Υπολογισμοί σχεδίασης στοιχειοσειρών ηλιακού μετατροπέα

Υπολογισμοί σχεδίασης στοιχειοσειρών ηλιακού μετατροπέα

Το παρακάτω άρθρο θα σας βοηθήσει να υπολογίσετε τον μέγιστο / ελάχιστο αριθμό μονάδων ανά σειρά σειράς κατά το σχεδιασμό του φωτοβολταϊκού σας συστήματος. Και το μέγεθος του μετατροπέα περιλαμβάνει δύο μέρη, το μέγεθος τάσης και ρεύματος. Κατά τη διαστασιολόγηση του μετατροπέα πρέπει να λάβετε υπόψη τα διαφορετικά όρια διαμόρφωσης, τα οποία θα πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον προσδιορισμό του μεγέθους του μετατροπέα ηλιακής ενέργειας (Δεδομένα από τα φύλλα δεδομένων του μετατροπέα και του ηλιακού πάνελ). Και κατά τη διαστασιολόγηση, ο συντελεστής θερμοκρασίας είναι ένας σημαντικός παράγοντας.

1. Συντελεστής θερμοκρασίας ηλιακού πάνελ Voc / Isc:

Η τάση/ρεύμα στο οποίο λειτουργούν οι ηλιακοί συλλέκτες εξαρτάται από τη θερμοκρασία του στοιχείου, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία τόσο χαμηλότερη είναι η τάση / ρεύμα που θα παράγει το ηλιακό πάνελ και αντίστροφα. Η τάση/ρεύμα του συστήματος θα είναι πάντα στο υψηλότερο επίπεδο στις πιο κρύες συνθήκες και, για παράδειγμα, απαιτείται ο συντελεστής θερμοκρασίας του ηλιακού πάνελ Voc για να γίνει αυτό. Με μονοκρυσταλλικούς και πολυκρυσταλλικούς ηλιακούς συλλέκτες είναι πάντα ένα αρνητικό ποσοστό %/oC, όπως -0,33%/oC στο SUN 72P-35F. Αυτές οι πληροφορίες βρίσκονται στο φύλλο δεδομένων κατασκευαστών ηλιακών πάνελ. Ανατρέξτε στο σχήμα 2.

2. Αριθμός ηλιακών συλλεκτών σε σειρά:

Όταν τα ηλιακά πάνελ είναι καλωδιωμένα σε σειρές (δηλαδή το θετικό ενός πάνελ συνδέεται με το αρνητικό του επόμενου πάνελ), η τάση κάθε πάνελ προστίθεται μαζί για να δώσει τη συνολική τάση στοιχειοσειράς. Επομένως, πρέπει να γνωρίζουμε πόσα ηλιακά πάνελ σκοπεύετε να καλωδιώσετε σε σειρά.

Όταν έχετε όλες τις πληροφορίες, είστε έτοιμοι να τις εισαγάγετε στους ακόλουθους υπολογισμούς μεγέθους τάσης και ρεύματος ηλιακού πάνελ για να δείτε εάν ο σχεδιασμός του ηλιακού πάνελ ταιριάζει στις απαιτήσεις σας.

Μέγεθος τάσης:

1. Μέγιστη τάση πίνακα =Voc*(1+(Min.temp-25)*συντελεστής θερμοκρασίας(Voc)
2. Μέγιστος αριθμός ηλιακών συλλεκτών=Μέγ. τάση εισόδου / Μέγιστη τάση πίνακα

Τρέχον μέγεθος:

1. Ελάχιστο ρεύμα του πίνακα =Isc*(1+(Max.temp-25)*συντελεστής θερμοκρασίας(Isc)
2. Μέγιστος αριθμός συμβολοσειρών=Μέγ. ρεύμα εισόδου / Ελάχιστο ρεύμα πίνακα

3. Παράδειγμα:

Curitiba, η πόλη της Βραζιλίας, ο πελάτης είναι έτοιμος να εγκαταστήσει έναν τριφασικό μετατροπέα Renac Power 5KW, το μοντέλο ηλιακού πάνελ που χρησιμοποιεί είναι μονάδα 330W, η ελάχιστη θερμοκρασία επιφάνειας της πόλης είναι -3℃ και η μέγιστη θερμοκρασία είναι 35℃, η ανοιχτή Η τάση κυκλώματος είναι 45,5 V, το Vmpp είναι 37,8 V, το εύρος τάσης MPPT του μετατροπέα είναι 160 V-950 V, και η μέγιστη τάση μπορεί να αντέξει 1000V.

Μετατροπέας και φύλλο δεδομένων:

Δελτίο δεδομένων ηλιακού πάνελ:

Α) Διαστασιολόγηση τάσης

Στη χαμηλότερη θερμοκρασία (εξαρτάται από τη θέση, εδώ -3℃), η τάση ανοιχτού κυκλώματος V oc των μονάδων σε κάθε στοιχειοσειρά δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μέγιστη τάση εισόδου του μετατροπέα (1000 V):

1) Υπολογισμός της τάσης ανοιχτού κυκλώματος στους -3℃:

VOC (-3℃)= 45,5*(1+(-3-25)*(-0,33%)) = 49,7 Volt

2) Υπολογισμός του N του μέγιστου αριθμού μονάδων σε κάθε συμβολοσειρά:

N = Μέγιστη τάση εισόδου (1000 V)/49,7 Volt = 20,12 (πάντα στρογγυλοποίηση προς τα κάτω)

Ο αριθμός των ηλιακών φωτοβολταϊκών πλαισίων σε κάθε στοιχειοσειρά δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 20 μονάδες Επιπλέον, στην υψηλότερη θερμοκρασία (εξαρτάται από την τοποθεσία, εδώ 35℃), η τάση MPP VMPP κάθε στοιχειοσειράς πρέπει να βρίσκεται εντός της περιοχής MPP του μετατροπέα ηλιακής ενέργειας (160V– 950V):

3) Υπολογισμός της μέγιστης τάσης ισχύος VMPP στους 35℃:

VMPP (35℃)=45,5*(1+(35-25)*(-0,33%))= 44 Volt

4) Υπολογισμός του ελάχιστου αριθμού μονάδων M σε κάθε συμβολοσειρά:

M = Ελάχιστη τάση MPP (160 V)/ 44 Volt = 3,64 (πάντα στρογγυλοποίηση προς τα πάνω)

Ο αριθμός των ηλιακών Φ/Β πάνελ σε κάθε στοιχειοσειρά πρέπει να είναι τουλάχιστον 4 μονάδες.

Β) Τρέχουσα διαστασιολόγηση

Το ρεύμα βραχυκυκλώματος I SC της Φ/Β γεννήτριας δεν πρέπει να υπερβαίνει το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα εισόδου του μετατροπέα ηλιακής ενέργειας:

1) Υπολογισμός του μέγιστου ρεύματος στους 35℃:

ISC (35℃)= ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9,22*(1+(35-25)*(-0,06%))= 9,16 A

2) Υπολογισμός του P ο μέγιστος αριθμός συμβολοσειρών:

P = Μέγιστο ρεύμα εισόδου (12,5A)/9,16 A = 1,36 χορδές (πάντα στρογγυλοποίηση προς τα κάτω)

Η φωτοβολταϊκή γεννήτρια δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μία συμβολοσειρά.

Παρατήρηση:

Αυτό το βήμα δεν απαιτείται για τον μετατροπέα MPPT με μία μόνο συμβολοσειρά.

Γ) Συμπέρασμα:

1. Η φωτοβολταϊκή γεννήτρια (PV array) αποτελείται απόμια χορδή, το οποίο συνδέεται με τον τριφασικό μετατροπέα 5KW.

2. Σε κάθε συμβολοσειρά οι συνδεδεμένοι ηλιακοί συλλέκτες θα πρέπει να βρίσκονταισε 4-20 ενότητες.

Παρατήρηση:

Δεδομένου ότι η καλύτερη τάση MPPT του τριφασικού μετατροπέα είναι περίπου 630 V (η καλύτερη τάση MPPT του μονοφασικού μετατροπέα είναι περίπου 360 V), η απόδοση λειτουργίας του μετατροπέα είναι η υψηλότερη αυτή τη στιγμή. Επομένως, συνιστάται ο υπολογισμός του αριθμού των ηλιακών μονάδων σύμφωνα με την καλύτερη τάση MPPT:

N = Best MPPT VOC / VOC (-3°C) = 756V/49,7V=15,21

Πάνελ μονού κρυστάλλου Καλύτερο MPPT VOC =Καλύτερη τάση MPPT x 1,2=630×1,2=756V

Πολυκρυσταλλικό πάνελ Καλύτερο MPPT VOC =Καλύτερη τάση MPPT x 1,2=630×1,3=819V

Έτσι για τον τριφασικό μετατροπέα Renac R3-5K-DT οι συνιστώμενοι ηλιακοί συλλέκτες εισόδου είναι 16 μονάδες και πρέπει απλώς να συνδεθούν με μία χορδή 16x330W=5280W.

4. Συμπέρασμα

Ο αριθμός εισόδου inverter των ηλιακών συλλεκτών εξαρτάται από τη θερμοκρασία του στοιχείου και τον συντελεστή θερμοκρασίας. Η καλύτερη απόδοση βασίζεται στην καλύτερη τάση MPPT του μετατροπέα.