Нередко задают вопрос о возможности приобретения дополнительных солнечных батарей к уже имеющимся в наличие. Второй вопрос, который часто задают это резкое снижение эффективности солнечной электростанции после нескольких лет эксплуатации.
Оба эти вопроса имеют отношение к правильному выбору солнечных батарей. Что такое правильная солнечная батарея вы можете прочитать здесь www.pv-sys.ru.
Попробуем разобрать что может получиться если в цепочке солнечных батарей появится отличающийся по своим характеристикам модуль. Это отличие, может быть, по причине покупки солнечной батареи с другими характеристиками либо резким изменением характеристик батареи по сравнению с другими имеющимися в цепочке.
Свойства солнечной батареи отражает ее вольт амперная характеристика ВАХ. Это зависимость тока и напряжения выдаваемых солнечной батареей при заданной освещенности при разных значениях сопротивления нагрузки Rн.
На рисунке ниже представлена типичная ВАХ солнечной батареи.
Iкз - ток короткого замыкания
Uхх – напряжение открытого контура или напряжение холостого хода
На кривой видна точка, при которой мощность, выдаваемая солнечной батареей максимальна. Максимальная мощность получается при определенных значениях напряжения U и силы тока I. Принято называть эту точку mpp (maximal power point) - точка максимальной мощности. Соответствующие значения напряжения и тока имеют аббревиатуру Umpp и Impp.
Вид кривой ВАХ и положение точки максимально мощности изменяются в зависимости от освещенности и температуры солнечного модуля. Это означает необходимость постоянного отслеживания параметров солнечной батареи для эффективного съёма мощности с нее. Это тема отдельного обсуждения и вы можете ознакомиться с ней либо в этом блоге, либо на сайте www.pv-sys.ru
Здесь мы рассмотрим совместную работу двух солнечных модулей. Возьмем две солнечные батареи имеющие разные ВАХ и соединим их сначала последовательно, а затем параллельно. Надо сказать, что причиной, которая побудила меня написать эту статью это обилие неправильной информации по теме в сети от людей, которые считают себя экспертами.
Вообще поражает та легкость, с которой люди или компании пишут статьи на разные научные или технические темы освещая вопросы только в силу своего разумения. Это разумение часто не имеет никакого отношения к действительности. Между тем существует стандартный подход, который преподается в институтах на соответствующих специальностях.
Для электроники этот подход заключается в рассмотрении двух совместных ВАХ солнечных батарей, подключенных сначала последовательно затем параллельно. Будем считать, что система линейна те можно просто сложить параметры.
Последовательное соединении двух солнечных батарей с разными ВАХ.
При последовательном соединении источников питания напряжения складываются. Первая солнечная батарея I изображена зеленым цветом вторая II красным. Объединённая суммарная ВАХ изображена синим цветом.
Участок А-В повторяет ВАХ первой солнечной батареи и продолжается до точки B, где появляется ток и напряжение второй (красной) батареи.
Участок B-D получен сложением напряжений первой и второй солнечных батарей в одинаковых точках тока.
В точке С пересечения двух ВАХ напряжение первой и второй батареи равны при одинаковом значении силы тока.
Параллельное соединение двух солнечных батарей с различными ВАХ
При параллельном соединении источников питания складываются токи. Как и прежде рассмотрим ВАХ двух батарей I зеленую и II красную. Суммарная ВАХ имеет синий цвет.
Участок A-B получается сложением значений токов первой (зеленой) и второй (красной) солнечных батарей при одинаковых напряжениях. Участок C-D соответствует работе только второй солнечной батареи. Первая (зеленая) отключена так как солнечный элемент — это диод который при обратном напряжении закрыт (напряжение на ВАХ зеленой батареи ниже чем на красной)
Участок B-C переходной, когда работает только вторая батарея. Конечно, у реальных батарей этот участок не строго вертикальный в силу наличия шунтирующих и последовательных сопротивлений.
Обсуждение
Мы подключили последовательно и параллельно всего две батареи имеющие разные ВАХ и получили достаточно сложную суммарную характеристику. Определить точку максимальной мощности уже не так просто так, как данная кривая имеет несколько точек перегиба. В реальной ситуации цепочка батарей может состоять из 10 или 20 штук. Суммарная ВАХ может быть еще сложнее. А если представить все это в динамике при разной освещенности и температуре, то картина еще сложнее. Поэтому важно иметь в цепочке одинаковые качественные солнечные батареи. В этом случае результирующая ВАХ будет иметь простой вид как для одной батареи. Не будет теряться мощность.