اگر Voc از حداکثر ولتاژ اینورتر بیشتر شود چه میشود؟
اگر Voc کل استرینگ در سردترین شرایط از Maximum DC Input Voltage اینورتر بیشتر شود، استرینگ خارج از محدوده مجاز طراحی اینورتر است. این وضعیت ممکن است باعث خطای اضافهولتاژ DC، عدم راهاندازی، توقف عملکرد یا در شرایط شدید آسیب به مدار ورودی اینورتر شود.
حداکثر ولتاژ DC اینورتر یک «هدف طراحی» نیست که بتوان کمی از آن عبور کرد. Voc اصلاحشده استرینگ باید در شرایط سرد نیز پایینتر از حد مجاز اعلامشده سازنده باقی بماند.
Voc پنل و Voc استرینگ چیست؟
Voc مخفف Open-Circuit Voltage یا ولتاژ مدار باز است. این ولتاژ زمانی اندازهگیری میشود که پنل تحت تابش قرار دارد اما جریان قابل توجهی از خروجی آن عبور نمیکند.
وقتی چند پنل بهصورت سری در یک استرینگ قرار میگیرند، ولتاژ آنها با یکدیگر جمع میشود.
که در آن:
اما این فرمول زمانی برای طراحی نهایی کافی نیست که Voc پنل فقط از مقدار STC دیتاشیت برداشته شود؛ زیرا دما میتواند ولتاژ پنل را تغییر دهد.
چرا Voc در هوای سرد افزایش پیدا میکند؟
پنل خورشیدی رفتار دمایی مشخصی دارد. با کاهش دمای سلول، ولتاژ مدار باز آن معمولاً افزایش پیدا میکند.
به همین دلیل خطر عبور از حداکثر ولتاژ اینورتر معمولاً در روزهای سرد و آفتابی بیشتر از روزهای گرم است.
با گرم شدن سلول، ولتاژ مدار باز کاهش پیدا میکند.
مقدار STC معمولاً بر مبنای دمای سلول ۲۵ درجه سانتیگراد اعلام میشود.
شرایطی که برای کنترل حداکثر ولتاژ استرینگ اهمیت ویژه دارد.
برای حداکثر تعداد پنل سری، باید Voc استرینگ را در کمینه دمای طراحی محل پروژه کنترل کرد.
Maximum DC Voltage با Maximum MPPT Voltage فرق دارد
در دیتاشیت اینورتر چند پارامتر ولتاژی وجود دارد که نباید با یکدیگر اشتباه شوند.
| پارامتر | معنی | کاربرد طراحی |
|---|---|---|
| Start-up Voltage | ولتاژ لازم برای شروع به کار اینورتر | کنترل حداقل تعداد پنل |
| Minimum MPPT Voltage | حد پایین محدوده ردیابی MPPT | کنترل Vmp در شرایط گرم |
| Maximum MPPT Voltage | حد بالای محدوده کاری MPPT | کنترل ولتاژ کاری استرینگ |
| Maximum DC Input Voltage | حداکثر ولتاژ مجاز ورودی DC | کنترل Voc استرینگ در سرما |
ممکن است یک اینورتر محدوده MPPT مثلاً ۲۰۰ تا ۸۵۰ ولت داشته باشد، اما Maximum DC Input Voltage آن ۱۰۰۰ ولت باشد. این دو عدد کاربرد متفاوتی دارند.
عبور Vmp از محدوده MPPT یک مسئله عملکردی است، اما عبور Voc از حداکثر ولتاژ مطلق ورودی DC موضوع جدیتری در ایمنی و سلامت تجهیز است.
چگونه Voc پنل را در هوای سرد محاسبه کنیم؟
در دیتاشیت پنل معمولاً ضریب دمایی Voc با واحد درصد بر درجه سانتیگراد اعلام میشود. برای یک برآورد طراحی میتوان تغییر Voc نسبت به دمای مرجع را با ضریب دمایی سازنده محاسبه کرد.
در این رابطه اگر βVoc بهصورت درصدی در دیتاشیت آمده باشد، باید قبل از استفاده در فرمول به مقدار اعشاری تبدیل شود.
روش دقیق اعمال ضرایب دمایی را همیشه با دیتاشیت همان پنل و روش طراحی مورد استفاده در پروژه تطبیق دهید.
مثال: آیا ۲۱ پنل برای اینورتر ۱۰۰۰ ولت مجاز است؟
برای توضیح روش محاسبه، فرض کنیم مشخصات زیر را داریم:
مرحله اول: اختلاف دما
مرحله دوم: افزایش تقریبی Voc
با ضریب دمایی فرضی ۰٫۲۵ درصد به ازای هر درجه:
مرحله سوم: Voc پنل در دمای سرد
مرحله چهارم: Voc کل استرینگ
Voc تخمینی در دمای سرد حدود ۱۱۱۹ ولت است؛ یعنی بیش از حداکثر ۱۰۰۰ ولت ورودی DC فرضشده در مثال.
چرا محاسبه فقط با Voc دیتاشیت خطرناک است؟
اگر در مثال قبلی ضریب دمایی را نادیده بگیریم، برای ۲۰ پنل خواهیم داشت:
در نگاه اول ممکن است تصور شود ۹۸۰ ولت برای یک اینورتر با حداکثر ورودی ۱۰۰۰ ولت مناسب است. اما اگر Voc هر پنل در سرمای پروژه به حدود ۵۳٫۳ ولت برسد:
استرینگی که در STC زیر ۱۰۰۰ ولت دیده میشود، میتواند در یک صبح سرد از حداکثر ولتاژ مجاز اینورتر عبور کند.
حداکثر تعداد پنل سری را چگونه تعیین کنیم؟
بعد از محاسبه Voc پنل در سردترین شرایط، میتوان یک حد اولیه برای تعداد پنلهای سری تعیین کرد.
نتیجه این تقسیم برای حداکثر تعداد، باید به عدد صحیح پایینتر گرد شود.
ادامه مثال قبلی
حداکثر عدد صحیح اولیه: ۱۸ پنل سری
در این مثال فرضی، ۱۹، ۲۰ یا ۲۱ پنل سری دیگر با شرط حداکثر ولتاژ سازگار نیستند.
اثر تعداد پنل بر Voc استرینگ
با همان Voc سرد فرضی ۵۳٫۳ ولت، جدول زیر وضعیت چند استرینگ را برای اینورتر ۱۰۰۰ ولت نشان میدهد:
| تعداد پنل | Voc سرد هر پنل | Voc کل استرینگ | نسبت به حد ۱۰۰۰V |
|---|---|---|---|
| ۱۶ پنل | ۵۳٫۳V | حدود ۸۵۳V | زیر حد |
| ۱۷ پنل | ۵۳٫۳V | حدود ۹۰۶V | زیر حد |
| ۱۸ پنل | ۵۳٫۳V | حدود ۹۵۹V | زیر حد |
| ۱۹ پنل | ۵۳٫۳V | حدود ۱۰۱۳V | بالاتر از حد |
| ۲۰ پنل | ۵۳٫۳V | حدود ۱۰۶۶V | بالاتر از حد |
این اعداد فقط مثال آموزشی هستند و نباید برای یک پروژه واقعی بدون بررسی دیتاشیت تجهیزات استفاده شوند.
عبور از حداکثر ولتاژ DC چه پیامدهایی دارد؟
رفتار دقیق به طراحی داخلی و سازنده اینورتر وابسته است، اما عبور از محدودیت اعلامشده میتواند پیامدهای مختلفی داشته باشد.
- ثبت خطای DC Overvoltage
- عدم شروع به کار اینورتر
- خاموش شدن یا توقف تبدیل انرژی
- اعمال تنش بیشتر به قطعات ورودی DC
- خارج شدن سیستم از شرایط طراحی سازنده
- ریسک کاهش قابلیت اطمینان تجهیز
- احتمال آسیب به بخش ورودی در اضافهولتاژ شدید
- ایجاد مشکل در شرایط گارانتی یا تأیید طراحی
اگر یک سیستم نصبشده مشکوک به اضافهولتاژ DC است، اتصالات و تجهیزات DC نباید توسط فرد غیرمتخصص دستکاری شوند. بررسی باید توسط تکنسین یا مهندس برق واجد صلاحیت انجام شود.
فقط حداکثر Voc کافی نیست؛ حداقل MPPT را هم کنترل کنید
کم کردن تعداد پنلها برای کنترل Voc نباید باعث شود استرینگ از سمت دیگر بیش از حد کوتاه شود.
یک طراحی مناسب باید همزمان دو شرط اصلی را تأمین کند:
در گرمترین شرایط باید از حداقل ولتاژ MPPT پایینتر نیاید.
در سردترین شرایط باید زیر حداکثر ولتاژ DC اینورتر باقی بماند.
تعداد پنل باید بین حداقل و حداکثر مجاز قرار بگیرد.
تعداد پنل نه باید آنقدر کم باشد که MPPT در گرما ولتاژ کافی نداشته باشد، و نه آنقدر زیاد که Voc در سرما از محدودیت ورودی DC عبور کند.
Oversizing توان DC با Oversizing ولتاژ فرق دارد
گاهی ممکن است سازنده اجازه دهد توان نامی آرایه DC از توان نامی AC اینورتر بیشتر باشد. این موضوع با عبور از حداکثر ولتاژ DC کاملاً متفاوت است.
| موضوع | معنی | وضعیت |
|---|---|---|
| DC/AC Oversizing | توان نامی پنلها از توان AC اینورتر بیشتر است | ممکن است طبق دستور سازنده مجاز باشد |
| Voc بالاتر از Vdc Max | ولتاژ مدار باز از حد ورودی عبور کرده | نباید اتفاق بیفتد |
پس اگر یک اینورتر اجازه نسبت DC/AC بالاتر را میدهد، این به معنی اجازه عبور از Maximum DC Input Voltage نیست.
اشتباهات متداول در محاسبه Voc استرینگ
استفاده مستقیم از Voc دیتاشیت
Voc در STC برای کنترل نهایی حداکثر ولتاژ کافی نیست. باید اثر دمای پایین بررسی شود.
استفاده از Vmp بهجای Voc
Vmp برای محدوده کاری MPPT مهم است، اما برای کنترل حداکثر ولتاژ ورودی، Voc پارامتر اصلی است.
نادیده گرفتن کمینه دمای واقعی محل
استفاده از یک دمای فرضی نامناسب میتواند حداکثر Voc را کمتر از واقعیت نشان دهد.
گرد کردن حداکثر تعداد به بالا
اگر محاسبه حداکثر تعداد مثلاً ۱۸٫۷ پنل باشد، نتیجه مجاز ۱۸ پنل است؛ نه ۱۹ پنل.
اشتباه گرفتن Maximum MPPT با Maximum DC
این دو پارامتر مستقلاند و هر کدام باید مطابق دیتاشیت اینورتر بررسی شوند.
در نظر نگرفتن نسخه دقیق پنل یا اینورتر
دو محصول با توان مشابه میتوانند Voc، ضریب دمایی و محدودیت ورودی متفاوتی داشته باشند.
قبل از نهایی کردن تعداد پنل استرینگ چه چیزهایی را بررسی کنیم؟
- Voc پنل در STC
- ضریب دمایی Voc پنل
- کمینه دمای طراحی محل پروژه
- تعداد پنلهای سری هر استرینگ
- Maximum DC Input Voltage اینورتر
- حداکثر محدوده MPPT
- حداقل محدوده MPPT
- Vmp پنل در دمای بالا
- حداکثر جریان هر MPPT
- حداکثر Isc ورودی
- تعداد MPPTهای مستقل
- دستورالعمل رسمی سازنده تجهیزات
نتیجه نهایی
Voc استرینگ باید در سردترین شرایط طراحی کنترل شود؛ زیرا کاهش دمای پنل میتواند ولتاژ مدار باز را افزایش دهد.
اگر Voc اصلاحشده استرینگ از Maximum DC Input Voltage اینورتر بیشتر شود، تعداد پنل سری بیش از حد مجاز است و باید طراحی استرینگ اصلاح شود.
در مقابل، کم کردن تعداد پنل نیز باید با حداقل ولتاژ MPPT در شرایط گرم هماهنگ باشد.
تعداد مناسب پنل سری جایی بین این دو محدودیت قرار میگیرد و باید با دیتاشیت دقیق پنل و اینورتر تأیید شود.
سؤالات متداول
بله، طراحی نباید بر پایه عبور از حداکثر ولتاژ اعلامشده سازنده باشد. حداکثر ولتاژ ورودی DC باید در تمام شرایط طراحی رعایت شود.
با کاهش دمای سلول خورشیدی، ولتاژ مدار باز افزایش پیدا میکند. مقدار این تغییر به ضریب دمایی Voc همان پنل بستگی دارد.
برای کنترل حداکثر تعداد پنل سری، Voc پنل در سردترین شرایط مهم است. Vmp بیشتر برای کنترل محدوده کاری MPPT استفاده میشود.
خیر. Maximum MPPT Voltage حد بالای محدوده ردیابی نقطه حداکثر توان است، در حالی که Maximum DC Input Voltage حداکثر ولتاژ مجاز ورودی DC اینورتر است.
خیر. Voc معمولاً از Vmp بیشتر است. Voc ولتاژ مدار باز است و Vmp ولتاژ در نقطه حداکثر توان.
خیر، این دو موضوع متفاوتاند. برخی اینورترها مقدار مشخصی Oversizing توان DC را طبق دیتاشیت مجاز میدانند، اما محدودیت حداکثر ولتاژ DC باید رعایت شود.
بله. آرایش هر استرینگ متصل به ورودیهای MPPT باید با محدودیتهای ولتاژ و جریان همان اینورتر سازگار باشد.
از نظر محاسبه حداکثر تعداد، عدد باید به پایین گرد شود؛ بنابراین نتیجه ۱۸ پنل خواهد بود.
بله. مشخصات الکتریکی و محدودیتهای طراحی باید بر اساس دیتاشیت همان مدل پنل و شرایط پروژه بررسی شوند.
دیتاشیت پنل و اینورتر و تعداد پنلهای سری باید توسط فرد متخصص بررسی شود. به دلیل وجود ولتاژ DC بالا، دستکاری اتصالات سیستم توسط افراد غیرمتخصص مناسب نیست.
قبل از انتخاب تعداد پنل، محدوده ولتاژ را کامل بررسی کنید
تعداد پنل سری باید هم از نظر Voc در سرمای پروژه و هم از نظر Vmp در گرمای پروژه با محدوده ورودی اینورتر سازگار باشد.
