Υπολογισμοί σχεδιασμού στοιχειοσειράς ηλιακού μετατροπέα
Το ακόλουθο άρθρο θα σας βοηθήσει να υπολογίσετε τον μέγιστο/ελάχιστο αριθμό μονάδων ανά σειρά κατά το σχεδιασμό του φωτοβολταϊκού σας συστήματος. Και η διαστασιολόγηση του μετατροπέα αποτελείται από δύο μέρη, την τάση και το ρεύμα. Κατά τη διαστασιολόγηση του μετατροπέα, πρέπει να λάβετε υπόψη τα διαφορετικά όρια διαμόρφωσης, τα οποία θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη διαστασιολόγηση του μετατροπέα ηλιακής ενέργειας (Δεδομένα από τα φύλλα δεδομένων του μετατροπέα και του ηλιακού πάνελ). Και κατά τη διαστασιολόγηση, ο συντελεστής θερμοκρασίας είναι ένας σημαντικός παράγοντας.
1. Συντελεστής θερμοκρασίας ηλιακού πάνελ Voc / Isc:
Η τάση/ρεύμα στο οποίο λειτουργούν τα ηλιακά πάνελ εξαρτάται από τη θερμοκρασία του στοιχείου. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο χαμηλότερη είναι η τάση/ρεύμα που παράγει το ηλιακό πάνελ και αντίστροφα. Η τάση/ρεύμα του συστήματος θα είναι πάντα στο υψηλότερο σημείο του στις πιο ψυχρές συνθήκες και για παράδειγμα, ο συντελεστής θερμοκρασίας του ηλιακού πάνελ Voc απαιτείται για τον υπολογισμό αυτού. Με τα μονοκρυσταλλικά και πολυκρυσταλλικά ηλιακά πάνελ, η τιμή είναι πάντα αρνητική %/oC, όπως -0,33%/oC στο SUN 72P-35F. Αυτές οι πληροφορίες βρίσκονται στο φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή των ηλιακών πάνελ. Ανατρέξτε στο σχήμα 2.
2. Αριθμός ηλιακών συλλεκτών σε σειρά:
Όταν τα ηλιακά πάνελ συνδέονται σε σειρά (δηλαδή, το θετικό πόλο του ενός πάνελ συνδέεται με το αρνητικό πόλο του επόμενου), η τάση κάθε πάνελ αθροίζεται για να δώσει τη συνολική τάση της σειράς. Επομένως, πρέπει να γνωρίζουμε πόσα ηλιακά πάνελ σκοπεύετε να συνδέσετε σε σειρά.
Όταν έχετε όλες τις πληροφορίες, είστε έτοιμοι να τις εισαγάγετε στους ακόλουθους υπολογισμούς τάσης και ρεύματος του ηλιακού πάνελ για να δείτε αν ο σχεδιασμός του ηλιακού πάνελ θα ταιριάζει στις απαιτήσεις σας.
Διαστασιολόγηση τάσης:
1. Μέγιστη τάση πάνελ =Voc*(1+(Ελάχιστη θερμοκρασία-25)*συντελεστής θερμοκρασίας (Voc)
2. Μέγιστος αριθμός ηλιακών πάνελ = Μέγιστη τάση εισόδου / Μέγιστη τάση πάνελ
Τρέχον μέγεθος:
1. Ελάχιστο ρεύμα πάνελ =Isc*(1+(Μέγ.θερμοκρασία-25)*συντελεστής θερμοκρασίας(Isc)
2. Μέγιστος αριθμός συμβολοσειρών = Μέγιστο ρεύμα εισόδου / Ελάχιστο ρεύμα πίνακα
3. Παράδειγμα:
Στην Κουριτίμπα, την πόλη της Βραζιλίας, ο πελάτης είναι έτοιμος να εγκαταστήσει έναν τριφασικό μετατροπέα Renac Power 5KW, το μοντέλο ηλιακού πάνελ που χρησιμοποιεί είναι μονάδα 330W, η ελάχιστη θερμοκρασία επιφάνειας της πόλης είναι -3℃ και η μέγιστη θερμοκρασία είναι 35℃, η τάση ανοιχτού κυκλώματος είναι 45,5V, η τάση Vmpp είναι 37,8V, το εύρος τάσης MPPT του μετατροπέα είναι 160V-950V και η μέγιστη τάση μπορεί να αντέξει 1000V.
Μετατροπέας και φύλλο δεδομένων:
Φύλλο δεδομένων ηλιακού πάνελ:
Α) Διαστασιολόγηση τάσης
Στη χαμηλότερη θερμοκρασία (ανάλογα με την τοποθεσία, εδώ -3℃), η τάση ανοιχτού κυκλώματος V oc των μονάδων σε κάθε σειρά δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μέγιστη τάση εισόδου του μετατροπέα (1000 V):
1) Υπολογισμός της τάσης ανοιχτού κυκλώματος στους -3℃:
VOC (-3℃)= 45,5*(1+(-3-25)*(-0,33%)) = 49,7 Volt
2) Υπολογισμός του N, του μέγιστου αριθμού ενοτήτων σε κάθε συμβολοσειρά:
N = Μέγιστη τάση εισόδου (1000 V)/49,7 Volt = 20,12 (στρογγυλοποίηση πάντα προς τα κάτω)
Ο αριθμός των ηλιακών φωτοβολταϊκών πάνελ σε κάθε σειρά δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 20 μονάδες. Επιπλέον, στην υψηλότερη θερμοκρασία (ανάλογα με την τοποθεσία, εδώ 35℃), η τάση MPP VMPP κάθε σειράς πρέπει να βρίσκεται εντός του εύρους MPP του μετατροπέα ηλιακής ενέργειας (160V–950V):
3) Υπολογισμός της μέγιστης τάσης ισχύος VMPP στους 35℃:
VMPP (35℃)=45,5*(1+(35-25)*(-0,33%))= 44 Volt
4) Υπολογισμός του ελάχιστου αριθμού ενοτήτων M σε κάθε συμβολοσειρά:
M = Ελάχιστη τάση MPP (160 V)/ 44 Volt = 3,64 (στρογγυλοποιήστε πάντα προς τα πάνω)
Ο αριθμός των ηλιακών φωτοβολταϊκών πάνελ σε κάθε σειρά πρέπει να είναι τουλάχιστον 4 μονάδες.
Β) Τρέχουσα διαστασιολόγηση
Το ρεύμα βραχυκυκλώματος I SC της φωτοβολταϊκής γεννήτριας δεν πρέπει να υπερβαίνει το επιτρεπόμενο μέγιστο ρεύμα εισόδου του μετατροπέα ηλιακής ενέργειας:
1) Υπολογισμός του μέγιστου ρεύματος στους 35℃:
ISC (35℃)= ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9,22*(1+(35-25)*(-0,06%))= 9,16 A
2) Υπολογισμός του P, του μέγιστου αριθμού συμβολοσειρών:
P = Μέγιστο ρεύμα εισόδου (12,5A)/9,16 A = 1,36 χορδές (στρογγυλοποίηση πάντα προς τα κάτω)
Η φωτοβολταϊκή γεννήτρια δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μία σειρά.
Παρατήρηση:
Αυτό το βήμα δεν απαιτείται για τον μετατροπέα MPPT με μόνο μία συμβολοσειρά.
Γ) Συμπέρασμα:
1. Η φωτοβολταϊκή γεννήτρια (φωτοβολταϊκή συστοιχία) αποτελείται απόμία συμβολοσειρά, το οποίο είναι συνδεδεμένο στον τριφασικό μετατροπέα 5KW.
2. Σε κάθε σειρά θα πρέπει να υπάρχουν τα συνδεδεμένα ηλιακά πάνελ.εντός 4-20 ενοτήτων.
Παρατήρηση:
Δεδομένου ότι η καλύτερη τάση MPPT του τριφασικού μετατροπέα είναι περίπου 630V (η καλύτερη τάση MPPT του μονοφασικού μετατροπέα είναι περίπου 360V), η απόδοση λειτουργίας του μετατροπέα είναι η υψηλότερη αυτή τη στιγμή. Επομένως, συνιστάται να υπολογίζετε τον αριθμό των ηλιακών μονάδων σύμφωνα με την καλύτερη τάση MPPT:
N = Βέλτιστη MPPT VOC / VOC (-3°C) = 756V/49,7V=15,21
Μονοκρυσταλλικό πάνελ Καλύτερο MPPT VOC = Καλύτερη τάση MPPT x 1,2=630×1,2=756V
Πολυκρυσταλλικό πάνελ Καλύτερο MPPT VOC = Καλύτερη τάση MPPT x 1,2=630×1,3=819V
Έτσι, για τον τριφασικό μετατροπέα Renac R3-5K-DT, η συνιστώμενη είσοδος ηλιακών πάνελ είναι 16 μονάδες και χρειάζεται μόνο να συνδεθεί μία σειρά 16x330W=5280W.
4. Συμπέρασμα
Είσοδος μετατροπέα Ο αριθμός των ηλιακών πάνελ εξαρτάται από τη θερμοκρασία του στοιχείου και τον συντελεστή θερμοκρασίας. Η καλύτερη απόδοση βασίζεται στην καλύτερη τάση MPPT του μετατροπέα.
