เมื่อคุณได้กำหนด จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ที่คุณต้องการ ขั้นตอนต่อไปคือการออกแบบชุดแผงโซลาร์เซลล์ การเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไป ในขั้นตอนนี้ สิ่งสำคัญคือต้องปรับการตั้งค่าแบบอนุกรมให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์หรืออินเวอร์เตอร์ไฮบริดของคุณ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และการผลิตพลังงานสูงสุดจากระบบของคุณ
ในคู่มือนี้ เราจะเน้นที่ การต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรม รวมถึง ข้อดีความเสี่ยง ที่อาจเกิดขึ้น และวิธีการคำนวณ จำนวนสูงสุด ของแผงโซลาร์เซลล์ที่สามารถต่ออนุกรมได้
ความหมายของการต่อแผงโซลาร์เซลล์ในสายอนุกรม
การต่อแผงโซลาร์เซลล์ในสายอนุกรมหมายถึงการเชื่อมต่อขั้ว บวก ของแผงหนึ่ง กับ ขั้ว ลบ ของแผงถัดไป ซึ่ง เพิ่ม แรงดันไฟฟ้าของระบบในขณะที่ รักษา กระแสไฟฟ้าให้เท่าเดิม การตั้งค่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแรงดันสูงและทำงานได้ดีที่สุดกับเครื่องควบคุมการชาร์จ MPPT
ตัวอย่างเช่น หากคุณต่อแผงโซลาร์เซลล์ 12V จำนวนสามแผงที่มีค่ากระแส 5A ต่ออนุกรม แรงดันไฟฟ้ารวมจะเป็น 36V ขณะที่กระแสไฟฟ้ายังคงเป็น 5A
ข้อดีของการต่อแผงโซลาร์เซลล์ในสายอนุกรม
1. แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในการต่อแบบอนุกรมช่วยลดการสูญเสียพลังงาน (P = I²R) และลดแรงดันตกคร่อม เพิ่มประสิทธิภาพ ในการเดินสายไฟระยะยาว
2. เนื่องจากการต่อแบบอนุกรมรักษากำลังไฟฟ้าโดยมีกระแสไฟฟ้าต่ำกว่า สายไฟที่บางและราคาถูกกว่า สามารถนำมาใช้ได้ ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง
3. เมื่อเทียบกับการต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบขนาน การต่อแบบอนุกรมช่วยลดความจำเป็นในการใช้กล่องรวมสายหลายกล่องและฟิวส์เสริม ทำให้การออกแบบระบบง่ายขึ้น
ความเสี่ยงของการต่อแผงโซลาร์เซลล์ในสายอนุกรม
1. เงามืดส่งผลต่อการผลิตไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการต่ออนุกรม หากแผงใดแผงหนึ่งถูกบัง แดงสกปรก หรือทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพ ผลลัพธ์ของสายทั้งหมดจะลดลงอย่างมาก
2. การต่อแผงโซลาร์เซลล์ในสายอนุกรมไม่เพียงแต่เพิ่มแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังเพิ่ม ความเสี่ยงของแรงดันไฟฟ้าเกิน หากไม่มีการออกแบบที่เหมาะสม อาจทำให้อุปกรณ์เสียหายและเกิดไฟฟ้าช็อตได้
ต่อไปเราจะอธิบายวิธีการคำนวณจำนวนแผงโซลาร์เซลล์สูงสุดที่คุณสามารถต่ออนุกรมได้อย่างปลอดภัย
การคำนวณจำนวนแผงโซลาร์เซลล์ในสายอนุกรม
หลังจากกำหนดจำนวนแผงโซลาร์เซลล์ที่ระบบของคุณต้องการ ขั้นตอนสำคัญถัดไปคือการตรวจสอบให้แน่ใจว่ากำลังไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ารวมของแผงโซลาร์เซลล์ของคุณอยู่ภายในขีดจำกัดของ อินเวอร์เตอร์ไฮบริด หรือ เครื่องควบคุมการชาร์จ
ขั้นตอนที่ 1. ตรวจสอบกำลังไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดของ PV
ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากำลังวัตต์รวมของแผงโซลาร์เซลล์ทั้งหมดของคุณ ไม่เกินกำลังไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดของ PV ที่ระบุไว้สำหรับอินเวอร์เตอร์หรือเครื่องควบคุมการชาร์จของคุณ เพื่อปกป้องอุปกรณ์จากการทำงานเกินและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น
ขั้นตอนที่ 2. คำนวณจำนวนแผงโซลาร์เซลล์ที่สามารถต่ออนุกรมได้
จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ที่คุณสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมได้อย่างปลอดภัยขึ้นอยู่กับขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าของตัวควบคุมการชาร์จ MPPT หรืออินเวอร์เตอร์ไฮบริด มี ขอบเขตสำคัญ 2 ประการ ที่ต้องพิจารณา:
- เพื่อให้ระบบของคุณเริ่มชาร์จได้อย่างมีประสิทธิภาพ แรงดันไฟฟ้าแบบอนุกรมต้องถึง อย่างน้อยแรงดันเริ่มต้นของ MPPT ซึ่งช่วยให้ตัวควบคุมเปิดใช้งานและเริ่มติดตามพลังงาน แม้ในสภาพแสงน้อย
จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ขั้นต่ำแบบอนุกรม = แรงดันเริ่มต้น MPPT ÷ แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (Voc) ของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผง
- ในเวลาเดียวกัน แรงดันไฟฟ้ารวมของสายอนุกรมของคุณต้อง ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดของอินเวอร์เตอร์หรือตัวควบคุม เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน โดยเฉพาะในอากาศหนาวที่ Voc เพิ่มขึ้น การเกินขีดจำกัดนี้อาจทำให้อุปกรณ์ของคุณเสียหาย
จำนวนแผงโซลาร์เซลล์สูงสุดแบบอนุกรม = แรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดของอินเวอร์เตอร์/ตัวควบคุมการชาร์จ ÷ แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (Voc) ของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผง
โดยทั่วไป สำหรับการตั้งค่าระบบโซลาร์เซลล์ใน RV แผงโซลาร์เซลล์มักมีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (Voc) ระหว่าง 18V ถึง 24V ตัวควบคุมการชาร์จ MPPT ที่ใช้ใน RV มักรองรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุด 100V ถึง 150V จากข้อมูลนี้ คุณสามารถเชื่อมต่อแผงได้โดยทั่วไป 3 ถึง 6 แผงแบบอนุกรม
ในระบบโซลาร์เซลล์ที่อยู่อาศัย แผงมักมี Voc สูงกว่า โดยอยู่ระหว่าง 38V ถึง 48V อินเวอร์เตอร์ที่อยู่อาศัยมักอนุญาตให้แรงดันไฟฟ้าขาเข้าระหว่าง 450V ถึง 600V บางครั้งสูงถึง 1000V ในการติดตั้งขนาดใหญ่ ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถเชื่อมต่อแผงได้ระหว่าง 8 ถึง 14 แผงแบบอนุกรม
หมายเหตุ:
⚠️ ใช้ค่าระดับแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (Voc) ของแผงโซลาร์เซลล์ของคุณเสมอ และใช้ปัจจัยแก้ไขอุณหภูมิหากพื้นที่ของคุณมีอุณหภูมิต่ำ (อากาศหนาวจะเพิ่ม Voc)
วิธีเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรม
มาดูตัวอย่างปฏิบัติจริงเพื่อดูวิธีการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์และเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรมและรักษาความปลอดภัยในสถานการณ์จริง
สมมติว่าระบบโซลาร์เซลล์ 400W ประกอบด้วย แปดแผง 50W แต่ละแผงมีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (Voc) 23.33V และกระแสลัดวงจร (Isc) 2.73A คุณต้องออกแบบการเดินสายให้ตรงกับสเปคของ ตัวควบคุมการชาร์จ 45a ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุด 100V
การเชื่อมต่อแผงทั้งแปดแผงแบบอนุกรมจะได้แรงดัน 186.64V ซึ่งเกินขีดจำกัดของตัวควบคุมและเสี่ยงต่อการเสียหายของอุปกรณ์
เพื่อให้อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัย, หารขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าของตัวควบคุม (100V) ด้วย Voc ของแผง (23.33V) ซึ่งเท่ากับประมาณ 4.28 เนื่องจากคุณไม่สามารถเกินขีดจำกัดนี้ได้ ให้ปัดลงเหลือสี่แผงต่อสาย นั่นหมายความว่าแผงโซลาร์เซลล์ 8 แผงควรเชื่อมต่อโดยใช้ การกำหนดค่าซีรีส์-ขนาน โดยมีสองสายของแผง 4 แผงต่อสายเชื่อมต่อแบบขนาน
นี่คือวิธีการเดินสายแผงในรูปแบบอนุกรม-ขนานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ:
1. จัดกลุ่มแผง
แบ่งแผง 8 แผงออกเป็นสองกลุ่ม กลุ่มละ 4 แผง
2. เชื่อมต่อแต่ละกลุ่มของแผง 4 แผงแบบอนุกรม
สำหรับแต่ละกลุ่ม ให้เชื่อมต่อขั้วบวก (+) ของแผงแรกกับขั้วลบ (–) ของแผงที่สอง ทำซ้ำแบบนี้จนแผงทั้ง 4 แผงเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ ที่ปลายสายแต่ละสายจะมีสายบวกและสายลบเหลืออยู่คนละเส้น
3. ทำซ้ำสำหรับกลุ่มที่สอง
ทำเช่นเดียวกันกับชุดที่สองของแผง 4 แผงเพื่อสร้างสายอนุกรมที่เหมือนกันอีกชุดหนึ่ง
4. เชื่อมต่อสายอนุกรมสองสายเข้าด้วยกันแบบขนาน
นำสายบวกจากทั้งสองสายมาต่อรวมกัน ทำเช่นเดียวกันกับสายลบ ใช้กล่องรวมสาย PV หรือขั้วต่อแบบขนานที่เหมาะสมเพื่อการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้
การตั้งค่านี้จะรักษาแรงดันไฟฟ้ารวมที่ 93.32V (4 × 23.33V) และเพิ่มกระแสไฟเป็น 5.46A (2.73A × 2) ซึ่งอยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัยภายในขีดจำกัดการรับเข้า 45A ของตัวควบคุมการชาร์จ
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรม
ฉันสามารถเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์ที่มีกำลังวัตต์ต่างกันเข้าด้วยกันได้ไหม
ไม่แนะนำ ในการเดินสายแบบอนุกรม แผงทั้งหมดต้องมีกระแสไฟเท่ากัน หากคุณเชื่อมต่อแผง 100W (5.56A) กับแผง 150W (8.3A) สายทั้งหมดจะถูก จำกัดที่กระแสไฟต่ำสุด ซึ่งส่งผลให้พลังงานที่มีศักยภาพสูญเปล่า
การผสมแผงที่มีแรงดันต่างกันก็สามารถทำให้เกิดความไม่สมดุลและลดประสิทธิภาพโดยรวมได้ เพื่อให้ระบบมีความเสถียรและมีประสิทธิภาพ ควรใช้แผงโซลาร์เซลล์ที่เหมือนกันในสายอนุกรมเสมอ
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าแผงหนึ่งถูกบังเงาในสายอนุกรม?
กระแสไฟจะลดลงไปที่ระดับของแผงที่มีประสิทธิภาพต่ำที่สุด ทำให้ผลผลิตของสายทั้งหมดลดลง ควรใช้ไดโอดบายพาสหรือหลีกเลี่ยงเงา แม้แต่เงาบางส่วนก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตพลังงานในสายอนุกรม ดังนั้นการวางแผงและการออกแบบที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญ
ตัวควบคุมการชาร์จประเภทใดที่เหมาะสมกว่าสำหรับการเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์แบบอนุกรม?
ตัวควบคุมการชาร์จแบบ MPPT เหมาะสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมมากกว่า เพราะมันแปลงแรงดันไฟฟ้าที่เกินมาเป็นกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะเมื่อแรงดันขาเข้าสูงกว่าแรงดันแบตเตอรี่ ช่วยเพิ่มการเก็บเกี่ยวพลังงานและประสิทธิภาพในสภาพแสงแดดที่เปลี่ยนแปลงได้สูงสุด
