Як підключити сонячні панелі: схеми до інвертора, станції та акумулятора

Як підключити сонячні панелі, залежить від того, куди піде енергія: у зарядну станцію, гібридний інвертор чи акумулятор. Від цього залежить схема підключення сонячних панелей до інвертора чи станції, тип з'єднання і захист. Але для будь-якого підключення сонячних панелей діють три правила, які не можна порушувати:

1. 1 Напруга ланцюжка панелей на морозі не повинна перевищувати максимум входу інвертора чи станції.
2. 2 Струм панелей не повинен перевищувати максимальний струм входу.
3. 3 Акумулятор — лише через контролер заряду, ніколи напряму від панелі.

Чесна примітка: в EnergoPoint є портативні сонячні панелі, зарядні станції, гібридні інвертори й акумулятори. Дахових модулів, сонячного кабелю, конекторів MC4 і монтажу ми не продаємо — тут описані принципи для обох випадків.

Що написано на панелі: Voc, Vmp, Isc, Imp

На звороті кожної панелі є табличка з параметрами. Саме їх ви порівнюватимете з паспортом інвертора чи станції:

Чому найважливіша саме Voc: на холоді напруга панелей зростає. У морозний ясний ранок ланцюжок панелей видає більше, ніж написано на табличці, — і якщо інвертор розрахований впритул, його вхід можна пошкодити. Тому розрахунок завжди роблять за Voc із поправкою на найнижчу температуру вашого регіону.

Схеми підключення сонячних панелей: послідовна, паралельна, змішана

Є три способи з'єднати кілька панелей між собою. Від схеми залежать напруга і струм, які прийдуть на вхід.

Послідовне з'єднання

Плюс однієї панелі з'єднують з мінусом наступної — так утворюється стрінг (рядок). Напруги панелей складаються, а струм залишається як в однієї панелі. Послідовне підключення сонячних панелей — основний варіант для гібридних інверторів з високовольтним PV-входом: висока напруга і малий струм означають менші втрати в кабелі.

Мінус: тінь на одній панелі знижує струм усього рядка. Байпасні діоди в панелях частково рятують, але затінення варто уникати ще на етапі розміщення.

Паралельне з'єднання

Плюси всіх панелей з'єднують разом, мінуси — разом (для MC4 — через Y-розгалужувачі). Струми складаються, а напруга залишається як в однієї панелі. Паралельне підключення сонячних панелей підходить для зарядних станцій і контролерів з низьковольтним входом. Якщо паралельних рядків три й більше, на кожен ставлять запобіжник: при пошкодженні одного рядка в нього потече струм усіх інших.

Змішане (послідовно-паралельне)

Кілька однакових стрінгів з'єднують паралельно. Так будують більші системи, коли однієї послідовної гілки замало, а напруга вже біля межі входу.

• В одному стрінгу — лише однакові панелі (одна модель, однаковий Imp): найслабша панель обмежує струм усього рядка.
• Паралельні стрінги — однакової напруги, тобто з однаковою кількістю однакових панелей.

Портативна панель → зарядна станція

Найпростіший сценарій — без монтажу й без електрика. Що перевірити в паспорті станції:

• Діапазон напруги сонячного входу. Voc панелі (або сума Voc послідовно з'єднаних панелей) має вкладатися в нього.
• Максимальний струм і потужність входу. Струм панелі — не більший за максимум; якщо потужність панелей більша, станція просто візьме свій максимум.
• Роз'єм. У панелей — MC4 або фірмовий, у станцій — XT60, Anderson, DC7909 тощо. Часто потрібен перехідник; полярність перевіряйте до першого підключення.

Дві панелі до станції: послідовно — якщо вхід допускає подвоєну напругу; паралельно — якщо вхід низьковольтний, але витримує подвоєний струм.

У нашому каталозі — портативні сонячні панелі ALLPOWERS від 60 до 600 Вт (складні й гнучкі) і зарядні станції із сонячним входом. Діапазон сонячного входу й тип роз'єму дивіться в картці та паспорті конкретної моделі. Скільки енергії реально дає така панель — у статті сонячні панелі для резервного живлення.

Схема підключення сонячних панелей до гібридного інвертора

Схема сонячної електростанції з гібридним інвертором виглядає так: стрінги панелей → DC-вимикач і запобіжники → захист від перенапруги (ПЗІП) → PV-вхід інвертора (MPPT1, MPPT2) → інвертор, який з'єднаний з акумулятором, мережею й резервними споживачами. Що входить у систему і які бувають типи — у статті сонячна електростанція для дому, а сторона мережі, щитка й батареї — у статті схема підключення гібридного інвертора до будинку.

Для підключення сонячних панелей до інвертора з його паспорта потрібні: максимальна вхідна напруга PV, робочий діапазон MPPT, напруга старту, кількість MPPT і стрінгів на кожен MPPT, максимальний струм на MPPT, максимальна потужність PV.

Розрахунок сонячних панелей для інвертора: приклад

Як підібрати сонячні панелі до інвертора — покроково. Усі цифри нижче умовні, лише для ілюстрації методу; для розрахунку беріть табличку своєї панелі й datasheet виробника свого інвертора.

1. 1 Максимум панелей у стрінгу = макс. напруга PV-входу ÷ (Voc × поправка на холод). Поправка = 1 + |коефіцієнт Voc| × (25 °C − мінімальна температура регіону). Умовна панель: Voc 50 В, коефіцієнт −0,3 %/°C, мороз −20 °C → поправка 1 + 0,003 × 45 ≈ 1,135, Voc на морозі ≈ 56,8 В. Умовний інвертор з максимумом 500 В: 500 ÷ 56,8 ≈ 8,8 → не більше 8 панелей.
2. 2 Мінімум панелей = нижня межа MPPT ÷ Vmp у спеку. Умовно: Vmp 42 В, у спеку беремо запас ~15 % → ≈ 36 В; нижня межа MPPT 150 В: 150 ÷ 36 ≈ 4,2 → щонайменше 5 панелей.
3. 3 Струм: Imp (і Isc, якщо інвертор нормує його окремо) — не більший за максимальний струм MPPT. Умовна панель з Imp 10 А на MPPT з максимумом 13 А — підходить.
4. 4 Потужність: сумарна потужність усіх стрінгів — у межах дозволеної для PV-входу за паспортом.

Отже, для цього умовного прикладу допустимо від 5 до 8 панелей у стрінгу. Щоб швидко прикинути кількість панелей під споживання, скористайтеся калькулятором сонячних панелей.

Два MPPT: як розкласти панелі

Якщо в інвертора два MPPT-трекери, панелі на різних схилах даху або з різною орієнтацією підключають на різні MPPT — кожен знайде свою оптимальну точку. На одному MPPT стрінги мають бути однаковими за кількістю й моделлю панелей.

Приклад: інвертор Deye

Підключення сонячних панелей до інвертора Deye йде за тими самими правилами. У низьковольтних гібридних Deye під батарею 48 В зазвичай два MPPT; межі напруги й струму PV-входу дивіться в datasheet конкретної моделі — у різних серій вони різні. Розрахунок робиться за кроками вище, а після підключення в меню інвертора налаштовують пріоритети джерел і параметри батареї. Моделі в наявності — у розділі інвертори Deye, а всі гібридні інвертори з вбудованим MPPT — у каталозі.

Високовольтні й низьковольтні системи: не плутати

Коли кажуть «високовольтний» чи «низьковольтний» гібрид, мова про напругу акумулятора, а не панелей. PV-вхід із MPPT є в обох типах, і панелі до нього підключають за тими самими правилами. Низьковольтні інвертори працюють з акумуляторами 48 В, трифазні високовольтні (наприклад, серії Deye HP3) — з високовольтними акумуляторами.

До акумулятора — лише через контролер заряду

Панель напряму на акумулятор не підключають. Без контролера ніщо не обмежує заряд: свинцева батарея перезаряджається, а літієва LiFePO4 змушує BMS працювати в захисті — це шкодить ресурсу і небезпечно.

Сонячний контролер буває двох типів:

• PWM — простіший і дешевший, ефективно працює, коли робоча напруга панелі близька до напруги акумулятора.
• MPPT — перетворює надлишок напруги на додатковий струм заряду, ефективніший і дозволяє збирати панелі в послідовні стрінги для батарей 24 чи 48 В.

У гібридному інверторі й у зарядній станції MPPT-контролер уже вбудований — окремий не потрібен. Якщо ставите окремий контролер, підключайте спершу акумулятор, потім панелі, а відключайте у зворотному порядку — так, як вимагає інструкція контролера. Окремих контролерів заряду в нашому каталозі немає. Що таке MPPT і як він працює в інверторі — у статті що таке інвертор і які бувають.

Захист і безпека

• DC-запобіжники на кожен стрінг, якщо паралельних рядків три й більше.
• DC-вимикач між панелями та інвертором — щоб знеструмити PV-вхід перед будь-якими роботами.
• ПЗІП (захист від імпульсних перенапруг) на стороні постійного струму.
• Заземлення рам панелей і конструкцій.
• MC4 не роз'єднують під навантаженням — спершу вимикають DC-вимикач або інвертор: на постійному струмі виникає дуга.
• Кабель — спеціальний сонячний, переріз під струм і довжину лінії за таблицями виробника кабелю.

Підключення сонячних панелей своїми руками доречне для портативної панелі й зарядної станції. Дахова система — це стрінги з напругою в сотні вольт постійного струму: таку роботу виконує кваліфікований електрик чи інсталятор. Якщо потрібен майстер для підключення інвертора й батареї — допоможемо підібрати електрика.

Типові помилки

• Voc на морозі перевищила максимум входу — розрахунок «впритул» за табличкою.
• Панелі різних моделей в одному стрінгу.
• Переплутана полярність.
• Панель підключено напряму до акумулятора, без контролера.
• Частина стрінга в тіні.
• Три й більше паралельних рядків без запобіжників.
• Роз'єднання MC4 під навантаженням.
• Роз'єм станції не збігається з панеллю, а перехідник підібрано без перевірки полярності.

Підсумок

Порядок дій для підключення сонячних панелей: визначте, куди підключаєте (станція, інвертор чи акумулятор) → випишіть Voc, Vmp й Imp з таблички → порівняйте з паспортом входу → оберіть послідовне чи паралельне з'єднання → поставте захист. Гібридні інвертори з вбудованим MPPT — у розділі інвертори, портативні панелі — у розділі сонячні панелі.