Cálculos de diseño de cadenas de inversores solares
El siguiente artículo le ayudará a calcular el número máximo/mínimo de módulos por cadena al diseñar su sistema fotovoltaico. El dimensionamiento del inversor consta de dos partes: el dimensionamiento de la tensión y el de la corriente. Al dimensionar el inversor, deberá 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 también es un factor importante durante el dimensionamiento.
1. Coeficiente de temperatura del panel solar Voc / Isc:
El voltaje/corriente de los paneles solares depende de la temperatura de la celda: a mayor temperatura, menor voltaje/corriente, y viceversa. El voltaje/corriente del sistema siempre será máximo en las condiciones más frías. Por ejemplo, para calcularlo se requiere el coeficiente de temperatura del panel solar (Voc). En los paneles solares monocristalinos y policristalinos, este coeficiente siempre es negativo (%/°C), como -0,33%/°C en el modelo SUN 72P-35F. Esta información se encuentra en la ficha técnica del fabricante del panel solar. Consulte la figura 2.
2. Número de paneles solares en serie:
Cuando los paneles solares se conectan en serie (es decir, el positivo de un panel se conecta al negativo del siguiente), el voltaje de cada panel se suma para obtener el voltaje total de la serie. Por lo tanto, necesitamos saber cuántos paneles solares piensa conectar en serie.
Cuando tenga toda la información, podrá introducirla en los siguientes cálculos de dimensionamiento de voltaje y corriente del panel solar para comprobar si el diseño del panel solar se ajusta a sus necesidades.
Dimensionamiento por voltaje:
1. Voltaje máximo del panel = Voc*(1+(Temperatura mínima-25)*coeficiente de temperatura(Voc)
2. Número máximo de paneles solares = Voltaje máximo de entrada / Voltaje máximo del panel
Dimensiones actuales:
1. Corriente mínima del panel = Isc*(1+(Temperatura máxima-25)*coeficiente de temperatura(Isc)
2. Número máximo de cadenas = Corriente de entrada máxima / Corriente mínima del panel
3. Ejemplo:
En Curitiba, Brasil, el cliente está listo para instalar un inversor trifásico Renac Power de 5 kW. El modelo de panel solar utilizado es un módulo de 330 W. La temperatura superficial mínima de la ciudad es de -3 °C y la máxima de 35 °C. El voltaje de circuito abierto es de 45,5 V, el Vmpp es de 37,8 V, el rango de voltaje MPPT del inversor es de 160 V a 950 V y soporta un voltaje máximo de 1000 V.
Inversor y hoja de datos:
Ficha técnica del panel solar:
A) Dimensionamiento de 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 en 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 = Tensión máxima de entrada (1000 V)/49,7 voltios = 20,12 (siempre redondear hacia abajo)
El número de paneles solares fotovoltaicos en cada cadena no debe exceder los 20 módulos. Además, a la temperatura más alta (dependiente 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 MPP mínimo (160 V)/ 44 voltios = 3,64 (siempre redondeado hacia arriba)
El número de paneles solares fotovoltaicos en cada serie debe ser de al menos 4 módulos.
B) Dimensionamiento actual
La corriente de cortocircuito ISC del conjunto fotovoltaico no debe exceder 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 cuerdas (siempre redondeando hacia abajo)
El arreglo 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 (conjunto fotovoltaico) consta deuna cuerda, que está conectado al inversor trifásico de 5 kW.
2. En cada serie, los paneles solares conectados deben serdentro de 4 a 20 módulos.
Observación:
Dado que la tensión MPPT óptima de un inversor trifásico ronda los 630 V (frente a los 360 V de un inversor monofásico), la eficiencia del inversor es máxima en este punto. Por lo tanto, se recomienda calcular el número de módulos solares en función de la tensión MPPT óptima.
N = Mejor MPPT VOC / VOC (-3°C) = 756V/49.7V=15.21
Panel monocristalino. ÓVIL MPPT óptimo = Voltaje MPPT óptimo x 1,2 = 630 × 1,2 = 756 V
Panel policristalino. Óxido de voltaje MPPT óptimo = Voltaje MPPT óptimo x 1,2 = 630 x 1,3 = 819 V
Entonces, para el inversor trifásico Renac R3-5K-DT, los paneles solares de entrada recomendados son 16 módulos, y solo necesitan conectarse en una cadena de 16 x 330 W = 5280 W.
4. Conclusión
La cantidad de paneles solares que se conectan al inversor depende de la temperatura de las celdas y del coeficiente de temperatura. El mejor rendimiento se basa en el voltaje MPPT óptimo del inversor.
