Как последовательно подключенные солнечные панели повышают напряжение
Понимание того, как последовательно подключенные солнечные панели могут производить большее выходное напряжение, является важной частью проектирования любой солнечной системы, а понимание нескольких основных принципов при соединении различных солнечных панелей вместе поможет спроектировать и установить фотоэлектрическую систему для питания вашего дома намного проще.
Фотоэлектрические солнечные панели представляют собой полупроводниковые устройства, которые преобразуют солнечный свет (излучение) в электрическую энергию постоянного тока, но именно фотоэлектрические панели, отдельные солнечные батареи, отвечают за преобразование солнечного света в электричество. Тем не менее, выходная мощность любого типа фотоэлектрической панели в значительной степени зависит от интенсивности солнечного света, падающего на ее поверхность, а также от ее ориентации, рабочей температуры и подключенной нагрузки.
Солнечные батареи изготовлены из специально обработанного кремниевого материала и спроектированы таким образом, чтобы поглощать как можно больше солнечного света. Солнечные фотоэлектрические элементы электрически соединены последовательно и параллельно внутри панели (модуля) для получения желаемых значений выходного напряжения и/или тока для этой панели. Как правило, солнечные фотоэлектрические панели состоят из 36, 60 или 72 соединенных между собой солнечных элементов.
Большинство кремниевых солнечных элементов производят напряжение от 0,5 до 0,6 вольт постоянного тока, что является основной характеристикой pn-перехода, когда к нему не подключена внешняя нагрузка. Если подключен холостой ход или потребляется очень низкий ток, фотоэлектрический элемент генерирует максимальное выходное напряжение, обычно называемое напряжением холостого хода, VOC.
По мере увеличения потребляемого тока нагрузки от элемента требуется более яркий солнечный свет (в ваттах на квадратный метр, Вт/м2) для создания полного выходного напряжения. Тем не менее, существует максимальный предел количества тока, которое может генерировать солнечная батарея, независимо от того, насколько ярко и интенсивно излучается свет.
В то время как отдельные солнечные элементы могут быть соединены друг с другом в рамках одной фотоэлектрической панели, солнечные фотоэлектрические панели могут быть соединены друг с другом последовательно и/или параллельно, образуя массив, увеличивая общую доступную выходную мощность для конкретного солнечного приложения по сравнению с одной панелью.
Серия подключенных солнечных панелей
Фотоэлектрические панели оцениваются по их общей выходной мощности, или пиковым ваттам, WP. Например, 50 Вт, 100 Вт, 245 Вт и т. д., так что несколько из этих панелей, соединенных вместе, могут производить значительное количество солнечной энергии, способной питать дом. Соединение солнечных панелей вместе является простым и эффективным способом увеличения возможностей солнечной энергии, но важно понимать, как ведут себя последовательно подключенные солнечные панели.
Как подключать солнечные панели последовательно
Все фотоэлектрические солнечные панели производят выходное напряжение при воздействии солнечного света, и мы можем увеличить выходное напряжение панелей, подключив их последовательно. То есть последовательное подключение солнечных панелей увеличивает напряжение системы, поэтому две последовательно соединенные панели будут производить в два раза больше напряжения по сравнению с одной панелью, но пока напряжения суммируются, сила тока каждой панели остается неизменной, то есть токи последовательно не суммируются.
Когда солнечные фотоэлектрические панели подключены последовательно к электричеству, отрицательная (-) клемма первой панели подключается к положительной (+) клемме следующей (второй) панели, а отрицательная (-) второй панели подключается к положительной (+) третьей панели, и так далее, пока все панели не будут соединены вместе.
Последовательно соединенные солнечные панели называются строкой, отсюда и использование слова «струна» означает, что панели соединены последовательно. Обратите внимание, что последовательные ряды фотоэлектрических панелей могут быть соединены параллельно для увеличения общего тока и, следовательно, большей выходной мощности.
Серия подключенных солнечных панелей одного типа
Здесь ВСЕ солнечные фотоэлектрические панели имеют одинаковый тип и номинальную мощность. Общее выходное напряжение становится суммой выходного напряжения каждой панели, но ток последовательной строки равен току панели, как показано на рисунке.
Используя те же три 12-вольтовые фотоэлектрические панели 5,0 ампер, как показано выше, мы можем видеть, что когда они четко соединены вместе в последовательную цепь, объединенная цепь производит в общей сложности 36 вольт (12 + 12 + 12) при 5,0 амперах, что дает общую мощность струны 180 Вт (вольт х ампер), по сравнению с 60 Вт одной панели.
Таким образом, если последовательная цепочка состоит из «n» солнечных фотоэлектрических панелей с точно такими же характеристиками, то напряжение последовательной строки будет равно V1 умножить на «n» (V*n) вольт, а выходной ток будет равен I1. Таким образом, общая выходная мощность струны будет равна V*I*n ватт.
Теперь рассмотрим последовательное подключение солнечных панелей с разным номинальным напряжением, но с одинаковыми показателями тока.
Последовательно подключаемые солнечные панели различного напряжения
В этом методе все солнечные панели имеют разные типы и, следовательно, номинальную мощность, но имеют общий номинальный ток. Когда панели соединены вместе, напряжение по-прежнему складывается так же, как и раньше, поэтому цепь производит 36 вольт постоянного тока при силе тока 5,0 ампер, производя 180 ватт. Опять же, выходное напряжение будет зависеть от количества подключенных панелей, но сила тока струны останется прежней и составит 5,0 ампер.
Обратите внимание, что в то время как производители указывают стандартное напряжение панели (6, 12, 24, 48 Вольт и т.д.), которое очень мало изменяется с излучением, напряжение холостого хода, ЛОС (то есть напряжение, измеренное при I = 0) панели, тем не менее, может быть на 25% выше, чем номинальное напряжение панели, что приводит к чрезмерному перенапряжению для больших цепей.
В то время как наш простой пример имеет номинальное напряжение 36 вольт, потенциально оно может быть выше при 45 вольтах (36 * 1,25). Именно этот уровень напряжения необходимо учитывать при подключении последовательных строк к контроллерам заряда аккумуляторов, инверторам, преобразователям напряжения или нагрузкам постоянного тока и т. д.
Давайте рассмотрим последовательное подключение солнечных панелей с одинаковым напряжением, но разными номинальными значениями тока.
Последовательно подключаемые солнечные панели разного тока
В этом методе все солнечные панели имеют разный номинальный ток, но одинаковое номинальное напряжение. Напряжения отдельных панелей по-прежнему будут суммироваться, как и раньше, но на этот раз сила тока будет ограничена значением самой низкой панели в последовательном ряду, в данном случае 1 ампером. Тогда последовательная цепочка будет выдавать напряжение 36 вольт при силе тока всего 1,0 ампера.
Таким образом, независимо от фактической максимальной номинальной мощности подключенных панелей, именно фотоэлектрическая панель с наименьшим номинальным током будет определять общую выходную мощность последовательной цепи. Например, наши три панели выше имеют индивидуальные номинальные мощности:
Таким образом, общая ожидаемая мощность от трех фотоэлектрических панелей составляет 108 Вт, но мощность, доступная для подключенной нагрузки, составляет всего 36 (36 вольт умножить на 1 ампер) ватт, что явно снижает фактическую мощность струн примерно до 33% от максимальной, тем самым тратя деньги на покупку солнечных панелей более высокой мощности. Последовательное подключение солнечных панелей с разным номинальным током следует использовать только временно, потому что, как мы уже видели, солнечная фотоэлектрическая панель с самым низким номинальным током определяет выходной ток всего массива.
Теперь давайте рассмотрим последовательное подключение солнечных панелей с разной номинальной мощностью, так как это наиболее распространенный сценарий.
Солнечные панели в серии разной мощности
Предположим, что у нас есть три солнечные фотоэлектрические панели мощностью 40 Вт, 100 Вт и 180 Вт каждая, соединенные вместе в последовательную цепочку. Вы можете предположить, что общая мощность PT составит 320 Вт (40 + 100 + 180), но это не так. Поскольку мы знаем номинальное напряжение каждой панели, мы можем использовать закон Ома для определения силы тока каждой панели и найти истинную номинальную выходную мощность последовательной цепи.
Номинальный ток солнечных панелей
Таким образом, для Панели 1.
P1 = 40 Вт, V1 = 6 вольт, I1 = 6,67 ампер
и для Группы 2.
P2 = 100 Вт, V2 = 12 вольт, I2 = 8,33 ампера
и дискуссионная группа 3.
P3 = 180 Вт, V3 = 24 вольта, I3 = 7,50 ампер
Как мы видели ранее, напряжения суммируются, поэтому общее выходное напряжение VT составит 42 вольта (6 + 12 + 24). Однако выходной ток ограничен панелью с наименьшим выходным током, которой является панель No1 на 6,67 ампер. Тогда последовательная цепочка будет выдавать максимальную выходную мощность всего 280 Вт (42 x 6,67), что на 12,5% ниже ожидаемых 320 Вт, таким образом, фотоэлектрическая батарея работает только с КПД 87,5% при полном солнечном свете.
Соединение строки Final Series
Серия подключенных солнечных панелей Резюме
Здесь мы видели, как последовательно подключенные солнечные панели увеличивают напряжение струн. Таким образом, «последовательно подключенные солнечные панели имеют отношение к напряжению», поскольку VT = V1 + V2 + V3 + V4 и т. д., следовательно, последовательная проводка = большее напряжение. Количество фотоэлектрических панелей, которые вы подключаете к последовательной цепочке, зависит от того, к какому напряжению вы стремитесь, или от количества доступных солнечных панелей, которые у вас есть, но вы ДОЛЖНЫ всегда учитывать возможное напряжение холостого хода, значение VOC в любое время при подключении к регуляторам и контроллерам аккумуляторов.
Хотя напряжение может увеличиться, ток струны будет равен наименьшей силе тока панели. Если все солнечные панели имеют одинаковые электрические характеристики, то гирлянда будет производить 100% доступной мощности при полном солнце (1000 Вт/м2). Если последовательно соединенные фотоэлектрические панели имеют разную мощность и номиналы, то ток струны ограничен самым низким током панели, что снижает эффективность струны даже при максимальном излучении.
Панели разных типов, монокристаллические или поликристаллические, или с разными значениями мощности WP, например, 40 Вт вместе с 50 Вт не следует соединять последовательно, так как они не будут производить ожидаемую выходную мощность 90 Вт (40 + 50), так как нижняя панель будет управлять струной, тем самым тратя ваши деньги на большую панель мощностью 50 Вт.
Солнечные фотоэлектрические панели являются отличным способом производства электроэнергии бесплатно и доступны в диапазоне значений мощности от менее 10 Вт до более чем 200 Вт, чтобы удовлетворить многие солнечные приложения. Но для достижения максимальной эффективности от вашей последовательной гирлянды позиционирование, угол наклона солнца и количество излучения так же важны, как и использование той же модели солнечной панели. То есть, соединены ли они между собой последовательно или являются параллельно соединенными солнечными панелями. Немного размышлений сэкономит вам деньги.
Для получения дополнительной информации о последовательно подключенных солнечных панелях, или для получения дополнительной информации о различных типах доступных солнечных панелей, или для изучения преимуществ и недостатков использования последовательно подключенных солнечных панелей для питания вашего дома, нажмите здесь, чтобы заказать свою копию на Amazon сегодня и узнать больше о проектировании, подключении и установке автономных последовательных солнечных панелей для создания фотоэлектрических солнечных электрических систем для вашего дома.
Возможно, вас заинтересуют некоторые высококачественные солнечные панели, которые можно соединить вместе и использовать в солнечных батареях.
Понимание того, как последовательно подключенные солнечные панели могут производить большее выходное напряжение, является важной частью проектирования любой солнечной системы, а понимание нескольких основных принципов при соединении различных солнечных панелей вместе поможет спроектировать и установить фотоэлектрическую систему для питания вашего дома намного проще.
Фотоэлектрические солнечные панели представляют собой полупроводниковые устройства, которые преобразуют солнечный свет (излучение) в электрическую энергию постоянного тока, но именно фотоэлектрические панели, отдельные солнечные батареи, отвечают за преобразование солнечного света в электричество. Тем не менее, выходная мощность любого типа фотоэлектрической панели в значительной степени зависит от интенсивности солнечного света, падающего на ее поверхность, а также от ее ориентации, рабочей температуры и подключенной нагрузки.
Солнечные батареи изготовлены из специально обработанного кремниевого материала и спроектированы таким образом, чтобы поглощать как можно больше солнечного света. Солнечные фотоэлектрические элементы электрически соединены последовательно и параллельно внутри панели (модуля) для получения желаемых значений выходного напряжения и/или тока для этой панели. Как правило, солнечные фотоэлектрические панели состоят из 36, 60 или 72 соединенных между собой солнечных элементов.
Большинство кремниевых солнечных элементов производят напряжение от 0,5 до 0,6 вольт постоянного тока, что является основной характеристикой pn-перехода, когда к нему не подключена внешняя нагрузка. Если подключен холостой ход или потребляется очень низкий ток, фотоэлектрический элемент генерирует максимальное выходное напряжение, обычно называемое напряжением холостого хода, VOC.
По мере увеличения потребляемого тока нагрузки от элемента требуется более яркий солнечный свет (в ваттах на квадратный метр, Вт/м2) для создания полного выходного напряжения. Тем не менее, существует максимальный предел количества тока, которое может генерировать солнечная батарея, независимо от того, насколько ярко и интенсивно излучается свет.
В то время как отдельные солнечные элементы могут быть соединены друг с другом в рамках одной фотоэлектрической панели, солнечные фотоэлектрические панели могут быть соединены друг с другом последовательно и/или параллельно, образуя массив, увеличивая общую доступную выходную мощность для конкретного солнечного приложения по сравнению с одной панелью.
Серия подключенных солнечных панелей
Фотоэлектрические панели оцениваются по их общей выходной мощности, или пиковым ваттам, WP. Например, 50 Вт, 100 Вт, 245 Вт и т. д., так что несколько из этих панелей, соединенных вместе, могут производить значительное количество солнечной энергии, способной питать дом. Соединение солнечных панелей вместе является простым и эффективным способом увеличения возможностей солнечной энергии, но важно понимать, как ведут себя последовательно подключенные солнечные панели.
Как подключать солнечные панели последовательно
Все фотоэлектрические солнечные панели производят выходное напряжение при воздействии солнечного света, и мы можем увеличить выходное напряжение панелей, подключив их последовательно. То есть последовательное подключение солнечных панелей увеличивает напряжение системы, поэтому две последовательно соединенные панели будут производить в два раза больше напряжения по сравнению с одной панелью, но пока напряжения суммируются, сила тока каждой панели остается неизменной, то есть токи последовательно не суммируются.
Когда солнечные фотоэлектрические панели подключены последовательно к электричеству, отрицательная (-) клемма первой панели подключается к положительной (+) клемме следующей (второй) панели, а отрицательная (-) второй панели подключается к положительной (+) третьей панели, и так далее, пока все панели не будут соединены вместе.
Последовательно соединенные солнечные панели называются строкой, отсюда и использование слова «струна» означает, что панели соединены последовательно. Обратите внимание, что последовательные ряды фотоэлектрических панелей могут быть соединены параллельно для увеличения общего тока и, следовательно, большей выходной мощности.
Серия подключенных солнечных панелей одного типа
Здесь ВСЕ солнечные фотоэлектрические панели имеют одинаковый тип и номинальную мощность. Общее выходное напряжение становится суммой выходного напряжения каждой панели, но ток последовательной строки равен току панели, как показано на рисунке.
Используя те же три 12-вольтовые фотоэлектрические панели 5,0 ампер, как показано выше, мы можем видеть, что когда они четко соединены вместе в последовательную цепь, объединенная цепь производит в общей сложности 36 вольт (12 + 12 + 12) при 5,0 амперах, что дает общую мощность струны 180 Вт (вольт х ампер), по сравнению с 60 Вт одной панели.
Таким образом, если последовательная цепочка состоит из «n» солнечных фотоэлектрических панелей с точно такими же характеристиками, то напряжение последовательной строки будет равно V1 умножить на «n» (V*n) вольт, а выходной ток будет равен I1. Таким образом, общая выходная мощность струны будет равна V*I*n ватт.
Теперь рассмотрим последовательное подключение солнечных панелей с разным номинальным напряжением, но с одинаковыми показателями тока.
Последовательно подключаемые солнечные панели различного напряжения
В этом методе все солнечные панели имеют разные типы и, следовательно, номинальную мощность, но имеют общий номинальный ток. Когда панели соединены вместе, напряжение по-прежнему складывается так же, как и раньше, поэтому цепь производит 36 вольт постоянного тока при силе тока 5,0 ампер, производя 180 ватт. Опять же, выходное напряжение будет зависеть от количества подключенных панелей, но сила тока струны останется прежней и составит 5,0 ампер.
Обратите внимание, что в то время как производители указывают стандартное напряжение панели (6, 12, 24, 48 Вольт и т.д.), которое очень мало изменяется с излучением, напряжение холостого хода, ЛОС (то есть напряжение, измеренное при I = 0) панели, тем не менее, может быть на 25% выше, чем номинальное напряжение панели, что приводит к чрезмерному перенапряжению для больших цепей.
В то время как наш простой пример имеет номинальное напряжение 36 вольт, потенциально оно может быть выше при 45 вольтах (36 * 1,25). Именно этот уровень напряжения необходимо учитывать при подключении последовательных строк к контроллерам заряда аккумуляторов, инверторам, преобразователям напряжения или нагрузкам постоянного тока и т. д.
Давайте рассмотрим последовательное подключение солнечных панелей с одинаковым напряжением, но разными номинальными значениями тока.
Последовательно подключаемые солнечные панели разного тока
В этом методе все солнечные панели имеют разный номинальный ток, но одинаковое номинальное напряжение. Напряжения отдельных панелей по-прежнему будут суммироваться, как и раньше, но на этот раз сила тока будет ограничена значением самой низкой панели в последовательном ряду, в данном случае 1 ампером. Тогда последовательная цепочка будет выдавать напряжение 36 вольт при силе тока всего 1,0 ампера.
Таким образом, независимо от фактической максимальной номинальной мощности подключенных панелей, именно фотоэлектрическая панель с наименьшим номинальным током будет определять общую выходную мощность последовательной цепи. Например, наши три панели выше имеют индивидуальные номинальные мощности:
Таким образом, общая ожидаемая мощность от трех фотоэлектрических панелей составляет 108 Вт, но мощность, доступная для подключенной нагрузки, составляет всего 36 (36 вольт умножить на 1 ампер) ватт, что явно снижает фактическую мощность струн примерно до 33% от максимальной, тем самым тратя деньги на покупку солнечных панелей более высокой мощности. Последовательное подключение солнечных панелей с разным номинальным током следует использовать только временно, потому что, как мы уже видели, солнечная фотоэлектрическая панель с самым низким номинальным током определяет выходной ток всего массива.
Теперь давайте рассмотрим последовательное подключение солнечных панелей с разной номинальной мощностью, так как это наиболее распространенный сценарий.
Солнечные панели в серии разной мощности
Предположим, что у нас есть три солнечные фотоэлектрические панели мощностью 40 Вт, 100 Вт и 180 Вт каждая, соединенные вместе в последовательную цепочку. Вы можете предположить, что общая мощность PT составит 320 Вт (40 + 100 + 180), но это не так. Поскольку мы знаем номинальное напряжение каждой панели, мы можем использовать закон Ома для определения силы тока каждой панели и найти истинную номинальную выходную мощность последовательной цепи.
Номинальный ток солнечных панелей
Таким образом, для Панели 1.
P1 = 40 Вт, V1 = 6 вольт, I1 = 6,67 ампер
и для Группы 2.
P2 = 100 Вт, V2 = 12 вольт, I2 = 8,33 ампера
и дискуссионная группа 3.
P3 = 180 Вт, V3 = 24 вольта, I3 = 7,50 ампер
Как мы видели ранее, напряжения суммируются, поэтому общее выходное напряжение VT составит 42 вольта (6 + 12 + 24). Однако выходной ток ограничен панелью с наименьшим выходным током, которой является панель No1 на 6,67 ампер. Тогда последовательная цепочка будет выдавать максимальную выходную мощность всего 280 Вт (42 x 6,67), что на 12,5% ниже ожидаемых 320 Вт, таким образом, фотоэлектрическая батарея работает только с КПД 87,5% при полном солнечном свете.
Соединение строки Final Series
Серия подключенных солнечных панелей Резюме
Здесь мы видели, как последовательно подключенные солнечные панели увеличивают напряжение струн. Таким образом, «последовательно подключенные солнечные панели имеют отношение к напряжению», поскольку VT = V1 + V2 + V3 + V4 и т. д., следовательно, последовательная проводка = большее напряжение. Количество фотоэлектрических панелей, которые вы подключаете к последовательной цепочке, зависит от того, к какому напряжению вы стремитесь, или от количества доступных солнечных панелей, которые у вас есть, но вы ДОЛЖНЫ всегда учитывать возможное напряжение холостого хода, значение VOC в любое время при подключении к регуляторам и контроллерам аккумуляторов.
Хотя напряжение может увеличиться, ток струны будет равен наименьшей силе тока панели. Если все солнечные панели имеют одинаковые электрические характеристики, то гирлянда будет производить 100% доступной мощности при полном солнце (1000 Вт/м2). Если последовательно соединенные фотоэлектрические панели имеют разную мощность и номиналы, то ток струны ограничен самым низким током панели, что снижает эффективность струны даже при максимальном излучении.
Панели разных типов, монокристаллические или поликристаллические, или с разными значениями мощности WP, например, 40 Вт вместе с 50 Вт не следует соединять последовательно, так как они не будут производить ожидаемую выходную мощность 90 Вт (40 + 50), так как нижняя панель будет управлять струной, тем самым тратя ваши деньги на большую панель мощностью 50 Вт.
Солнечные фотоэлектрические панели являются отличным способом производства электроэнергии бесплатно и доступны в диапазоне значений мощности от менее 10 Вт до более чем 200 Вт, чтобы удовлетворить многие солнечные приложения. Но для достижения максимальной эффективности от вашей последовательной гирлянды позиционирование, угол наклона солнца и количество излучения так же важны, как и использование той же модели солнечной панели. То есть, соединены ли они между собой последовательно или являются параллельно соединенными солнечными панелями. Немного размышлений сэкономит вам деньги.
Для получения дополнительной информации о последовательно подключенных солнечных панелях, или для получения дополнительной информации о различных типах доступных солнечных панелей, или для изучения преимуществ и недостатков использования последовательно подключенных солнечных панелей для питания вашего дома, нажмите здесь, чтобы заказать свою копию на Amazon сегодня и узнать больше о проектировании, подключении и установке автономных последовательных солнечных панелей для создания фотоэлектрических солнечных электрических систем для вашего дома.
Возможно, вас заинтересуют некоторые высококачественные солнечные панели, которые можно соединить вместе и использовать в солнечных батареях.