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太阳能电池方阵组件串并联连接的并联部分问题解析

更新时间:2023-12-22 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

太阳能电板方阵称作光伏阵列(或)。太阳能电板方阵是为满足高电流、大功率的发电要求,由若干个太阳能电板组件通过串并联联接,并通过一定的机械方法固定组合在一起的。除太阳能电板组件的串并联组合外,太阳能电板方阵还须要防反充(防逆流)晶闸管、旁路晶闸管、电缆等对电瓶组件进行电气联接,还须要配备专用的、带避雷器的直流接线箱。有时为了避免鸟粪等浸蚀太阳能电板方阵表面而形成“热斑效应”,还要在方阵顶端安装驱鸟器另外电瓶组件方阵要固定在支架上,支架要有足够的硬度和挠度,整个支架要牢靠的安装在支架基础上。1.太阳能电板组件的热斑效应该太阳能电板组件或某一部份表面不清洁、有灼伤或则被鸟粪、树叶、建筑物阴影、云层阴影覆盖或遮挡的时侯,被覆盖或遮挡部份所获得的太阳能幅射会降低,其电瓶片输出功率自然减少,相应组件的输出功率也急剧增加。因为被遮挡的面积与输出功率不是线性关系,所以就算一个组件中只有一个电板片被覆盖,整个组件的功率也会大幅度增加。倘若被遮挡部份只是方阵组件串的并联部份,这么问题还比较简单,只是该部份输出的发电电压会降低,倘若被遮挡部份只是方阵组件串的串联部份,则问题较为严重,一方面会使整个组件的输出电压降低为该被遮挡部份的电压,另一方面被遮挡的电瓶片除了不能发电,都会被当做负载消耗其他有光照的太阳能电板组件的能量,常年遮挡会造成局部反复过热。UY0物理好资源网(原物理ok网)

在一定条件下,一串联大道中被遮蔽的太阳电瓶组件,将被当成负载消耗其他有光照的太阳电瓶组件所形成的能量。被遮蔽的太阳电瓶组件此时将会发热,这就是热斑效应。有光照的太阳电瓶组件所形成的部份能量或所有能量,都可能被遮蔽的电瓶所消耗。“热斑效应”的破坏力•热斑效应会使焊点溶化,破坏封装材料(如无旁路晶闸管保护),甚至会使整个方阵失效。导致热斑效应的症结是有某些坏电瓶的混进、电极焊片漏光、电池由裂缝演化为破碎、个别电瓶特点变坏、电池局部遭到阴影遮挡等。;因为局部阴影的存在,太阳电瓶组件中个别电瓶单片的电压、电压发生了变化。其结果使太阳电瓶组件局部电压与电流之积增大,因而在这种电瓶组件上形成了局部温升。太阳能电板方阵的联接有串联、并联和串、并联混和几种方法。当每位单体的电瓶组件性能一致时,多个电板组件的串联联接,可在不改变输出电压的情况下,使方阵输出电流成比列的降低:组件并联联接时,则可在不改变输出电流的情况下,使方阵的输出电压成比列的降低;串、并联混和联接时,即可降低方阵的输出电流,又可降低方阵的输出电压。并且,组成方阵的所有电瓶组件性能参数不可能完全一致,所有的联接线缆、插头插头接触内阻也不相同,于是会导致各串联电瓶组件的工作电压受限于其中电流最小的组件;而各并联电瓶组件的输出电流又会被其中电压最低的电瓶组件钳制。UY0物理好资源网(原物理ok网)

因而方阵组合会形成组合联接损失,使方阵的总效率总是高于所有单个组件的效率之和。组合联接损失的大小取决于电瓶组件性能参数的离散性,因而不仅在电瓶组件的生产工艺过程中,尽量提升电瓶组件性能参数的一致性外,还可以对电瓶组件进行测试、筛选、组合,即把特点相仿的电池组件组合在一起。诸如,串联组合的各组件工作电压要尽量相仿,每串与每串的副总作电流也要考虑搭配得尽量相仿,最大幅度地降低组合联接损失。方阵组合联接要遵守下述几条原则:串联时须要工作电压相同的组件,并为每位组件并接旁路晶闸管;并联时须要工作电流相同的组件,并在每一条并联线路中串联防反充晶闸管;尽量考虑组件连接线路最短,并用较粗的导线;严格避免某些性能变坏的电瓶组件混进电瓶方阵。太阳电瓶阵列的电路构成由太阳电瓶组件构成的纵列组件(按照所需输出电流将太阳电瓶组件串联而成)、逆流避免器件(晶闸管)Ds(各纵列组件经逆流避免器件并联构成)、旁路器件(晶闸管Db)及端子箱体构成在太阳能电板方阵中,晶闸管是很重要的元件,常用的晶闸管基本都是硅检波晶闸管(部份晶闸管的性能参数可参看表2-3),在选用时要注意尺寸参数留有余量,避免击穿受损。通常反向峰值击穿电流和最大工作电压都要取最大运行工作电流和工作电压的2倍以上。UY0物理好资源网(原物理ok网)

晶闸管在太阳能光伏发电系统中主要分为两类,防反冲晶闸管和旁路晶闸管。(1)防反充(防逆流)晶闸管防反充晶闸管的作用之一是避免太阳能电板组件或方阵在不发电时,蓄电瓶的电压反过来向组件或方阵倒送,除了消耗能量,但是会使组件或方阵发热甚至损作用之二是在电瓶方阵中,避免方阵各大道之间的电压倒送。这是由于串联各大道的输出电流不可能绝对相等,各大道电流总有高低之差,或则某一支路由于故障、阴影遮蔽等使该大道的输出电流增加,高电流大道的电压都会流向低电流大道,甚至会使方阵总体输出电流的增加。在各大道中串连接入防反充晶闸管就防止了这一现象的发生。在独立光伏发电系统中,有些光伏控制器的电路上早已接入了防反充晶闸管,即控制器带有防反充功能时,组件输出就不须要再接晶闸管了。防反充晶闸管存在有正向导通压降,串联在电路中会有一定的功率消耗,通常使用的硅检波晶闸管管压降为0.7V左右,大功率管可达1~2V。肖特基晶闸管其实管压降较低,为0.2----0.3V,但其耐压和功率都较小,适宜小功率场合应用。防逆流晶闸管选用防逆流晶闸管时,通常要考虑晶闸管能通过所在回路的最大电压,并能承受该回路的最大反向电使用防反充晶闸管与旁路晶闸管类似,应该可以承受其所保护组件2倍开路电流或则1.3倍漏电电压。UY0物理好资源网(原物理ok网)

因为元件的电性能随气温而变化,因而应恐怕使用室温并选择合适的防逆流晶闸管。也可以使用熔断器来达到防逆流目的。防逆流晶闸管通常装在接线盒内,也有安放到组件的端子箱内的。(2)旁路晶闸管。当有较多的太阳能电板组件串联组成电瓶方阵或电瓶方阵的一个环路时,须要在每块电板板的正正极输出端反向并联1个(或2~3个)晶闸管,这个并联在组件两端的晶闸管就叫旁路晶闸管。旁路晶闸管的作用是避免方阵串中的某个组件或组件中的某一部份被阴影遮挡或出现故障停止发电时,在该组件旁路晶闸管两端会产生正向展宽使晶闸管导通,组件串工作电压绕开故障组件,经晶闸管旁路流过,不影响其他正常组件的发电,同时也保护被旁路组件防止遭到较高的正向展宽或因为“热斑效应”发热而毁坏。旁路晶闸管通常都直接安装在组件接线盒内,根据组件功率大小和电瓶片串的多少,安装1~3个晶闸管,如图所示。其中图(a)采用一个旁路晶闸管,当该组件被遮挡或有故障时,组件将被全部旁路;图(b)和图(c)分别采用2个和3个晶闸管将电瓶组件分段旁路,则当该组件的某一部份有故障时,可以做到只旁路组件的一半或1/3,其余部份一直可以继续出席工作。将每位电瓶配备一个旁路晶闸管会过分高昂,所以晶闸管一般会联接于一组电瓶的两端,被遮挡的电瓶最大功率消耗大概等于该电板所在电瓶组的总发电能力。UY0物理好资源网(原物理ok网)

对于硅光伏电瓶,在不受损的情形下,一个旁路晶闸管最多接15个电板块,所以对于36块电板的组件,起码须要3个旁路晶闸管来保证组件不被热点破坏。其实太阳能电板生产厂家不同,所采取的方式不一样,但都在太阳能电板组件上已把旁路器件安装好,或则外置的情况较多。假如必须自己打算旁路器件的场合,旁路器件要满足其反向电流为被保护的组件串的最大标称输出电流的1.5倍以上,并且能充分分流组件串的漏电电压。还有,在太阳能电板组件上面的端子板中安装旁路器件时,安装位置的气温因室内太阳的热能,比周围的湿度高20~30。这时晶闸管的壳体的气温也高,所以必须以比在产品目录中记载的平均正向电压小的电流使用。因此,要推定晶闸管的使用室温,有必要选择有安全余量的额定电压的旁路晶闸管。对于并联组件,使用旁路三极管时会发生热失控,即一串电瓶的旁路晶闸管比其余电瓶串的热,承载了很大一部份电压,因而造成更热。应该选用才能承受组件合并所形成的并联电压的三极管,合格的晶闸管应当才能承受保护组件2倍开路电流或则1.3倍的漏电电旁路晶闸管也不是任何场合都须要的,当组件单独使用或并联使用时,是不须要接晶闸管的。UY0物理好资源网(原物理ok网)

对于组件串联数目不多且工作环境较好的场合,也可以考虑不用旁路晶闸管。4.太阳能电板方阵的电路太阳能电板方阵的基本电路由太阳能电板组件串、旁路晶闸管、防反充晶闸管和带避雷器的直流接线箱等构成,常见电路方式有并联方阵电路、串联方阵电路和串、并联混和方阵电路,如图所示。5、光伏方阵组合的能量损失光伏方阵由若干的电瓶组件及成千上万的电瓶片组成,这些组合不可防止的存在能量损失:联接损失:由于联接线缆的本身内阻和接头联接不良所导致的损失离散损失:主要是由于电瓶组件产品性能和衰减程度不同,参数不一致导致的功率损失。方阵组合选用不同厂家、不同出厂日期、不同尺寸参数以及不同钢号多晶硅等就会导致光伏阵列的离散损失串联压降损失:电瓶片及电瓶组件本身的电阻不可能为零,即构成电瓶片的pn节有一定的电阻,导致组件串联后的压降损失。并联电压损失:电瓶片及电瓶组件本身的反向内阻不可能为无穷大,即构成电瓶片的pn结有一定的反向漏电压,导致组件并联后的漏电压损失。太阳能电板方阵组合的估算太阳能电板方阵是按照负载须要将若干个组件通过串联和并联进行组合联接,得到规定的输出电压和电流,为负载提供电力的。UY0物理好资源网(原物理ok网)

方阵的输出功率与组件串并联的数目有关,串联是为了获得所须要的工作电流,并联是为了获得所须要的工作电压。通常独立光伏系统电流常常被设计成与蓄电瓶的标称电流相对应或则是它的整数倍,并且与用家电的电流等级一致电瓶串联并联的接法图,如220V、110V、48V、36V、24V、12V等。交流光伏发电系统和并网光伏发电系统电瓶串联并联的接法图,方阵的电流等级常常为110V或220V。对电流等级更高的光伏发电系统,则采用多个方阵进行串并联,组合成与电网等级相同的电流等级,如组合成600V、1kV等,再通过逆变器后与电网联接。方阵所须要串联的组件数目主要由系统工作电流或逆变器的额定电流来确定,同时要考虑蓄电瓶的均充电压、线路耗损以及气温变化等诱因。通常带蓄电瓶的光伏发电系统方阵的输出电流为蓄电瓶组标称电流的1.43倍。对于不带蓄电瓶的光伏发电系统,在估算方阵的输出电流时通常将其额定电流提升10%,再选取组件的串联比如,一个组件的最大输出功率为108W,最大工作电流为36.2V,设选用逆变器为交流单相,额定电流380V,逆变器采取单相桥式接法,则直流输出电流Up=Uab/0.817=380/0.。UY0物理好资源网(原物理ok网)

再来考虑电流富余现假定负载要求功率是30kW,则组件总量为/108W277块,进而估算出模块并联数为277/1419.8,可选定并联数为20块。推论:该系统应选择上述功率的组件14串联20并,组件总量为1420=280块,系统输出最大功率为~30.2kW。例:某市建设一个为联通通讯基站供电的太阳能光伏发电系统,该系统采用直流负载,负载工作电流为48v,用电量为每晚150ah,该地区最低的光照幅射是1月份,其倾斜面峰值烟台时数是3.5h,选取125w太阳电瓶组件,其主要参数为峰值功率125w、峰值工作电流34.2v、峰值工作电流3.65a,估算太阳电瓶组件使用数目及太阳电瓶方阵的组合设计。按照上述条件,并确定组件耗损系数为0.9,充电效率系数也为0.9。因该系统是直流系统,所以不考虑逆变器的转换效率系数。按照以上估算数据,采用就高不就低的原则,确定电瓶组件并联数是15块,串联数是2块。也就是说,每2块电UY0物理好资源网(原物理ok网)

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