Таким образом, общая выходная мощность комбинации будет равна V*I*n ватт.

Теперь давайте рассмотрим параллельное подключение солнечных панелей с разным номинальным током, но с одинаковым номинальным напряжением.

Параллельно соединенные солнечные панели различных токов

В этом методе все солнечные панели имеют разные типы и, следовательно, номинальную мощность, но имеют общее номинальное напряжение. То есть одинаковое номинальное напряжение доступно со всех панелей. Ранее мы видели, что для параллельно соединенных панелей их токи складываются, поэтому здесь нет реальной проблемы, пока напряжения на панелях одинаковы, а выходное напряжение остается постоянным.

Эта параллельная комбинация производит 12 вольт постоянного тока при 9,0 амперах, генерируя максимум 108 ватт. Снова общий выходной ток, I _T будет суммой отдельных панелей, которая будет зависеть от количества подключенных панелей. Как и прежде, выходное напряжение остается прежним на уровне 12 вольт.

Обратите внимание, что, хотя производитель указывает максимальную или пиковую мощность (40 Вт, 100 Вт, 150 Вт, 240 Вт и т. д.) для панели, сокращенно W _P (ватт-пик), это значение мощности соответствует номинальным напряжению и току. номиналы панели относятся к кривой ВАХ.

Например, 12 вольт x 5 ампер = 60 ватт. Однако ток короткого замыкания I _SC — это ток панели, измеренный при полном солнечном свете (1000 Вт/м ² ), когда положительный и отрицательный выводы замкнуты вместе. Таким образом, I _SC — это максимальный ток, который панель способна вырабатывать, когда напряжение на ней равно нулю (когда солнечная панель закорочена).

Ток короткого замыкания панели А зависит от ряда факторов, таких как площадь солнечной панели, освещенность, температура и т. д. Но ток панели I _SC может быть на 10 % выше номинального тока панели. рейтинг (я _MP ), что может звучать не слишком громко, но может привести к чрезмерным перегрузкам по току в кабелях для больших параллельных комбинаций панелей.

Тогда, несмотря на то, что в нашем простом примере номинальный ток составляет 9 ампер при максимальной мощности, потенциально он может быть выше — 9,9 ампер (9*1,1). Таким образом, именно это более высокое значение тока необходимо учитывать при прокладке кабелей между параллельно подключенными панелями и нагрузками постоянного тока и т. д. вместе в параллельных ветвях.

Последовательное подключение фотоэлектрических панелей, а затем параллельное последовательное подключение увеличивают как максимальное напряжение, так и максимальный номинальный ток массива. Преимущество здесь заключается в том, что эта последовательно-параллельная комбинация панелей позволяет массиву быть более совместимым с инверторами или контроллерами заряда, обычно предназначенными для приема более высоких входных напряжений и токов, например, 200 вольт при 20 ампер.

Конечно, это предполагает, что панели имеют одинаковые электрические характеристики и что количество фотоэлектрических панелей в цепочке одинаковое, так что сила тока последовательных цепочек суммируется, а напряжение каждой цепочки остается одинаковым и постоянным.

А что если солнечные панели не идентичны и имеют разное номинальное напряжение, как это повлияет на выходную мощность. Давайте посмотрим на параллельное подключение солнечных панелей с разными номинальными значениями напряжения, но с одинаковыми номинальными токами.

Параллельные солнечные панели различного напряжения

Здесь все солнечные панели имеют разное номинальное напряжение, но имеют одинаковый номинальный ток. Токи отдельных панелей по-прежнему складываются вместе, как и раньше, независимо от их силы, но на этот раз выходное напряжение будет ограничено значением самой низкой панели в параллельной комбинации, в данном случае 8 вольт из-за этого несоответствия напряжения. . Тогда в этом простом примере параллельная цепь будет производить около 8 вольт при 15 амперах.

Однако в действительности общее выходное напряжение параллельной комбинации будет где-то между самым низким напряжением панели и средним (средним) значением, определяемым остальными панелями массива. При низких уровнях выходного напряжения это несоответствие может не быть проблемой, но по мере того, как солнечная радиация увеличивается ближе к полному солнцу или превышает его (1000 Вт/м ² ), несоответствие вольт-амперных характеристик (ВАХ) каждой фотогальванической панели может вызвать значительная потеря мощности в большом массиве, поэтому лучше избегать.

В конце концов, вы не стали бы подключать 6-вольтовую батарею параллельно с 12-вольтовой батареей и ожидать, что комбинация даст идеальные 12-вольтовые выходы или что 6-вольтовая батарея не перегреется, что произойдет. Но для этого простого руководства мы будем считать, что оно равно наименьшему значению напряжения на панели.

Теперь давайте посмотрим на параллельное подключение солнечных панелей разной мощности, так как это наиболее распространенный сценарий.

Параллельно соединенные солнечные панели различной мощности

Здесь предположим, что у нас есть четыре солнечные фотоэлектрические панели, две из которых рассчитаны на 80 Вт, 12 В, и две рассчитаны на 100 Вт, 12 В, что дает теоретическую общую мощность 360 (80+80+100+100) Вт при 12 вольт. Вопрос здесь в том, как соединить солнечные батареи параллельно. Мы могли бы соединить все четыре вместе в параллельной комбинации (1 x 4) или соединить две панели по 80 Вт последовательно и две панели по 100 Вт последовательно с двумя последовательными цепочками параллельно (2 x 2). Возможны разные варианты проводки.

Однако, глядя на техническое описание фотогальванических панелей, мы видим, что значения максимального напряжения в точке питания (V _MP ) и тока (I _MP ) различаются между 80-ваттными панелями и 100-ваттными панелями. Таким образом, панели отличаются от:

Характеристики, указанные для панелей мощностью 80 Вт:

P _MP = 80 Вт, V _MP = 20,9 вольт, I _MP 02 = 90 и 900 ампер 9003. характеристики, приведенные для 100-ваттных панелей:

P _MP = 100 ватт, В _MP = 17,9 вольт, I _MP = 5,72 ампер , поэтому соединить их параллельно непросто.

Выше мы указывали, что не рекомендуется параллельное подключение солнечных панелей с разными значениями напряжения, и, хотя это не идеально, соединение солнечных панелей вместе с разными номинальными токами немного лучше, чем несоответствие напряжения, но это будет панель с наименьшим номинальным током, которая будет определять общую выходную мощность.

Итак, если мы соединим панель на 80 Вт последовательно с панелью на 100 Вт, чтобы сформировать одну последовательную цепочку, сделаем то же самое для второй последовательной цепочки, а затем соединим эти две последовательные цепочки параллельно, это даст нам следующую комбинацию :

Затем, поскольку параллельный ток ограничен панелью с наименьшим значением (панели 1 и 2), общая выходная мощность составляет 300 Вт, а не ожидаемые 360 Вт, что составляет снижение почти на 17%. Тогда понятно, что при параллельном подключении солнечных панелей эффективнее использовать фотоэлектрические панели с такими же характеристиками.

Солнечные панели, соединенные параллельно

Мы видели здесь, что параллельно соединенные солнечные панели увеличивают доступный ток. Таким образом, «параллельно соединенные солнечные панели имеют ток» как I _T = I ₁ + I ₂ + I ₃ и т. д., поэтому параллельное подключение = больший ток.

Количество солнечных фотоэлектрических панелей, которые вы соединяете параллельно, зависит от того, какой ток вы хотите получить, или от количества имеющихся у вас солнечных панелей, но вы ДОЛЖНЫ учитывать возможный ток короткого замыкания, I _SC стоимость всех панелей (модулей).

Хотя ток может увеличиться, напряжение будет равно напряжению панели. Если все солнечные панели имеют одинаковые электрические характеристики, то параллельная комбинация будет производить 100% доступной мощности при полном солнечном свете (1000 Вт/м ² ).

Если параллельно подключенные фотоэлектрические панели имеют разную мощность и номинальные характеристики, то и напряжение, и ток ограничиваются минимальными значениями, что снижает эффективность параллельно подключенного массива даже при максимальном освещении. При параллельном соединении следует избегать несоответствия напряжения.

Таким образом, панели разных типов, монокристаллические или поликристаллические или с различной мощностью W _MP , например, 40 Вт вместе с 50 Вт не следует соединять параллельно, так как это не даст ожидаемых 90 Вт (40 + 50) , тем самым тратя деньги на большую 50-ваттную панель.

Солнечные фотоэлектрические панели — отличный способ бесплатного производства электроэнергии. Доступны модели мощностью от менее 10 Вт до более 200 Вт, что позволяет использовать их во многих областях солнечной энергетики. Но для достижения максимальной эффективности и окупаемости ваших инвестиций от параллельно подключенного массива расположение, угол наклона солнца и количество излучения так же важны, как и использование той же марки и модели солнечной панели. Небольшое размышление поможет вам сэкономить много денег.

Для получения дополнительной информации о параллельных солнечных панелях или для получения дополнительной информации о различных типах солнечных панелей, доступных для параллельного подключения, или для изучения преимуществ и недостатков использования солнечной энергии в вашем доме, затем Нажмите здесь, чтобы заказать свою копию на Amazon сегодня и узнать больше о проектировании, подключении и установке автономных параллельных солнечных панелей, чтобы обеспечить возобновляемые фотоэлектрические солнечные электрические системы для вашего дома.