Kako spojiti solarne panele u seriju: sigurni koraci, dijagrami i izračuni

Kada serijski povezujete solarne ploče, povezujete ih pozitivan ( ) jedne ploče na negativno (−) sljedećeg. U nizu serije, naponi dodati dok je struja ostaje (otprilike) ista kao jednu ploču. Ovo je najčešća metoda kada vam je potreban viši napon da biste smanjili gubitke u žici ili da biste zadovoljili ulazne zahtjeve MPPT kontrolera punjenja ili pretvarača vezanog na mrežu.

Serijsko ožičenje obično je pravi izbor kada želite:

• Povećajte napon polja kako bi sustav mogao koristiti žica manjeg promjera na većim udaljenostima s manjim gubicima.
• Ispunite zahtjeve regulatora/pretvarača kao što je minimalni MPPT napon (osobito po hladnom vremenu).
• Izgradite nizove za pretvarač koji očekuje veći DC ulaz (često stotine volti istosmjerne struje u rešetkastim izvedbama).

Glavni kompromis: u nizu nizova, sjenčanje ili slaba ploča mogu smanjiti učinak cijelog niza. Premosne diode pomažu, ali dobar raspored i izbjegavanje djelomičnog zasjenjenja ostaju važni.

Pravila za serijsko ožičenje: prvo morate provjeriti proračun napona

Prije spajanja bilo čega, potvrdite da će napon žice ostati unutar sigurnih granica vaše opreme bez obzira na ekstremne temperature. Dvije ključne specifikacije ploče su: Voc (napon otvorenog kruga) i Vmp (napon pri maksimalnoj snazi). Morate osigurati nizove hladno vrijeme Voc ne prelazi maksimalni ulazni napon regulatora/invertora.

Brzo izračunavanje nizova serija

Za serijsko ožičenje: Gudački Voc ≈ zbroj Voc svake ploče i Niz Vmp ≈ zbroj Vmp svake ploče . Struja ostaje blizu struje jedne ploče (Imp/Isc), tako da serije utječu na napon mnogo više od ampera.

Primjer s realnim brojevima

Pretpostavimo da svaka oznaka ploče prikazuje Voc = 38,0 V i Vmp = 31,5 V . sa 3 panela u seriji : Struna Voc ≈ 114,0 V i Vmp žice ≈ 94,5 V .

Ako je maksimalni unos vašeg MPPT kontrolera 150V , 114V izgleda sigurno na sobnoj temperaturi, ali hladnoća može povećati Voc. Mnoge podatkovne tablice ploča uključuju Voc temperaturni koeficijent (često oko -0,28% do -0,35%/°C ). Ako nemate koeficijent pri ruci, smatrajte Voc hladnog vremena potencijalnim 10-20% više od vrijednosti oznake i potvrdite s podatkovnom tablicom prije finaliziranja duljine niza.

Ključni zaključak: dizajn nizova serije od kontrolera/invertera unatrag. Maksimalni ulazni napon je čvrsto ograničenje ; prekoračenje može trajno oštetiti opremu.

Alati i komponente koji su vam potrebni za čistu, pouzdanu serijsku vezu

Ispravna izgradnja serije uglavnom se odnosi na korištenje pravih konektora i zaštite. Izbjegavajte improviziranje s dijelovima ožičenja u kućanstvu; PV žice mogu nositi opasan istosmjerni napon i zahtijevaju komponente označene za istosmjernu upotrebu.

Temeljne stavke

• Priključci s PV ocjenom (obično tipa MC4) koji odgovarati vašim potencijalnim klijentima i are from compatible families.
• PV žica (obično 10 AWG ili 12 AWG, nazivna sunčeva svjetlost/UV) veličine za vašu struju i udaljenost.
• DC multimetar sa sondama u dobrom stanju.
• DC rastavljač ili prekidač (često u blizini kontrolera/invertera) za sigurno servisiranje.

Zaštita i kombiniranje (po potrebi)

• Spojni osigurači ili prekidači ako ih imate dvije ili više žica paralelno (samo serijski pojedinačni niz često ne zahtijeva niz osigurača, ali slijedite lokalne zakone i upute za opremu).
• Okvir kombiniranja ako se spaja više nizova.
• Zaštita od prenapona (SPD) gdje je potrebna ili preporučena, posebno za izložene nizove.

Napomena o kompatibilnosti: mnogi instalateri izbjegavaju miješanje marki konektora jer se "MC4" često koristi kao generički izraz. Za najveću pouzdanost i sigurnost koristite usklađene vrste konektora ili ekvivalente koje je odobrio proizvođač.

Korak po korak: kako spojiti solarne ploče u seriju (praktičan postupak)

Ovaj postupak pretpostavlja identične panele i tipične PV konektore. Radite metodično i tretirajte niz kao živ kad god je izložen svjetlu. Ako vam nije ugodno raditi s istosmjernim napajanjem, angažirajte kvalificiranog instalatera.

1) Identificirajte pozitivne i negativne kontakte svake ploče

Potvrdite polaritet na naljepnici ploče i oznakama vodiča. Ako nešto nije jasno, provjerite multimetrom na dnevnom svjetlu. Ispravna identifikacija sprječava obrnuti polaritet koji može aktivirati zaštitu ili oštetiti opremu.

2) Spojite Panel 1 ( ) na Panel 2 (−)

Čvrsto utaknite konektore dok ne kliknu/zaključaju se. Ovo stvara vašu prvu vezu serije. Nastavite istim uzorkom niz liniju.

3) Ponavljajte dok se niz ne završi

Za tri ploče: Panel 1 ( ) do Panel 2 (−), zatim Panel 2 ( ) do Panel 3 (−). Preostali slobodni krajevi postaju vaši izlazi niza: Niz negativan je Panel 1 (−) i String pozitivan je Panel 3 ( ).

4) Izmjerite napon žice prije spajanja na elektroniku

Dok je žica odspojena od regulatora/invertera, izmjerite napon na krajnjem pozitivnom i negativnom kraju. Očekujte očitanje blizu izračunatog String Voc na jarkom suncu. Ako se izmjerena vrijednost drastično razlikuje, zaustavite se i ponovno provjerite svaki spoj i polaritet.

5) Spojite žicu na DC rastavljač, zatim na regulator/pretvarač

Upotrijebite DC rastavljač/prekidač kako biste mogli izolirati niz. Slijedite redoslijed ožičenja proizvođača; mnogi kontroleri punjenja određuju prvo spajanje baterije kako bi se kontroler mogao uključiti i sigurno konfigurirati prije nego što se primijeni PV ulaz. Ključni rezultat je isti: nemojte nepredvidivo uključivati vruće — koristite prekid veze i slijedite upute.

• Ožičenje serijskog niza održavajte urednim, osiguranim i udaljenim od oštrih rubova.
• Održavajte točan polaritet od žice sve do PV i PV− terminala.
• Označite napon niza i mjesto odspajanja za budući servis.

Serija naspram paralele: što se mijenja električnim putem i zašto je to važno

Mnogi sustavi koriste serijske žice jer viši napon smanjuje struju za istu snagu. Ovo često smanjuje gubitke u žici i može smanjiti veličinu i cijenu vodiča (unutar ograničenja koda).

Praktična ilustracija gubitka struje

Pretpostavimo da želite slati 600 W od niza do kontrolera. na 60V , trenutno je oko 10A (600W ÷ 60V). na 120V , trenutno je oko 5A . Budući da se gubici otporne žice povećavaju kao I²R , smanjenje struje otprilike na pola može značajno smanjiti pad napona i zagrijavanje tijekom dugog rada.

U praksi se koriste mnogi nizovi serije nizova kako biste pogodili ciljani napon, zatim spojite više žica paralelno za povećanje ukupne struje i snage. Cilj dizajna je sletjeti unutar prozora napona opreme uz balansiranje rizika zasjenjenja, troškova ožičenja i sigurnosti.

Osnove sigurnosti i koda za serijske nizove

Serijsko ožičenje može brzo proizvesti opasan istosmjerni napon. Čak i relativno mali nizovi mogu premašiti 100 V DC , što povećava rizik od udara i potencijal luka. Koristite hardver ocijenjen za PV DC uslugu i slijedite lokalne električne propise i upute proizvođača.

Minimalne sigurnosne prakse

• Isključite struju gdje je to moguće: pokrijte module ili radite u zoru/sumrak i koristite a DC isključivanje .
• Nikada ne isključujte konektore pod opterećenjem. DC lukovi su postojani; prvo otvorite odspajanje.
• Prije postavljanja vodiča na PV / PV− stezaljke provjerite polaritet mjeračem.
• Upotrijebite upravljanje kabelima s oznakom PV, rasterećenje naprezanja i zaštitu od vremenskih uvjeta kako biste spriječili oštećenje izolacije i prodor vode.

Prekostrujna zaštita: kada su osigurači važni

U nizu jedne serije koji napaja jedan ulaz kontrolera, struja svakog modula ograničena je strujom niza, tako da spajanje niza možda neće biti potrebno. Međutim, kada imate više nizova paralelno , jedan niz može vratiti struju kvara u drugi, tako da niz osigurača/prekidača se obično koriste. Uvijek slijedite priručnik za regulator/pretvarač i primjenjivi električni kodeks za vašu jurisdikciju.

Rješavanje problema: uobičajene greške u serijskom ožičenju i brze provjere

Ako sustav slabije radi nakon spajanja solarnih panela u seriju, uzrok je često jednostavno spajanje, polaritet ili neusklađenost očekivanja. Koristite ove provjere da biste brzo izolirali probleme.

Kontrolni popis temeljen na simptomima

• Izmjereni napon žice je blizu nule: vjerojatno obrnuto spajanje koje stvara petlju koja poništava, konektor nije u potpunosti postavljen ili prekinuti vod.
• Napon je ispravan, ali snaga je niska: provjerite djelomično zasjenjenje, zaprljanost ili ploču s pokvarenom premosnom diodom; potvrdite da su sve ploče isti model/specifikacija.
• Regulator pokazuje PV prenapon: niz ima previše panela u nizu za temperaturne uvjete; smanjiti broj serija ili koristiti opremu s višom ulaznom ocjenom.
• Povremeni kvarovi: sumnjate na labav konektor, ulazak vode ili zatezanje kabela na razvodnim kutijama modula.

Jednostavna rutina provjere valjanosti

1. Izmjerite Voc svake ploče zasebno pri sličnoj sunčevoj svjetlosti; zabilježite bilo koju ploču koja je znatno isključena.
2. Spojite serijski niz i izmjerite ukupni Voc; potvrdite da odgovara očekivanom iznosu unutar razumne granice.
3. Ako je dostupno, upotrijebite zaslon/aplikaciju upravljača kako biste potvrdili da je radni napon blizu izračunatog Niz Vmp za vrijeme dobrog sunca.

Ako se vaša očitanja ne podudaraju s osnovnom matematikom serije, zaustavite se i ispravite ožičenje prije spajanja na skupu elektroniku. Većina kvarova može se spriječiti provjerama napona prije spajanja.

Praktični savjeti za dizajn za bolje performanse sa serijskim žicama

Dobra izvedba serijskog niza ovisi o rasporedu koliko i o ožičenju. Ovi praktični koraci smanjuju gubitke i izbjegavaju sniženja cijena koja se mogu izbjeći.

Držite module u istim uvjetima sunca

U nizu serije, jedna osjenčana ploča može povući niz niz. Postavite ploče u istu ravninu i izbjegavajte miješanje modula izloženih različitim obrascima sjene (dimnjaci, drveće, krovne prozore) unutar istog lanca serije.

Smanjite pad napona na homerunu

Viši serijski napon pomaže, ali ipak trebate težiti niskom padu napona. Kao pravilo, mnogi dizajneri ciljaju ≤ 3% pad napona za niz ožičenja. Postizanje toga može zahtijevati kraće staze, veću žicu ili žicu višeg napona unutar ograničenja opreme.

Koristite podudarne ploče u svakom nizu

Za predvidljive rezultate, izgradite svaki niz serije od istog modela i slične starosti. Miješanje panela s različitim strujnim ocjenama može prisiliti cijeli niz da radi bliže mogućnostima najslabije ploče.

Zaključak: ako želite manje iznenađenja, odredite prioritete ispravan dizajn napona , dosljedno zračenje po nizu , i mjerenja provjere prije uključivanja regulatora ili pretvarača.