Berekeningen voor het ontwerp van strings van zonne-omvormers
Het volgende artikel helpt u bij het berekenen van het maximale/minimale aantal modules per serie string bij het ontwerpen van uw PV-systeem. De dimensionering van de omvormer bestaat uit twee onderdelen: spanning en stroom. Bij het dimensioneren van de omvormer moet u rekening houden met de verschillende configuratielimieten, waarmee rekening moet worden gehouden bij het dimensioneren van de zonne-energieomvormer (gegevens uit de datasheets van de omvormer en het zonnepaneel). De temperatuurcoëfficiënt is een belangrijke factor bij het dimensioneren.
1. Temperatuurcoëfficiënt van het zonnepaneel van Voc / Isc:
De spanning/stroom waarmee zonnepanelen werken, is afhankelijk van de celtemperatuur. Hoe hoger de temperatuur, hoe lager de spanning/stroom die het zonnepaneel produceert en omgekeerd. De spanning/stroom van het systeem is altijd het hoogst in de koudste omstandigheden. Hiervoor is bijvoorbeeld de temperatuurcoëfficiënt Voc van het zonnepaneel nodig. Bij mono- en polykristallijne zonnepanelen is de temperatuur altijd negatief (%/oC), bijvoorbeeld -0,33%/oC op de SUN 72P-35F. Deze informatie is te vinden in de datasheet van de fabrikant van het zonnepaneel. Zie figuur 2.
2. Aantal zonnepanelen in serie:
Wanneer zonnepanelen in serie worden geschakeld (d.w.z. de positieve pool van het ene paneel is verbonden met de negatieve pool van het volgende paneel), worden de spanningen van elk paneel bij elkaar opgeteld om de totale spanning van de string te bepalen. Daarom moeten we weten hoeveel zonnepanelen u in serie wilt schakelen.
Wanneer u alle informatie hebt, kunt u deze invoeren in de volgende berekeningen voor de spannings- en stroomsterkte van het zonnepaneel om te zien of het ontwerp van het zonnepaneel aan uw vereisten voldoet.
Spanningsmeting:
1. Maximale paneelspanning = Voc * (1 + (Min.temp-25) * temperatuurcoëfficiënt (Voc)
2. Maximaal aantal zonnepanelen = maximale ingangsspanning / maximale paneelspanning
Huidige maatvoering:
1. Minimale paneelstroom = Isc*(1+(Max.temp-25)*temperatuurcoëfficiënt(Isc)
2. Maximaal aantal strings = maximale ingangsstroom / minimale paneelstroom
3. Voorbeeld:
In Curitiba, een stad in Brazilië, staat een klant klaar om een Renac Power 5KW driefasige omvormer te installeren. Het gebruikte zonnepaneel is een 330W-module. De minimale oppervlaktetemperatuur van de stad is -3℃ en de maximale temperatuur is 35℃. De open circuitspanning is 45,5 V, de Vmpp is 37,8 V, het MPPT-spanningsbereik van de omvormer is 160 V-950 V en de maximale spanning is bestand tegen 1000 V.
Omvormer en datasheet:
Gegevensblad zonnepaneel:
A) Spanningsmeting
Bij de laagste temperatuur (afhankelijk van de locatie, hier -3℃) mag de open circuit spanning Voc van de modules in elke string de maximale ingangsspanning van de omvormer (1000 V) niet overschrijden:
1) Berekening van de open circuitspanning bij -3℃:
VOS (-3℃)= 45,5*(1+(-3-25)*(-0,33%)) = 49,7 Volt
2) Berekening van N, het maximale aantal modules in elke string:
N = Maximale ingangsspanning (1000 V) / 49,7 Volt = 20,12 (altijd naar beneden afronden)
Het aantal zonnepanelen in elke string mag niet meer dan 20 modules bedragen. Bovendien moet de MPP-spanning VMPP van elke string bij de hoogste temperatuur (afhankelijk van de locatie, in dit geval 35℃) binnen het MPP-bereik van de omvormer voor zonne-energie liggen (160V–950V):
3) Berekening van de maximale vermogensspanning VMPP bij 35℃:
VMPP (35℃)=45,5*(1+(35-25)*(-0,33%))= 44 volt
4) Berekening van het minimale aantal modules M in elke string:
M = Min. MPP-spanning (160 V) / 44 Volt = 3,64 (altijd afronden naar boven)
Het aantal zonnepanelen in elke string moet minimaal 4 modules bedragen.
B) Huidige maatvoering
De kortsluitstroom ISC van de PV-generator mag de toegestane maximale ingangsstroom van de omvormer voor zonne-energie niet overschrijden:
1) Berekening van de maximale stroom bij 35℃:
ISC (35℃) = ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9,22*(1+(35-25)*(-0,06%)) = 9,16 A
2) Berekening van P, het maximale aantal snaren:
P = Maximale ingangsstroom (12,5 A) / 9,16 A = 1,36 strings (altijd naar beneden afronden)
De PV-reeks mag niet groter zijn dan één string.
Opmerking:
Deze stap is niet vereist voor de omvormer-MPPT met slechts één string.
C) Conclusie:
1. De PV-generator (PV-array) bestaat uitéén snaar, die aangesloten is op de driefasen 5KW omvormer.
2. In elke string moeten de aangesloten zonnepanelen wordenbinnen 4-20 modules.
Opmerking:
Omdat de optimale MPPT-spanning van een driefasenomvormer rond de 630 V ligt (de optimale MPPT-spanning van een eenfaseomvormer rond de 360 V), is de werkefficiëntie van de omvormer op dit moment het hoogst. Het is daarom raadzaam om het aantal zonnepanelen te berekenen op basis van de optimale MPPT-spanning:
N = Beste MPPT VOC / VOC (-3°C) = 756V/49,7V=15,21
Enkelkristalpaneel Beste MPPT VOC = Beste MPPT-spanning x 1,2 = 630 × 1,2 = 756 V
Polykristalpaneel Beste MPPT VOC = Beste MPPT-spanning x 1,2 = 630 × 1,3 = 819 V
Voor de Renac driefasenomvormer R3-5K-DT zijn de aanbevolen ingangsvermogenzonnepanelen 16 modules en hoeft er slechts één string van 16x330W=5280W op aangesloten te worden.
4. Conclusie
Omvormeringang: het aantal zonnepanelen hangt af van de celtemperatuur en temperatuurcoëfficiënt. De beste prestaties zijn gebaseerd op de beste MPPT-spanning van de omvormer.
