Обходной диод распределительной коробки для защиты солнечных панелей — знания

Источник: alternate-energy-tutorials.com

Обходные диоды используются в солнечных фотоэлектрических системах для защиты частично затененных фотоэлементов от полностью работающих элементов на полном солнце внутри одной и той же солнечной панели при использовании в высоковольтных сериях.

Солнечные фотоэлектрические панели — отличный способ генерировать бесплатную электрическую энергию, используя энергию солнца. Вы просто размещаете их, где хотите, и уходите либо как часть автономной автономной системы, либо как фотоэлектрические панели, установленные на крыше для системы, подключенной к сети. Диапазон мощности солнечной фотоэлектрической системы чрезвычайно широк: от нескольких милливатт до сотен мегаватт, отчасти из-за модульности солнечных панелей.

Фотоэлектрические элементы — это тип полупроводникового фотодиода, который напрямую преобразует свет, падающий на их поверхность, в электрическую энергию. Фотоэлектрические системы генерируют электричество, соединяя солнечные фотоэлектрические панели вместе в виде массива и подвергая их воздействию прямого солнечного света. Тогда мы могли бы подумать, что во время нормальной работы все солнечные панели фотоэлектрической системы будут испытывать одинаковые солнечные условия, поскольку все они являются частью одной солнечной батареи.

Однако на характеристики генерации электроэнергии и надежность фотоэлектрической системы могут влиять внешние факторы, такие как окружающая среда, температура, влажность, расположение и степень солнечного излучения, что может привести к снижению мощности.

Но наряду с этими очевидными факторами окружающей среды, одним из факторов, в частности, который приведет к несоответствию между солнечными элементами или целыми панелями, а также к снижению мощности в пределах солнечной батареи, это затенение, то есть блокирование солнечного света на элементе или панели листьями, деревья, здания или антенны. Это может быть полное или частичное затенение и, в зависимости от степени затенения, приведет к снижению выходной мощности.

Серийно соединенные солнечные элементы

Фотоэлектрические панели состоят из взаимосвязанных ячеек из кристаллического кремния и поэтому чувствительны к затенению. В стандартной фотоэлектрической панели эти солнечные элементы соединены друг с другом последовательно, в результате возникает высокое напряжение, но одинаковое значение тока течет через все подключенные элементы. Таким образом, пока солнечный свет, падающий на поверхность фотоэлектрической панели, является однородным, каждый фотоэлектрический элемент в одной панели будет производить одинаковое количество электрического напряжения, примерно 0,5 вольт. Так, например, при полном солнце фотоэлемент мощностью 2 Вт будет производить постоянный ток около 4 ампер (0,5 x 4=2 Вт).

Однако, если ячейка затеняется какими-либо внешними средствами, она перестанет вырабатывать электрическую энергию и будет вести себя больше как полупроводящее сопротивление, сильно уменьшая общее количество энергии, производимой солнечной панелью. Например, предположим, что у нас есть три последовательно соединенных фотоэлектрических элемента на 0,5 В с солнечным излучением 1 кВт / м2 во всех трех фотоэлектрических элементах, как показано.

Последовательно соединенные фотоэлементы

Поскольку три фотоэлемента соединены последовательно, генерируемый ток (I) будет одинаковым (при условии, что ячейки равномерно согласованы), а общее напряжение VTпредставляет собой просто сумму напряжений отдельных ячеек, (V1+ V2+ V3= 0.5V + 0.5V + 0.5V = 1.5V), поэтому кривые ВАХ трех ячеек просто складываются вдоль оси напряжения (горизонтальной), поскольку ток общий и постоянный. Используя приведенный выше пример 2-ваттной ячейки, максимальная точка мощности для этой последовательной струны будет: 6 Вт (1,5 В x 4 А=6 Вт).

Затенение фотоэлектрических элементов

Теперь предположим, что солнечный элемент №2 в цепочке частично или полностью затенен, в то время как остальные две ячейки в последовательно соединенной цепочке — нет, то есть остаются на полном солнце. Когда это происходит, выход последовательно соединенной струны резко уменьшится, как показано.

Затененная фотоэлектрическая ячейка

Здесь происходит то, что затемненная ячейка перестает вырабатывать электрическую энергию и ведет себя больше как полупроводниковое сопротивление. Заштрихованная ячейка генерирует меньший ток, чем две другие ячейки, что сильно снижает выработку энергии последовательной цепью. В результате мощность, генерируемая «солнечными» ячейками, теперь рассеивается «затемненными» ячейками, что со временем может вызвать перегрев (горячие точки) и, в конечном итоге, разрушение плохой ячейки.

Поскольку заштрихованная ячейка вызывает падение ее генерируемого тока. Незаштрихованные исправные элементы подстраиваются под это падение тока, увеличивая напряжение холостого хода вдоль их кривых ВАХ, в результате чего затененный элемент становится обратным смещением, то есть отрицательное напряжение теперь появляется на его выводах в противоположном направлении.

Это обратное напряжение заставляет ток течь в противоположном направлении через затемненную ячейку, что приводит к потреблению энергии со скоростью, зависящей от ISCи рабочий ток, I. Таким образом, полностью заштрихованный элемент будет испытывать обратное падение напряжения при любых текущих условиях и, следовательно, рассеивать или потреблять электроэнергию, а не генерировать ее.

Байпасные диоды

Итак, как мы можем защитить фотоэлектрический элемент, панель или даже весь массив от разрушительных эффектов частичного или полного затенения. Один простой и эффективный способ защитить фотоэлектрические элементы от деструктивного воздействия затенения ячеек — это подключить то, чтоalled abypass diodeacross eкаждая фотоэлектрическая ячейка последовательно соединенной строки.

Байпасные диодысоединены внешне и в обратном направлении параллельно с фотоэлементом, чтобы обеспечить альтернативный электрический путь для протекания генерируемого тока, поскольку он не может проходить через фотоэлемент в затененном состоянии. Это помогает сохранить характеристики последовательной цепочки, ограничивая напряжение обратного смещения, генерируемое на любой частично затемненной ячейке, и, следовательно, снижает электрическую мощность, которая может рассеиваться ячейкой.

Рассмотрим наши три последовательно соединенных фотоэлемента с добавленными байпасными диодами.

Обходная диодная защита

Байпасные диоды были подключены параллельно к каждой из трех фотоэлементов. Эти подключенные извне обходные диоды подключаются в режиме обратного смещения через их соответствующие ячейки, то есть клемма анода диодов подключается к положительной стороне ячейки, а клемма катода диодов подключается к отрицательной стороне ячейки.

Когда три солнечных элемента получают полное солнце, каждый из них генерирует напряжение как обычно, и поскольку каждый из трех байпасных диодов смещен в обратном направлении через их соответствующие ячейки, любой обратный ток (красные стрелки), пытающийся протекать через них, блокируется. Таким образом, будучи смещенными в обратном направлении, диоды действуют так, как будто их нет, а последовательная цепочка выдает полную выходную мощность (6 Вт в предыдущем примере), поскольку три солнечных элемента работают, как ожидалось.

Однако, если, как и раньше, одна из фотоэлектрических ячеек становится частично затененной из-за листьев, деревьев или снега и т. Д., Затененная ячейка не вырабатывает электрическую энергию, как мы видели выше, и, таким образом, их обходной диод берет на себя активацию, как показано.

Затемненный фотоэлемент с защитой от байпасного диода

Здесь, в условиях затенения, вторая ячейка перестает вырабатывать электрическую энергию и ведет себя как полупроводниковое сопротивление, как мы обсуждали ранее. Из-за того, что заштрихованный элемент генерирует обратную мощность, он смещает вперед параллельно подключенный байпасный диод (т.е. он включает его), отклоняя ток от двух исправных элементов через себя, как показано зелеными стрелками выше. Таким образом, байпасный диод, подключенный к затемненной ячейке, поддерживает работу двух других фотоэлементов, создавая электрический путь для прохождения генерируемого тока.

Затем, хотя одна ячейка затенена (ячейка 2 в этом примере), две другие ячейки, 1 и 3, продолжают вырабатывать энергию, но с пониженной мощностью. Таким образом, как и в нашем предыдущем примере выше, на выходе будет использоваться приведенный выше пример 2-ваттной ячейки и без потерь через байпасный диод, 4 Вт (1,0 В x 4 А).

Еще одно преимущество параллельно соединенных байпасных диодов заключается в том, что при прямом смещении, то есть когда они являются проводящими, прямое падение напряжения составляет около 0,6 В, что ограничивает любое высокое обратное отрицательное напряжение, генерируемое затененной ячейкой, что, в свою очередь, снижает температурные условия горячей точки и поэтому ячейка выходит из строя, позволяя ячейке вернуться в нормальное состояние после удаления затенения.

Интеграция байпасного диода

Включение обходного диода в каждую отдельную ячейку, как мы сделали выше в нашем простом примере, было бы слишком дорого и не так просто установить. На практике производители размещают байпасные диоды в группах или подгруппах фотоэлементов (обычно от 16 до 24 элементов) в задней части панелей или в распределительной коробке солнечного модуля. Так, например, двух байпасных диодов будет достаточно для солнечной панели с номинальной мощностью около 50 Вт, содержащей от 36 до 40 отдельных ячеек. Многие высокопроизводительные солнечные панели изготавливаются непосредственно на структуре полупроводниковых фотоэлектрических элементов.

Хотя можно подключить любой тип диода к задней части солнечной панели, тип и выбор байпасного диода в основном зависят от тока и номинальной мощности ячеек и / или панелей, которые он должен защищать. Наиболее распространенным типом используемых байпасных диодов является диод Шоттки с номинальным током от 1 до 60 ампер и номинальным напряжением до 45 вольт, чего более чем достаточно для одной солнечной панели для зарядки аккумулятора на 12 В или 24 В.

Руководство по выбору солнечной панели

Как выбрать солнечную панель. Подробное руководство

03.03.2022

Как выбрать солнечную панель. Подробное руководство

Как выбрать солнечную панель. Подробное руководство📃

В данной статье мы расскажем о том, на что следует обратить внимание при выборе солнечных батарей для дома, а также о том, какие роли выполняет каждый компонент панели.

В настоящее время рынок солнечных панелей наводнило огромное количество производителей с широким ассортиментом солнечных модулей. Многие делают свой выбор, опираясь лишь на цену одного ватта установленной мощности или стоимость панели в целом. Однако, это не единственный фактор, который должен влиять на Ваш выбор. Каждый элемент панели играет важную роль (рис. 2).

Рама

Рама является важной частью солнечной панели. Помимо придания модулю прочности, рама также должна защищать от повреждений хрупкие края стекла и ламината.

На сегодняшний день самым лучшим материалом для изготовления рам солнечных батарей является анодированный алюминий.  Этот материал легкий, прочный и не подвержен коррозии. При выборе панели обратите внимание на целостность рамы. Все элементы конструкции должны плотно прилегать друг к другу и не шататься. Это важно для сохранения электрического контакта между всеми участками рамы (чтобы не появилось незаземленных участков).

С лицевой стороны солнечной панели рама должна плотно прилегать к стеклу, а с тыльной – к ламинату. В противном случае в щели может попадать влага и грязь, что в случаем морозов приведет к нарушению целостности солнечной батареи и сокращению срока ее службы.

Солнечные элементы

Солнечные элементы являются сердцем всей панели. Именно в них происходит преобразование солнечного света в электрическую энергию (фотоэлектронная эмиссия).

Наиболее часто встречаются солнечные элементы из монокремния (выглядят как квадраты с обрезанными углами, равномерно черного цвета) и поликремния (квадраты синего цвета с неоднородной структурой).

Солнечные батареи из монокремния имеют наибольший КПД среди всех (около 22%). Это значит, что при одной и той же мощности панелей из моно- и поликремния, монокремниевая будет меньше по размеру. Но такие панели несколько дороже поликремниевых. Выбор монокремниевых панелей оправдан, если у Вас ограничена площадь для их установки.

Поликремний имеет более низкий КПД (16-18 %), более низкую стоимость и, соответственно, большую площадь при равных с монокремнием мощностях. Помимо цены, у поликремниевых солнечных батарей есть еще один плюс – они лучше работают в облачную погоду.

Также следует обратить внимание на качество солнечных элементов. Производители делят их следующим образом:

Grade A – наивысшее качество, используется большинством производителей.

Grade B – хорошее качество. Элементы, которые не прошли по качеству в класс А (структурные дефекты, микротрещины, сколы), могут использоваться некоторыми производителями для удешевления продукции

Grade C и меньше – элементы с крупными сколами, надломами, имеющие неправильную форму. Не используются в заводских условиях, могут продаваться отдельно любителям самостоятельно собирать панели.

Качество солнечных элементов, используемых для производства указывается производителем в паспорте на панель.

На рисунке 3 показаны панели, произведенные из элементов класса А и класса В. Разница видна невооруженным глазом.

Распределительная коробка

Распредкоробка служит для отвода тока от солнечных элементов во внешнюю цепь. Коробка должна герметично прилегать к задней поверхности солнечной батареи. Крышка коробки также должна исключать попадание влаги внутрь распределительной коробки. Стык коробки и ламината должен быть хорошо равномерно проклеен в заводских условиях.

Обходные диоды

Обходные диоды позволяют солнечной батарее продолжать эффективно работать в случае частичного затенения. Они отводят электрический ток от затенённых областей панели, предотвращая выход их из строя. Если бы не было защитных диодов, то ток, генерируемый незатенёнными ячейками пытался бы пройти через затенённые, там самым перегревая их. Срок службы таких ячеек в таком случае сильно сокращался. Чем больше защитных диодов в панеле, тем лучше она работает. Должно быть не менее одного обходного диода на каждые 20 солнечных элементов.

Находятся защитные диоды в распределительной коробке, поскольку там наиболее низкая температура. Диоды являются полупроводниковыми приборами и не любят перегрева.

Стекло

Стекло для солнечных батарей отличается от обычного повышенной прочностью и прозрачностью. Толщина стекла качественных панелей лежит между 3 и 4 мм. Кроме того, стекло солнечных батарей специальным образом структурировано, чтобы направить как можно больше солнечного света на кремниевые элементы.

Другие важные параметры

Производители указывают параметры производительности при стандартных условиях: освещенность 1000 Вт/м.кв., параметры атмосферы АМ 1,5, температура +25 С. Однако не всегда погодные условия близки к стандартным и довольно часто на небе бывает облачно. Поэтому следует обращать внимание на характеристику панели при освещенности 800 Вт/м.кв. На рисунке 4 схематично изображена интенсивность света при различных погодных условиях.

Также стоит обращать внимание на гарантию, которую дает производитель. По гарантии можно косвенно судить о качестве панелей. Так, панели из элементов Grade A имеют гарантию на мощность в течение 20 лет более 80%, в то время как панели Grade B гарантируют выработку от 70 до 80% в течение 20 лет.

Наши инженеры с радостью помогут Вам провести любой расчет, ответят на Ваши вопросы и предложат самый оптимальный вариант для электроснабжения Вашего объекта.

Цены на солнечные панели вы можете посмотреть в нашем интернет-магазине https://sunenergy. com.ru/

Также Вы можете ознакомиться с уже рассчитанными готовыми системами электроснабжения в разделе «Готовые решения» https://sunenergy.com.ru/gotovye-resheniya-2/ 

С Уважением, коллектив компании «Энергия Солнца»
☀Наши контакты☀
☎ +7-918-055-35-45
✉ [email protected]
🌐 http://sunenergy.com.ru/
🌍 г. Симферополь, ул. Ленина, дом 22

Блокирующий диод и обходной диод для солнечных панелей

Доля

Доля

Доля

Доля

Блокирующий диод и обходной диод обычно используются в системах солнечной энергии и солнечных панелях. Узнайте, как и почему используются блокирующие и обходные диоды.

Проще говоря, диод можно понимать как электронное устройство с двумя выводами, которое позволяет электрическому току проходить в одном направлении.

Диоды изготавливаются из полупроводникового материала, обычно кремний , хотя в его конструкции иногда используются такие материалы, как селен и германий . Диод допускает только однонаправленный поток тока. Это связано с тем, что он оказывает низкое (в идеале нулевое) сопротивление току в одном направлении и в то же время имеет высокое (в идеале бесконечное) сопротивление току в противоположном направлении. Это свойство диода широко используется в фотогальваническая промышленность. На рис. 1 показан наиболее распространенный символ диода, встречающийся на множестве принципиальных схем, однако могут быть варианты. В этой конфигурации в течение дня солнечная панель (с высоким потенциалом) вырабатывает электричество и заряжает аккумулятор. (при низком потенциале). Ночью, когда панель не производит электричество (низкий потенциал), батарея имеет более высокий потенциал. Существует возможность протекания тока от батареи к солнечной панели, таким образом, разрядка аккумулятора за ночь. Чтобы этого не произошло, установлен блокировочный диод. Он позволяет току течь от панели к аккумулятору, но блокирует поток в противоположном направлении. Он всегда устанавливается последовательно с солнечной панелью .

На рис. 3 показана простая работа обходного диода. В этой конфигурации одна из солнечных панелей неисправна и не вырабатывает ток. 0015 альтернативный путь для протекания тока и замыкания цепи. Это также предотвращает протекание тока от других работающих панелей (с высоким потенциалом) обратно к неисправной панели (с низким потенциалом). Таким образом, даже если панель неисправна , байпасный диод по-прежнему заставляет всю солнечную систему работать и производить электричество с меньшей скоростью. Байпасные диоды должны быть установлены в параллельно панели.

Что такое блокирующий диод и обходной диод в распределительной коробке панели солнечных батарей?

В различные типы конструкций солнечных панелей производители включают как обходные, так и блокирующие диоды для защиты, надежной и бесперебойной работы. Мы подробно обсудим как блокирующие, так и обходные диоды в солнечных панелях с рабочими и принципиальными схемами ниже.

Байпасный диод в солнечной панели используется для защиты частично затененной матрицы фотогальванических элементов внутри солнечной панели от нормально работающей фотогальванической цепочки при пиковом солнечном свете в той же фотоэлектрической панели. В цепочках фотоэлектрических панелей с несколькими панелями неисправная панель или цепочка были зашунтированы диодом, который обеспечивает альтернативный путь для тока, протекающего от солнечных панелей к нагрузке.

Блокировочный диод в солнечной панели используется для предотвращения разряда батарей или обратного разряда через фотоэлементы внутри солнечной панели, поскольку они действуют как нагрузка ночью или в случае, если небо полностью покрыто облаками и т. д. Короче говоря, поскольку диод пропускает ток только в одном направлении, ток от солнечных панелей течет (с прямым смещением) к батарее и блокируется от батареи к солнечной панели (с обратным смещением).

• Сообщение по теме: Как спроектировать и установить солнечную фотоэлектрическую систему? С решенным примером

Что такое диод?

Диод — это однонаправленное полупроводниковое устройство, которое пропускает ток только в одном направлении (прямое смещение, т. е. анод подключается к положительному выводу, а катод — к отрицательному). Он блокирует протекание тока в противоположном направлении (обратное смещение, т.е. анод к клемме -Ve, а катод к клемме +Ve).

Изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как кремний и германий. Они обеспечивают высокое сопротивление току в одном направлении (обратное смещение) и образуют путь короткого замыкания для тока в противоположном направлении (прямое смещение). Ниже приведен общий символ диода с выводом анода и катода.

Содержание

Работа блокирующих и байпасных диодов в фотоэлектрических панелях

Система солнечных панелей является лучшей альтернативой широкому диапазону (от мВт до МВт) свободной электроэнергии и может использоваться с сетью или Автономная энергосистема. Он может быть установлен в любом месте в диапазоне солнечного света для выработки электроэнергии.

Фотогальванический элемент внутри солнечной панели представляет собой простой полупроводниковый фотодиод, состоящий из взаимосвязанных элементов кристаллического кремния, которые всасывают/поглощают фотоны от прямого солнечного света на своей поверхности и преобразуют их в электрическую энергию. фотогальванические элементы соединены последовательно внутри солнечной панели, и они генерируют электроэнергию при нормальной работе, когда солнечный свет попадает на эти фотогальванические элементы.

Однако на способность солнечных батарей генерировать электроэнергию влияют некоторые факторы, такие как аномальные условия окружающей среды, т. е. дождь, снегопад и влажность, сплошные облака, покрывающие небо, степень солнечной радиации, изменения температуры и положение массива панелей по отношению к солнцу и т. д.

Одним из факторов, влияющих на выходную мощность и эффективность, является полное или частичное затенение солнечных панелей из-за облаков, деревьев, листьев, зданий и т. д. В этом случае некоторые фотоэлементы не могут генерировать энергию, поскольку они не подвергаются воздействию прямой солнечный свет. В этом сценарии затронутые ячейки действуют как нагрузка и могут быть повреждены из-за горячей точки. Вот почему нам нужен обходной диод в солнечной панели.

 

Давайте посмотрим ниже, чем могут быть опасны заштрихованные солнечные панели и как байпасный диод предотвращает солнечные панели или повреждение фотогальванических цепочек.

• Связанный пост: Сколько ватт солнечной панели вам нужно для бытовой техники?

Фотоэлектрические элементы без байпасных диодов

Один фотоэлектрический элемент генерирует около 0,58 В постоянного тока при 25°C . В случае разомкнутой цепи обычно значение V _OC составляет 0,5–0,6 В, а мощность одного фотоэлемента составляет от 1 до 1,5 Вт в случае разомкнутой цепи. Таким образом, один фотостатический элемент мощностью 1,5 Вт с напряжением 0,5 В будет производить ток 3 А, , поскольку I = P/V (1,5 Вт / 0,5 В = 3 ампера).

Предположим, что шунтирующие диоды не подключены между фотоэлементами. Как видите, фотоэлементы соединены последовательно (плюсовая клемма подключается к отрицательной клемме второй солнечной панели и так далее).

Мы знаем, что ток «I» в последовательном соединении одинаков в каждой точке, а напряжения складываются, т.е. Таким образом, общее напряжение V _T = 0,5 В + 0,5 В + 0,5 В = 1,5 В.

При нормальной работе все фотоэлементы работают отлично, т.е. все три фотоэлемента производят номинальную мощность в токах и вольтах. Мощность аддитивна как при последовательном, так и при параллельном соединении. Так мы получаем идеальную максимальную номинальную мощность в Амперах и Вольтах. Поток тока показан синими пунктирными линиями от фотоэлектрических элементов к выходной нагрузке.

Но что делать в случае с заштрихованными ячейками? А если еще и обходного диода нет? Посмотрим, что будет дальше.

• Связанный пост: Основные компоненты, необходимые для установки системы солнечных батарей

Затененные фотоэлементы без байпасных диодов

В случае опавших листьев или облаков затененные фотоэлементы не смогут производить электрическую энергию и действуют как резистивная полупроводниковая нагрузка. В случае отсутствия обходных диодов энергия, вырабатываемая цепочкой фотоэлементов, обращенной к прямому солнечному свету, начнет поступать в затененные элементы, поскольку они также ведут себя как нагрузка. Этот чрезмерный ток приведет к нагреву экранированных тензодатчиков, поскольку они рассеивают мощность, что приводит к возникновению точки перегрева и может повредить или сжечь затронутый(е) элемент(ы).

Поскольку в затененных ячейках происходит падение напряжения, нормальные ячейки без затенения пытаются отрегулировать падение напряжения, увеличивая напряжение разомкнутой цепи. Таким образом, затронутые заштрихованные фотоэлементы становятся смещенными назад, и отрицательное напряжение появляется в противоположном направлении на его клеммах. Это отрицательное напряжение вызывает протекание тока в противоположном направлении в пораженных заштрихованными фотоэлектрическими элементами, которые потребляют мощность в размере рабочего тока и тока короткого замыкания I _SC . Таким образом, заштрихованная ячейка внутри солнечной панели будет рассеивать энергию, а не производить ее, поскольку в ней происходит обратное падение напряжения из-за протекания электронных токов. Весь этот процесс снизит общую эффективность или может привести к повреждению и взрыву фотоэлементов в солнечной панели.

Синие пунктирные линии показывают поток токов, т. е. некоторый ток течет от нормальных ячеек № 1 и ячейки № 3 к затронутой заштрихованной ячейке № 2. В случае разомкнутой цепи все токи могут течь к затронутым ячейкам, пока они находятся в В случае подключенной нагрузки к фотоэлектрической панели некоторый ток течет к нагрузке с уменьшенной скоростью.

Вот почему нам нужны обходные диоды в солнечной панели. Давайте посмотрим, что происходит, когда в фотоэлектрической панели есть обходной диод, как показано ниже.

• Связанный пост:  Полное руководство по установке солнечных батарей. Пошаговая процедура с расчетами и диаграммами

Фотоэлектрические элементы с байпасными диодами

Теперь давайте посмотрим, как мы можем защитить солнечную панель или фотоэлектрическую батарею и струны от частичных или полностью затененных эффектов фотоэлектрических элементов. Это обходной диод. Обходные диоды можно использовать, подключив их параллельно фотоэлектрической ячейке последовательно соединенной гирлянды, чтобы исключить фактор риска и защитить солнечные панели от общего повреждения и взрыва в случае полного или частичного затенения.

Байпасные диоды подключаются снаружи параллельно (параллельно) фотогальваническим элементам в обратном смещении (анодная клемма подключена к +Ve, а катод к -Ve стороне солнечного элемента), что обеспечивает альтернативный путь для протекания тока в случае затенения клетки. Обходные диоды обратного смещения не пропускают ток, вырабатываемый в нормальных ячейках, в заштрихованные ячейки.

Поток генерируемых токов показан синими пунктирными линиями. В случае ясного неба, т. е. пикового солнечного света, вырабатываемый ток не будет протекать через обходные диоды, как показано красными пунктирными линиями, поскольку они смещены в обратном направлении и действуют как разомкнутая цепь. Таким образом, общая мощность, идущая на зарядку аккумулятора или подключенную нагрузку, не влияет на ожидаемую эффективность.

Но что происходит, когда на частичных ячейках есть облака или тени? давайте посмотрим, следуйте.

• По теме: Как подключить автоматический ИБП/инвертор к домашней системе электроснабжения?

Заштрихованные фотоэлектрические элементы с шунтирующими диодами

В случае облаков или снега и т. д., элемент № 2 будет поврежден и не сможет генерировать энергию, поэтому теперь полупроводниковый резистор действует как нагрузка. Теперь заштрихованные ячейки обеспечивают отрицательную мощность (хотят рассеивать мощность, а не генерировать ее), байпасные диоды на ячейке активируются (поскольку сейчас они находятся в прямом смещении) и отводят поток тока на нагрузку, как показано синими пунктирными линиями. минуя заштрихованную ячейку на рис.

Короче говоря, обходные диоды, подключенные к заштрихованным ячейкам № 2, обеспечивают альтернативный путь для прохождения токов от ячейки № 1 к ячейке № 3 и затем к нагрузке. Таким образом, обходной диод поддерживает надежную и бесперебойную работу фотоэлектрических элементов без повреждения фотоэлектрического элемента или всего массива фотоэлектрических цепочек с пониженной мощностью, поскольку элемент № 2 не может генерировать электроэнергию.

В качестве обходных диодов в солнечных панелях используются два типа диодов: диод с PN-переходом и диод Шоттки (также известный как диод с барьером Шоттки) с широким диапазоном номинального тока. Диод Шоттки имеет более низкое прямое падение напряжения 0,4 В по сравнению с обычным кремниевым диодом с PN-переходом, который составляет 0,7 В.

Это означает, что при прямом смещении диод Шоттки сохраняет почти уровень напряжения одиночного фотоэлемента (что составляет 0,5 В) в каждой последовательной цепочке. Иными словами, обеспечивает эффективную работу фотоэлементов за счет меньшего рассеивания мощности в блокировочном режиме.

Еще одним преимуществом обходного диода, подключенного параллельно солнечным элементам, является то, что при его работе (т. е. прямом смещении) падение напряжения в прямом направлении составляет 0,4 В (и 0,7 В в случае диода с PN-переходом), что ограничивает обратное, т. е. отрицательное. напряжение, создаваемое заштрихованной ячейкой, что снижает вероятность возникновения горячих точек. Повышение температуры может привести к возгоранию или повреждению фотоэлектрических элементов, но в случае шунтирующих диодов оно возвращает заштрихованную ячейку в нормальный режим работы после удаления облака. Вышеупомянутое является точными причинами, по которым в солнечных панелях есть обходные диоды.

• Связанный пост: Параллельное соединение батарей с солнечной панелью

Почему на каждой фотоэлектрической ячейке нет обходного диода?

Подключение обходного диода к каждому отдельному фотоэлементу приведет к удорожанию и сложности конструкции. Таким образом, производитель устанавливает обходные диоды снаружи в распределительной коробке солнечной панели (задняя сторона фотоэлектрической панели) в виде цепочек вместо одиночных фотоэлементов.

Обычно двух обходных диодов достаточно для солнечной панели мощностью 50 Вт, имеющей 36–40 отдельных фотоэлементов и заряжающей последовательное или параллельное соединение батарей от 12 В до 24 В в зависимости от номинального тока и напряжения, которое составляет 1–60 А и 45 В в случае диода Шоттки.

• Связанный пост: Серийное соединение солнечной панели с системой автоматического ИБП

Блокировочные диоды в солнечных панелях

Как упоминалось выше, диоды пропускают ток только в одном направлении (прямое смещение) и блокируют в противоположном направлении (обратное смещение).

Это то, что на самом деле делают блокирующие диоды в солнечной панели. При нормальной работе солнечных элементов при ясном солнечном свете солнечные элементы генерируют электрическую энергию и пропускают поток электронов в одном направлении, то есть от солнечной панели к аккумулятору или контроллеру заряда и другим подключенным нагрузкам.

Ночью, в облаках или без нагрузки в тени, подключенная батарея будет подавать ток на солнечные элементы, поскольку они ведут себя как обычные резисторы. Чтобы решить эту проблему, используются блокировочные диоды, чтобы блокировать ток обратно к солнечным панелям, что предотвращает разрядку батареи, а также защищает солнечные элементы от точек перегрева из-за рассеивания энергии внутри них, что приводит к повреждению солнечного элемента.

Короче говоря, блокировочные диоды обеспечивают только один путь для тока от солнечной панели к батарее и блокируют токи от батареи к солнечным элементам в ночное время, поскольку солнечные элементы действуют как нагрузка, а не генерируют энергию.