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太阳能电池板中的旁路二极管

在本教程中,我们将学习光伏电池,太阳能电池板,太阳能电池的构造,光伏阵列,太阳能电池板中旁路二极管的需要,太阳能电池板的最大功率等。

太阳能电池板中旁路二极管的需求

通常需要增加额外的元件来绕过或绕过光伏电池的荫蔽或损坏部分,以继续发电。当光伏电池不能产生功率时,这些允许电流通过光伏电池的附加组件可以被称为旁路二极管。

这些二极管是必要的,因为一个小的损坏或任何干扰在光伏模块可能影响输出电流很大。输出电流的影响可能是由于模块中的电池串联方式连接,一个带有阴影的单个光伏电池,以及由于在一个串中的模块可以停止产生功率。

旁路二极管与太阳能电池中使用的二极管非常相似,其中旁路二极管允许更大量的电流通过它们,在它们中具有很少的损耗。通常,旁路二极管以太阳能电池的正输出端和负输出端子之间的反向偏置,并且对其输出没有影响。

优选地,每个和每个太阳能电池将存在一个旁路二极管,但是这更昂贵,因此每小时的串联连接的太阳能电池有一个二极管。它们通常与几个太阳能电池连接,其中在所有细胞在没有任何阴影的情况下,允许在任何电池都使用时通过它们。

旁路二极管在电池不能通过电流的特殊情况下是有帮助的。这种类型的旁路二极管连接防止了功率的损失,这允许太阳能集团处理现实世界的问题更有效。

1.阻塞二极管

考虑上述连接,如果其中一个连接的面板由于某种原因被遮蔽。面板将不会产生任何数量的显著的功率,面板也将有一个更高的电阻,这阻止了电源流动的无遮荫面板。然后旁路二极管出现了,如图所示。

2.旁路二极管

考虑如果其中一个面板在上面的图表中被屏蔽,那么无屏蔽面板的电流流过旁路二极管,以避免较高的电阻和屏蔽面板的电流阻塞。旁路二极管是无用的,除非面板以串联方式连接产生高电压。

最近,一些太阳能电池板是由分成组的电池制造的,组内内置了一个旁路二极管。生产带有旁路二极管的太阳能模块有两个原因。首先,旁路二极管改善了太阳能模块的整体系统性能。第二个原因是,他们可以提供更大的产品安全。

在标准测试条件下,太阳能模块始终能够产生接近0.5伏的最大电压。太阳能组件的标准电池配置是由72个电池串联而成,可以产生大约36伏的工作电压。通常,在一个72电池太阳能模块中,每24个电池并联连接一个旁路二极管。

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部分阴影效果

一个被遮蔽的太阳能电池将不能通过它们传递电流和/或电压到一个未遮蔽的电池,这导致阴影电池的最大功率额定值下降作为阴影的结果。单元格阴影越多,功率就越低。一个有75%阴影的细胞比三个有25%阴影的细胞更坏。

无荫蔽的电池产生负电压并比荫蔽的电池吸取能量,因为它们试图通过比荫蔽的电池更多的电流。当被阴影的串的输出功率减少时,串中其余面板的输出功率也会减少。的逆变器电路会试图减少功率输出,也最终串的输出电压也会掉出逆变器的工作窗口。

在这种情况下,在荫蔽条件下,一串以串联方式连接的电池可能产生12伏的电压降。

当一个旁路二极管与串联的电池组并联时,产生约0.7伏的电压降。当电流流过最小电阻路径时,电流流过二极管并绕过屏蔽电池。

然而,如果电路中不存在旁路二极管,则阴影的效果将更大,因为阴影太阳能电池绘制约12 VDC,使得太阳能模块的电压可以减少到24 VDC。

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太阳能电池板安全

可以使用没有旁路二极管的太阳能模块可想而知的最可怕的条件是它可能导致火灾,并且副产物肯定会是热量。这是不可能的,但可能在某些可能的条件下。在阴影条件下运行几天后,产生的额外的热量和多个温度循环可能导致太阳能电池接头弱。

如果关节变得更加削弱和断开,可能存在产生电弧的可能性。从电弧渗透的高温可能导致玻璃通过允许氧气进入保持太阳能电池板中的电池的玻璃的层压来爆炸。在这种情况下,将玻璃层压板和太阳能电池保持在一起的高和易燃EVA可以捕获火灾。

必须在所有成本避免这种情况。因此,在所有太阳能电气模块/面板中都需要旁路二极管。

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光伏太阳能电池结构

当带正电荷的P型半导体和带负电荷的N型半导体彼此放置在相反的方向上,形成二极管时,就可以创建光伏电池。在实践中,这种半导体夹层与支撑材料结合,或者称为掺杂材料来制作二极管。

这个二极管通过硅夹层的顶部和底部的金属导体连接在一个电路中,制成面板,它们可以以阵列的方式排列,以提供不同数量的电力。

实际上,光伏电池包括抗反射涂层,以接受最多的阳光进入硅三明治。这种反射纸张试图通过允许最多量的阳光来击中光伏电池并增加太阳能电池板的效率,减少从玻璃反射的阳光量。

光伏电池是整个光伏系统中的重要元件,光伏板用于制造细胞或一组细胞可以使用。在光伏面板中,光伏可以单独使用或在一组面板中用于为大量不同的电负载供电。各种类型的光伏在其尺寸和结构中变化。

  • 单个电池或多个电池是光伏板的核心部分。
  • 将玻璃层压放置在光伏电池上,以通过允许阳光穿过光伏电池来保护其从外部元件保护。
  • 为了提高光伏电池的玻璃夹层盖和抗反射涂层阻挡反射的效果,经常增设塑料防反射片。
  • 一个通常是塑料的面板背衬和一个框架,通常将光伏板的所有部件连接在一起,从而保护它在安装过程中免受损坏,从而完成光伏板。

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光伏阵列的连接

上图中的简单光伏阵列由四个光伏模块组成,通过产生两个平行方式的分支,其中将有两个电连接在一起以产生串联形状电路。

因此,来自太阳能电池阵列的输出电压可以等于串联连接的PV面板的电压之和。从上述电路,输出电压为V.= 12V + 12V = 24伏特。光伏阵列的输出电流等于并联分支电流的总和。

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光伏阵列特性

4.光伏阵列电流-电压特性

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短路电流(Isc)和/或开路电压(Voc)

太阳能电池或光伏面板通常可以通过表示为I表示的短路电流SC.开路电压用V表示oc.太阳能电池板的短路电流可以被称为太阳能电池或电池板产生的电流,如果输出电压设置为零伏。

一世L.=我SC.+我SC.(R。S./ R.P.) +我O.(exp ((q / kT)我SC..R.S.)-1]

一世SC.~我L.

R.S./ R.P.和RS.可以忽略不计,太阳能电池或电池板的短路电流接近光电流IL.这是由电池产生的,它是电池在固定的照明量下产生的最大可能的电流。

一世L.=我O.。{exp [(q / kt).vOC] 1} - (VOC/ R.P.的)

开路电压用V表示oc是在零太阳电流下测量的输出电压。光电流等于太阳电池固有元件的电流损耗和开路电压Voc等于本征二极管V的正向电压天。

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最大输出功率点

5.P.hotovoltaic Array Power – voltage Characteristics

它被定义为与电池和/或逆变器负载相关的太阳能电池板产生的最大功率的点。光伏太阳能电池板的最大输出功率点通常可以用Peak Watts或Watts来测量。可以给出如下。

P.马克斯=(我马克斯)x(v马克斯的)

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V.oc和我SC.相关环境温度的变化

太阳能电池或面板的开路电压可以与寄生二极管的正向电压相连接。因此,开路电压Voc温度与负温度系数有关。开路电压的最大值是面板数据表中规定的结处的最低温度值。

电池或面板的短路电流随结温略有增加。下图显示了V的变化oc和我SC.随着温度。

6.Voc和Isc随温度变化

在特定的光伏太阳能电池的最大电流的数量将有一个实质性的限制。的价值一世马克斯一个光伏太阳能电池或面板的大小和结构很大程度上取决于电池/面板,直接击中面板/电池的总阳光量,它在将阳光直接能量转换成电流的有效性和半导体材料类型,其中太阳能电池是由半导体材料制成的碲化镉、硫化镉、砷化镓和/或硅和锗等。

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旁路太阳能电池板上的二极管(光伏阵列)

7.光伏阵列中的阻塞和旁路二极管

例如,假设太阳能电池板的输出连接到直流电池。所以当有光的时候,太阳能电池板产生电压,如果这个电压大于电池的电压,电池就会充电。如果太阳能电池板上没有光事故,那么电池通过太阳能电池板放电。

因此,为了避免电池放电时太阳能电池板在黑暗中我们使用与太阳能电池板串联的二极管,称为阻塞二极管。在上面的电路中,与太阳能电池板串联的二极管是阻塞二极管。

在上述电路中,与太阳能电池板并联的二极管称为旁路二极管。当太阳能电池板被遮蔽或损坏时,这些二极管为电流的流动提供了单独的路径。

阻塞二极管和旁路二极管是物理上的,但它们的功能是不同的。阻塞二极管也称为串联二极管或隔离二极管。对于太阳能电池板的每个平行炸船,我们将使用单个阻塞二极管。阻塞二极管的类型和尺寸取决于光伏阵列类型。

在太阳能阵列中,一般使用两种类型的二极管作为旁路二极管。它们是普通PN结Si二极管和肖特基二极管。两种类型的二极管都有很宽的额定电流范围。肖特基二极管比普通PN硅二极管更适合作为旁路二极管,因为它的电压降约为0.4V,而普通Si二极管的电压降为0.7V。

最近几天,大多数太阳能电池板制造商在他们的太阳能电池板设计中包括了阻塞和旁路二极管。

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