محاسبات طراحی رشته اینورتر خورشیدی

محاسبات طراحی رشته اینورتر خورشیدی

مقاله زیر به شما کمک می‌کند تا هنگام طراحی سیستم فتوولتائیک خود، حداکثر/حداقل تعداد ماژول‌ها در هر رشته سری را محاسبه کنید. و اندازه‌گذاری اینورتر شامل دو بخش است، اندازه‌گذاری ولتاژ و جریان. در طول اندازه‌گذاری اینورتر، باید محدودیت‌های پیکربندی مختلف را در نظر بگیرید که باید هنگام اندازه‌گذاری اینورتر انرژی خورشیدی (داده‌های موجود در برگه‌های اطلاعات اینورتر و پنل خورشیدی) در نظر گرفته شوند. و در طول اندازه‌گذاری، ضریب دما یک عامل مهم است.

۱. ضریب دمای پنل خورشیدی Voc/Isc:

ولتاژ/جریانی که پنل‌های خورشیدی در آن کار می‌کنند به دمای سلول بستگی دارد، هرچه دما بالاتر باشد، ولتاژ/جریان پنل خورشیدی پایین‌تر خواهد بود و برعکس. ولتاژ/جریان سیستم همیشه در سردترین شرایط در بالاترین حد خود خواهد بود و برای مثال، ضریب دمایی پنل خورشیدی Voc برای محاسبه این موضوع مورد نیاز است. در پنل‌های خورشیدی مونو و پلی کریستال، این مقدار همیشه منفی است (%/oC)، مانند -0.33%/oC در SUN 72P-35F. این اطلاعات را می‌توانید در برگه اطلاعات تولیدکنندگان پنل خورشیدی پیدا کنید. لطفاً به شکل 2 مراجعه کنید.

۲. تعداد پنل‌های خورشیدی در رشته سری:

وقتی پنل‌های خورشیدی به صورت سری سیم‌کشی می‌شوند (یعنی سر مثبت یک پنل به سر منفی پنل بعدی وصل می‌شود)، ولتاژ هر پنل با هم جمع می‌شود تا ولتاژ کل رشته به دست آید. بنابراین باید بدانیم که قصد دارید چند پنل خورشیدی را به صورت سری سیم‌کشی کنید.

وقتی تمام اطلاعات را داشتید، می‌توانید آن‌ها را در محاسبات اندازه ولتاژ و اندازه جریان پنل خورشیدی زیر وارد کنید تا ببینید آیا طراحی پنل خورشیدی با نیازهای شما مطابقت دارد یا خیر.

اندازه گیری ولتاژ:

۱. حداکثر ولتاژ پنل = Voc*(1+(Min.temp-25)*ضریب دما(Voc)
۲. حداکثر تعداد پنل‌های خورشیدی = حداکثر ولتاژ ورودی / حداکثر ولتاژ پنل

اندازه فعلی:

۱. حداقل جریان پنل = Isc*(1+(Max.temp-25)*ضریب دما(Isc)
۲. حداکثر تعداد رشته‌ها = حداکثر جریان ورودی / حداقل جریان پنل

۳. مثال:

مشتری در شهر کوریتیبا، برزیل، آماده نصب یک اینورتر سه فاز Renac Power 5KW است. پنل خورشیدی مورد استفاده ماژولی با توان ۳۳۰ وات است. حداقل دمای سطح شهر -۳ درجه سانتیگراد و حداکثر دما ۳۵ درجه سانتیگراد، ولتاژ مدار باز ۴۵.۵ ولت، Vmpp برابر با ۳۷.۸ ولت، محدوده ولتاژ MPPT اینورتر ۱۶۰ تا ۹۵۰ ولت و حداکثر ولتاژ قابل تحمل ۱۰۰۰ ولت است.

اینورتر و دیتاشیت:

برگه اطلاعات پنل خورشیدی:

الف) اندازه گیری ولتاژ

در پایین‌ترین دما (بسته به مکان، در اینجا -۳ درجه سانتیگراد)، ولتاژ مدار باز Voc ماژول‌ها در هر رشته نباید از حداکثر ولتاژ ورودی اینورتر (۱۰۰۰ ولت) تجاوز کند:

۱) محاسبه ولتاژ مدار باز در دمای -۳ درجه سانتیگراد:

VOC (-3℃)= 45.5*(1+(-3-25)*(-0.33%)) = 49.7 ولت

۲) محاسبه‌ی N، حداکثر تعداد ماژول‌ها در هر رشته:

N = حداکثر ولتاژ ورودی (1000 ولت) / 49.7 ولت = 20.12 (همیشه به سمت پایین گرد می‌شود)

تعداد پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک در هر رشته نباید از 20 ماژول تجاوز کند. علاوه بر این، در بالاترین دما (بسته به مکان، در اینجا 35 درجه سانتیگراد)، ولتاژ MPP هر رشته باید در محدوده MPP اینورتر برق خورشیدی (160 ولت تا 950 ولت) باشد:

۳) محاسبه حداکثر ولتاژ توان VMPP در دمای ۳۵ درجه سانتیگراد:

VMPP (35℃)=45.5*(1+(35-25)*(-0.33%))= 44 ولت

۴) محاسبه حداقل تعداد ماژول‌های M در هر رشته:

M = حداقل ولتاژ MPP (160 ولت) / 44 ولت = 3.64 (همیشه به سمت بالا گرد کنید)

تعداد پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک در هر رشته باید حداقل ۴ ماژول باشد.

ب) اندازه گیری جریان

جریان اتصال کوتاه ISC آرایه PV نباید از حداکثر جریان ورودی مجاز اینورتر انرژی خورشیدی تجاوز کند:

۱) محاسبه حداکثر جریان در دمای ۳۵ درجه سانتیگراد:

ISC (35℃) = ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9.22*(1+(35-25)*(-0.06%))= 9.16 آمپر

۲) محاسبه حداکثر تعداد رشته‌ها (P):

P = حداکثر جریان ورودی (12.5 آمپر) / 9.16 آمپر = 1.36 رشته (همیشه به سمت پایین گرد می‌شود)

آرایه PV نباید از یک رشته تجاوز کند.

نکته:

این مرحله برای MPPT اینورتر با تنها یک رشته لازم نیست.

ج) نتیجه‌گیری:

۱. ژنراتور PV (آرایه PV) شامل موارد زیر است:یک رشتهکه به اینورتر سه فاز ۵ کیلوواتی متصل است.

۲. در هر رشته، پنل‌های خورشیدی متصل باید قرار داشته باشند.در عرض ۴-۲۰ ماژول.

نکته:

از آنجایی که بهترین ولتاژ MPPT برای اینورتر سه فاز حدود ۶۳۰ ولت است (بهترین ولتاژ MPPT برای اینورتر تک فاز حدود ۳۶۰ ولت است)، راندمان کاری اینورتر در حال حاضر بالاترین است. بنابراین توصیه می‌شود تعداد ماژول‌های خورشیدی را بر اساس بهترین ولتاژ MPPT محاسبه کنید:

N = بهترین MPPT VOC / VOC (-3°C) = 756V/49.7V=15.21

پنل تک کریستالی بهترین MPPT VOC = بهترین ولتاژ MPPT x 1.2 = 630 × 1.2 = 756 ولت

پنل پلی کریستال بهترین MPPT VOC = بهترین ولتاژ MPPT x 1.2 = 630 × 1.3 = 819 ولت

بنابراین برای اینورتر سه فاز Renac مدل R3-5K-DT، پنل‌های خورشیدی ورودی توصیه شده ۱۶ ماژول هستند و فقط باید به صورت رشته‌ای به هم متصل شوند (۱۶x۳۳۰W=5280W).

۴. نتیجه‌گیری

ورودی اینورتر تعداد پنل‌های خورشیدی بستگی به دمای سلول و ضریب دمایی دارد. بهترین عملکرد بر اساس بهترین ولتاژ MPPT اینورتر است.