Cálculos de diseño de cadenas de inversores solares
El siguiente artículo le ayudará a calcular el número máximo/mínimo de módulos por cadena en serie al diseñar su sistema fotovoltaico. El dimensionamiento del inversor consta de dos partes: voltaje y corriente. Durante el dimensionamiento, debe tener en cuenta los diferentes límites de configuración, que deben considerarse al dimensionar el inversor de energía solar (datos de las hojas de datos del inversor y del panel solar). El coeficiente de temperatura es un factor importante.
1. Coeficiente de temperatura del panel solar de Voc / Isc:
El voltaje/corriente de los paneles solares depende de la temperatura de la celda: a mayor temperatura, menor voltaje/corriente producirá el panel solar, y viceversa. El voltaje/corriente del sistema siempre será máximo en las condiciones más frías; por ejemplo, se requiere el coeficiente de temperatura del panel solar (Voc) para calcularlo. Con paneles solares monocristalinos y policristalinos, el valor de %/ºC siempre es negativo, como -0,33 %/ºC en el modelo SUN 72P-35F. Esta información se puede encontrar en la ficha técnica del fabricante del panel solar. Consulte la figura 2.
2. Número de paneles solares en la cadena en serie:
Cuando los paneles solares se conectan en serie (es decir, el positivo de un panel se conecta al negativo del siguiente), se suma el voltaje de cada panel para obtener el voltaje total de la cadena. Por lo tanto, necesitamos saber cuántos paneles solares se van a conectar en serie.
Cuando tenga toda la información, estará listo para ingresarla en los siguientes cálculos de dimensionamiento de voltaje y corriente del panel solar para ver si el diseño del panel solar se adapta a sus requisitos.
Dimensionamiento del voltaje:
1. Voltaje máximo del panel = Voc*(1+(Temperatura mínima - 25°C)*coeficiente de temperatura (Voc)
2. Número máximo de paneles solares = Voltaje máximo de entrada / Voltaje máximo del panel
Tamaño actual:
1. Corriente mínima del panel = Isc*(1+(Temp.máx.-25)*coeficiente de temperatura (Isc)
2. Número máximo de cadenas = Corriente de entrada máxima / Corriente mínima del panel
3. Ejemplo:
Curitiba, ciudad de Brasil, el cliente está listo para instalar un inversor trifásico Renac Power 5KW, el modelo de panel solar que utiliza es un módulo de 330W, la temperatura mínima de la superficie de la ciudad es de -3 ℃ y la temperatura máxima es de 35 ℃, el voltaje de circuito abierto es 45,5 V, Vmpp es 37,8 V, el rango de voltaje MPPT del inversor es 160 V-950 V y el voltaje máximo puede soportar 1000 V.
Inversor y hoja de datos:
Hoja de datos del panel solar:
A) Dimensionamiento del voltaje
A la temperatura más baja (dependiente de la ubicación, aquí -3 ℃), el voltaje de circuito abierto V oc de los módulos en cada cadena no debe exceder el voltaje de entrada máximo del inversor (1000 V):
1) Cálculo de la tensión de circuito abierto a -3℃:
COV (-3 ℃) = 45,5*(1+(-3-25)*(-0,33%)) = 49,7 voltios
2) Cálculo de N el número máximo de módulos en cada cadena:
N = Voltaje máximo de entrada (1000 V)/49,7 voltios = 20,12 (siempre redondeado hacia abajo)
La cantidad de paneles solares fotovoltaicos en cada cadena no debe superar los 20 módulos. Además, a la temperatura más alta (dependiendo de la ubicación, aquí 35 ℃), el voltaje MPP VMPP de cada cadena debe estar dentro del rango MPP del inversor de energía solar (160 V–950 V):
3) Cálculo de la tensión de potencia máxima VMPP a 35℃:
VMPP (35℃)=45,5*(1+(35-25)*(-0,33%))= 44 voltios
4) Cálculo del número mínimo de módulos M en cada cadena:
M = Voltaje mínimo MPP (160 V)/44 voltios = 3,64 (siempre redondeado hacia arriba)
El número de paneles solares fotovoltaicos en cada cadena debe ser de al menos 4 módulos.
B) Dimensionamiento actual
La corriente de cortocircuito I SC del conjunto fotovoltaico no debe superar la corriente de entrada máxima permitida del inversor de energía solar:
1) Cálculo de la corriente máxima a 35℃:
ISC (35℃)= ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9,22*(1+(35-25)*(-0,06%))= 9,16 A
2) Cálculo de P el número máximo de cadenas:
P = Corriente de entrada máxima (12,5 A)/9,16 A = 1,36 cadenas (siempre redondeado hacia abajo)
El conjunto fotovoltaico no debe exceder una cadena.
Observación:
Este paso no es necesario para el inversor MPPT con una sola cadena.
C) Conclusión:
1. El generador fotovoltaico (parcela fotovoltaica) consta deuna cuerda, que está conectado al inversor trifásico de 5KW.
2. En cada cadena los paneles solares conectados deben serdentro de 4-20 módulos.
Observación:
Dado que el voltaje MPPT óptimo de un inversor trifásico ronda los 630 V (el voltaje MPPT óptimo de un inversor monofásico ronda los 360 V), su eficiencia operativa es máxima en este momento. Por lo tanto, se recomienda calcular el número de módulos solares según el voltaje MPPT óptimo:
N = Mejor MPPT VOC / VOC (-3 °C) = 756 V/49,7 V = 15,21
Panel monocristal Mejor MPPT VOC = Mejor voltaje MPPT x 1,2 = 630 × 1,2 = 756 V
Panel policristalino Mejor MPPT VOC = Mejor voltaje MPPT x 1,2 = 630 × 1,3 = 819 V
Entonces, para el inversor trifásico Renac R3-5K-DT, los paneles solares de entrada recomendados son 16 módulos y solo es necesario conectar una cadena de 16 x 330 W = 5280 W.
4. Conclusión
Entrada del inversor. El número de paneles solares depende de la temperatura de la celda y del coeficiente de temperatura. El mejor rendimiento se basa en la mejor tensión MPPT del inversor.
