Меню

Блокирующие диоды для солнечных батарей

Электрик и диод. Когда нужны диоды для солнечных батарей?

Ни для кого не секрет, что, при производстве солнечных батарей, а также при их монтаже, используют диоды. Тем не менее, у большинства пользователей нет четкого понимания о том, какую роль эти диоды выполняют и зачем они вообще нужны.
Мы постараемся пролить свет на этот сложный вопрос и сформулируем основные правила применения диодов при монтаже солнечных электростанций.

По большей части солнечные батареи состоят из некоторого количества солнечных ячеек. Простейшая эквивалентная схема солнечной ячейки выглядит следующим образом:

Рис. 1 Эквивалентная схема фотоэлектрической ячейки

Здесь Rп – последовательное сопротивление фотоэлектрической ячейки, Rш – шунтовое (параллельное) сопротивление фотоэлектрической ячейки.
Обычно в солнечной панели все элементы соединяются последовательно, что может приводить к проблеме «черного пятна». Рассмотрим схему солнечной батареи. Нагрузку обозначим как Rн.

Рис.2 Схема солнечной батареи

Если затеняется один из элементов, исчезает его ЭДС, а активное сопротивление растет по мере затенения. Нетрудно догадаться, что на затененной ячейке выделится большая часть мощности солнечной батареи, от чего ячейка может перегреться и выйти из строя, а вместе с ней и вся солнечная панель.
Для предотвращения этого нежелательного эффекта каждую фотоэлектрическую ячейку нужно шунтировать диодом.

Рис. 3 Схема фотоэлектрической панели с шунтирующими диодами.

Если солнечная ячейка освещена, шунтирующий диод заперт ЭДС самой ячейки, и ток через него не идет, солнечная батарея работает в обычном режиме. При затенении исчезает ЭДС, диод открывается и весть ток идет мимо ячейки, не повреждая её. Таким образом, фотоэлектрическая ячейка, равно как и вся солнечная батарея, не выходит из строя.

Конечно, шунтировать каждую ячейку очень сложно и дорого, поэтому обычно диоды подключают к некоторой группе ячеек. В зависимости от мощности и конструкции солнечной батареи, в монтажной коробке может быть различное количество шунтирующих диодов.

Теперь, наверняка, понятно, зачем нужны шунтирующие диоды, также совершенно ясно, что ставить их отдельно не нужно, они уже есть внутри солнечных батарей. Могут встречаться солнечные батареи и без шунтирующих диодов, однако это большая редкость.

Блокирующие диоды для солнечных панелей

Помимо шунтирующих диодов широко применяются и блокирующие. Зачем они нужны? Рассмотрим параллельное соединение двух солнечных батарей. Для наглядности изобразим их как диоды.

Рис.4 Параллельное соединение двух солнечных батарей.

При затенении одной из солнечных батарей, даже частичном, возникнет довольно неприятная картина: затененный модуль станет нагрузкой для освещенного, возникнет противоток и дополнительный нагрев. Ситуация усугубляется, если сопротивление нагрузки велико, а это запросто может быть, если аккумулятор заряжен. В предельном случае имеет место просто короткое замыкание освещенной панели через затененную.
Тем не менее, если солнечных батарей две, то все не так страшно, в цепи будет течь ток короткого замыкания одной солнечной батареи, который, как известно, не так велик, чтобы как-то повредить панель.

Рис.5 Параллельное соединение трех солнечных батарей.

Другое дело, если параллельно соединено много солнечных батарей, больше двух. Тогда, при затенении, в цепи может протекать сумма нескольких токов короткого замыкания и затененный солнечный модуль запросто может выйти из строя. В данном случае, чтобы исключить противоток, следует установить блокирующий диод для каждой параллельной цепочки, будь это одна солнечная батарея или несколько, соединенных последовательно.

Читайте также:  Искусственное освещение для солнечных панелей

Рис. 6 Применение блокирующих диодов при параллельном соединении солнечных батарей.

Итак, мы рассмотрели тот единственный случай, когда действительно нужно дополнительно устанавливать блокирующие диоды.
Подключается диод при помощи МС4 коннекторов. Прелесть в том, что подключить его в неверном направлении просто невозможно, так как МС4 + и – разные и они просто не подойдут, если направление неверное. Диоды характеризуются предельным током, от 5 до 30 А. Больше 30А вряд ли получится встретить, так как это максимальный ток для МС4 коннектора.

Намеренное затенение солнечных батарей

Затенение солнечных батарей является большой проблемой, однако иногда оно создается намеренно. Довольно популярна идея установки солнечных батарей на разные стороны света, допустим, на восток и на запад. Идея, действительна, хорошая. Пожертвовав суммарной дневной выработкой, мы улучшаем распределение этой выработки в течении дня, то есть увеличиваем утреннюю и вечернюю часть. Таким образом, аккумулятор меньше циклируется и живет дольше. Использовать в подобных системах следует два независимых трекера, то есть два солнечных контроллера, что вполне логично, солнечные массивы освещены по-разному и каждый имеет свою рабочую точку.
Пример такой электростанции мы уже разбирали в обзоре «Установка солнечных батарей на разные скаты крыши».
Тем не менее, очень часто, по большей части из экономии, оба солнечных массива подключают к одному контроллеру. Якобы второй контроллер вообще не нужен, а влияние солнечных батарей друг на друга можно исключить при помощи диодов. Применяется даже термин – «развязывающие» диоды. Действительно, блокирующие диоды в данной ситуации просто необходимы, и скорее уже как противопожарная мера. Тем не менее, в течение дня один из солнечных массивов постоянно блокирован диодом, работает только самый освещенный. По сути, солнечные батареи мешают работать друг другу и толку от такой системы совсем не много.
Итак, имея солнечные батареи в разных условиях, это могут быть просто разные солнечные панели, разная ориентация по сторонам света, или разный угол установки — используйте отдельные контроллеры заряда. Диоды вам не помогут сохранить выработку. Вообще, как мы выяснили, диоды нужно ставить лишь в одном случае, когда параллельно соединены три и более солнечных батареи или группы солнечных батарей.

Источник

ЧТО ТАКОЕ BYPASS DIODE, И ЗАЧЕМ ОН НУЖЕН СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ

В спецификации к солнечной панели производитель обязательно указывает, сколько байпасных диодов в устройстве. Узнайте, что это за элемент, для чего он нужен.

Bypass diode, или возвратный, обводной диод, — полупроводниковый элемент, пропускающий ток только в одном направлении. Представляет собой вакуумный баллон, внутри которого находится тонкая нить (катод) с подогревателем и кристалл германия или кремния. В процессе работы катод нагревается от электрического тока и испускает электроны, принимает которые анод — второй электрод диода. Кристалл прибора с одной стороны имеет положительный заряд, с другой — отрицательный. На границе областей с недостатком и избытком электронов образуется p-n переход.

Принцип действия диода в состоянии покоя (слева), при обратном (по центру) и прямом включении (справа).

Зачем солнечной панели диод

Для нормальной работы солнечных панелей необходимо, чтобы солнце освещало всю лицевую поверхность электрогенерирующего устройства. При временном затемнении выходная мощность модуля падает на 25%, возникает локальный перегрев. Чтобы в результате теневого эффекта панель не вышла из строя, ее шунтируют 3-4 байпасными диодами, к каждому из которых подсоединяют группу ячеек. Подключение выполняют так, чтобы диоды шли параллельно с фотоэлементами, и в то же время были им противоположно полярны.

Читайте также:  Поликристаллы для солнечных батарей

Как работают байпас-диоды

При отсутствии тени диод, запертый прямым падением напряжения, функционирует в режиме холостого хода. При затенении, когда возникает обратное напряжение смещения, полупроводниковый элемент открывается, пропуская через себя ток. Если фотоэлементы все же перегреваются, а выходное напряжение модуля снижено, байпасный диод вышел из строя. У сгоревшего прибора контакты становятся матовыми, а корпус горячим.

Байпасные диоды в распределительной коробке фотомодуля

Замена диода в солнечной панели

Пробитый диод нужно заменить. Для этого открывают распределительную коробку. Находят и поочередно тестируют каждый диод. С помощью маленькой отвертки отодвигают зажимные контакты и один за другим вытаскивают контакты сгоревшего прибора. Монтируют новый аналогичный диод: отодвигая колодки клемм, поочередно вставляют и слегка прижимают “усики”. Закрывают распределительную коробку. Замеряют напряжение: оно должно соответствовать показателям, указанным в техническом паспорте.

Источник

Применение диодов в солнечных электростанциях

Многие наверняка видели в продаже диоды для солнечных батарей. Зачем их применяют?

Блокирующие диоды применяют для устранения обратных токов при параллельном соединении трех и более солнечных батарей.
Диоды подключаются посредством МС4 разъемов, что довольно удобно, включить устройство в обратном направлении просто невозможно.

Диоды различают по номинальному току, который может составлять от 5 до 30А.

Иногда можно встретить диоды в системах с разнонаправленными солнечными батареями и одним солнечным контроллером.

В данном случае диод просто блокирует менее освещенный солнечный массив, что значительно снижает выработку системы в целом. Вообще, сама по себе идея использовать в данном случае один контроллер является неверной. Если вы применяете два разных солнечных массива, то и контроллера заряда должно быть тоже два .

Подробно эта тема освещена в видео канала «Гелиос Хаус»:

Другие новости на сайте Solar-News.ru

Я вижу, что вам понравилась статья.

Если это действительно так — прокачайте свою ленту Дзен: поставьте лайк и подпишитесь на канал. Так вы будете получать новости солнечной энергетики чаще. Вам интересно, а нам приятно

А если вы считаете, что наш проект должен развиваться, то помочь нам можно не покидая страницы

Вероятно, вам также понравятся следующие материалы :

Источник

Электрик и диод. Зачем диоды солнечным панелям?

Нужно ли ставить диоды для солнечных панелей? А быть может — они там уже стоят? Разберём простейшие схемы солнечных батарей и случаи, когда диод поможет избежать проблем, а когда будет ненужной финансовой нагрузкой.

Все солнечные панели состоят из некоторого числа фотоэлектрических ячеек. Схема солнечной ячейки в самом доступном варианте выглядит вот так:

Rn – последовательное сопротивление солнечной ячейки, Rш – параллельное или шунтовое. Как правило в фотоэлектрической батареи все элементы соединяются последовательно. Это иногда приводит к возникновению «чёрного пятна». Давайте посмотрим на схему солнечной панели, где нагрузка будет обозначена Rн.

Когда происходит затенение одного из элементов – исчезает его ЭДС, а вот активное сопротивление возрастает по мере затенения. Большая часть мощности солнечной панели выделится именно на затененной ячейки, что приведёт к её перегреву и выходу из строя. При этим выйти из строя может вся панель.

Читайте также:  Как правильно собирать солнечную панель

Именно для избегания этой проблемы каждую ячейку нужно шунтировать диодом.

Когда ячейка солнечной панели освещена — шунтирующий диод заперт ЭДС самой ячейки. В этот момент ток через него не идёт, а солнечная панель работает в обычном режиме. Когда же происходит затенение ячейки исчезает ЭДС, диод открыт, а ток проходит мимо ячейки не нанося ей повреждений. Ни ячейка ни панель не выходят из строя.

Производить шунтирование каждой ячейки крайне дорого и сложно, поэтому чаще диоды подключают к группе ячеек.

Становится понятно зачем необходимы шунтирующие диоды и почему ставить их отдельно нет никакой необходимости – их уже содержит солнечная панель. Конечно возможно встретить солнечную батарею и без шунтирующих диодов, но сегодня это большая редкость.

Что такое блокирующие диоды? Зачем они нужны.

Предлагаем вам рассмотреть схему параллельного соединения двух солнечных панелей, изобразим их как диоды.

Когда затеняется одна панель, даже частично, происходит следующее: затенённая солнечная панель становится нагрузкой для той, что осталась освещённой. Противоток приводит к дополнительному нагреву. Сосем плохо, если сопротивление нагрузки высокое, а такое возможно при полном заряде подключённого аккумулятора. В крайнем случае возможно возникновение КЗ (короткого замыкания) той панели, что осталась освещена, через затеняемую.

Однако если фотоэлектрических панелей только две, то всё не так страшно и в цепи будет течь ток короткого замыкания одной панели, которые не такой уж и большой, что бы вывести из строя солнечную батарею. Куда хуже, если солнечных панелей больше, тогда ток в цепи будет выше и может привести к выходу из строя солнечного модуля.

Что бы исключить противоток нужно установить блокирующий диод для каждой параллельной цепи (в не зависимости от того одна солнечная панели или несколько соединены последовательно в каждом параллельном каскаде).

Интересно! Подключение диода производится через разъемы МС4. При этом подключить диод в неверной полярности невозможно, так как + и – МС 4 разные и попросту не состыкуются неправильно. Исключением могут быть диоды неизвестных производителей, в том числе заказанные на китайских сайтах. Ведь что внутри у них – неизвестно никому.

Когда затенение солнечной панели делают специально?

Есть только один случай, при котором намеренное затенение фотоэлектрической панели оправдано – разносторонняя установка. Уступить суммарной выработке в угоду распределённой, в течение дня, – очень интересная идея.

В системах с разносторонней ориентацией солнечных батарей можно использовать отдельные контроллеры. То есть если у вас две панели развернуты в разные стороны – то они установлены на два разных контроллера заряда . Три – на три контроллера. Почему? Каждая будет иметь свою рабочую точку.

Есть заблуждение, что установка блокирующих диодов решает эту проблему. Почему заблуждение? Да потому что в течении дня панели будут работать по очереди, исключая друг друга, а выработка будет незначительно выше, чем у одно панели. Так есть ли смысл?

Детально тему «Монтаж солнечных батарей на разные скаты» мы разбирали в одноименной статье. А вот с видео обзором «Когда нужен диод солнечной панели?» можно ознакомиться на нашем YouTube канале .

Источник