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旁路二极管在太阳能电池组件中的关键作用

钜大LARGE  |  点击量:415次  |  2019年08月07日  

摘要
一、热斑效应一串联支路中被遮蔽的太阳能电池组件,将被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳能电池组件此时会发热,这就是热斑效应。这种... 关键字:太阳能电池组件 热斑效应 二极管 太阳能发电系统。

一、热斑效应


一串联支路中被遮蔽的太阳能电池组件,将被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳能电池组件此时会发热,这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏太阳能电池。有光照的太阳能电池所产生的部分能量,都可能被遮蔽的电池所消耗。为了防止太阳能电池由于热斑效应而遭受破坏,最好在太阳能电池组件的正负极间并联一个旁路二极管,以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。


二、Bypassdiode的作用:


当电池片出现热斑效应不能发电时,起旁路作用,让其它电池片所产生的电流从二极管流出,使太阳能发电系统继续发电,不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。


三、Bypassdiode选择原则:


1、耐压容量为最大反向工作电压的两倍;


2、电流容量为最大反向工作电流的两倍;


3、结温温度应高于实际结温温度;


4、热阻小;


5、压降小;


四、实际结温温度测量方法:


把组件放在75度烘箱中至热稳定,在二极管中通组件的实际短路电流,热稳定后(例如1h),测量二极管的表面温度,根据以下公式计算实际结温:


Tj=Tcase+R*U*I


其中R为热阻系数,由二极管厂家给出,Tcase是二极管表面温度(用热电偶测出),U是二极管两端压降(实测值),I为组件短路电流。计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。


五、旁路二极管对电路影响示意图:



当电池片正常工作时,旁路二极管反向截止,对电路不产生任何作用;若与旁路二极管并联的电池片组存在一个非正常工作的电池片时,整个线路电流将由最小电流电池片决定,而电流大小由电池片遮蔽面积决定,若反偏压高于电池片最小电压时,旁路二极管导通,此时,非正常工作电池片被短路。


六、每个旁路二极管并联电池片数目的计算


1、旁路二极管电流容量最小应为:


I=4.73×2=8.46A


2、选用10SQ030型二极管


最大返偏电压为:VRRM=30vIAV=10AVF=0.55V


TJ=-55-200℃


3、耐压容量为30Ⅴ的旁路二极管最多可保护125×125电池片数目为:


N=30/(2×0.513)≈29.24


即最多可保护29片125×125电池片;


4、旁路二极管截止状态时存在反向电流,即暗电流,一般小于0.2微安;


原则上每个电池片应并联一个旁路二极管,以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目,但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在,对于硅电池,每十五个电池片可并联一个旁路二极管为最佳。


遮蔽一个电池片与遮蔽两块电池片各一半的效果不同,所以遮蔽不可避免时,尽量使遮蔽尽可能多的电池,每个电池尽可能少的阴影。


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