ลองนึกภาพสถานการณ์ที่ไฟทั้งหมดในบ้านของคุณดับลงในขณะที่หลอดไฟดวงหนึ่งขาด นี่คือวิธีการทำงานของวงจรแบบอนุกรมในยุคแรกๆ ในทำนองเดียวกัน การกำหนดค่าการเดินสายของแผงโซลาร์เซลล์ส่งผลกระทบโดยตรงต่อเสถียรภาพและประสิทธิภาพของระบบ บทความนี้ให้การวิเคราะห์เชิงข้อมูลของสายไฟแบบอนุกรมเทียบกับแบบขนาน ข้อดีและข้อเสีย และวิธีการปรับการกำหนดค่าเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด
1. ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน
แผงโซลาร์เซลล์ เช่น แบตเตอรี่ มีขั้วบวกและขั้วลบ วิธีที่เชื่อมต่อขั้วเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดแรงดันไฟฟ้าและกระแสของระบบ ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวม
การเชื่อมต่อแบบอนุกรม: แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าคงที่
ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แผงโซลาร์เซลล์จะเชื่อมต่อกันเหมือนโซ่: ขั้วบวกของแผงหนึ่งเชื่อมต่อกับขั้วลบของแผงถัดไป ทำให้เกิดวงจรต่อเนื่อง
-
ลักษณะสำคัญ:
แรงดันไฟฟ้ารวมเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าของแต่ละแผง ในขณะที่กระแสไฟฟ้ายังคงเท่าเดิม ตัวอย่างเช่น แผงสองแผงที่มีพิกัด 40V และ 5A จะผลิต 80V ที่ 5A เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม
-
การใช้งาน:
การเชื่อมต่อแบบอนุกรมส่วนใหญ่ใช้เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้เป็นไปตามเกณฑ์การทำงานขั้นต่ำของอินเวอร์เตอร์ อินเวอร์เตอร์จำนวนมากต้องการช่วงแรงดันไฟฟ้าเฉพาะเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง
การเชื่อมต่อแบบขนาน: กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าคงที่
ในการเชื่อมต่อแบบขนาน ขั้วบวกทั้งหมดจะถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เช่นเดียวกับขั้วลบทั้งหมด โดยทั่วไปผ่านกล่องรวมสัญญาณ
-
ลักษณะสำคัญ:
กระแสไฟฟ้ารวมเท่ากับผลรวมของกระแสไฟฟ้าของแต่ละแผง ในขณะที่แรงดันไฟฟ้ายังคงที่ แผง 40V/5A สองแผงเดียวกันจะให้ผลผลิต 40V ที่ 10A เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน
-
การใช้งาน:
การเชื่อมต่อแบบขนานจะเพิ่มเอาต์พุตกระแสไฟฟ้าโดยไม่เกินขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ ทำให้สามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นภายในความจุของกระแสไฟฟ้าของระบบ
2. การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: ประสิทธิภาพเทียบกับความน่าเชื่อถือ
การเลือกระหว่างการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนในด้านประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และความเข้ากันได้กับส่วนประกอบของระบบ
ตัวควบคุมการชาร์จ: MPPT เทียบกับ PWM
-
ตัวควบคุม MPPT (Maximum Power Point Tracking):
เหมาะสำหรับสายไฟแบบอนุกรมมากกว่า พวกเขาปรับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าแบบไดนามิกเพื่อเพิ่มเอาต์พุตพลังงาน ทำให้เหมาะสำหรับการกำหนดค่าแบบอนุกรมแรงดันไฟฟ้าสูง
-
ตัวควบคุม PWM (Pulse Width Modulation):
เข้ากันได้กับการเชื่อมต่อแบบขนานมากกว่า ตัวควบคุมที่ง่ายกว่าและมีต้นทุนต่ำกว่าเหล่านี้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าผ่านการสลับ ทำให้มีประสิทธิภาพสำหรับการติดตั้งแบบขนานแรงดันไฟฟ้าต่ำ
ความน่าเชื่อถือ: ความทนทานต่อความผิดพลาด
การเชื่อมต่อแบบอนุกรมมีความเสี่ยงต่อความล้มเหลวแบบจุดเดียว—หากแผงหนึ่งทำงานผิดปกติ วงจรทั้งหมดจะถูกขัดจังหวะ การเชื่อมต่อแบบขนานมีความซ้ำซ้อนมากกว่า เนื่องจากแต่ละแผงทำงานอย่างอิสระ
3. กลยุทธ์การเดินสายไฟแบบอินเวอร์เตอร์
อินเวอร์เตอร์กำหนดค่าการเดินสายของแผงโซลาร์เซลล์ เนื่องจากแปลงไฟ DC เป็นไฟ AC สำหรับใช้ในครัวเรือน
อินเวอร์เตอร์แบบสตริง: การกำหนดค่าแบบอนุกรม-ขนานแบบไฮบริด
อินเวอร์เตอร์แบบสตริงต้องการช่วงแรงดันไฟฟ้าเฉพาะในขณะที่กำหนดขีดจำกัดกระแสไฟฟ้า
-
ข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้า:
แผงโซลาร์เซลล์ซิลิคอนส่วนใหญ่มีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดประมาณ 40V อินเวอร์เตอร์แบบสตริงมักจะทำงานระหว่าง 300V-500V ซึ่งจำเป็นต้องใช้แผง 8-12 แผงแบบอนุกรม
-
การขยายระบบ:
สำหรับระบบที่ใหญ่กว่า สามารถขนานสตริงแบบอนุกรมหลายชุดเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ยังคงอยู่ในขีดจำกัดกระแสไฟฟ้า
ไมโครอินเวอร์เตอร์และออปติไมเซอร์: ทางเลือกที่ยืดหยุ่น
ไมโครอินเวอร์เตอร์หรือออปติไมเซอร์ที่ติดอยู่กับแต่ละแผงช่วยให้สามารถปรับพลังงานได้อย่างอิสระ
-
การปรับให้เหมาะสมอย่างอิสระ:
แต่ละแผงทำงานที่ประสิทธิภาพสูงสุด แม้ภายใต้เงาหรือการวางแนวที่แตกต่างกัน
-
ความสามารถในการปรับขนาด:
ระบบสามารถขยายได้ทีละแผงโดยไม่มีข้อจำกัดในการจับคู่แรงดันไฟฟ้า
4. อนุกรมเทียบกับขนาน: สรุปข้อดีและข้อเสีย
|
ลักษณะ
|
อนุกรม
|
ขนาน
|
|
แรงดันไฟฟ้า
|
เพิ่มขึ้น (ผลรวมของแผง)
|
คงที่ (เท่ากับแผงเดียว)
|
|
กระแสไฟฟ้า
|
คงที่ (เท่ากับแผงเดียว)
|
เพิ่มขึ้น (ผลรวมของแผง)
|
|
ความทนทานต่อความผิดพลาด
|
ต่ำ (ความล้มเหลวครั้งเดียวขัดขวางวงจร)
|
สูง (การทำงานที่เป็นอิสระ)
|
|
ความเข้ากันได้ของอินเวอร์เตอร์
|
เหมาะสำหรับอินเวอร์เตอร์แบบสตริง
|
ดีกว่าสำหรับไมโครอินเวอร์เตอร์
|
|
การออกแบบระบบ
|
ต้องมีการจับคู่แรงดันไฟฟ้า
|
การขยายตัวที่ยืดหยุ่นกว่า
|
