كيفية توصيل الألواح الشمسية على التوالي: الخطوات الآمنة والرسوم البيانية والحسابات

عندما تقوم بتوصيل الألواح الشمسية على التوالي، فإنك تقوم بتوصيل إيجابي ( ) من لوحة واحدة ل سلبي (-) من القادم. في سلسلة سلسلة، إضافة الفولتية بينما يبقى الحالي (تقريبا) نفسه كلوحة واحدة. هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا عندما تحتاج إلى جهد أعلى لتقليل فقد الأسلاك أو لتلبية متطلبات الإدخال لوحدة تحكم الشحن MPPT أو العاكس المرتبط بالشبكة.

عادةً ما تكون الأسلاك المتسلسلة هي الاختيار الصحيح عندما تريد:

• قم بزيادة جهد الصفيف حتى يتمكن النظام من استخدامه سلك قياس أصغر على مسافات أطول مع خسارة أقل.
• تلبية متطلبات وحدة التحكم/العاكس مثل الحد الأدنى من الجهد MPPT (خاصة في الطقس البارد).
• قم ببناء سلاسل للعاكس الذي يتوقع إدخال تيار مستمر أعلى (غالبًا مئات فولت العاصمة في التصاميم المرتبطة بالشبكة).

المفاضلة الرئيسية: في سلسلة متسلسلة، يمكن أن يؤدي التظليل أو اللوحة الضعيفة إلى تقليل إخراج السلسلة بأكملها. تساعد الثنائيات الالتفافية، لكن التخطيط الجيد وتجنب التظليل الجزئي يظل أمرًا مهمًا.

قواعد الأسلاك المتسلسلة: حسابات الجهد التي يجب عليك التحقق منها أولاً

قبل توصيل أي شيء، تأكد من أن جهد السلسلة سيبقى ضمن الحدود الآمنة لجهازك عبر درجات الحرارة القصوى. المواصفات الرئيسية للوحة هي: المركبات العضوية المتطايرة (جهد الدائرة المفتوحة) و VMP (الجهد عند أقصى طاقة). يجب عليك التأكد من السلسلة الطقس البارد Voc لا يتجاوز الحد الأقصى لجهد الإدخال لوحدة التحكم/العاكس.

حساب سريع لسلاسل السلسلة

لسلسلة الأسلاك: سلسلة Voc ≈ مجموع Voc لكل لوحة و سلسلة Vmp ≈ مجموع Vmp لكل لوحة . يظل التيار قريبًا من تيار لوحة واحدة (Imp/Isc)، لذلك تؤثر السلسلة على الجهد أكثر بكثير من الأمبير.

مثال مع الأعداد الحقيقية

لنفترض أن كل تسمية لوحة تظهر المركبات العضوية المتطايرة = 38.0V و VMP = 31.5V . مع 3 لوحات في سلسلة : سلسلة Voc ≈ 114.0 فولت و سلسلة Vmp ≈ 94.5 فولت .

إذا كان الحد الأقصى للإدخال لوحدة تحكم MPPT هو 150 فولت ، 114 فولت يبدو آمنًا في درجة حرارة الغرفة، لكن البرودة يمكن أن ترفع المركبات العضوية المتطايرة. تشتمل العديد من أوراق بيانات اللوحة على معامل درجة حرارة المركبات العضوية المتطايرة (غالبًا ما يكون حول −0.28% إلى −0.35%/درجة مئوية ). إذا لم يكن المعامل في متناول يدك، فتعامل مع المركبات العضوية المتطايرة في الطقس البارد قدر الإمكان أعلى بنسبة 10-20% من قيمة التسمية والتأكيد باستخدام ورقة البيانات قبل الانتهاء من طول السلسلة.

الوجبات الرئيسية: تصميم سلاسل سلسلة من وحدة التحكم/العاكس إلى الخلف. الحد الأقصى لجهد الإدخال هو حد صعب ; تجاوزه يمكن أن يؤدي إلى تلف المعدات بشكل دائم.

الأدوات والمكونات التي تحتاجها للحصول على اتصال سلسلة نظيف وموثوق

يدور التصميم الصحيح للسلسلة في الغالب حول استخدام الموصلات والحماية المناسبة. تجنب الارتجال بأجزاء الأسلاك المنزلية؛ يمكن للسلاسل الكهروضوئية أن تحمل جهدًا خطيرًا للتيار المستمر وتتطلب مكونات مصنفة للاستخدام في التيار المستمر.

العناصر الأساسية

• الموصلات ذات التصنيف الكهروضوئي (عادةً من نوع MC4). تطابق خيوط اللوحة الخاصة بك و are from compatible families.
• السلك الكهروضوئي (عادةً 10 AWG أو 12 AWG، مصنف لضوء الشمس/الأشعة فوق البنفسجية) يناسب حجم التيار والمسافة.
• مقياس متعدد بتصنيف DC مع مجسات في حالة جيدة.
• قطع اتصال أو قاطع التيار المستمر (غالبًا بالقرب من وحدة التحكم/العاكس) للخدمة الآمنة.

الحماية والدمج (حسب الحاجة)

• سلسلة الصمامات أو القواطع إذا كان لديك سلسلتين أو أكثر بالتوازي (السلسلة الفردية فقط في كثير من الأحيان لا تتطلب صمامات سلسلة، ولكن اتبع التعليمات البرمجية المحلية وتعليمات المعدات).
• مربع الموحد إذا تم دمج سلاسل متعددة.
• الحماية من زيادة التيار (SPD) حيثما يكون ذلك مطلوبًا أو موصى به، خاصة بالنسبة للصفائف المكشوفة.

ملاحظة التوافق: يتجنب العديد من القائمين على التثبيت خلط العلامات التجارية للموصلات لأن "MC4" غالبًا ما يستخدم كمصطلح عام. للحصول على أفضل موثوقية وأمان، استخدم أنواع الموصلات المتطابقة أو ما يعادلها المعتمدة من قبل الشركة المصنعة.

خطوة بخطوة: كيفية توصيل الألواح الشمسية على التوالي (إجراء عملي)

يفترض هذا الإجراء وجود لوحات متطابقة وموصلات كهروضوئية نموذجية. اعمل بشكل منهجي، وتعامل مع المصفوفة على أنها حية عندما تتعرض للضوء. إذا لم تكن مرتاحًا للعمل باستخدام طاقة التيار المستمر، فاستأجر مُثبِّتًا مؤهلاً.

1) حدد الخيوط الإيجابية والسلبية لكل لوحة

تأكد من القطبية على ملصق اللوحة وعلامات الرصاص. إذا كان هناك أي شيء غير واضح، تحقق باستخدام جهاز قياس متعدد في وضح النهار. يمنع التحديد الصحيح القطبية العكسية التي يمكن أن تؤدي إلى تعثر الحماية أو تلف المعدات.

2) قم بتوصيل اللوحة 1 ( ) باللوحة 2 (-)

قم بتوصيل الموصلات بإحكام حتى تنقر/تقفل. يؤدي هذا إلى إنشاء رابط السلسلة الأول الخاص بك. استمر في نفس النمط أسفل الخط.

3) كرر حتى اكتمال السلسلة

لثلاث لوحات: اللوحة 1 ( ) إلى اللوحة 2 (-)، ثم اللوحة 2 ( ) إلى اللوحة 3 (-). تصبح النهايات الحرة المتبقية مخرجات السلسلة الخاصة بك: سلسلة سلبية هي اللوحة 1 (-) و سلسلة إيجابية هي اللوحة 3 ( ).

4) قم بقياس جهد السلسلة قبل توصيلها بالإلكترونيات

مع فصل السلسلة عن جهاز التحكم/العاكس، قم بقياس الجهد عبر الأطراف الموجبة والسالبة النهائية. نتوقع قراءة قريبة من المحسوبة سلسلة المركبات العضوية المتطايرة في الشمس الساطعة. إذا كانت القيمة المقاسة مختلفة تمامًا، توقف وأعد التحقق من كل اتصال وقطبية.

5) قم بتوصيل السلسلة بفصل التيار المستمر، ثم بوحدة التحكم/العاكس

استخدم قاطع/فاصل ذو تصنيف DC حتى تتمكن من عزل المصفوفة. اتبع ترتيب الأسلاك الخاص بالشركة المصنعة؛ تحدد العديد من وحدات التحكم بالشحن توصيل البطارية أولاً حتى تتمكن وحدة التحكم من تشغيلها وتكوينها بأمان قبل تطبيق الإدخال الكهروضوئي. النتيجة الرئيسية هي نفسها: لا تقم بالتوصيل السريع بشكل غير متوقع - استخدم قطع الاتصال واتبع الدليل.

• حافظ على سلسلة الأسلاك مرتبة ومؤمنة وبعيدًا عن الحواف الحادة.
• حافظ على القطبية الصحيحة من السلسلة وصولاً إلى المحطات PV وPV−.
• قم بتسمية جهد السلسلة وفصل الموقع للخدمة المستقبلية.

السلسلة مقابل التوازي: ما الذي يتغير كهربائيًا وسبب أهميته

تستخدم العديد من الأنظمة سلاسل متسلسلة لأن الجهد العالي يقلل من التيار لنفس الطاقة. يؤدي هذا غالبًا إلى تقليل خسائر الأسلاك ويمكن أن يقلل من حجم الموصل وتكلفته (ضمن قيود الكود).

رسم توضيحي عملي لفقدان الطاقة

افترض أنك تريد الإرسال 600 واط من مصفوفة إلى وحدة تحكم. في 60 فولت ، الحالي على وشك 10 أ (600 واط ÷ 60 فولت). في 120 فولت ، الحالي على وشك 5 أ . لأن مقاييس فقدان الأسلاك المقاومة كما أنا²ر ، فإن قطع التيار إلى النصف تقريبًا يمكن أن يقلل من انخفاض الجهد والتسخين بشكل كبير على المدى الطويل.

في الممارسة العملية، يتم استخدام العديد من المصفوفات سلاسل سلسلة لتصل إلى الجهد المستهدف، ثم قم بتوصيل سلاسل متعددة بالتوازي لزيادة إجمالي التيار والطاقة. هدف التصميم هو الهبوط داخل نافذة الجهد الكهربائي للمعدات مع الموازنة بين مخاطر التظليل وتكلفة الأسلاك والسلامة.

أساسيات السلامة والكود المجاور لسلاسل السلسلة

يمكن أن تنتج أسلاك السلسلة جهدًا كهربائيًا خطيرًا بسرعة. حتى المصفوفات الصغيرة نسبيًا يمكن أن تتجاوز 100 فولت تيار مستمر مما يزيد من خطر الصدمة واحتمال القوس. استخدم الأجهزة المصنفة لخدمة PV DC واتبع القوانين الكهربائية المحلية وتعليمات الشركة المصنعة.

الحد الأدنى من ممارسات السلامة

• قم بإلغاء تنشيط الطاقة حيثما أمكن ذلك: قم بتغطية الوحدات أو العمل عند الفجر/الغسق، واستخدم أ قطع العاصمة .
• لا تقم مطلقًا بفصل الموصلات تحت الحمل. أقواس التيار المستمر ثابتة. افتح قطع الاتصال أولاً.
• تحقق من القطبية باستخدام جهاز قياس قبل هبوط الموصلات على المحطات الكهروضوئية / الكهروضوئية−.
• استخدم إدارة الكابلات ذات التصنيف الكهروضوئي، وتخفيف الضغط، ومقاومة الطقس لمنع تلف العزل ودخول الماء.

الحماية من التيار الزائد: عندما تكون الصمامات مهمة

في سلسلة واحدة تغذي مدخل وحدة تحكم واحدة، يكون تيار كل وحدة محددًا بتيار السلسلة، لذلك قد لا تكون هناك حاجة لدمج السلسلة. ومع ذلك، عندما يكون لديك سلاسل متعددة بالتوازي ، يمكن لسلسلة واحدة أن تقوم بتغذية خطأ التيار إلى أخرى، لذلك سلسلة الصمامات / القواطع تستخدم عادة. اتبع دائمًا دليل وحدة التحكم/العاكس والكود الكهربائي المطبق في نطاق اختصاصك.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها: أخطاء الأسلاك الشائعة والفحوصات السريعة

إذا كان أداء النظام ضعيفًا بعد توصيل الألواح الشمسية على التوالي، فغالبًا ما يكون السبب هو اتصال بسيط أو قطبية أو عدم تطابق التوقعات. استخدم عمليات التحقق هذه لعزل المشكلات بسرعة.

قائمة مرجعية مبنية على الأعراض

• جهد السلسلة المقاس قريب من الصفر: من المحتمل أن يكون هناك اتصال معكوس يؤدي إلى إنشاء حلقة إلغاء، أو موصل غير مثبت بالكامل، أو سلك مكسور.
• الجهد صحيح ولكن الطاقة منخفضة: التحقق من التظليل الجزئي، أو الاتساخ، أو اللوحة التي بها فشل في الصمام الثنائي الالتفافي؛ تأكد من أن جميع اللوحات هي نفس الطراز/المواصفات.
• وحدة التحكم تظهر الجهد الزائد الكهروضوئي: تحتوي السلسلة على عدد كبير جدًا من الألواح المتسلسلة لظروف درجة الحرارة؛ قم بتقليل عدد السلاسل أو استخدم معدات ذات معدل إدخال أعلى.
• الأعطال المتقطعة: اشتبه في وجود موصل مفكك، أو دخول الماء، أو إجهاد الكابل في صناديق توصيل الوحدة.

روتين التحقق بسيط

1. قم بقياس المركبات العضوية المتطايرة لكل لوحة على حدة في ضوء الشمس المماثل؛ لاحظ أي لوحة معطلة بشكل ملحوظ.
2. قم بتوصيل سلسلة السلسلة وقياس إجمالي المركبات العضوية المتطايرة؛ تأكد من أنه يطابق المبلغ المتوقع ضمن هامش معقول.
3. إذا كان ذلك متاحًا، استخدم شاشة/تطبيق وحدة التحكم للتأكد من أن جهد التشغيل قريب من الحساب سلسلة Vmp خلال الشمس الجيدة.

إذا كانت قراءاتك لا تتماشى مع الرياضيات الأساسية للسلسلة، فتوقف وقم بتصحيح الأسلاك قبل الاتصال بالإلكترونيات باهظة الثمن. يمكن الوقاية من معظم حالات الفشل من خلال فحوصات الجهد الكهربي قبل التوصيل.

نصائح تصميم عملية لأداء أفضل مع سلاسل السلسلة

إن الأداء الجيد لسلسلة السلسلة يتعلق بالتخطيط بقدر ما يتعلق بالأسلاك. تعمل هذه الخطوات العملية على تقليل الخسائر وتجنب التخفيضات التي يمكن تجنبها.

احتفظ بالوحدات في نفس ظروف الشمس

في سلسلة متسلسلة، يمكن للوحة مظللة واحدة سحب السلسلة لأسفل. ضع الألواح في نفس المستوى وتجنب خلط الوحدات المعرضة لأنماط ظل مختلفة (المداخن والأشجار والنوافذ البارزة) داخل نفس سلسلة السلسلة.

تقليل انخفاض الجهد على المدى المنزلي

يساعد الجهد التسلسلي العالي، ولكن لا يزال يتعين عليك استهداف انخفاض الجهد المنخفض. كقاعدة عامة، يستهدف العديد من المصممين ≥ انخفاض الجهد بنسبة 3% لأسلاك المصفوفة. قد يتطلب تحقيق ذلك عمليات تشغيل أقصر أو سلكًا أكبر أو سلسلة ذات جهد أعلى ضمن حدود المعدات.

استخدم اللوحات المتطابقة في كل سلسلة

للحصول على نتائج يمكن التنبؤ بها، قم ببناء كل سلسلة من نفس النموذج والعمر المماثل. يمكن أن يؤدي خلط اللوحات ذات التصنيفات الحالية المختلفة إلى إجبار السلسلة بأكملها على العمل بشكل أقرب إلى قدرة اللوحة الأضعف.

خلاصة القول: إذا كنت تريد مفاجآت أقل، فحدد أولوياتك تصميم الجهد الصحيح , إشعاع ثابت لكل سلسلة ، و قياسات التحقق قبل تنشيط وحدة التحكم أو العاكس.