Соединение солнечных панелей последовательно и параллельно для уличных фонарей
Соединение солнечных панелей последовательно и параллельно для уличных фонарей
Короткий ответ: последовательное соединение увеличивает напряжение и поддерживает ток постоянным; параллельное соединение увеличивает ток и поддерживает напряжение постоянным. В DC-уличном фонаре для этого решения нет инвертора — панельные цепи подают на контроллер заряда, поэтому выбор следует из входного диапазона контроллера, длины кабельного пролета и затенения на объекте.
Два правила, с арифметикой
Последовательное соединение соединяет панели по концам: положительный вывод одной панели к отрицательному выводу следующей, образуя единую цепь. Напряжения суммируются, ток остается на уровне одного модуля. Две панели 12 В в последовательном соединении дают 24 В при токе одного модуля.
Параллельное соединение соединяет все положительные выводы вместе и все отрицательные выводы вместе. Напряжение остается на уровне одного модуля, токи суммируются. Две панели 12 В в параллельном соединении дают 12 В при удвоенном токе.
| Рядом | Параллельно | |
|---|---|---|
| Общее напряжение | Складывается (2 × 12 В = 24 В) | Тоже, как у одного модуля (12 В) |
| Общий ток | Тоже, как у одного модуля | Складывается |
| Потери кабеля на длинные линии | Меньше при той же мощности | Больше — ток то, что "сжигает" кабель |
| Частичное затенение | Один затененный модуль тянет весь модуль | Затененный модуль почти не влияет на других |
| Вход контроллера | Требуется окно, которое покрывает напряжение модуля | Естественным образом соответствует напряжению модуля |
Когда лучше использовать рядом
Схема "рядом" подходит, когда линия от модуля до контроллера длинная. Потери в кабеле зависят от тока, поэтому передача той же мощности при более высоком напряжении означает меньше потерь на том же проводе. Это запасное напряжение также позволяет модулю оставаться в входном окне контроллера МППТ (Maximum Power Point Tracking), где излишнее напряжение преобразуется, а не теряется — эффективность достигается именно при сочетании модулей "рядом" с МППТ. Модули "рядом" также требуют меньше кабельных линий, что упрощает установку и снижает затраты на проводку.
Ограничение – тень. В цепи последовательно самый слабый модуль задает ток для всей цепи, поэтому один затененный модуль понижает напряжение для всех последующих. На чистой, незатененной установке это безразлично; под кронштейном, затененным деревьями, это решает все.
Когда выигрывает параллель
Параллель – правильный выбор, когда тень переменная или контроллер хочет напряжения на уровне модуля. Поскольку каждый модуль сохраняет свое напряжение, затененный модуль слабо влияет на соседей, что делает параллель естественным выбором для мест с частичной, перемещающейся тенью. Стабильное напряжение также соответствует ожиданиям аккумуляторной батареи и контроллера без преобразования, и эта конфигурация несет форму резервирования: отказ или затенение одного модуля не выводит систему из строя.
Издержка – ток. Цепи параллельно проводят больше тока при той же мощности, поэтому потери по кабелю растут, а сечение проводов должно увеличиваться при длинных линиях.
Что это значит для светильников, которые мы строим
В нашей фабрике всеобъемлющие модули интегрируют один панель на кронштейне, поэтому такой вопрос никогда не возникает: панель подбирается к контроллеру на фабрике, и единственный вопрос по проводке — это гильза кабеля. Выбор между последовательным и параллельным подключением относится к разделяющим системам — к системе с удаленным массивом панелей, питающим установленный на опоре контроллер и аккумулятор.
Для них нашим стандартом является последовательная цепь на контроллере MPPT при чистой установке, и параллельные панели, когда на объекте требуется затенение. Самая частая ошибка при проводке — это выход напряжения цепи за диапазон входа контроллера, потому что никто не добавил значения Vmp панелей перед заказом — то же вычисление, что делает наш расчетный калькулятор размеров контроллера за тридцать секунд. По вопросам выбора с точки зрения стороны контроллера, см. MPPT против PWM контроллеров; по сопутствующей теме соединений на стороне аккумулятора, см. последовательное против параллельного подключения сравнительно. Полностью подобранные модули есть в нашей линейке всёобъемлющих солнечных уличных ламп.
Что этот раздел не охватывает
Эта страница охватывает прокладку проводки от панелей к контроллеру на системах DC-относительно-сети освещения. Она не охватывает системы, связанные по AC, инверторы или конфигурацию последовательно-параллельного соединения аккумуляторных батарей. Статья предполагает, что панели одного типа и класса; смешивание моделей панелей в одной цепи — это другой вопрос с другим ответом.