Параллельно соединенные солнечные панели

Как параллельно соединенные солнечные панели производят больше тока

Понимание того, как параллельно соединенные солнечные панели способны обеспечить больший выходной ток, важно, поскольку вольтамперные характеристики (ВАХ) фотоэлектрической солнечной 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 видели в этих учебниках по альтернативной энергии, фотоэлектрические солнечные панели представляют собой полупроводниковые устройства, которые преобразуют 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).

В продаже

$24.99 $12.79

Фотогальванические элементы производят выходную мощность примерно от 0,5 до 0,6 вольт 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 измерение силы тока, которая представляет собой скорость электрического заряда, протекающего мимо фиксированной точки в цепи, поэтому чем больше заряд, тем больше ток.

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 (выраженный в ваттах на квадратный метр, Вт/м 2 ) для получения полной выходной мощности, но является максимальным пределом количества тока, который может генерировать солнечный элемент, независимо от того, насколько ярким и интенсивным является излучение солнечного света.

В то время как отдельные солнечные элементы могут быть соединены друг с другом в рамках одной фотоэлектрической панели, сами солнечные фотоэлектрические панели могут быть соединены вместе в параллельные цепочки, чтобы сформировать массив взаимосвязанных панелей, увеличивая общую доступную выходную мощность для конкретного солнечного приложения по сравнению с одной панелью.

Если к клеммам солнечной панели не подключена нагрузка, то панель не будет генерировать ток, так как нет электрической цепи, по которой он мог бы протекать.Но если клеммы замкнуты накоротко, потребляемый ток очень высок, поэтому фотогальваническая панель генерирует максимальный выходной ток, обычно называемый током короткого замыкания, I_СК от доступного света.

При параллельном соединении солнечных панелей общее выходное напряжение остается таким же, как и для одной 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.

Параллельно соединенные солнечные панели

Как соединить солнечные панели параллельно

Фотогальванические солнечные панели генерируют ток при воздействии 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.

Когда фотоэлектрические панели электрически соединены параллельно, положительные (+) клеммы всех панелей соединяются вместе (положительные с положительными), а все отрицательные (-) клеммы соединяются вместе (отрицательные с отрицательными), пока все панели не будут подключены параллельно, и у вас остается одна единственная положительная клемма и одна единственная отрицательная клемма для подключения к вашему 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 имеют одинаковый тип и номинальную мощность. 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 12-вольтовые фотоэлектрические панели на 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 фотоэлектрических панелей с точно такими же электрическими характеристиками, то общий выходной ток был бы I₁ умножить на «n» (I*n) ампер при выходном напряжении, равном V₁. Таким образом, общая выходная мощность комбинации будет равна V*I*n ватт.

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

Параллельно соединенные солнечные панели разных 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 ампер, генерируя максимум 108 Вт. Снова общий выходной ток, I_Т будет суммой отдельных панелей, которая будет зависеть от количества соединенных 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 Вт_п (Ватт-пик), это значение мощности соответствует номинальному напряжению и току панели, применяемым к кривой ВАХ.

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

Ток короткого замыкания панелей зависит от ряда факторов, таких как площадь солнечной панели, освещенность, температура и т. д. Но панели I_СК может быть на 10 % выше номинального тока панели (I_{депутат}), что может звучать не очень, но может привести к чрезмерным перегрузкам по току в кабелях для больших параллельных комбинаций панелей.

Тогда, хотя 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.

Также возможно иметь последовательно соединенные солнечные панели, называемые «цепями», а затем соединять отдельные цепочки последовательностей вместе в параллельных ответвлениях.

При последовательном подключении фотоэлектрических панелей, а затем параллельном последовательном соединении, увеличивается 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 идентичные 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 неодинаковые 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.

Солнечные панели параллельно разных напряжений

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 находиться 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 до или за пределы полного солнечного света (1000 Вт/м 2 ), несоответствие вольт-амперных характеристик (ВАХ) каждой фотогальванической панели может привести к значительной мощности. потеря в большом массиве, поэтому лучше избегать.

В конце концов, вы не будете подключать 6-вольтовую батарею параллельно с 12-вольтовой батареей и ожидать, что комбинация даст идеальный выход 12 вольт или 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 рассмотрим параллельное подключение солнечных панелей с разной мощностью, так как это наиболее распространенный сценарий.

Параллельно соединенные солнечные панели разной мощности

Здесь предположим, что у нас есть четыре солнечные фотоэлектрические панели, две из которых рассчитаны на 80 Вт, 12 вольт, и две рассчитаны на 100 Вт, 12 вольт, что дает теоретическую общую мощность 360 (80 + 80 + 100 + 100) ватт 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 технические характеристики фотоэлектрических панелей, мы видим, что максимальное напряжение в точке питания (В_{депутат}) и тока (I_{депутат}) значения различаются между панелями мощностью 80 и 100 Вт. Таким образом, панели не совпадают с:

Характеристики, приведенные для 80-ваттных панелей:

п_{депутат} = 80 Вт, В_{депутат} = 20,9 вольт, я_{депутат} = 3,85 ампер

и характеристики, приведенные для 100-ваттных панелей:

п_{депутат} = 100 Вт, В_{депутат} = 17,9 вольт, я_{депутат} = 5,72 ампер

Понятно, что хотя все четыре панели рассчитаны на 12 вольт, их вольт-амперные характеристики (ВАХ) сильно различаются, 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 самый низкий номинальный ток, который будет определять общую выходную мощность.

Таким образом, 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 вместе 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.

Сводка по параллельным соединенным солнечным панелям

Мы видели здесь, что параллельно соединенные солнечные панели увеличить доступный ток. Таким образом, «параллельно соединенные солнечные панели почти потребляют ток», как я_Т = я₁ + я₂ + я₃и т.д. так 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, т.е._СК стоимость всех панелей (модулей).

В то время как 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 самыми низкими 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 разной W_{депутат} значения мощности, например, 40 Вт вместе с 50 Вт не следует соединять вместе параллельно, так как это не даст ожидаемых 90 Вт (40 + 50), тем самым тратя ваши деньги на большую 50-ваттную панель.

Солнечные фотоэлектрические панели — отличный способ бесплатного производства электроэнергии. Они доступны в диапазоне мощностей от менее 10 Вт до более 200 Вт, что подходит для многих солнечных применений. 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 параллельно соединенные солнечные панелиили получить дополнительную информацию о различных типах доступных солнечных панелей, которые можно использовать для параллельного подключения, или изучить преимущества и недостатки использования солнечной энергии в вашем доме, затем нажмите здесь, чтобы заказать копию на Amazon сегодня и узнать больше. о проектировании, подключении и установке автономных параллельных солнечных панелей для обеспечения возобновляемых фотоэлектрических солнечных электрических систем для вашего дома.

Некоторые высококачественные солнечные панели, которые могут вас заинтересовать, могут быть соединены вместе и использованы в солнечных батареях.

Самые продаваемые товары, связанные с солнечными панелями

В продаже