Ako zapojiť solárne panely do série: Bezpečné kroky, schémy a výpočty

Keď zapojíte solárne panely do série, pripojíte pozitívne ( ) jedného panelu k záporné (-) z nasledujúceho. V sériovom reťazci, napätie pridať zatiaľ čo súčasné zostáva (približne) rovnaké ako jeden panel. Toto je najbežnejšia metóda, keď potrebujete vyššie napätie na zníženie strát vodičov alebo na splnenie vstupných požiadaviek regulátora nabíjania MPPT alebo meniča viazaného na sieť.

Sériové zapojenie je zvyčajne tou správnou voľbou, keď chcete:

• Zvýšte napätie poľa, aby ho systém mohol používať drôt menšieho prierezu na dlhšie vzdialenosti s menšou stratou.
• Splniť požiadavku na ovládač/invertor ako napr minimálne napätie MPPT (najmä v chladnom počasí).
• Zostavte reťazce pre invertor, ktorý očakáva vyšší jednosmerný vstup (často stovky voltov jednosmerného prúdu v dizajnoch viazaných na mriežku).

Hlavný kompromis: v sériovom reťazci môže tienenie alebo slabý panel znížiť výkon celého reťazca. Obtokové diódy pomáhajú, ale dôležité zostáva dobré rozloženie a vyhýbanie sa čiastočnému tienenie.

Pravidlá sériového zapojenia: najprv musíte skontrolovať matematiku napätia

Pred pripojením čohokoľvek sa uistite, že napätie reťazca zostane v rámci bezpečných limitov vášho zariadenia pri extrémnych teplotách. Dve kľúčové špecifikácie panela sú: Voc (napätie naprázdno) a Vmp (napätie pri maximálnom výkone). Musíte zabezpečiť reťazec chladné počasie Voc neprekročí maximálne vstupné napätie regulátora/meniča.

Rýchly výpočet pre sériové reťazce

Pre sériové zapojenie: String Voc ≈ súčet Voc každého panelu a Reťazec Vmp ≈ súčet Vmp každého panelu . Prúd zostáva blízko prúdu jedného panelu (Imp/Isc), takže séria ovplyvňuje napätie oveľa viac ako ampéry.

Príklad s reálnymi číslami

Predpokladajme, že sa zobrazuje každý štítok panela Voc = 38,0 V a Vmp = 31,5 V . s 3 panely v sérii : Voc struny ≈ 114,0 V a Reťazec Vmp ≈ 94,5V .

Ak je maximálny vstup vášho MPPT ovládača 150 V , 114V vyzerá bezpečne pri izbovej teplote, ale chlad môže zvýšiť Voc. Mnoho údajových listov panelov obsahuje teplotný koeficient Voc (často okolo -0,28 % až -0,35 %/°C ). Ak nemáte po ruke koeficient, berte Voc do chladného počasia ako potenciálne o 10-20% vyššie než je hodnota štítku a pred dokončením dĺžky reťazca potvrďte pomocou údajového listu.

Kľúčové informácie: navrhnite reťazce série od ovládača / meniča dozadu. Maximálne vstupné napätie je pevný limit ; jej prekročenie môže trvalo poškodiť zariadenie.

Nástroje a komponenty, ktoré potrebujete na čisté a spoľahlivé sériové pripojenie

Správna sériová zostava je väčšinou o použití správnych konektorov a ochrany. Vyhnite sa improvizácii s domácimi elektroinštaláciami; FV reťazce môžu prenášať nebezpečné jednosmerné napätie a vyžadujú komponenty dimenzované na jednosmerné použitie.

Základné položky

• PV-hodnotené konektory (bežne typu MC4), ktoré zhodujte sa so svojimi panelmi a are from compatible families.
• PV kábel (bežne 10 AWG alebo 12 AWG, slnečné/UV dimenzované) dimenzovaný pre váš prúd a vzdialenosť.
• Jednosmerný multimeter so sondami v dobrom stave.
• Odpojovač alebo istič jednosmerného prúdu (často v blízkosti ovládača/invertora) pre bezpečný servis.

Ochrana a kombinovanie (podľa potreby)

• Strunové poistky alebo ističe, ak máte dva alebo viac reťazcov paralelne (Iba sériový jednoduchý reťazec často nevyžaduje poistky reťazca, ale postupujte podľa miestnych predpisov a pokynov k zariadeniu).
• Kombinátor, ak sa spája viacero reťazcov.
• Prepäťová ochrana (SPD) tam, kde sa vyžaduje alebo odporúča, najmä pre odkryté polia.

Poznámka o kompatibilite: mnohí inštalatéri sa vyhýbajú miešaniu značiek konektorov, pretože „MC4“ sa často používa ako všeobecný termín. Pre najlepšiu spoľahlivosť a bezpečnosť používajte zhodné typy konektorov alebo výrobcom schválené ekvivalenty.

Krok za krokom: ako zapojiť solárne panely do série (praktický postup)

Tento postup predpokladá identické panely a typické FV konektory. Pracujte metodicky a zaobchádzajte so súborom ako so živým, kedykoľvek je vystavené svetlu. Ak vám nevyhovuje práca s jednosmerným prúdom, najmite si kvalifikovaného inštalatéra.

1) Identifikujte pozitívny a negatívny potenciál každého panelu

Skontrolujte polaritu na štítku panela a značkách vodičov. Ak niečo nie je jasné, overte to pomocou multimetra pri dennom svetle. Správna identifikácia zabraňuje prepólovaniu, ktoré môže spustiť ochranu alebo poškodiť zariadenie.

2) Pripojte panel 1 ( ) k panelu 2 (-)

Pevne zapojte konektory, kým nezacvaknú/zablokujú. Tým sa vytvorí váš prvý odkaz na sériu. Pokračujte rovnakým vzorom po riadku.

3) Opakujte, kým nebude reťazec dokončený

Pre tri panely: Panel 1 ( ) až Panel 2 (-), potom Panel 2 ( ) až Panel 3 (-). Zostávajúce voľné konce sa stanú vašimi výstupmi reťazca: Strunový negatív je Panel 1 (-) a Pozitívny reťazec je Panel 3 ( ).

4) Pred pripojením k elektronike zmerajte napätie reťazca

Keď je reťazec odpojený od ovládača/invertora, zmerajte napätie na kladnom a zápornom konci. Očakávajte hodnotu blízko vypočítanej String Voc na jasnom slnku. Ak sa nameraná hodnota výrazne líši, zastavte a znova skontrolujte každé pripojenie a polaritu.

5) Pripojte reťazec k odpojovaču jednosmerného prúdu a potom k ovládaču/invertoru

Použite jednosmerný odpojovač/istič, aby ste mohli izolovať pole. Postupujte podľa poradia zapojenia výrobcu; mnohé regulátory nabíjania špecifikujú najprv pripojenie batérie, aby sa regulátor mohol bezpečne zapnúť a nakonfigurovať pred použitím PV vstupu. Kľúčový výsledok je rovnaký: nepredvídateľne nezapájajte za horúca —použite odpojenie a postupujte podľa návodu.

• Sériové vedenie reťazcov udržujte čisté, zabezpečené a mimo ostrých hrán.
• Dodržiavajte správnu polaritu od stringu až po PV a PV− svorky.
• Označte napätie reťaze a miesto odpojenia pre budúci servis.

Sériové vs. paralelné: čo sa mení elektricky a prečo na tom záleží

Mnoho systémov používa sériové reťazce, pretože vyššie napätie znižuje prúd pri rovnakom výkone. To často znižuje straty drôtu a môže znížiť veľkosť vodiča a náklady (v rámci obmedzení kódu).

Praktická ilustrácia straty energie

Predpokladajme, že chcete vysielať 600 W z poľa na ovládač. o 60 V , prúd je o 10A (600W ÷ 60V). o 120V , prúd je o 5A . Vzhľadom k tomu, odporové straty drôtu váhy ako I²R Zníženie prúdu približne na polovicu môže výrazne znížiť pokles napätia a zahrievanie pri dlhšom cykle.

V praxi sa používa veľa polí sériové struny aby ste dosiahli cieľové napätie, potom pripojte viacero reťazcov paralelný na zvýšenie celkového prúdu a výkonu. Cieľom návrhu je pristáť v napäťovom okne zariadenia a zároveň vyvážiť riziko zatienenia, náklady na elektroinštaláciu a bezpečnosť.

Bezpečnosť a náležitosti súvisiace s kódom pre sériové struny

Sériové zapojenie môže rýchlo produkovať nebezpečné jednosmerné napätie. Dokonca aj relatívne malé polia môžu prekročiť 100V DC , čo zvyšuje riziko šoku a potenciál oblúka. Používajte hardvér určený pre servis PV DC a dodržiavajte miestne elektrické predpisy a pokyny výrobcu.

Minimálne bezpečnostné postupy

• Ak je to možné, vypnite napájanie: zakryte moduly alebo pracujte za úsvitu/súmraku a použite a DC odpojenie .
• Nikdy neodpájajte konektory pod záťažou. Jednosmerné oblúky sú trvalé; najprv otvorte odpojenie.
• Pred pristátím vodičov na svorky PV/PV− skontrolujte polaritu pomocou meracieho prístroja.
• Aby ste zabránili poškodeniu izolácie a vniknutiu vody, použite káblový manažment s hodnotením PV, uvoľnenie napätia a odolnosť voči poveternostným vplyvom.

Nadprúdová ochrana: keď na poistkách záleží

V jednej sérii reťazca napájajúceho jeden vstup regulátora je prúd každého modulu obmedzený prúdom reťazca, takže istenie reťazca nemusí byť potrebné. Keď však máte viac reťazcov paralelne , jeden reťazec môže spätne napájať poruchový prúd do druhého, takže strunové poistky/ističe sa bežne používajú. Vždy sa riaďte návodom k ovládaču/meniču a príslušným elektrickým kódom pre vašu jurisdikciu.

Riešenie problémov: bežné chyby sériového zapojenia a rýchle kontroly

Ak systém po zapojení solárnych panelov do série nefunguje správne, príčinou je často jednoduché zapojenie, polarita alebo nesúlad očakávaní. Pomocou týchto kontrol môžete rýchlo izolovať problémy.

Kontrolný zoznam založený na príznakoch

• Namerané napätie reťazca je blízko nule: pravdepodobne obrátené spojenie vytvárajúce rušiacu slučku, konektor nie je úplne usadený alebo zlomený vodič.
• Napätie je správne, ale výkon je nízky: skontrolujte čiastočné tienenie, znečistenie alebo panel s chybnou bypass diódou; potvrďte, že všetky panely sú rovnakého modelu/špecifikácie.
• Regulátor zobrazuje prepätie FV: reťazec má príliš veľa panelov v sérii pre teplotné podmienky; znížte počet sérií alebo použite zariadenie s vyšším vstupným hodnotením.
• Občasné poruchy: podozrenie na uvoľnený konektor, vniknutie vody alebo napnutie kábla v spojovacích skrinkách modulov.

Jednoduchá overovacia rutina

1. Zmerajte Voc každého panelu jednotlivo pri podobnom slnečnom svetle; všimnite si každý panel, ktorý je výrazne vypnutý.
2. Pripojte sériový reťazec a zmerajte celkové Voc; potvrdiť, že sa zhoduje s očakávanou sumou v rámci primeraného rozpätia.
3. Ak je k dispozícii, použite displej/aplikáciu ovládača na potvrdenie, že prevádzkové napätie je blízko vypočítanej hodnoty String Vmp počas dobrého slnka.

Ak sa vaše hodnoty nezhodujú so základnou sériou, zastavte a opravte zapojenie pred pripojením k drahej elektronike. Väčšine porúch sa dá predísť kontrolami napätia pred pripojením.

Praktické dizajnové tipy pre lepší výkon so sériovými strunami

Dobrý výkon sériového reťazca je rovnako o usporiadaní ako o zapojení. Tieto praktické kroky znižujú straty a vyhýbajú sa zníženiam, ktorým sa dá vyhnúť.

Udržujte moduly v rovnakých slnečných podmienkach

V sériovom reťazci môže jeden tieňovaný panel potiahnuť reťazec nadol. Panely umiestnite do rovnakej roviny a vyhnite sa zmiešaniu modulov vystavených rôznym vzorom odtieňov (komíny, stromy, vikýre) v rámci rovnakého sériového reťazca.

Minimalizujte pokles napätia na homerunu

Vyššie sériové napätie pomáha, ale stále by ste sa mali snažiť o nízky pokles napätia. Ako pravidlo, mnohí dizajnéri sa zameriavajú ≤ 3 % pokles napätia pre vedenie poľa. Dosiahnutie toho môže vyžadovať kratšie trasy, väčší drôt alebo reťazec s vyšším napätím v rámci limitov zariadenia.

V každom reťazci použite zhodné panely

Ak chcete dosiahnuť predvídateľné výsledky, vytvorte reťazec každej série z rovnakého modelu a podobného veku. Miešanie panelov s rôznymi menovitými prúdmi môže prinútiť celý reťazec pracovať bližšie k schopnosti najslabšieho panelu.

Zrátané a podčiarknuté: ak chcete menej prekvapení, uprednostnite správny návrh napätia , konzistentná ožiarenosť na strunu a overovacie merania pred zapnutím regulátora alebo meniča.