直列接続されたソーラーパネルが電圧を増加させる方法
直列接続されたソーラーパネルがどのようにしてより多くの出力電圧を生成できるかを理解することは、ソーラーシステム設計の重要な部分であり、異なるソーラーパネルを接続する際のいくつかの基本原則を理解することは、家に電力を供給するための太陽光発電システムの設計と設置をはるかに簡単にするのに役立ちます。
太陽光発電ソーラーパネルは、太陽光(放射照度)を電気DCエネルギーに変換する半導体デバイスですが、太陽光を電気に変換するのはPVパネル、個々の太陽電池です。しかし、どのタイプのPVパネルからの電力出力も、その表面に当たる太陽光の強度、向き、動作温度、および接続された負荷に大きく依存します。
太陽電池は、特別に処理されたシリコン材料でできており、できるだけ多くの太陽光を吸収するように設計されています。太陽電池セルは、パネル(モジュール)内で直列および並列接続で電気的に相互接続され、そのパネルに必要な出力電圧および/または電流値を生成します。通常、太陽光発電パネルは、相互接続された36個、60個、または72個の太陽電池で構成されています。
ほとんどのシリコン太陽電池は、外部負荷が接続されていない場合、pn接合の主な特性である約0.5〜0.6ボルトのDCを生成します。無負荷が接続されている場合、または電流需要が非常に低い場合、太陽電池は一般に開回路電圧であるVOCと呼ばれる最大出力電圧を生成します。
セルからの負荷電流需要が増加すると、全出力電圧を生成するには、より明るい太陽光(ワット/メートルの2乗、W/m2で指定)が必要になります。ただし、光の放射照度がどれほど明るく強烈であっても、太陽電池が生成できる電流量には上限があります。
個々の太陽電池を1枚のPVパネル内で相互接続することができますが、太陽光発電パネル自体を直列および/または並列の組み合わせで接続してアレイを形成し、単一のパネルと比較して特定のソーラーアプリケーションで利用可能な総電力出力を増加させることができます。
シリーズ接続されたソーラーパネル
太陽光発電パネルは、総出力、またはピークワット、WPによって評価されます。たとえば、50ワット、100ワット、245ワットなど、これらのパネルのいくつかを一緒に接続すると、家庭に電力を供給できるかなりの量の太陽光発電を生成できます。次に、ソーラーパネルを一緒に接続することは、太陽光発電の能力を向上させるシンプルで効果的な方法ですが、直列接続されたソーラーパネルがどのように動作するかを理解することが重要です。
ソーラーパネルを直列に接続する方法
すべての太陽光発電ソーラーパネルは、太陽光にさらされると出力電圧を生成し、パネルを直列に接続することでパネルの電圧出力を増やすことができます。つまり、ソーラーパネルを直列に接続するとシステムの電圧が増加するため、直列に接続された2つのパネルは、1つのパネルだけと比較して2倍の電圧を生成しますが、電圧は加算されますが、各パネルのアンペア数は同じままであり、直列の電流は加算されません。
太陽光発電パネルを直列に電気的に配線する場合、最初のパネルのマイナス(-)端子は次の(2番目の)パネルのプラス(+)端子に接続され、2番目のパネルのマイナス(-)は3番目のパネルのプラス(+)に接続され、すべてのパネルが接続されるまで続きます。
直列に接続されたソーラーパネルはストリングと呼ばれるため、「糸」は、パネルが直列に接続されていることを意味します。PVパネルの直列ストリングを並列に接続すると、合計電流が増加し、したがって電力出力が増加することに注意してください。
同タイプの直列接続されたソーラーパネル
ここでは、すべての太陽光発電パネルが同じタイプと電力定格です。合計電圧出力は、各パネルの電圧出力の合計になりますが、直列ストリング電流は図のようにパネル電流と等しくなります。
上記のように同じ3つの12ボルト、5.0アンペアのPVパネルを使用すると、それらが直列ストリングで明確に接続されている場合、結合されたストリングは5.0アンペアで合計36ボルト(12 + 12 + 12)を生成し、1つの単一パネルの60ワットと比較して、合計ストリングワット数が180ワット(ボルトxアンペア)になることがわかります。
したがって、直列ストリングがまったく同じ特性を持つ「n」個のソーラーPVパネルで構成されている場合、直列ストリング電圧はV1×「n」(V * n)ボルトになり、出力電流はI1に等しくなります。したがって、ストリングの合計電力出力はV * I * nワットに等しくなります。
次に、ソーラーパネルを異なる公称電圧で直列に接続する方法を見てみましょうが、定格電流は同じです。
異なる電圧の直列接続されたソーラーパネル
この方法では、すべてのソーラーパネルは異なるタイプであるため、電力定格は異なりますが、共通の電流定格があります。パネルを直列に接続しても、電圧は以前と同じになるため、ストリングは5.0アンペアで36ボルトのDCを生成し、180ワットを生成します。繰り返しになりますが、出力電圧は接続されたパネルの数によって異なりますが、ストリングアンペア数は5.0アンペアで同じままです。
メーカーは、放射照度によってほとんど変化しない標準のパネル電圧(6、12、24、48ボルトなど)を規定していますが、パネルの開回路電圧であるVOC(I = 0のときに測定される電圧)は、パネルの公称電圧定格よりも25%も高くなる可能性があり、大きなストリングには過度の過電圧が発生する可能性があることに注意してください。
次に、この単純な例の公称電圧は36ボルトですが、45ボルト(36 * 1.25)では高くなる可能性があります。次に、直列ストリングをバッテリー充電コントローラー、インバーター、電圧コンバーター、またはDC負荷などに接続するときに考慮する必要があるのは、この電圧レベルです。
同じ電圧で定格電流が異なるソーラーパネルを直列に接続する方法を見てみましょう。
異なる電流の直列接続されたソーラーパネル
この方法では、すべてのソーラーパネルの定格電流は異なりますが、公称電圧は同じです。個々のパネル電圧は以前と同様に合計されますが、今回はアンペア数が直列ストリングの最も低いパネルの値(この場合は1アンペア)に制限されます。その後、直列ストリングは 1.0 アンペアのみで 36 ボルトを生成します。
次に、接続されたパネルの実際の最大電力定格に関係なく、直列ストリングの総電力出力を決定するのは、電流定格が最も低いPVパネルになります。たとえば、上記の3つのパネルには、次の個別の電力定格があります。
したがって、3つのPVパネルから予想される合計ワット数は108ワットになりますが、接続された負荷が利用できる電力はわずか36ワット(36ボルト×1アンペア)であり、ストリングの実際のワット数を最大の約33%に明らかに減少させ、したがって、より高いワット数のソーラーパネルの購入にお金を浪費します。これまで見てきたように、定格電流が最も低いソーラーPVパネルがアレイ全体の電流出力を決定するものであるため、異なる電流定格の直列にソーラーパネルを接続することは、暫定的にのみ使用する必要があります。
次に、これが最も一般的なシナリオであるため、異なるワット数定格でソーラーパネルを直列に接続する方法を見てみましょう。
一連の異なるワット数のソーラーパネル
ここでは、40ワット、100ワット、180ワットの3つのソーラーPVパネルがそれぞれ直列ストリングで接続されていると仮定します。合計ワット数PTは320ワット(40 + 100 + 180)になると想定できますが、そうではありません。各パネルの公称電圧定格がわかっているため、オームの法則を使用して各パネルの電流強度を決定し、直列ストリングの真の出力電力定格を見つけることができます。
ソーラーパネルの定格電流
したがって、パネル1の場合。
P1 = 40ワット、V1 = 6ボルト、I1 = 6.67アンペア
パネル2の場合。
P2 = 100ワット、V2 = 12ボルト、I2 = 8.33アンペア
およびパネル3。
P3 = 180ワット、V3 = 24ボルト、I3 = 7.50アンペア
前に見たように、電圧が加算されて合計出力電圧、VTは42ボルト(6 + 12 + 24)になります。ただし、出力電流は、出力電流が最も低いパネル(パネルNo1、6.67アンペア)によって制限されます。その後、直列ストリングの最大出力電力はわずか280ワット(42 x 6.67)で、これは予想される320ワットよりも12.5%低いため、PVアレイは完全な太陽の下でのみ87.5%の効率で動作します。
ファイナルシリーズ文字列接続
シリーズ接続されたソーラーパネルの概要
ここでは、直列に接続されたソーラーパネルがストリング電圧を増加させるのを見てきました。したがって、VT = V1 + V2 + V3 + V4など、したがって直列配線=より多くの電圧として、「直列接続されたソーラーパネルは電圧についてです」。直列ストリングごとに接続するPVパネルの数は、目標としている電圧の量または利用可能なソーラーパネルの数によって異なりますが、バッテリーレギュレーターとコントローラーに接続するときは、常にストリングの可能な開回路電圧、VOC値を考慮する必要があります。
電圧は増加する可能性がありますが、ストリング電流は最も低いパネルアンペア数に等しくなります。すべてのソーラーパネルが同じ電気的特性を持っている場合、ストリングは完全な太陽(1000 W / m2)で利用可能な電力の100%を生成します。直列に接続されたPVパネルのワット数と定格が異なる場合、ストリング電流は最も低いパネル電流に制限され、最大放射照度でもストリングの効率が低下します。
単結晶または多結晶、または異なるWPワット数の値を持つパネル、たとえば40ワットと50ワットは、下部パネルがストリングを制御し、より大きな50ワットのパネルにお金を浪費するため、予想される90ワット(40 + 50)の出力電力を生成しないため、直列に接続しないでください。
太陽光発電パネルは、無料で電力を生成する優れた方法であり、多くのソーラーアプリケーションに合わせて、10ワット未満から200ワットを超えるワット数の範囲で利用できます。しかし、シリーズストリングから最高の効率を達成するためには、同じモデルのソーラーパネルを使用する場合と同様に、位置決め、太陽角度、および照射量が重要です。つまり、それらが直列に接続されているか、並列接続されたソーラーパネルであるかです。少し考えるだけでお金を節約できます。
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あなたが興味を持っているかもしれないいくつかの高品質のソーラーパネルは、一緒に接続してソーラーアレイで使用できます。
直列接続されたソーラーパネルがどのようにしてより多くの出力電圧を生成できるかを理解することは、ソーラーシステム設計の重要な部分であり、異なるソーラーパネルを接続する際のいくつかの基本原則を理解することは、家に電力を供給するための太陽光発電システムの設計と設置をはるかに簡単にするのに役立ちます。
太陽光発電ソーラーパネルは、太陽光(放射照度)を電気DCエネルギーに変換する半導体デバイスですが、太陽光を電気に変換するのはPVパネル、個々の太陽電池です。しかし、どのタイプのPVパネルからの電力出力も、その表面に当たる太陽光の強度、向き、動作温度、および接続された負荷に大きく依存します。
太陽電池は、特別に処理されたシリコン材料でできており、できるだけ多くの太陽光を吸収するように設計されています。太陽電池セルは、パネル(モジュール)内で直列および並列接続で電気的に相互接続され、そのパネルに必要な出力電圧および/または電流値を生成します。通常、太陽光発電パネルは、相互接続された36個、60個、または72個の太陽電池で構成されています。
ほとんどのシリコン太陽電池は、外部負荷が接続されていない場合、pn接合の主な特性である約0.5〜0.6ボルトのDCを生成します。無負荷が接続されている場合、または電流需要が非常に低い場合、太陽電池は一般に開回路電圧であるVOCと呼ばれる最大出力電圧を生成します。
セルからの負荷電流需要が増加すると、全出力電圧を生成するには、より明るい太陽光(ワット/メートルの2乗、W/m2で指定)が必要になります。ただし、光の放射照度がどれほど明るく強烈であっても、太陽電池が生成できる電流量には上限があります。
個々の太陽電池を1枚のPVパネル内で相互接続することができますが、太陽光発電パネル自体を直列および/または並列の組み合わせで接続してアレイを形成し、単一のパネルと比較して特定のソーラーアプリケーションで利用可能な総電力出力を増加させることができます。
シリーズ接続されたソーラーパネル
太陽光発電パネルは、総出力、またはピークワット、WPによって評価されます。たとえば、50ワット、100ワット、245ワットなど、これらのパネルのいくつかを一緒に接続すると、家庭に電力を供給できるかなりの量の太陽光発電を生成できます。次に、ソーラーパネルを一緒に接続することは、太陽光発電の能力を向上させるシンプルで効果的な方法ですが、直列接続されたソーラーパネルがどのように動作するかを理解することが重要です。
ソーラーパネルを直列に接続する方法
すべての太陽光発電ソーラーパネルは、太陽光にさらされると出力電圧を生成し、パネルを直列に接続することでパネルの電圧出力を増やすことができます。つまり、ソーラーパネルを直列に接続するとシステムの電圧が増加するため、直列に接続された2つのパネルは、1つのパネルだけと比較して2倍の電圧を生成しますが、電圧は加算されますが、各パネルのアンペア数は同じままであり、直列の電流は加算されません。
太陽光発電パネルを直列に電気的に配線する場合、最初のパネルのマイナス(-)端子は次の(2番目の)パネルのプラス(+)端子に接続され、2番目のパネルのマイナス(-)は3番目のパネルのプラス(+)に接続され、すべてのパネルが接続されるまで続きます。
直列に接続されたソーラーパネルはストリングと呼ばれるため、「糸」は、パネルが直列に接続されていることを意味します。PVパネルの直列ストリングを並列に接続すると、合計電流が増加し、したがって電力出力が増加することに注意してください。
同タイプの直列接続されたソーラーパネル
ここでは、すべての太陽光発電パネルが同じタイプと電力定格です。合計電圧出力は、各パネルの電圧出力の合計になりますが、直列ストリング電流は図のようにパネル電流と等しくなります。
上記のように同じ3つの12ボルト、5.0アンペアのPVパネルを使用すると、それらが直列ストリングで明確に接続されている場合、結合されたストリングは5.0アンペアで合計36ボルト(12 + 12 + 12)を生成し、1つの単一パネルの60ワットと比較して、合計ストリングワット数が180ワット(ボルトxアンペア)になることがわかります。
したがって、直列ストリングがまったく同じ特性を持つ「n」個のソーラーPVパネルで構成されている場合、直列ストリング電圧はV1×「n」(V * n)ボルトになり、出力電流はI1に等しくなります。したがって、ストリングの合計電力出力はV * I * nワットに等しくなります。
次に、ソーラーパネルを異なる公称電圧で直列に接続する方法を見てみましょうが、定格電流は同じです。
異なる電圧の直列接続されたソーラーパネル
この方法では、すべてのソーラーパネルは異なるタイプであるため、電力定格は異なりますが、共通の電流定格があります。パネルを直列に接続しても、電圧は以前と同じになるため、ストリングは5.0アンペアで36ボルトのDCを生成し、180ワットを生成します。繰り返しになりますが、出力電圧は接続されたパネルの数によって異なりますが、ストリングアンペア数は5.0アンペアで同じままです。
メーカーは、放射照度によってほとんど変化しない標準のパネル電圧(6、12、24、48ボルトなど)を規定していますが、パネルの開回路電圧であるVOC(I = 0のときに測定される電圧)は、パネルの公称電圧定格よりも25%も高くなる可能性があり、大きなストリングには過度の過電圧が発生する可能性があることに注意してください。
次に、この単純な例の公称電圧は36ボルトですが、45ボルト(36 * 1.25)では高くなる可能性があります。次に、直列ストリングをバッテリー充電コントローラー、インバーター、電圧コンバーター、またはDC負荷などに接続するときに考慮する必要があるのは、この電圧レベルです。
同じ電圧で定格電流が異なるソーラーパネルを直列に接続する方法を見てみましょう。
異なる電流の直列接続されたソーラーパネル
この方法では、すべてのソーラーパネルの定格電流は異なりますが、公称電圧は同じです。個々のパネル電圧は以前と同様に合計されますが、今回はアンペア数が直列ストリングの最も低いパネルの値(この場合は1アンペア)に制限されます。その後、直列ストリングは 1.0 アンペアのみで 36 ボルトを生成します。
次に、接続されたパネルの実際の最大電力定格に関係なく、直列ストリングの総電力出力を決定するのは、電流定格が最も低いPVパネルになります。たとえば、上記の3つのパネルには、次の個別の電力定格があります。
したがって、3つのPVパネルから予想される合計ワット数は108ワットになりますが、接続された負荷が利用できる電力はわずか36ワット(36ボルト×1アンペア)であり、ストリングの実際のワット数を最大の約33%に明らかに減少させ、したがって、より高いワット数のソーラーパネルの購入にお金を浪費します。これまで見てきたように、定格電流が最も低いソーラーPVパネルがアレイ全体の電流出力を決定するものであるため、異なる電流定格の直列にソーラーパネルを接続することは、暫定的にのみ使用する必要があります。
次に、これが最も一般的なシナリオであるため、異なるワット数定格でソーラーパネルを直列に接続する方法を見てみましょう。
一連の異なるワット数のソーラーパネル
ここでは、40ワット、100ワット、180ワットの3つのソーラーPVパネルがそれぞれ直列ストリングで接続されていると仮定します。合計ワット数PTは320ワット(40 + 100 + 180)になると想定できますが、そうではありません。各パネルの公称電圧定格がわかっているため、オームの法則を使用して各パネルの電流強度を決定し、直列ストリングの真の出力電力定格を見つけることができます。
ソーラーパネルの定格電流
したがって、パネル1の場合。
P1 = 40ワット、V1 = 6ボルト、I1 = 6.67アンペア
パネル2の場合。
P2 = 100ワット、V2 = 12ボルト、I2 = 8.33アンペア
およびパネル3。
P3 = 180ワット、V3 = 24ボルト、I3 = 7.50アンペア
前に見たように、電圧が加算されて合計出力電圧、VTは42ボルト(6 + 12 + 24)になります。ただし、出力電流は、出力電流が最も低いパネル(パネルNo1、6.67アンペア)によって制限されます。その後、直列ストリングの最大出力電力はわずか280ワット(42 x 6.67)で、これは予想される320ワットよりも12.5%低いため、PVアレイは完全な太陽の下でのみ87.5%の効率で動作します。
ファイナルシリーズ文字列接続
シリーズ接続されたソーラーパネルの概要
ここでは、直列に接続されたソーラーパネルがストリング電圧を増加させるのを見てきました。したがって、VT = V1 + V2 + V3 + V4など、したがって直列配線=より多くの電圧として、「直列接続されたソーラーパネルは電圧についてです」。直列ストリングごとに接続するPVパネルの数は、目標としている電圧の量または利用可能なソーラーパネルの数によって異なりますが、バッテリーレギュレーターとコントローラーに接続するときは、常にストリングの可能な開回路電圧、VOC値を考慮する必要があります。
電圧は増加する可能性がありますが、ストリング電流は最も低いパネルアンペア数に等しくなります。すべてのソーラーパネルが同じ電気的特性を持っている場合、ストリングは完全な太陽(1000 W / m2)で利用可能な電力の100%を生成します。直列に接続されたPVパネルのワット数と定格が異なる場合、ストリング電流は最も低いパネル電流に制限され、最大放射照度でもストリングの効率が低下します。
単結晶または多結晶、または異なるWPワット数の値を持つパネル、たとえば40ワットと50ワットは、下部パネルがストリングを制御し、より大きな50ワットのパネルにお金を浪費するため、予想される90ワット(40 + 50)の出力電力を生成しないため、直列に接続しないでください。
太陽光発電パネルは、無料で電力を生成する優れた方法であり、多くのソーラーアプリケーションに合わせて、10ワット未満から200ワットを超えるワット数の範囲で利用できます。しかし、シリーズストリングから最高の効率を達成するためには、同じモデルのソーラーパネルを使用する場合と同様に、位置決め、太陽角度、および照射量が重要です。つまり、それらが直列に接続されているか、並列接続されたソーラーパネルであるかです。少し考えるだけでお金を節約できます。
シリーズ接続されたソーラーパネルの詳細、または利用可能なさまざまなタイプのソーラーパネルに関する詳細情報を入手するため、または直列接続されたソーラーパネルを使用して自宅に電力を供給することの長所と短所を調査するには、ここをクリックして今日Amazonからコピーを注文し、オフグリッドシリーズ接続ソーラーパネルの設計、配線、設置について詳しく学び、自宅用の太陽光発電システムを作成します。
あなたが興味を持っているかもしれないいくつかの高品質のソーラーパネルは、一緒に接続してソーラーアレイで使用できます。