Jakie parametry napięciowo – prądowe należy spełnić przy doborze falownika?
Prezentuje Państwu darmowy kalkulator do instalacji fotowoltaicznych, przy pomocy którego w prosty sposób można policzyć:
- maksymalne napięcie pracy obwodu (string)
- minimalne napięcie pracy obwodu (string)
- spadek napięcia zależny od współczynnika temperaturowego
- maksymalny prąd pracy obwodu (string)
- napięcie krytyczne w sprzyjających warunkach
- maksymalna ilość paneli fotowoltaicznych w obwodzie (string)
- wymagany przekrój przewodu stałoprądowego
- strata na przewodzie stałoprądowym
Omówienie metody obliczeniowej
Odpowiednie dobranie falownika do instalacji fotowoltaicznej wymaga określenie wielu parametrów instalacji, a także uwzględnienia takich aspektów jak spadek wydajności instalacji w czasie czy dopasowanie do krzywej sprawności.
Nie chcemy przecież doprowadzić do sytuacji, kiedy napięcie wygenerowane w łańcuchu fotowoltaicznym, będzie większe od dopuszczalnego dla pracy falownika. Również niepożądaną sytuacją może być zbyt małe napięcie generatora, które nie doprowadzi do rozpoczęcia pracy przetwornika lub obniży sprawności jego pracy.
Muszę wspomnieć jeszcze, że omawiane parametry zależą między innymi od warunków atmosferycznych oraz jakości samych paneli fotowoltaicznych, a także falownika dlatego, żeby w jak najprostszy sposób przedstawić temat, posłużę się przykładem.
Obliczenia oprę o instalacje fotowoltaiczną złożoną z 12 monokrystalicznych paneli fotowoltaicznych firmy JA Solar o mocy 340Wp połączonych szeregowo w jeden obwód, które montowane będą na południowej połaci dachowej, pod kątem 35 stopni, lokalizacja to centrum Polski.
Obliczenia
W pierwszej kolejności należy zajrzeć do noty katalogowej paneli i odczytać kilka parametrów
- napięcie w punkcie mocy maksymalnej – Vmp = 34,73 [V]
- napięciowy współczynnik temperaturowy modułów – 0,272 [%/°C]
- napięcie obwodu otwartego – Voc = 41,55 [V]
- prąd w punkcie mocy maksymalnej (Imp) = 9,79 [A]
Na podstawie danych przystępujemy do obliczenia maksymalnego napięcia pracy obwodu:
Umax/mpp = 12 x 34,73 [V] = 416,76 [V]
Następnie liczymy o ile spadnie napięcie w niesprzyjających warunkach atmosferycznych, czyli w temperaturze 70°C.
Umpp w temp. 70°C = Umax/mpp [V] – Spadek napięcia w temp. 70C [V] = 416,76 [V] – 51 [V] = 365,76 [V]
gdzie:
Spadek napięcia w temp. 70°C [V] = Umax/mpp [V] x (70°C – 25°C) x (napięciowy współczynnik temperaturowy modułów / 100) = 416,76 x 45 x 0,00272 = 51 [V]
Mamy obliczenia dla niesprzyjających warunków, teraz policzmy jakie największe napięcie może wystąpić w obwodzie.
Obliczenia napięcia krytycznego w zimie – moduły nieobciążone – U kryt. (-20°C)
U kryt. (-20°C) = ilość modułów x ( Voc [V] + Voc [V] x ( temperatura STC -(-temperatura krytyczna)) x (napięciowy współczynnik temperaturowy modułów / 100) = 12 x (41,55 + 41,55 x (25-(-20)) x 0,00272) = 559 [V]
Sprawdziliśmy instalacje od strony napięciowej, teraz policzmy jaki maksymalny prąd wystąpi w pętli:
Imax/mpp = 1 x prąd w punkcie mocy maksymalnej = 9,79 [A]
Warunki, jakie musi spełnić inwerter to:
- maksymalne napięcie pracy obwodu < maksymalne napięcie wejściowe inwerteraUmax/mpp < Umax. inw
- napięcie rozruchowe inwertera > napięcia obwodu w niesprzyjających warunkachUrozr. inw > Umpp w temp. 70°C
- maksymalny prąd wejściowy dla MPPT inwertera < maksymalny prąd występujący w pętli
- Imax wej. Inw < Imax/mpp
