La caja de conexiones solar fotovoltaica

- Feb 18, 2021-

El principio de funcionamiento de la caja de conexiones fotovoltaica

 

PV junction box


La caja de conexiones solar fotovoltaica es un conector entre la matriz de células solares compuesta por módulos de células solares y el dispositivo de control de carga solar. Es un diseño integral de campo cruzado que integra el diseño eléctrico, el diseño mecánico y la ciencia de materiales. La caja de conexiones del módulo de células solares juega un papel importante en la composición del módulo solar, que conecta principalmente la energía generada por la célula solar con líneas externas. La caja de conexiones fotovoltaica se pega junto con el tablero posterior de los componentes mediante gel de sílice, y los cables salientes en los componentes están conectados con los cables internos en la caja de conexiones, y los cables internos están conectados con los cables externos para que los componentes y los cables externos conduzcan. El diodo de la caja de conexiones garantiza que los componentes puedan funcionar normalmente cuando están bloqueados de la luz.


Papel principal de PV Junction Box

Las cajas de conexiones fotovoltaicas conectan y protegen los módulos solares fotovoltaicos, conectan la energía generada por las células solares a las líneas externas y conducen la corriente generada por los módulos fotovoltaicos.


PV Junction Box'sPotencia nominal

La potencia de la caja de conexiones fotovoltaicas se prueba en condiciones estándar: 25 oC, AM1,5, 1000W/M2. Por lo general es WP, pero también puede ser W. La potencia medida bajo este estándar se denomina potencia nominal.


Diodo

La clave de la caja de conexiones es la elección del diodo, que varía según el tipo de celda en el módulo. El diodo dentro de la caja de conexiones fotovoltaica debe utilizarse como diodo de derivación para proteger el módulo contra puntos calientes.

Bypass Diode

Diodes of solar PV junction 


Cuando el componente está funcionando normalmente, el diodo de derivación está en estado de corte, y hay una corriente inversa, a saber, corriente oscura, que generalmente es menor que 0,2 oA. La corriente oscura reduce la corriente generada por el componente, aunque por un pequeño margen.


Idealmente, cada celda debe estar conectada a un diodo de derivación, pero no es económico debido al costo del diodo de derivación, la pérdida de corriente oscura y la caída de voltaje en el estado de funcionamiento. Además, las posiciones de las células de los módulos fotovoltaicos están relativamente concentradas, y los diodos correspondientes deben conectarse en condiciones de disipación de calor suficientes.


Por lo tanto, es generalmente razonable utilizar un diodo de derivación para proteger múltiples grupos de baterías interconectadas. Esto puede reducir el costo de producción de los módulos fotovoltaicos, pero también afectar negativamente a su rendimiento. De hecho, si la potencia de salida de una célula en una cadena de celdas cae, entonces esta cadena de células, incluyendo las que funcionan correctamente, sería aislada del sistema del módulo PV por el diodo de derivación. El resultado es que la potencia de salida de todo el módulo PV cae demasiado debido a la falla de una sola célula.


Además de los problemas anteriores, debe tenerse en cuenta la conexión entre el diodo de derivación y su diodo de derivación adyacente. En realidad, estas conexiones se ven afectadas por las tensiones que resultan de cambios periódicos en la carga mecánica y la temperatura. Por lo tanto, en el uso a largo plazo de módulos fotovoltaicos, las conexiones anteriores pueden fallar debido a la fatiga, lo que resulta en módulos fotovoltaicos anormales.


Enmascarar una batería es diferente de enmascarar la mitad de cada batería, por lo que cuando el enmascaramiento es inevitable, trate de cubrir tantas baterías como sea posible, con la menor cantidad de sombras por batería como sea posible.

Efecto Punto Caliente

En los módulos solares, las células individuales se conectan en serie, las llamadas series, para lograr voltajes más altos del sistema. Una vez que una de las células está bloqueada (por ejemplo, una rama de árbol o una antena, etc.), la batería afectada deja de funcionar como fuente de energía y se convierte en un consumidor de energía. Otras baterías descubiertas siguen pasando corriente a través de ellos, causando altas pérdidas de energía, "puntos calientes" e incluso daños en la batería.


Hot spot of solar panel


Para evitar este problema, los diodos de derivación están conectados en paralelo a una o más celdas en serie. Así que la corriente de derivación pasa a través del diodo, pasando por la célula blindada.


Cuando la célula está funcionando normalmente, el diodo de derivación revertirá el corte, lo que no tendrá ningún efecto en el circuito. Si los grupos de baterías paralelas de diodos de derivación tenían una batería de trabajo anormal, toda la corriente del circuito se decidirá por la celda de corriente mínima, el tamaño actual se determina por el área cubierta de la celda, cuando el sesgo inverso es mayor que el voltaje mínimo de la celda, la conducción de diodo de derivación. En este punto, la célula de trabajo anormal es de cortocircuito.


La formación de puntos calientes de los componentes de la batería se debe principalmente a factores externos, como los componentes o componentes locales que están protegidos por objetos de protección. Los objetos de protección comunes incluyen: hojas, polvo, nubes, animales y heces de animales, nieve, etc. Los factores internos incluyen la resistencia interna de las células solares y la corriente inversa de las células solares. Esta conclusión se puede obtener del circuito equivalente real de la célula. La carga está en serie con la resistencia interna de la célula solar y la corriente que fluye a través de la carga se obtiene del diagrama de circuito equivalente: I-Iph-ID-ISh, y la potencia de trabajo de la resistencia de la serie es P-I2Rs. Por lo tanto, para la batería, cuanto menor sea la resistencia interna, mejor.


La resistencia interna se refiere principalmente a la resistencia interna generada por el proceso de fabricación de la propia batería, y la resistencia interna generada por la correa de soldadura. Por lo tanto, el proceso de soldadura de la batería debe prestarse suficiente atención a. La elección de la correa de soldadura también debe elegir la pequeña resistencia interna. En cuanto al factor de corriente inversa, es necesario analizar desde el circuito equivalente real. Para diferentes celdas, la corriente oscura es diferente.


La resistencia interna se refiere principalmente a la resistencia interna generada por el proceso de fabricación de la propia batería, y la resistencia interna generada por la correa de soldadura. Por lo tanto, el proceso de soldadura de la batería debe prestarse suficiente atención a. La elección de la correa de soldadura también debe elegir la pequeña resistencia interna. En cuanto al factor de corriente inversa, es necesario analizar desde el circuito equivalente real. Para diferentes celdas, la corriente oscura es diferente.


La temperatura de la matriz de componentes T instalada en el entorno externo está relacionada con la intensidad del sol L, la temperatura ambiental Ts del sistema y la temperatura Ti generada por la resistencia interna. La temperatura del componente se puede expresar como T-T+-Ts+-L+Ti


El daño de la mancha caliente es enorme, y el efecto de punto caliente es muy fácil de ocurrir en el caso de que nadie está manteniendo la estación de energía de la matriz de módulos. Cómo evitar o reducir el efecto adverso de la mancha caliente en el módulo se convierte en un problema importante en el diseño del módulo.

Principio de selección de diodos

La selección del diodo de derivación sigue principalmente los siguientes principios:

1. La capacidad de tensión de resistencia es el doble de la tensión de trabajo inversa máxima.

2. La capacidad actual es dos veces de la corriente máxima de funcionamiento inverso.

3. La temperatura de unión debe ser superior a la temperatura de unión real.

4, pequeña resistencia térmica.

5. Pequeña caída de presión.


Selección de caja fotovoltaica

Para elegir una caja de conexiones fotovoltaica, el tamaño actual del componente es la información principal, una es la corriente máxima de trabajo, otra es la corriente de cortocircuito. Por supuesto, la corriente máxima que los componentes pueden emitir cuando la corriente de cortocircuito, de acuerdo con el cálculo de corriente de cortocircuito de la corriente nominal de la caja de conexiones debe ser un factor de seguridad relativamente grande, de acuerdo con el cálculo de corriente de trabajo máxima de la caja de conexiones es un factor de seguridad más pequeño.

La forma científica de seleccionar la caja de unión fotovoltaica debe ser de acuerdo con la regla de voltaje de la célula y el cambio de corriente celular con intensidad de la luz. Usted tiene que saber lo que la luz pico está en su área, a continuación, comprobar la corriente máxima posible contra la curva de la corriente de la celda con la intensidad de la luz, y luego elegir la corriente nominal de la caja de conexiones fotovoltaica.