有两种联接太阳能光伏板的方法–串联或并联或二者兼而有之。怎么连线你的面板将取决于你的目标和后续设备可以支持哪些。
串联或并联配置
类似于将电瓶串联,每次联接后就会有复合电流。若果将一个电板联接到另一个电板的正极,则两个1.5伏电瓶假如一个接一个地负极联接,则将形成总共3(1.5+1.5)伏特的电流。串联越多,联通电流都会在链路之后传输。但是安培数将是相同的,但是仅限于链中电阻最高的电瓶。
串联配置的太阳能光伏电瓶板。它将有效地使用144个太阳能光伏电瓶组。
在太阳能光伏电瓶板中,所有太阳能光伏电瓶串联联接以形成足够的电流用于对电瓶系统充电。请记住,在标准测试条件下,每位太阳能电板单元一般会形成约0.5伏的电流。
在太阳能光伏阵列中,许多人希望将其面板串联以形成太阳能充电控制器或逆变器可接受的最高电流。在MPPT控制器中它将高达150伏直流电。在太阳能光伏设置中,它被称为“串”,如同一连串的新年灯串连在一起。
串联联接面板的优点:
准许使用较小的电缆线:假如您降低电流,请勿必晓得电缆线将在更小的电缆线上承载更多电力。有没有想过悬挂在电力公用电网(国家电网)上的小电缆线才能提供足够的电力来为城市供电?这种方法使用的电流特别高,一般为33千伏(33000伏),可以高达765千伏(在发电厂的输电缆线路中)。因为电流很高,导线上的安培数将会很小,功率(功率)等于电位差(伏特)除以电压(安培)。较小规格的导线一般比具有较大导线更实惠。
降低传输过程中的损失:在高电抬高电压安培下,导线传输过程中的热量损失将更小。它将使太阳能光伏系统有更高的工作效率。
容许较长布线,从太阳能光伏电瓶板到其他设备:假如电流较高,安培数较低,传输过程中的热量损失较低,则可以容许较长的导线来联接设备。面板在阳光下会很热,这些热量不利于其他设备(比如逆变器,充电控制器和电瓶)的常年使用。较长布线将容许这些热敏装置放置在荫凉处或清凉的卧室。
适用于MPPT控制器:最大功率点跟踪(MPPT–PowerPoint)是通过数字跟踪太阳能光伏电瓶板的输出并向系统其余部份(电板和负载)提供正确电流来有效借助最大功率输出的极佳装置。MPPT一般可以接受较高的直流电流(一般高达150伏直流电,取决于制造商),因而容许使用更大的太阳能光伏阵列。
串联联接面板的缺点:
一个薄弱环节会降低整个系统的连续性:如同一串新年灯一样,一个坏掉的灯泡会让新年灯的一部份熄灭。同样,假若因为面板故障或因为该单个PV面板的部份阴影而使面板串联中的一个具有较高阻值,则整个串将深受影响,而且将拉低整体表现,根据最弱单元的局限。一种解决方案是应用旁路三极管,以容许电压绕开性能最差的面板,这是因为该单个面板的局部着色。更多的面板部份阴影也会造成总效率的有效减低。因为晶闸管的半导体性质,当通过每位三极管时会有一些电流回升。
较高的电流是危险的:因为电流会随着每位后续面板而加上去,因而一般会须要专业安装的高压系统便于更安全。
并联联接面板的优点
然而,有些人更喜欢并行配置。类似于并联电瓶组,所有负极联接在一起,正极连在一起。这将有效地降低安培数并传输更多功率,虽然电流相同。
并联配置的太阳能光伏电瓶板。它将有效地并联配置36个太阳能光伏电瓶串。
5个12伏5安培的太阳能光伏电瓶板假如并联联接将形成12伏25安培,或则假如串联联接,将形成60伏5安培。
并联联接面板的优点:
容许处理更安全的电流:大多数电子设备的电流范围为5伏,12伏或24伏。在大多数车辆电气系统中,标准电流为12伏特,我们可以找到从灯光到立体声的各类设备,以及以12伏运行的马达。虽然车辆电瓶电流为12伏。所有这种电流都可以由一个非专业人员“安全”处理。当了解电击时,人体抵抗力将起作用。在高于25伏特(或高于20伏特)的低电流时,将会有更高的体电阻抗冲击(大多数人(接近50%人口)当遭到25伏电流冲击时身体将具有3,250Ω的阻抗,而当遭到220伏电流冲击时阻抗降低到1350Ω伏)。其实目前是造成组织损伤的罪魁元凶,但更高的电流会降低电击的机会。
与PWM控制器更好的匹配:假如面板电流输出和电瓶电流几乎相同,则充电控制器的效率将低于这些面板和电瓶之间严重不匹配电流的系统,由于没有像MPPT控制器那样的DC至DC转换器。PWM控制器更实惠,因而可以为普通的DIY太阳能应用提供便宜。PWM控制器将减少来自面板电流输出的电流,并容许底电流电瓶充电和负载运作。
太阳能光伏总产值不受弱链路的影响:因为每位太阳能光伏电瓶板都有一个共同的联接,因而每块电板板都将根据自己的步调运行。无遮荫的面板将在高功效运作,而遮荫影响的面板将以增加的效率独立执行。但是,仍旧建议使用阻塞晶闸管以确保面板的所有电压都朝向一个方向。
并联联接面板的缺点:
须要使用笨重的电缆线:因为太阳能电板板的安培产值是加上去的,因而最终的安培产值会更高,这须要更大规格的电缆线,而电缆线的价钱更高昂且容积更大。这也间接降低了安装的前期成本。
当涉及较长的线缆运行时效率较低:因为电压过大,传输过程中的热量损失会更高。倘若您准备运行较长的电缆线,这也间接降低了前期成本,您须要进一步降低电缆线的规格。
混和串联和并联配置
为了清除两种配置的异同点,建议将二者混和使用以获得所有优势。您可以将多组太阳能光伏电瓶板串上去进行并联配置。在这些情况下,您可以获得更好的能量产出,更低的配线成本,而且可以在面板部份遮光的情况下实现更好的疗效。
以相同的串联和并联配置混和太阳能光伏电瓶板可以同时降低电流和安培数。
为了确保最高的效率,建议将独立面板联接到独立逆变器,正如在并网系统中带有微逆变器的太阳能光伏板中所见。与串逆变器相比,每位联接有微逆变器的面板都将降低部份着色的影响,由于所有面板都可以独立工作。
具有微逆变器的太阳能光伏阵列的典型配置。
混和不同额定功率的太阳能光伏电瓶板
当须要将多个面板联接在一起时,建议将类似的太阳能光伏组件(相同品牌的相同电流瓦数额定值)联接在一起,以避免因为较弱的面板限制而造成总效率下滑。同样,我们不会在使用时将新旧电瓶混和在一起。
在串联系列中,低性能面板将对整个系列形成重大影响。较低瓦数的面板一般具有较低的安培额定值和较小的单元规格。比如,当10安培面板、5安培面板和1安培面板的光伏电瓶组成一串联系列时,整个系统将具有电流累积,但净电压只有接近1安培或最小漏电电压运行(1安培面板成为限制)。
当涉及混和不同功率额定值的太阳能电板板时,请确保它在其他额定值(如电流和电压硬度)中保持平衡。
在并联配置中,不同的电源控制面板也可能会互相影响,由于并行配置中的每位面板将具有不同的内阻和电位差。假如一个面板形成比另一个面板高得多的电流(比如,24伏面板与12伏面板混和),则因为较低电流面板不能形成竞争电势差以有效地将电压注入到系统里,所以较低电流面板将显着表现性能减少。
当您手上有不同的额定面板的情况下,推荐的方式是将每位类似的面板联接到独立逆变器(比如微型逆变器)便于获得每一个光伏最大面板效率。
电瓶的串联或并联
在锂电池组中是把多个锂电池串联上去,得到所须要的工作电流。假如所须要的是更高的容量和更大的电压,那就应当把锂电池并联上去。另外还有一些电瓶组,把串联和并联这两种方式结合上去。一个电脑笔记本的电瓶有可能是把四节3.6V锂离子电瓶串联上去,总电流达到14.4V;之后,再把两组串联在一起的电瓶并联上去,这样,电瓶组的总电量就可以从2000毫安时提升到4000毫安时。这些接法亦称“四串两并”,它的意思是:把两组由四省电池串联在一起的电瓶组并联上去。锂离子电瓶的标称电流则是3.6V。使用锂离子聚合物和其他类型的锂电池,它的额定电流通常为3.7V。假如要想得到像11.1V这些不常见的电流,就得把三节这些电瓶串联在一起。串联须要高电量的便携设备,通常是由两节或更多省电池串联上去的电瓶组供电。使用高电流电瓶组所带来的另一个问题,就是有可能碰到电瓶组里的某一省电池失效的情况。这如同一个链条,串联在一起的电瓶越多,出现此类情况的概率就越高。只要一省电池有问题,它的电流都会增加。到最后,一节“断开”的电瓶可能会中断电压的输送。而要更换“坏”电池也绝非易事,由于新老电瓶是互不匹配的。通常说来,新电瓶的容量要比老电瓶的高得多。随着工作电流的增长,它比正常电瓶组更快地达到放电结束的临界点,同时,它的使用时间也随之减短。一旦设备因电流过高而切断电源,其余单体电瓶依然完好的电瓶就不能把所储存的电量送下来了。这时,坏的那省电池电瓶还呈现很大的电阻,假如此时还带有负载,这么,将会造成整个电瓶链的输出电流将大幅度增长。在一组串联电瓶中,一节性能差的电瓶,如同是一个挡住水管的盖子,会形成巨大的阻力,制止电压流过去。其它电瓶也会漏电,这将使终端的电流增加至3.6V,或则,使电瓶组链路断掉并切断电压。一个电板组的性能是取决于电瓶组里最差的那块电板的性能。
并联为了得到更多的电量,可以把两个或则更多个电板并联上去。不仅把电瓶并联上去,另一个办法是使用规格更大的电瓶。因为遭到可以选用的电瓶的限制,这个办法并不适用于所有情况。据悉,大规格的电瓶也不适宜弄成专用电瓶所须要的外型尺寸。大部份的物理电瓶都可以并联使用,而锂离子电瓶最适宜并联使用。由四省电池并联而成的电瓶组,电流保持为3.6V,而电压和运行时间则减小到四倍。与电瓶串联相比,在电瓶并联电路中,高阻抗或“开路”电池的影响较小,而且,并联电瓶组会降低负载能力,并减短运行时间。这就好比一个底盘只启动了三个气缸。电路漏电所导致的破坏会更大,这是由于,在漏电时,出现故障的电瓶会迅速地耗尽其他电瓶里的电量,并造成起火.
使用串并联这些联接方式时,在设计上很灵活,可以用标准的电瓶规格达到所须要的额定电流和电压。应该注意:总功率不会由于电瓶的不同联接方式而改变。功率等于电流乘电压。对锂离子电瓶而言,串并联的联接方式很常见。
最常用的一种电瓶组是18650(半径为18mm,宽度为650mm),它带有保护电路即锂电池保扰流板,锂电池保扰流板还能监视串联在一起的每一省电池,因而,它的最大实际电流为14.4V。这个锂电池保护电路(即锂电保扰流板)也可以用于监视串联在一起的每一省电池的状态。在把几个电板串联上去使用时,必须依照下边的基本要求:保持电瓶的联接点的洁净。把四省电池串联上去使用时,共有八个联接点(电瓶到电瓶室的联接点,电瓶室到下一省电池的联接点)。每位联接点都存在一定的内阻,假如降低联接点,有可能会影响整个电瓶组的性能。不要混用电瓶,选择性能一致的电瓶。当电瓶的电量不足时,更换所有的电瓶。在串联使用时混合电阻串联和并联的算法,要用同一种类型的电瓶。要注意电瓶的极性。假如有一省电池的极性装反了,还会降低整串电瓶的电流,而不是降低电流。怎样正确地把电瓶串联和并联上去使用,这听上去似乎很简单,而且,遵守一些简单的规则,就可以防止何必要的问题。
在电瓶组中是把多个电板串联上去,得到所须要的工作电流。假如所须要的是更高的容量和更大的电压,那就应当把电瓶并联上去。另外还有一些电瓶组,把串联和并联这两种方式结合上去。一个膝上型笔记本的电瓶有可能是把四节3.6V锂离子电瓶串联上去,总电流达到14.4V;之后,再把两组串联在一起的电瓶并联上去,这样,电瓶组的总电量就可以从2000毫安时提升到4000毫安时。这些接法亦称“四串两并”,它的意思是:把两组由四省电池串联在一起的电瓶组并联上去。
在腕表、备份用的储存器和蜂窝电话里通常使用一省电池。一节镍基电瓶的标称电流是1.2V,酸性电瓶是1.5V,氧化银电瓶是1.6V,镍镉性电瓶是2V,锂电池是3V,而锂离子电瓶的标称电流则是3.6V。使用锂离子聚合物和其他类型的锂电池,它的额定电流通常为3.7V。假如要想得到像11.1V这些不常见的电流,就得把三节这些电瓶串联在一起。随着现代微电子技术的发展,我们早已可以用一节3.6V的锂离子电板,为蜂窝电话和低帧率的便携通信产品供电。在上世纪六十年代,在亮度计中广泛使用的汞电板混合电阻串联和并联的算法,出于环境保护方面的考虑,现在早已完全退出市场。
镍基电瓶的标称电流为1.2V或1.25V。它们之间,不仅市场偏好之外,没有任何差异。大部份的商用电板,每省电池的电流为1.2V;工业电板、航空电板和军用电板,每省电池的电流仍是1.25V。
串联
须要高电量的便携设备,通常是由两节或更多省电池串联上去的电瓶组供电。假如使用高电流的电瓶,导体和开关的规格可以做得很小。中等价钱的工业电动工具通常使用电流为12V至19.2V的电瓶供电;而中级电动工具使用电流为24V至36V的电瓶,以获得更大的电力。车辆工业最终把启动器的打火电瓶电流从12V(实际上是14V)提升到36V,甚至是42V。这种电瓶组是由18节串联上去镍镉性电瓶组成。在初期的混和型车辆中,拿来供电的电瓶组,电流为148V。比较新的车型所使用的电瓶组,电流高达450V至500V,大部份是镍基物理电板。一个电流为480V的镍金属氢电瓶组是由400节镍金属氢电瓶串联而成。有一些混和型车辆也用镍镉性电瓶做过试验。
42V的车辆用电瓶价钱高昂,但是,比起12V电板,它在开关上会形成更多的电弧。使用高电流电瓶组所带来的另一个问题,就是有可能碰到电瓶组里的某一省电池失效的情况。这如同一个链条,串联在一起的电瓶越多,出现此类情况的概率就越高。只要一省电池有问题,它的电流都会增加。到最后,一节“断开”的电瓶可能会中断电压的输送。而要更换“坏”电池也绝非易事,由于新老电瓶是互不匹配的。通常说来,新电瓶的容量要比老电瓶的高得多。
我们来看一个电板组的实例,第三省电池仅形成0.6V的电流,而不是正常的1.2V(图1)。随着工作电流的增长,它比正常电瓶组更快地达到放电结束的临界点,同时,它的使用时间也随之减短。一旦设备因电流过高而切断电源,其余三节依旧完好的电瓶就不能把所储存的电量送下来了。这时,第三省电池还呈现很大的电阻,若果此时还带有负载,这么,将会造成整个电板链的输出电流将大幅度下滑。在一组串行电瓶中,一节性能差的电瓶,如同是一个挡住水管的盖子,会形成巨大的阻力,制止电压流过去。第三省电池也会漏电,这将使终端的电流增加至3.6V,或则,使电瓶组链路断掉并切断电压。一个电板组的性能是取决于电瓶组里最差的那块电板的性能。
并联
为了得到更多的电量,可以把两个或则更多个电板并联上去。不仅把电瓶并联上去,另一个办法是使用规格更大的电瓶。因为遭到可以选用的电瓶的限制,这个办法并不适用于所有情况。据悉,大规格的电瓶也不适宜弄成专用电瓶所须要的外型尺寸。大部份的物理电瓶都可以并联使用,而锂离子电瓶最适宜并联使用。由四省电池并联而成的电瓶组,电流保持为1.2V,而电压和运行时间则减小到四倍。
电瓶组的实例与电瓶串联相比,在电瓶并联电路中,高阻抗或“开路”电池的影响较小,而且,并联电瓶组会降低负载能力,并减短运行时间。这就好比一个底盘只启动了三个气缸。电路漏电所导致的破坏会更大,这是由于,在漏电时,出现故障的电瓶会迅速地用尽其他电瓶里的电量,并导致火警(图2)。
串并联
使用串并联这些联接方式时,在设计上很灵活,可以用标准的电瓶规格达到所须要的额定电流和电压(图3)。应该注意:总功率不会由于电瓶的不同联接方式而改变。功率等于电流乘电压。
对锂离子电瓶而言,串并联的联接方式很常见。最常用的一种电瓶组是18650(半径为18mm,宽度为650mm)。它带有保护电路,才能监视串联在一起的每一省电池,因而,它的最大实际电流为14.4V。这个保护电路也可以用于监视并联在一起的每一省电池的状态。
家用电瓶
后面所提到的电瓶串联和并联的联接方式,针对的是可充电电瓶组,这种电瓶组里的电瓶都是永久性地钎焊在一起的。不仅把几个电板装进安装电瓶的电瓶室、串联上去之外,里面讲的这些规则也适用于家用电瓶。在把几个电板串联上去使用时,必须依照下边的基本要求:
●保持电瓶的联接点的洁净。把四省电池串联上去使用时,共有八个联接点(电瓶到电瓶室的联接点,电瓶室到下一省电池的联接点)。每位联接点都存在一定的内阻,假如降低联接点,有可能会影响整个电瓶组的性能。
●不要混用电瓶。当电瓶的电量不足时,更换所有的电瓶。在串联使用时,要用同一种类型的电瓶。
●不要对不可充电型电瓶进行充电。对不可充电池进行充电时,会形成氢,有可能会导致爆燃。
●要注意电瓶的极性。假如有一省电池的极性装反了,还会降低整串电瓶的电流,而不是降低电流。
●把早已完全放完电的电瓶从暂停使用的设备中取出。旧电瓶比较容易出现泄露和腐蚀的情况。酸性电瓶相对于碳锌电瓶而言,问题不这么严重。
●不要把电瓶都置于一个袋子里,这样可能会出现漏电。电瓶漏电会造成发热,并引起火警。请把废弃的电瓶置于小塑胶袋里,与外界绝缘。