การคำนวณการออกแบบสตริงอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์

การคำนวณการออกแบบสตริงอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์

บทความต่อไปนี้จะช่วยคุณคำนวณจำนวนโมดูลสูงสุด/ต่ำสุดต่อสตริงซีรีส์เมื่อออกแบบระบบ PV ของคุณ และขนาดอินเวอร์เตอร์ประกอบด้วยสองส่วน คือ ขนาดแรงดันไฟฟ้า และขนาดกระแส ในระหว่างการกำหนดขนาดอินเวอร์เตอร์ คุณต้องคำนึงถึงขีดจำกัดการกำหนดค่าต่างๆ ซึ่งควรพิจารณาเมื่อปรับขนาดอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ (ข้อมูลจากอินเวอร์เตอร์และเอกสารข้อมูลแผงโซลาร์เซลล์) และในระหว่างการปรับขนาด ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิถือเป็นปัจจัยสำคัญ

1. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแผงโซลาร์เซลล์ของ Voc / Isc:

แรงดัน/กระแสไฟฟ้าที่แผงโซลาร์เซลล์ทำงานนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเซลล์ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น แรงดัน/กระแสที่แผงโซลาร์เซลล์จะผลิตก็จะน้อยลงและในทางกลับกัน แรงดัน/กระแสไฟฟ้าของระบบจะอยู่ที่ระดับสูงสุดเสมอในสภาวะที่เย็นที่สุด และตัวอย่างเช่น ต้องใช้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแผงโซลาร์เซลล์ของ Voc เพื่อแก้ไขปัญหานี้ สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ชนิดโมโนและโพลีคริสตัลไลน์ ค่า %/oC จะเป็นลบเสมอ เช่น -0.33%/oC บน SUN 72P-35F ข้อมูลนี้สามารถพบได้ในเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์ โปรดดูรูปที่ 2

2. จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ในชุดสตริง:

เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ต่อสายเป็นอนุกรม (นั่นคือขั้วบวกของแผงหนึ่งเชื่อมต่อกับขั้วลบของแผงถัดไป) แรงดันไฟฟ้าของแต่ละแผงจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ารวม ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องรู้ว่าคุณต้องการต่อแผงโซลาร์เซลล์จำนวนเท่าใด

เมื่อคุณมีข้อมูลทั้งหมดแล้ว คุณก็พร้อมที่จะป้อนลงในการคำนวณขนาดแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์และการคำนวณขนาดปัจจุบันเพื่อดูว่าการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์จะเหมาะกับความต้องการของคุณหรือไม่

ขนาดแรงดันไฟฟ้า:

1. แรงดันไฟฟ้าของแผงสูงสุด =Voc*(1+(Min.temp-25)*ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ(Voc)
2. จำนวนแผงโซลาร์เซลล์สูงสุด = สูงสุด แรงดันไฟฟ้าขาเข้า / แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแผง

ขนาดปัจจุบัน:

1. กระแสของแผงขั้นต่ำ =Isc*(1+(Max.temp-25)*ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ(Isc)
2. จำนวนสตริงสูงสุด=สูงสุด กระแสอินพุต / กระแสของแผงขั้นต่ำ

3. ตัวอย่าง:

กูรีตีบา เมืองของบราซิล ลูกค้าพร้อมติดตั้งอินเวอร์เตอร์สามเฟส Renac Power 5KW หนึ่งเครื่อง รุ่นที่ใช้แผงโซลาร์เซลล์คือโมดูล 330W อุณหภูมิพื้นผิวขั้นต่ำของเมืองคือ -3°C และอุณหภูมิสูงสุดคือ 35°C อุณหภูมิเปิด แรงดันไฟฟ้าของวงจรคือ 45.5V, Vmpp คือ 37.8V, ช่วงแรงดันไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ MPPT คือ 160V-950V และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดสามารถทนต่อ 1000V

อินเวอร์เตอร์และเอกสารข้อมูล:

เอกสารข้อมูลแผงโซลาร์เซลล์:

A) การกำหนดขนาดแรงดันไฟฟ้า

ที่อุณหภูมิต่ำสุด (ขึ้นอยู่กับตำแหน่ง ที่นี่ -3°C ) แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด V oc ของโมดูลในแต่ละสายต้องไม่เกินแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุดของอินเวอร์เตอร์ (1000 V):

1) การคำนวณแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่ -3 ℃:

สารอินทรีย์ระเหยง่าย (-3°C)= 45.5*(1+(-3-25)*(-0.33%)) = 49.7 โวลต์

2) การคำนวณ N จำนวนโมดูลสูงสุดในแต่ละสตริง:

N = แรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุด (1,000 V)/49.7 โวลต์ = 20.12 (ปัดเศษลงเสมอ)

จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ PV ในแต่ละสายต้องไม่เกิน 20 โมดูล นอกจากนี้ ที่อุณหภูมิสูงสุด (ขึ้นอยู่กับตำแหน่ง ที่นี่คือ 35°C) แรงดันไฟฟ้า MPP VMPP ของแต่ละสายต้องอยู่ภายในช่วง MPP ของอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ (160V– 950V):

3) การคำนวณแรงดันไฟฟ้าสูงสุด VMPP ที่ 35 ℃:

VMPP (35°C)=45.5*(1+(35-25)*(-0.33%))= 44 โวลต์

4) การคำนวณจำนวนโมดูลขั้นต่ำ M ในแต่ละสาย:

M = แรงดันไฟฟ้า MPP ขั้นต่ำ (160 V)/ 44 โวลต์ = 3.64 (ปัดเศษขึ้นเสมอ)

จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ในแต่ละสายต้องมีอย่างน้อย 4 โมดูล

B) ขนาดปัจจุบัน

กระแสไฟฟ้าลัดวงจร I SC ของอาร์เรย์ PV จะต้องไม่เกินกระแสอินพุตสูงสุดที่อนุญาตของอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์:

1) การคำนวณกระแสสูงสุดที่ 35 ℃:

ISC (35°C)= ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9.22*(1+(35-25)*(-0.06%))= 9.16 A

2) การคำนวณ P จำนวนสตริงสูงสุด:

P = กระแสอินพุตสูงสุด (12.5A)/9.16 A = 1.36 สตริง (ปัดเศษลงเสมอ)

อาร์เรย์ PV ต้องไม่เกินหนึ่งสตริง

หมายเหตุ:

ขั้นตอนนี้ไม่จำเป็นสำหรับอินเวอร์เตอร์ MPPT ที่มีเพียงสตริงเดียว

ค) สรุป:

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV (PV array) ประกอบด้วยหนึ่งสายซึ่งเชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์ 3 เฟส 5KW

2. ในแต่ละสายแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อควรเป็นภายใน 4-20 โมดูล.

หมายเหตุ:

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุดของอินเวอร์เตอร์สามเฟสอยู่ที่ประมาณ 630V (แรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุดของอินเวอร์เตอร์เฟสเดียวคือประมาณ 360V) ประสิทธิภาพการทำงานของอินเวอร์เตอร์จึงสูงที่สุดในขณะนี้ ดังนั้นจึงแนะนำให้คำนวณจำนวนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตามแรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุด:

N = MPPT VOC / VOC ที่ดีที่สุด (-3°C) = 756V/49.7V=15.21

แผงคริสตัลเดี่ยว MPPT VOC ที่ดีที่สุด = แรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุด x 1.2=630×1.2=756V

แผงโพลีคริสตัล MPPT VOC ที่ดีที่สุด =แรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุด x 1.2=630×1.3=819V

ดังนั้นสำหรับอินเวอร์เตอร์สามเฟส R3-5K-DT ของ Renac แผงโซลาร์เซลล์อินพุตที่แนะนำคือ 16 โมดูล และเพียงเชื่อมต่อหนึ่งสาย 16x330W=5280W

4. บทสรุป

อินพุทอินเวอร์เตอร์ จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเซลล์และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า MPPT ที่ดีที่สุดของอินเวอร์เตอร์