Jak zapojit solární panely do série: Bezpečné kroky, schémata a výpočty

Když zapojíte solární panely do série, připojíte pozitivní ( ) jednoho panelu k záporné (-) z dalšího. V sériovém řetězci, napětí přidat zatímco současná zůstává (zhruba) stejná jako jeden panel. Toto je nejběžnější metoda, když potřebujete vyšší napětí ke snížení ztrát ve vedení nebo ke splnění vstupních požadavků MPPT regulátoru nabíjení nebo střídače vázaného na síť.

Sériové zapojení je obvykle správnou volbou, když chcete:

• Zvyšte napětí pole, aby jej systém mohl používat drát menšího průměru na delší vzdálenosti s menšími ztrátami.
• Splnit požadavek na regulátor/měnič jako např minimální napětí MPPT (zejména v chladném počasí).
• Sestavte řetězce pro invertor, který očekává vyšší DC vstup (často stovky voltů DC v provedeních s mřížkou).

Hlavní kompromis: v sériovém řetězci může stínování nebo slabý panel snížit výkon celého řetězce. Bypass diody pomáhají, ale důležité zůstává dobré rozložení a zamezení částečného zastínění.

Pravidla sériového zapojení: nejprve musíte zkontrolovat matematiku napětí

Před připojením čehokoli se ujistěte, že napětí řetězce zůstane v bezpečných mezích vašeho zařízení i při extrémních teplotách. Dvě klíčové specifikace panelu jsou: Voc (napětí naprázdno) a Vmp (napětí při maximálním výkonu). Musíte zajistit řetězec chladné počasí Voc nepřekročí maximální vstupní napětí regulátoru/měniče.

Rychlý výpočet pro sériové řetězce

Pro sériové zapojení: String Voc ≈ součet Voc každého panelu a Řetězec Vmp ≈ součet Vmp každého panelu . Proud zůstává blízko proudu jednoho panelu (Imp/Isc), takže série ovlivňuje napětí mnohem více než ampéry.

Příklad s reálnými čísly

Předpokládejme, že je zobrazen každý štítek panelu Voc = 38,0 V a Vmp = 31,5 V . s 3 panely v sérii : Voc strun ≈ 114,0 V a Řetězec Vmp ≈ 94,5V .

Pokud je maximální vstup vašeho MPPT kontroléru 150V , 114V vypadá bezpečně při pokojové teplotě, ale chlad může zvýšit Voc. Mnoho datových listů panelů obsahuje teplotní koeficient Voc (často kolem -0,28 % až -0,35 %/°C ). Pokud nemáte koeficient po ruce, zacházejte s Voc v chladném počasí jako s potenciálně o 10–20 % vyšší než je hodnota štítku a před dokončením délky řetězce potvrďte v datovém listu.

Klíčové informace: designové řady stringů od regulátoru/měniče zpět. Maximální vstupní napětí je pevný limit ; jeho překročení může trvale poškodit zařízení.

Nástroje a komponenty, které potřebujete pro čisté a spolehlivé sériové připojení

Správné sériové sestavení je většinou o použití správných konektorů a ochrany. Vyhněte se improvizaci s díly domácí elektroinstalace; FV stringy mohou přenášet nebezpečné stejnosměrné napětí a vyžadují komponenty dimenzované pro stejnosměrné použití.

Základní položky

• PV-hodnocené konektory (běžně typu MC4), které shodujte se s vedením vašeho panelu a are from compatible families.
• PV drát (běžně 10 AWG nebo 12 AWG, sluneční/UV hodnocení) dimenzovaný pro váš proud a vzdálenost.
• DC multimetr se sondami v dobrém stavu.
• DC odpojovač nebo jistič (často v blízkosti ovladače/měniče) pro bezpečný servis.

Ochrana a kombinování (podle potřeby)

• Strunové pojistky nebo jističe, pokud máte dva nebo více řetězců paralelně (Pouze sériový jednoduchý řetězec často nevyžaduje pojistky řetězce, ale postupujte podle místních předpisů a pokynů k zařízení).
• Pole Combiner, pokud se slučuje více řetězců.
• Přepěťová ochrana (SPD) tam, kde je vyžadována nebo doporučena, zejména u exponovaných polí.

Poznámka ke kompatibilitě: mnoho instalačních techniků se vyhýbá míchání značek konektorů, protože „MC4“ se často používá jako obecný termín. Pro nejlepší spolehlivost a bezpečnost používejte odpovídající typy konektorů nebo výrobcem schválené ekvivalenty.

Krok za krokem: jak zapojit solární panely do série (praktický postup)

Tento postup předpokládá identické panely a typické FV konektory. Pracujte metodicky a zacházejte s polem jako s živým, kdykoli je vystaveno světlu. Pokud vám práce se stejnosměrným napájením nevyhovuje, najměte si kvalifikovaného instalatéra.

1) Identifikujte pozitivní a negativní potenciální zákazníky každého panelu

Zkontrolujte polaritu na štítku panelu a značkách vodičů. Pokud je něco nejasné, ověřte to multimetrem za denního světla. Správná identifikace zabraňuje přepólování, které by mohlo aktivovat ochranu nebo poškodit zařízení.

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

Pevně zapojte konektory, dokud nezacvaknou/zacvaknou. Tím vytvoříte svůj první odkaz na sérii. Pokračujte stejným vzorem po řadě.

3) Opakujte, dokud nebude řetězec kompletní

Pro tři panely: Panel 1 ( ) až Panel 2 (-), poté Panel 2 ( ) až Panel 3 (-). Zbývající volné konce se stanou vašimi výstupy řetězce: Řetězec negativní je Panel 1 (-) a Řetězec pozitivní je Panel 3 ( ).

4) Před připojením k elektronice změřte napětí stringu

S stringem odpojeným od regulátoru/invertoru změřte napětí na kladném a záporném konci. Očekávejte hodnotu blízko vypočítané String Voc v jasném slunci. Pokud se naměřená hodnota výrazně liší, zastavte a znovu zkontrolujte každé připojení a polaritu.

5) Připojte string k DC odpojovači a poté k regulátoru/invertoru

Použijte DC-hodnocený odpojovač/jistič, abyste mohli izolovat pole. Dodržujte pořadí zapojení výrobce; mnoho regulátorů nabíjení specifikuje nejprve připojení baterie, aby se regulátor mohl bezpečně zapnout a nakonfigurovat před použitím FV vstupu. Klíčový výsledek je stejný: nezapojujte za provozu nepředvídatelně —použijte odpojení a postupujte podle návodu.

• Udržujte sériové vedení řetězců čisté, zajištěné a mimo ostré hrany.
• Dodržujte správnou polaritu od stringu až po PV a PV− svorky.
• Označte napětí řetězce a místo odpojení pro budoucí servis.

Série vs. paralelní: co se mění elektricky a proč na tom záleží

Mnoho systémů používá sériové řetězce, protože vyšší napětí snižuje proud při stejném výkonu. To často snižuje ztráty vodičů a může snížit velikost vodiče a náklady (v rámci omezení kódu).

Praktická ilustrace ztráty energie

Předpokládejme, že chcete vysílat 600W z pole do řadiče. v 60V , proud je asi 10A (600W ÷ 60V). v 120V , proud je asi 5A . Protože ztráta odporového drátu se škáluje jako I²R snížení proudu zhruba na polovinu může výrazně snížit pokles napětí a zahřívání při dlouhém provozu.

V praxi se používá mnoho polí sériové struny abyste dosáhli cílového napětí, pak připojte více řetězců paralelní pro zvýšení celkového proudu a výkonu. Cílem návrhu je přistát v napěťovém okně zařízení a zároveň vyvážit riziko zastínění, náklady na kabeláž a bezpečnost.

Bezpečnostní a s kódem související náležitosti pro sériové struny

Sériové zapojení může rychle vytvářet nebezpečné stejnosměrné napětí. I relativně malá pole mohou překročit 100V DC , což zvyšuje riziko šoku a potenciál oblouku. Používejte hardware určený pro servis PV DC a dodržujte místní elektrické předpisy a pokyny výrobce.

Minimální bezpečnostní postupy

• Odpojte napájení, kde je to možné: zakryjte moduly nebo pracujte za svítání/ soumraku a použijte a DC odpojení .
• Nikdy neodpojujte konektory pod zatížením. Stejnosměrné oblouky jsou trvalé; nejprve otevřete odpojovač.
• Před přiložením vodičů na svorky PV / PV− ověřte polaritu měřidlem.
• Použijte PV-hodnocené vedení kabelů, odlehčení tahu a odolnost proti povětrnostním vlivům, abyste zabránili poškození izolace a pronikání vody.

Nadproudová ochrana: když na pojistkách záleží

V jednom sériovém řetězci napájejícím jeden vstup ovladače je proud každého modulu omezen proudem řetězce, takže jištění řetězce nemusí být nutné. Nicméně, když máte více řetězců paralelně , jeden řetězec může zpětně napájet poruchový proud do druhého, takže strunové pojistky/jističe se běžně používají. Vždy se řiďte návodem k ovládání/měničům a příslušným elektrickým kódem pro vaši jurisdikci.

Odstraňování problémů: běžné chyby sériového zapojení a rychlé kontroly

Pokud systém po zapojení solárních panelů do série nefunguje správně, je často příčinou jednoduché zapojení, polarita nebo nesoulad očekávání. Pomocí těchto kontrol můžete rychle izolovat problémy.

Kontrolní seznam podle příznaků

• Naměřené napětí řetězce se blíží nule: pravděpodobně obrácené spojení vytvářející rušící smyčku, konektor není zcela usazen nebo přerušený vodič.
• Napětí je správné, ale výkon je nízký: zkontrolujte částečné zastínění, znečištění nebo panel s vadnou bypass diodou; potvrďte, že všechny panely jsou stejného modelu/specifikace.
• Regulátor ukazuje přepětí FV: string má příliš mnoho panelů v sérii pro dané teplotní podmínky; snižte počet sérií nebo použijte zařízení s vyšším vstupním jmenovitým výkonem.
• Občasné poruchy: podezření na uvolněný konektor, průnik vody nebo napnutí kabelu ve spojovacích krabicích modulů.

Jednoduchá validační rutina

1. Změřte Voc každého panelu jednotlivě na podobném slunečním světle; všimněte si jakéhokoli panelu, který je výrazně vypnutý.
2. Připojte sériový řetězec a změřte celkový Voc; potvrdit, že odpovídá očekávané částce v rozumném rozpětí.
3. Je-li k dispozici, použijte displej/aplikaci ovladače k potvrzení, že provozní napětí je blízko vypočtené String Vmp při dobrém slunci.

Pokud se vaše naměřené hodnoty neshodují s matematikou základní řady, před připojením k drahé elektronice zastavte a opravte kabeláž. Většině poruch lze předejít pomocí předpřipojovacích kontrol napětí.

Praktické designové tipy pro lepší výkon se sériovými strunami

Dobrý výkon sériového řetězce je stejně tak o uspořádání jako o zapojení. Tyto praktické kroky snižují ztráty a vyhýbají se snížením, kterým lze předejít.

Udržujte moduly ve stejných slunečních podmínkách

V řetězci série může jeden stínovaný panel táhnout řetězec dolů. Umístěte panely ve stejné rovině a vyhněte se míchání modulů vystavených různým odstínům (komíny, stromy, vikýře) v rámci stejného sériového řetězce.

Minimalizujte pokles napětí na homerunu

Vyšší sériové napětí pomáhá, ale stále byste měli usilovat o nízký pokles napětí. Obecně platí, že mnoho návrhářů cílí ≤ 3% pokles napětí pro kabeláž pole. Dosažení toho může vyžadovat kratší trasy, větší drát nebo řetězec s vyšším napětím v rámci limitů zařízení.

V každém řetězci použijte odpovídající panely

Pro předvídatelné výsledky sestavte každý řetězec série ze stejného modelu a podobného stáří. Míchání panelů s různými jmenovitými proudy může přinutit celý řetězec pracovat blíže k možnostem nejslabšího panelu.

Sečteno a podtrženo: pokud chcete méně překvapení, upřednostněte správný návrh napětí , konzistentní ozáření na strunu a ověřovací měření před zapnutím regulátoru nebo měniče.