Как последовательно подключаемые солнечные панели увеличивают напряжение
Понимание того, как последовательно соединённые солнечные панели могут создавать большее выходное напряжение, является важной частью любого проектирования солнечной системы, а понимание нескольких основных принципов при соединении разных солнечных панелей поможет значительно упростить проектирование и установку фотоэлектрической системы для обеспечения питания вашего дома.
Фотоэлектрические солнечные панели — это полупроводниковые устройства, которые покрывают солнечный свет (излучение) в электрическую постоянную энергию, но именно отдельные солнечные панели отвечают за преобразование солнечного света в электричество. Однако выходная мощность любого типа фотоэлектрической панели во многом зависит от интенсивности солнечного света, падающего на поверхность, а также от ориентации, рабочей температуры и подключённой нагрузки.
Солнечные элементы изготовлены из специально обработанного кремниевого материала и предназначены для поглощения как можно большего количества солнечного света. Солнечные фотоэлектрические элементы соединяются электрически последовательно и параллельно внутри панели (модуля) для получения желаемого выходного напряжения и/или тока для этой панели. Обычно солнечные фотоэлектрические панели состоят из 36, 60 или 72 взаимосвязанных солнечных элементов.
Большинство кремниевых солнечных элементов выделяют около 0,5–0,6 вольт постоянного тока, что является основной характеристикой pn-перехода при отсутствии внешней нагрузки. Если нет нагрузки или требуется очень низкий ток, фотоэлектрическая ячейка генерирует максимальное выходное напряжение, обычно называемое напряжением в открытой цепи — ЛОС.
По мере увеличения нагрузкового тока от ячейки для получения полного выходного напряжения требуется более яркое солнечное свет (в ваттах на квадрат метра, Вт/м²). Однако существует максимальный предел тока, который солнечная батарея может генерировать, независимо от яркости и интенсивности света.
В то время как отдельные солнечные батареи могут быть соединены в одной фотоэлектрической панели, солнечные фотоэлектрические панели могут быть соединены последовательно и/или параллельно для создания массива, увеличивающего общую доступную мощность для конкретного солнечного применения по сравнению с одной панелью.
Серийно связанные солнечные панели
Фотоэлектрические панели оцениваются по их общей мощности, или пиковым ваттам, WP. Например, 50 ватт, 100 ватт, 245 ватт и т.д., поэтому несколько таких панелей, соединённых вместе, могут производить значительное количество солнечной энергии, способной питать дом. Тогда соединение солнечных панелей — простой и эффективный способ увеличить ваши солнечные мощности, но важно понимать, как ведут себя последовательно подключённые солнечные панели.
Как подключить солнечные панели последовательно
Все фотоэлектрические солнечные панели создают выходное напряжение при воздействии солнечного света, и мы можем увеличить выходное напряжение панелей, соединяя их последовательно. То есть, соединение солнечных панелей последовательно увеличивает напряжение системы, поэтому две последовательно панели дают вдвое больше напряжения по сравнению с одной, но при накоплении токов каждой панели остаются прежними, то есть последовательное токи не складываются.
Когда солнечные фотоэлектрические панели подключены электрически последовательно, отрицательный (-) вывод первого щита подключается к положительному (+) выводу следующей (второй) панели, а отрицательный (-) второго щита — к положительному (+) третьей панели, и так далее, пока все панели не будут соединены вместе.
Последовательно соединённые солнечные панели называются струной, отсюда и слово «»Строка" означает, что панели соединены последовательно. Обратите внимание, что последовательные линии фотоэлектрических панелей могут быть соединены параллельно для увеличения общего тока и, соответственно, увеличения мощности.
Серийно соединённые солнечные панели того же типа
Здесь ВСЕ солнечные фотоэлектрические панели одного типа и мощности одинаково. Общее выходное напряжение становится суммой выходного напряжения каждой панели, но последовательный ток струны равен токам панели, как показано.
Используя те же три 12-вольтовые PV панели на 5,0 ампер, как показано выше, видно, что при их чётком соединении в последовательную струну объединённая струна даёт в сумме 36 вольт (12 + 12 + 12) при 5,0 ампер, что даёт суммарную мощность струны 180 ватт (вольт x ампер), по сравнению с 60 ваттами одной панели.
Таким образом, если серийная струна состояла из «n» количества солнечных фотоэлектрических панелей с точно такими же характеристиками, то напряжение последовательного струны будет V1 умножить на «n» (V*n) вольт с выходным током, равным I1. Таким образом, общая выходная мощность струны будет равна V*I* ваттам.
Теперь давайте рассмотрим подключение солнечных панелей последовательно с разными номинальными напряжениями, но с одинаковыми номиналами тока.
Серийно соединённые солнечные панели с разным напряжением
В этом методе все солнечные панели имеют разные типы и, следовательно, имеют разный номинал мощности, но имеют общий ток. Когда панели соединяются последовательно, напряжения всё равно накапливаются так же, как и раньше, поэтому струна вырабатывает 36 вольт постоянного тока при 5,0 ампер, вырабатывая 180 ватт. Опять же, выходное напряжение зависит от количества подключённых панелей, но ток струны остаётся прежним при 5,0 амперах.
Обратите внимание, что хотя производители указывают стандартное напряжение на панели (6, 12, 24, 48 Вольт и так далее), которое практически не меняется при излучении, напряжение в открытой цепи — ЛОС (то есть измеряемое при I = 0) панели может быть на 25% выше номинального номинального напряжения панели, что приводит к чрезмерному перенапряжению для больших струн.
Хотя в нашем простом примере номинальное напряжение 36 вольт, оно потенциально может быть выше при 45 вольтах (36*1.25). Затем именно этот уровень напряжения необходимо учитывать при подключении последовательных строк к контроллерам заряда батарей, инверторам, преобразователям напряжения или нагрузкам постоянного тока и т.д.
Давайте рассмотрим подключение солнечных панелей последовательно с одинаковыми напряжениями, но разными номиналами тока.
Серийно соединённые солнечные панели разных токов
В этом методе все солнечные панели имеют разный номинальный ток, но одинаковое номинальное напряжение. Напряжения отдельных панелей всё равно будут складываться как раньше, но на этот раз ток будет ограничен значением самой низкой панели в серийной линии, в данном случае 1 ампером. Тогда последовательная струна будет давать 36 вольт только при напряжении 1,0 ампер.
Независимо от фактической максимальной мощности подключённых панелей, именно PV панель с наименьшим током определяет общую мощность последовательной линии. Например, наши три панели выше имеют индивидуальные мощностные характеристики:
Таким образом, общая ожидаемая мощность от трёх фотоэлектрических панелей составляет 108 ватт, но мощность подключенной нагрузки составляет всего 36 (36 вольт умножить на 1 ампер), что явно снижает фактическую мощность сети примерно до 33% от максимума, тем самым тратя денег на покупку солнечных панелей с большей мощностью. Подключение солнечных панелей последовательно с разными номиналами тока следует использовать только предварительно, поскольку, как мы видели, солнечная фотоэлектрическая панель с наименьшим номинальным током определяет выходной ток всего массива.
Теперь давайте рассмотрим подключение солнечных панелей последовательно с разной мощностью, так как это самый распространённый сценарий.
Солнечные панели в серии различных мощностей
Здесь предположим, что у нас есть три солнечные фотоэлектрические панели мощностью 40 ватт, 100 и 180 ватт, каждая соединённая в последовательную серию. Можно предположить, что общая мощность PT составит 320 ватт (40 + 100 + 180), но это не так. Поскольку мы знаем номинальную номинальную мощность каждой панели, можно использовать закон Омса для определения тока каждой панели и истинного номинала выходной мощности последовательной струны.
Рейтинги тока солнечных панелей
Так что для первой панели.
P1 = 40 ватт, V1 = 6 вольт, I1 = 6,67 ампер
и для Панели 2.
P2 = 100 ватт, V2 = 12 вольт, I2 = 8,33 ампера
и панель 3.
P3 = 180 ватт, V3 = 24 вольта, I3 = 7,50 ампер
Как мы уже видели, напряжения суммируются, и общее выходное напряжение, VT, будет 42 вольта (6 + 12 + 24). Однако выходной ток ограничен панелью с минимальным выходным током, которая является панелью No1 при напряжении 6,67 ампер. Затем последовательная струна выдаст максимальную выходную мощность всего 280 ватт (42 x 6,67), что на 12,5% ниже ожидаемых 320 ватт, поэтому фотоэлектрический массив работает только с эффективностью 87,5% при полном солнце.
Соединение финальной серии струн
Обзор серии связанных солнечных панелей
Здесь мы видели, как серийно подключённые солнечные панели увеличивают напряжение струн. Таким образом, «последовательно подключённые солнечные панели связаны с напряжением», так как VT = V1 + V2 + V3 + V4 и т.д., следовательно, последовательная проводка = больше напряжения. Сколько фотоэлектрических панелей вы подключаете к каждой серийной струне, зависит от того, какое напряжение вы хотите добиться или сколько доступных солнечных панелей, но ОБЯЗАТЕЛЬНО ОБЯЗАТЕЛЬНО учитывайте возможное напряжение в цепи и значение ЛОС при подключении к аккумуляторным регуляторам и контроллерам.
Хотя напряжение может увеличиться, ток струны будет равен минимальному току на панели. Если все солнечные панели обладают одинаковыми электрическими характеристиками, то струна будет вырабатывать 100% доступной мощности при полном солнце (1000 Вт/м²). Если последовательно подключённые фотоэлектрические панели имеют разную мощность и мощность, то ток струны ограничен минимальным током, что снижает эффективность струны даже при максимальной излучённости.
Панели разных типов — монокристаллические или поликристаллические или с разными значениями WP мощности, например 40 ватт вместе с 50 ватт, — не должны подключаться последовательно, так как они не будут обеспечивать ожидаемую выходную мощность в 90 ватт (40 + 50), так как нижняя панель будет управлять струной, потратив ваши деньги на более крупную панель мощностью 50 ватт.
Солнечные фотоэлектрические панели — отличный способ бесплатного производства электроэнергии, доступные в диапазоне мощностей от менее 10 ватт до более 200 ватт, что подходит для многих солнечных применений. Но для достижения максимальной эффективности серийной струны позиционирование, угол солнца и количество излучения так же важны, как и использование одной и той же модели солнечной панели. То есть, соединены ли они последовательно или являются параллельно соединёнными солнечными панелями. Небольшая мысль поможет сэкономить деньги.
Чтобы узнать больше о солнечных панелях с серийным подключением, узнать о различных типах солнечных панелей или изучить преимущества и недостатки использования серийно подключённых солнечных панелей для питания вашего дома, нажмите здесь, чтобы заказать свою копию на Amazon уже сегодня и узнать больше о проектировании, проводке и установке автономных солнечных панелей для создания фотоэлектрических солнечных электрических систем для вашего дома.
Некоторые качественные солнечные панели, которые могут вас заинтересовать, можно соединить и использовать в солнечных батареях.
Понимание того, как последовательно соединённые солнечные панели могут создавать большее выходное напряжение, является важной частью любого проектирования солнечной системы, а понимание нескольких основных принципов при соединении разных солнечных панелей поможет значительно упростить проектирование и установку фотоэлектрической системы для обеспечения питания вашего дома.
Фотоэлектрические солнечные панели — это полупроводниковые устройства, которые покрывают солнечный свет (излучение) в электрическую постоянную энергию, но именно отдельные солнечные панели отвечают за преобразование солнечного света в электричество. Однако выходная мощность любого типа фотоэлектрической панели во многом зависит от интенсивности солнечного света, падающего на поверхность, а также от ориентации, рабочей температуры и подключённой нагрузки.
Солнечные элементы изготовлены из специально обработанного кремниевого материала и предназначены для поглощения как можно большего количества солнечного света. Солнечные фотоэлектрические элементы соединяются электрически последовательно и параллельно внутри панели (модуля) для получения желаемого выходного напряжения и/или тока для этой панели. Обычно солнечные фотоэлектрические панели состоят из 36, 60 или 72 взаимосвязанных солнечных элементов.
Большинство кремниевых солнечных элементов выделяют около 0,5–0,6 вольт постоянного тока, что является основной характеристикой pn-перехода при отсутствии внешней нагрузки. Если нет нагрузки или требуется очень низкий ток, фотоэлектрическая ячейка генерирует максимальное выходное напряжение, обычно называемое напряжением в открытой цепи — ЛОС.
По мере увеличения нагрузкового тока от ячейки для получения полного выходного напряжения требуется более яркое солнечное свет (в ваттах на квадрат метра, Вт/м²). Однако существует максимальный предел тока, который солнечная батарея может генерировать, независимо от яркости и интенсивности света.
В то время как отдельные солнечные батареи могут быть соединены в одной фотоэлектрической панели, солнечные фотоэлектрические панели могут быть соединены последовательно и/или параллельно для создания массива, увеличивающего общую доступную мощность для конкретного солнечного применения по сравнению с одной панелью.
Серийно связанные солнечные панели
Фотоэлектрические панели оцениваются по их общей мощности, или пиковым ваттам, WP. Например, 50 ватт, 100 ватт, 245 ватт и т.д., поэтому несколько таких панелей, соединённых вместе, могут производить значительное количество солнечной энергии, способной питать дом. Тогда соединение солнечных панелей — простой и эффективный способ увеличить ваши солнечные мощности, но важно понимать, как ведут себя последовательно подключённые солнечные панели.
Как подключить солнечные панели последовательно
Все фотоэлектрические солнечные панели создают выходное напряжение при воздействии солнечного света, и мы можем увеличить выходное напряжение панелей, соединяя их последовательно. То есть, соединение солнечных панелей последовательно увеличивает напряжение системы, поэтому две последовательно панели дают вдвое больше напряжения по сравнению с одной, но при накоплении токов каждой панели остаются прежними, то есть последовательное токи не складываются.
Когда солнечные фотоэлектрические панели подключены электрически последовательно, отрицательный (-) вывод первого щита подключается к положительному (+) выводу следующей (второй) панели, а отрицательный (-) второго щита — к положительному (+) третьей панели, и так далее, пока все панели не будут соединены вместе.
Последовательно соединённые солнечные панели называются струной, отсюда и слово «»Строка" означает, что панели соединены последовательно. Обратите внимание, что последовательные линии фотоэлектрических панелей могут быть соединены параллельно для увеличения общего тока и, соответственно, увеличения мощности.
Серийно соединённые солнечные панели того же типа
Здесь ВСЕ солнечные фотоэлектрические панели одного типа и мощности одинаково. Общее выходное напряжение становится суммой выходного напряжения каждой панели, но последовательный ток струны равен токам панели, как показано.
Используя те же три 12-вольтовые PV панели на 5,0 ампер, как показано выше, видно, что при их чётком соединении в последовательную струну объединённая струна даёт в сумме 36 вольт (12 + 12 + 12) при 5,0 ампер, что даёт суммарную мощность струны 180 ватт (вольт x ампер), по сравнению с 60 ваттами одной панели.
Таким образом, если серийная струна состояла из «n» количества солнечных фотоэлектрических панелей с точно такими же характеристиками, то напряжение последовательного струны будет V1 умножить на «n» (V*n) вольт с выходным током, равным I1. Таким образом, общая выходная мощность струны будет равна V*I* ваттам.
Теперь давайте рассмотрим подключение солнечных панелей последовательно с разными номинальными напряжениями, но с одинаковыми номиналами тока.
Серийно соединённые солнечные панели с разным напряжением
В этом методе все солнечные панели имеют разные типы и, следовательно, имеют разный номинал мощности, но имеют общий ток. Когда панели соединяются последовательно, напряжения всё равно накапливаются так же, как и раньше, поэтому струна вырабатывает 36 вольт постоянного тока при 5,0 ампер, вырабатывая 180 ватт. Опять же, выходное напряжение зависит от количества подключённых панелей, но ток струны остаётся прежним при 5,0 амперах.
Обратите внимание, что хотя производители указывают стандартное напряжение на панели (6, 12, 24, 48 Вольт и так далее), которое практически не меняется при излучении, напряжение в открытой цепи — ЛОС (то есть измеряемое при I = 0) панели может быть на 25% выше номинального номинального напряжения панели, что приводит к чрезмерному перенапряжению для больших струн.
Хотя в нашем простом примере номинальное напряжение 36 вольт, оно потенциально может быть выше при 45 вольтах (36*1.25). Затем именно этот уровень напряжения необходимо учитывать при подключении последовательных строк к контроллерам заряда батарей, инверторам, преобразователям напряжения или нагрузкам постоянного тока и т.д.
Давайте рассмотрим подключение солнечных панелей последовательно с одинаковыми напряжениями, но разными номиналами тока.
Серийно соединённые солнечные панели разных токов
В этом методе все солнечные панели имеют разный номинальный ток, но одинаковое номинальное напряжение. Напряжения отдельных панелей всё равно будут складываться как раньше, но на этот раз ток будет ограничен значением самой низкой панели в серийной линии, в данном случае 1 ампером. Тогда последовательная струна будет давать 36 вольт только при напряжении 1,0 ампер.
Независимо от фактической максимальной мощности подключённых панелей, именно PV панель с наименьшим током определяет общую мощность последовательной линии. Например, наши три панели выше имеют индивидуальные мощностные характеристики:
Таким образом, общая ожидаемая мощность от трёх фотоэлектрических панелей составляет 108 ватт, но мощность подключенной нагрузки составляет всего 36 (36 вольт умножить на 1 ампер), что явно снижает фактическую мощность сети примерно до 33% от максимума, тем самым тратя денег на покупку солнечных панелей с большей мощностью. Подключение солнечных панелей последовательно с разными номиналами тока следует использовать только предварительно, поскольку, как мы видели, солнечная фотоэлектрическая панель с наименьшим номинальным током определяет выходной ток всего массива.
Теперь давайте рассмотрим подключение солнечных панелей последовательно с разной мощностью, так как это самый распространённый сценарий.
Солнечные панели в серии различных мощностей
Здесь предположим, что у нас есть три солнечные фотоэлектрические панели мощностью 40 ватт, 100 и 180 ватт, каждая соединённая в последовательную серию. Можно предположить, что общая мощность PT составит 320 ватт (40 + 100 + 180), но это не так. Поскольку мы знаем номинальную номинальную мощность каждой панели, можно использовать закон Омса для определения тока каждой панели и истинного номинала выходной мощности последовательной струны.
Рейтинги тока солнечных панелей
Так что для первой панели.
P1 = 40 ватт, V1 = 6 вольт, I1 = 6,67 ампер
и для Панели 2.
P2 = 100 ватт, V2 = 12 вольт, I2 = 8,33 ампера
и панель 3.
P3 = 180 ватт, V3 = 24 вольта, I3 = 7,50 ампер
Как мы уже видели, напряжения суммируются, и общее выходное напряжение, VT, будет 42 вольта (6 + 12 + 24). Однако выходной ток ограничен панелью с минимальным выходным током, которая является панелью No1 при напряжении 6,67 ампер. Затем последовательная струна выдаст максимальную выходную мощность всего 280 ватт (42 x 6,67), что на 12,5% ниже ожидаемых 320 ватт, поэтому фотоэлектрический массив работает только с эффективностью 87,5% при полном солнце.
Соединение финальной серии струн
Обзор серии связанных солнечных панелей
Здесь мы видели, как серийно подключённые солнечные панели увеличивают напряжение струн. Таким образом, «последовательно подключённые солнечные панели связаны с напряжением», так как VT = V1 + V2 + V3 + V4 и т.д., следовательно, последовательная проводка = больше напряжения. Сколько фотоэлектрических панелей вы подключаете к каждой серийной струне, зависит от того, какое напряжение вы хотите добиться или сколько доступных солнечных панелей, но ОБЯЗАТЕЛЬНО ОБЯЗАТЕЛЬНО учитывайте возможное напряжение в цепи и значение ЛОС при подключении к аккумуляторным регуляторам и контроллерам.
Хотя напряжение может увеличиться, ток струны будет равен минимальному току на панели. Если все солнечные панели обладают одинаковыми электрическими характеристиками, то струна будет вырабатывать 100% доступной мощности при полном солнце (1000 Вт/м²). Если последовательно подключённые фотоэлектрические панели имеют разную мощность и мощность, то ток струны ограничен минимальным током, что снижает эффективность струны даже при максимальной излучённости.
Панели разных типов — монокристаллические или поликристаллические или с разными значениями WP мощности, например 40 ватт вместе с 50 ватт, — не должны подключаться последовательно, так как они не будут обеспечивать ожидаемую выходную мощность в 90 ватт (40 + 50), так как нижняя панель будет управлять струной, потратив ваши деньги на более крупную панель мощностью 50 ватт.
Солнечные фотоэлектрические панели — отличный способ бесплатного производства электроэнергии, доступные в диапазоне мощностей от менее 10 ватт до более 200 ватт, что подходит для многих солнечных применений. Но для достижения максимальной эффективности серийной струны позиционирование, угол солнца и количество излучения так же важны, как и использование одной и той же модели солнечной панели. То есть, соединены ли они последовательно или являются параллельно соединёнными солнечными панелями. Небольшая мысль поможет сэкономить деньги.
Чтобы узнать больше о солнечных панелях с серийным подключением, узнать о различных типах солнечных панелей или изучить преимущества и недостатки использования серийно подключённых солнечных панелей для питания вашего дома, нажмите здесь, чтобы заказать свою копию на Amazon уже сегодня и узнать больше о проектировании, проводке и установке автономных солнечных панелей для создания фотоэлектрических солнечных электрических систем для вашего дома.
Некоторые качественные солнечные панели, которые могут вас заинтересовать, можно соединить и использовать в солнечных батареях.