การคำนวณการออกแบบสตริงอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์

การคำนวณการออกแบบสตริงอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์

บทความต่อไปนี้จะช่วยคุณคำนวณจำนวนโมดูลสูงสุด/ต่ำสุดต่อชุดอนุกรมเมื่อออกแบบระบบ PV ของคุณ การกำหนดขนาดของอินเวอร์เตอร์ประกอบด้วยสองส่วน คือ การกำหนดขนาดแรงดันและกระแสไฟฟ้า ในการกำหนดขนาดอินเวอร์เตอร์ คุณต้องคำนึงถึงขีดจำกัดการกำหนดค่าที่แตกต่างกัน ซึ่งควรพิจารณาเมื่อกำหนดขนาดอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ (ข้อมูลจากเอกสารข้อมูลอินเวอร์เตอร์และแผงโซลาร์เซลล์) และในการกำหนดขนาด ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญ

1. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแผงโซลาร์เซลล์ของ Voc / Isc:

แรงดัน/กระแสไฟฟ้าที่แผงโซลาร์เซลล์ทำงานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเซลล์ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น แรงดัน/กระแสไฟฟ้าที่แผงโซลาร์เซลล์ผลิตได้ก็จะยิ่งต่ำลง และในทางกลับกัน แรงดัน/กระแสไฟฟ้าของระบบจะสูงที่สุดเสมอในสภาวะที่หนาวเย็นที่สุด ยกตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องใช้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ (VOC) ในการคำนวณหาค่านี้ สำหรับแผงโซลาร์เซลล์แบบโมโนและโพลีคริสตัลไลน์ มักจะมีค่าเป็นลบ %/oC เช่น -0.33%/oC บนแผงโซลาร์เซลล์ SUN 72P-35F ข้อมูลนี้สามารถดูได้จากเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์ โปรดดูรูปที่ 2

2. จำนวนแผงโซล่าเซลล์ต่อแบบอนุกรม:

เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ต่อสายแบบอนุกรม (นั่นคือขั้วบวกของแผงหนึ่งต่อกับขั้วลบของแผงถัดไป) แรงดันไฟฟ้าของแผงแต่ละแผงจะถูกนำมารวมกันเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ารวมของสาย ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องทราบว่าคุณต้องการต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมจำนวนกี่แผง

เมื่อคุณมีข้อมูลทั้งหมดแล้ว คุณก็พร้อมที่จะป้อนข้อมูลดังกล่าวลงในการคำนวณขนาดแรงดันไฟและกระแสไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ต่อไปนี้ เพื่อดูว่าการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์จะตรงตามความต้องการของคุณหรือไม่

ขนาดแรงดันไฟฟ้า:

1. แรงดันไฟฟ้าแผงสูงสุด = Voc*(1+(อุณหภูมิต่ำสุด-25)*ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (Voc)
2. จำนวนแผงโซลาร์เซลล์สูงสุด = แรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุด / แรงดันไฟฟ้าแผงสูงสุด

ขนาดปัจจุบัน:

1. กระแสไฟฟ้าแผงขั้นต่ำ = Isc*(1+(อุณหภูมิสูงสุด-25)*ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (Isc)
2. จำนวนสายสูงสุด = กระแสไฟเข้าสูงสุด / กระแสไฟแผงต่ำสุด

3. ตัวอย่าง:

เมืองกุริทิบา ประเทศบราซิล ลูกค้าพร้อมที่จะติดตั้งอินเวอร์เตอร์สามเฟส Renac Power 5KW จำนวนหนึ่งรุ่น โดยใช้แผงโซลาร์เซลล์เป็นโมดูลขนาด 330W อุณหภูมิพื้นผิวต่ำสุดของเมืองอยู่ที่ -3℃ และอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่ 35℃ แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดอยู่ที่ 45.5V, Vmpp อยู่ที่ 37.8V ช่วงแรงดันไฟฟ้า MPPT ของอินเวอร์เตอร์อยู่ที่ 160V-950V และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดสามารถทนได้ที่ 1,000V

อินเวอร์เตอร์และข้อมูลจำเพาะ:

ข้อมูลจำเพาะแผงโซล่าเซลล์:

ก) การกำหนดขนาดแรงดันไฟฟ้า

ที่อุณหภูมิต่ำสุด (ขึ้นอยู่กับตำแหน่ง ที่นี่คือ -3℃) แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด V oc ของโมดูลในแต่ละสตริงต้องไม่เกินแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุดของอินเวอร์เตอร์ (1000 V):

1) การคำนวณแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่ -3℃:

สารอินทรีย์ระเหยง่าย (-3°C)= 45.5*(1+(-3-25)*(-0.33%)) = 49.7 โวลต์

2) การคำนวณ N จำนวนสูงสุดของโมดูลในแต่ละสตริง:

N = แรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุด (1000 V)/49.7 โวลต์ = 20.12 (ปัดลงเสมอ)

จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ PV ในแต่ละสตริงต้องไม่เกิน 20 โมดูล นอกจากนี้ ที่อุณหภูมิสูงสุด (ขึ้นอยู่กับสถานที่ ในที่นี้คือ 35℃) แรงดันไฟฟ้า MPP VMPP ของแต่ละสตริงต้องอยู่ในช่วง MPP ของอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ (160V–950V):

3) การคำนวณแรงดันไฟฟ้าสูงสุด VMPP ที่ 35℃:

VMPP (35°C)=45.5*(1+(35-25)*(-0.33%))= 44 โวลต์

4) การคำนวณจำนวนโมดูล M ขั้นต่ำในแต่ละสตริง:

M = แรงดันไฟฟ้า MPP ขั้นต่ำ (160 V) / 44 โวลต์ = 3.64 (ปัดขึ้นเสมอ)

จำนวนแผงโซล่าเซลล์ PV ในแต่ละสายต้องมีอย่างน้อย 4 โมดูล

ข) ขนาดปัจจุบัน

กระแสไฟฟ้าลัดวงจร I SC ของแผงโซลาร์เซลล์ PV ต้องไม่เกินกระแสไฟฟ้าอินพุตสูงสุดที่อนุญาตของอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์:

1) การคำนวณกระแสสูงสุดที่ 35℃:

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

2) การคำนวณ P จำนวนสูงสุดของสตริง:

P = กระแสไฟเข้าสูงสุด (12.5A)/9.16 A = 1.36 สาย (ปัดลงเสมอ)

อาร์เรย์ PV จะต้องไม่เกินหนึ่งสตริง

หมายเหตุ:

ขั้นตอนนี้ไม่จำเป็นสำหรับอินเวอร์เตอร์ MPPT ที่มีเพียงสตริงเดียว

ค) สรุป:

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV (PV Array) ประกอบด้วยสายหนึ่งซึ่งเชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์สามเฟส 5KW

2. ในแต่ละสายควรมีแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่ออยู่ภายใน 4-20 โมดูล.

หมายเหตุ:

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุดของอินเวอร์เตอร์สามเฟสอยู่ที่ประมาณ 630V (แรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุดของอินเวอร์เตอร์เฟสเดียวอยู่ที่ประมาณ 360V) ประสิทธิภาพการทำงานของอินเวอร์เตอร์จึงสูงที่สุดในขณะนี้ ดังนั้นจึงขอแนะนำให้คำนวณจำนวนโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ตามแรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุด:

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

แผงคริสตัลเดี่ยว MPPT VOC ที่ดีที่สุด = แรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุด x 1.2=630×1.2=756V

แผงโพลีคริสตัล MPPT VOC ที่ดีที่สุด = แรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุด x 1.2=630×1.3=819V

สำหรับอินเวอร์เตอร์สามเฟส Renac R3-5K-DT แผงโซลาร์เซลล์อินพุตที่แนะนำคือ 16 โมดูล และต้องเชื่อมต่อเพียงสตริงเดียว 16x330W=5280W

4. บทสรุป

จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ที่อินเวอร์เตอร์ป้อนเข้าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเซลล์และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุดของอินเวอร์เตอร์