اتصالات سری و موازی در پنل

نحوه اتصالات پنل خورشیدی را در این پست بخوانید

آشنایی با اتصالات سری و موازی در انرژی خورشیدی
همانطور که از تئوری مدارات الکترونیکی می دانیم ، برای دستیابی به توان خاص در یک سیستم ، می توان با ثابت نگه داشتن ولتاژ در یک سطح  ، و با افزایش و یا کاهش جریان ، به توان مورد نظر رسید . البته برعکس این عمل نیز شدنی است که جریان را ثابت ، و ولتاژ را افزایش یا کاهش دهیم . این کار را می توان با اتصال باتری ها به صورت موازی(Parallel) و سری(Series) در یک سیستم انجام داد . در یک سیستم فتوولتائیک ، اگر پنل های خورشیدی را به صورت سری متصل کنیم ، سطح جریان ثابت و ولتاژ افزایش می یابد و اگر اتصال موازی را انجام دهیم ، سطح ولتاژ ثابت ولی سطح جریان افزایش می یابد . به عبارت دیگر ، با اتصال سری می توانیم با یک جریان ثابت به یک ولتاژ بالا و با اتصال موازی به دامنه جریان بالاتر با سطح ولتاژ ثابت رسید. لازم به ذکر است که سیم کشی موازی به کانکتورها و تجهیزات بیشتری احتیاج دارد که این امر باعث افزایش هزینه در طراحی سیستم می شود. ترکیب سری و اتصال موازی نیز برای دستیابی به توان مطلوب سیستم ، امکان پذیر است. به تصویر زیر دقت کنید .
 

اتصالات سری یا موازی در پنل های خورشیدی ، با توجه به نوع سیستم و نیز بسته به تجهیزات موجود ، انجام می شود که در ادامه به جزئیات آن می پردازیم .همانطور که میدانید سیستم فتوولتائیک به سیستمهای “متصل به شبکه (OnGrid)” و “جدا از شبکه(OffGrid)” طبقه بندی می شود . در مکانهایی که شبکه توزیع برق در دسترس نیست سیستمهای فتوولتائیک برای تأمین برق برای کاربردهای مختلف از جمله کاربرد کشاورزی ، روشنایی ، معادن و یا تامین برق تفرجگاه استفاده می شوند. این سیستم ها "سیستم خارج از شبکه" نامیده می شوند . در حالیکه برای مکان هایی که شبکه توزیع برق در دسترس است سیستم های فتوولتائیک برای صرفه جویی در انرژی و یا کسب درآمد نصب و راه اندازی می شود؛ این سیستم ها" سیستم متصل به شبکه "هستند. هر نوع سیستم محدودیت هایی را در اتصالات پانل های خورشیدی اعمال می کند . به عنوان مثال ، سیستمهای آنگرید با حداقل ولتاژ ورودی اینورتر محدود می شوند که در آن پنل ها باید به روشی درست وصل شوند تا ولتاژ پانل های خورشیدی با بازه ولتاژ اینورتر مطابقت داشته باشد تا از اتلاف انرژی قابل توجه در سیستم فتوولتائیک جلوگیری گردد . در اینجا اطلاعاتی از اینورتر SUNNY TRIPOWER SMA نشان داده شده است ، و واضح است که ولتاژ ورودی به حداقل و حداکثر سطح محدود می شود . بنابراین پانل های خورشیدی باید به صورت سری متصل شوند تا به حداقل ولتاژ ورودی اینورتر ذکر شده برسند. این محدودیت ها باید به دلیل عملکرد مطلوب در اتصالات پانل های خورشیدی با دقت توجه شود.
 

و اما در سیستم های آفگرید ، ظرفیت شارژکنترلر باعث اعمال محدودیت ها در اتصالات پنل خورشیدی می گردد . اطلاعات مربوط به "حداکثر توان ورودی مجاز(maximum input power) " شارژکنترلر ، مشخص می کند که برای رسیدن به سطح توان مناسب ، پنل ها سری شوند یا موازی . به عنوان مثال ، کنترلرهای شارژ سری MPPT EPEVER XTRA-N در اینجا مورد بحث قرار گرفته است ، و بدیهی است که در مدل های دیگر ، حداکثر توان و یا ولتاژ ورودی متفاوت است و اتصالات پنل های خورشیدی برای دستیابی به سطح توان مناسب شارژکنترلر ،  باید به درستی انجام شود . نکته بسیار مهم مربوط به نیروگاه آفگرید این است که : سری نمودن پنل ها بیشتر مناسب زمانیسیت که از یک کنترلر MPPT استفاده می نماییم . از عواملی که باعث بالا رفتن بازدهی و راندمان در یک سیستم خورشیدی آفگرید می شود ،  می توان به "انتخاب شارژکنترلر مناسب " و "اتصالات مطلوب پنل" اشاره نمود . 
 

چگونه می توان پنل های خورشیدی را سری یا موازی کرد ؟

در این بخش ، با توضیح روشهای اتصال پنل های خورشیدی و شرح تجهیزات مربوط به آنها ، به این سوال پاسخ خواهیم داد . کانکتورهای MC به دلیل داشتن مقاومت پایین در اتصال و همچنین تلرانس کم در شرایط مختلف ، مناسب استفاده در سیستم های فتوولتائیک برای اتصال پنل ها هستند .
 

کانکتورهای MC در انواع مختلفی ارائه شده اند ، اما در حال حاضر ، کانکتور MC4  مناسبترین کانکتوری است که در سیستم های فتوولتائیک برای اتصال پنل های خورشیدی به کار گرفته می شود . گاهاً از انواع اتصالات نر و ماده کانکتورهای MC4 با کابل اضافی که دارند ، برای جایگزینی JunctionBOX و ترمینال سیم ، در سیستمهای مدرن فتوولتائیک استفاده می شوند. این کانکتورها به اندازه کافی کارآمد و ساده هستند تا بتوانند پانل ها را به صورت دلخواه متصل کنند. این کانکتورها براحتی با یکدیگر متصل می شوند ولی به راحتی از هم جدا نمی شوند . تصویر زیر مدل سیم دار کانکتور های MC4 را نشان می دهد . نکته ای که باید به آن اشاره کرد این است که در خرید این کانکتور ها باید دقت نمود که استانداردهای مناسب برای شرایط مختلف آب و هوایی را داشته باشند . کیفیت پایین کانکتور سبب افت کارایی و حتی صدمه به تجهیزات در طی مدت کوتاهی می شود و در نیروگاههای بزرگ باعث از بین رفتن سرمایه قابل توجهی می شود .
 

در اتصالات سری پانل های خورشیدی ، سلول ها به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک می شوند که دیگر نیاز به کابل اضافی نباشد . پانل های خورشیدی معمولاً یک جفت کانکتور MC4 نر و ماده، با خود دارند  و در صورت اتصال سری ، ترمینال منفی (ماده) مستقیماً به ترمینال مثبت (نر) وصل می شود ، البته پنل ها باید به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشند .
 

اما در مورد سیم کشی موازی ، هر پنل به یک جفت  کانکتورهای MC4  آزاد احتیاج دارد. فاصله بین پنل ها مهم نیست اما این مهم نبودن نباید باعث افزایش فاصله پنل ها از شارژکنترلر (در سیستم آفگرید) و یا از اینورتر (در سیستم آنگرید) شود . با توجه به تصویر زیر، می توان نتیجه گرفت که اتصال موازی به تجهیزات و کانکتور بیشتر از اتصال سری نیاز دارد بنابراین در اتصالات پارالل(موازی) هزینه بیشتری برای نیروگاه خواهد داشت ، اما به این قضیه هم باید دقت نمود که نیروگاههای خورشیدی پارالل فقط در شرایط خاصی ایجاد می شوند که به سطح جریان بالایی نیاز باشد . کانکتورهای چند انشعابی (MC4(mc4 multi-branch در آرایه پنل های خورشیدی به کار گرفته می شوند. شکل زیر توپولوژی سیم کشی موازی و کاربرد کانکتورهای چند انشعابی MC4 را نشان می دهد.
 

همانطور که گفته شد اتصال نر و مادگی کانکتور MC4 به یکدیگر قفل می شوند و گاهاً برای جدا کردن این اتصال به یک ابزار جدا کننده ویژه نیاز داریم . توجه کنید که کانکتورها باید از متریال با کیفیتی ساخته شده باشند و اتصال محکمی را رقم بزنند ، این ویژگی اطمینان از سیستم را در شرایط جوی بادی و نامشخص بالا می برد. شکل زیر ابزار قطع اتصال کانکتور MC4 و کاربرد آن را نشان می دهد. در آخر ، حداقل ویژگی های یک کانکتور MC4 باید به شرح زیر باشد:

• تحمل جریان 30 آمپر را داشته باشند
• تحمل سطح ولتاژی 1000 ولت را داشته باشند
• در بازه دمایی منفی 40 تا مثبت 90 درجه سانتی گراد کارایی داشته باشند