Obliczenia projektowe ciągów falowników fotowoltaicznych
Poniższy artykuł pomoże Ci obliczyć maksymalną/minimalną liczbę modułów na ciąg szeregowy podczas projektowania systemu fotowoltaicznego. Dobór falownika składa się z dwóch części: doboru napięcia i prądu. Podczas doboru falownika należy wziąć pod uwagę różne ograniczenia konfiguracyjne, które należy uwzględnić przy doborze falownika fotowoltaicznego (Dane z falownika i arkuszy danych panelu słonecznego). Podczas wymiarowania ważnym czynnikiem jest współczynnik temperaturowy.
1. Współczynnik temperaturowy panelu słonecznego Voc / Isc:
Napięcie/prąd, przy którym pracują panele słoneczne, zależy od temperatury ogniwa, im wyższa temperatura, tym niższe napięcie/prąd będzie wytwarzał panel słoneczny i odwrotnie. Napięcie/prąd systemu będzie zawsze najwyższe w najzimniejszych warunkach i na przykład do obliczenia tego wymagany jest współczynnik temperaturowy panelu słonecznego wynoszący Voc. W przypadku mono- i polikrystalicznych paneli słonecznych jest to zawsze ujemna wartość %/oC, na przykład -0,33%/oC w modelu SUN 72P-35F. Informacje te można znaleźć w arkuszach danych producentów paneli słonecznych. Proszę zapoznać się z rysunkiem 2.
2. Liczba paneli słonecznych w szeregu:
Kiedy panele słoneczne są połączone szeregowo (tj. plus jednego panelu jest podłączony do minusa następnego panelu), napięcie każdego panelu jest sumowane, aby uzyskać całkowite napięcie łańcucha. Dlatego musimy wiedzieć, ile paneli słonecznych zamierzasz połączyć szeregowo.
Kiedy już posiadasz wszystkie informacje, możesz wprowadzić je do poniższych obliczeń dotyczących doboru napięcia i prądu panelu słonecznego, aby sprawdzić, czy projekt panelu słonecznego będzie odpowiadał Twoim wymaganiom.
Rozmiar napięcia:
1. Maksymalne napięcie panelu = Voc*(1+(Min.temp-25)*współczynnik temperaturowy (Voc)
2. Maksymalna liczba paneli słonecznych = Max. napięcie wejściowe / maksymalne napięcie panelu
Aktualna rozmiarówka:
1. Minimalny prąd panelu =Isc*(1+(Max.temp-25)*współczynnik temperaturowy (Isc)
2. Maksymalna liczba ciągów = Maks. prąd wejściowy/min. prąd panelu
3. Przykład:
Kurytyba, miasto Brazylia, klient jest gotowy do zainstalowania jednego trójfazowego falownika Renac Power 5 kW, używany model panelu słonecznego to moduł 330 W, minimalna temperatura powierzchni miasta wynosi -3 ℃, a maksymalna temperatura to 35 ℃, otwarte napięcie obwodu wynosi 45,5 V, Vmpp wynosi 37,8 V, zakres napięcia MPPT falownika wynosi 160 V-950 V, a maksymalne napięcie może wytrzymać 1000 V.
Falownik i arkusz danych:
Arkusz danych panelu słonecznego:
A) Dobór napięcia
W najniższej temperaturze (w zależności od lokalizacji, tutaj -3℃) napięcie jałowe V oc modułów w każdym ciągu nie może przekraczać maksymalnego napięcia wejściowego falownika (1000 V):
1) Obliczenie napięcia obwodu otwartego przy -3℃:
LZO (-3℃)= 45,5*(1+(-3-25)*(-0,33%)) = 49,7 V
2) Obliczenie N maksymalnej liczby modułów w każdym ciągu:
N = Maks. napięcie wejściowe (1000 V)/49,7 V = 20,12 (zawsze zaokrąglaj w dół)
Liczba paneli fotowoltaicznych w każdym ciągu nie może przekraczać 20 modułów. Poza tym w najwyższej temperaturze (w zależności od lokalizacji, tutaj 35 ℃) napięcie MPP VMPP każdego ciągu musi mieścić się w zakresie MPP falownika fotowoltaicznego (160 V– 950 V):
3) Obliczenie maksymalnego napięcia zasilania VMPP przy 35℃:
VMPP (35°C)=45,5*(1+(35-25)*(-0,33%))= 44 V
4) Obliczenie minimalnej liczby modułów M w każdym ciągu:
M = Min. napięcie MPP (160 V)/ 44 V = 3,64 (zawsze zaokrąglaj w górę)
Liczba paneli fotowoltaicznych w każdym ciągu musi wynosić co najmniej 4 moduły.
B) Aktualny rozmiar
Prąd zwarciowy I SC panelu fotowoltaicznego nie może przekraczać dopuszczalnego maksymalnego prądu wejściowego falownika fotowoltaicznego:
1) Obliczenie maksymalnego prądu przy 35℃:
ISC (35℃)= ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9,22*(1+(35-25)*(-0,06%))= 9,16 A
2) Obliczenie P maksymalnej liczby ciągów:
P = Maksymalny prąd wejściowy (12,5 A)/9,16 A = 1,36 strun (zawsze zaokrąglamy w dół)
Zestaw fotowoltaiczny nie może przekraczać jednego ciągu.
Uwaga:
Ten krok nie jest wymagany w przypadku falownika MPPT z tylko jednym ciągiem.
C) Wniosek:
1. Generator fotowoltaiczny (zespół fotowoltaiczny) składa się z:jeden ciąg, który jest podłączony do trójfazowego falownika o mocy 5 kW.
2. W każdym ciągu powinny być podłączone panele fotowoltaicznew obrębie 4-20 modułów.
Uwaga:
Ponieważ najlepsze napięcie MPPT dla falownika trójfazowego wynosi około 630 V (najlepsze napięcie MPPT dla falownika jednofazowego wynosi około 360 V), wydajność robocza falownika jest w tym czasie najwyższa. Dlatego zaleca się obliczanie liczby modułów fotowoltaicznych według najlepszego napięcia MPPT:
N = Najlepszy MPPT VOC / VOC (-3°C) = 756 V/49,7 V=15,21
Panel monokrystaliczny Najlepsze MPPT VOC = Najlepsze napięcie MPPT x 1,2 = 630 × 1,2 = 756 V
Panel polikrystaliczny Najlepsze MPPT VOC = Najlepsze napięcie MPPT x 1,2 = 630 × 1,3 = 819 V
Zatem dla falownika trójfazowego Renac R3-5K-DT zalecane wejściowe panele słoneczne to 16 modułów i wystarczy podłączyć jeden ciąg 16x330W=5280W.
4. Wniosek
Wejście falownika Liczba paneli fotowoltaicznych zależy od temperatury ogniwa i współczynnika temperaturowego. Najlepsza wydajność opiera się na najlepszym napięciu MPPT falownika.