태양 전지판 정션 박스의 차단 다이오드 및 바이패스 다이오드

차광 상태에서 태양광 패널 보호에 사용되는 바이패스 다이오드 및 차단 다이오드 작업

다양한 유형의 태양광 패널 설계에서 보호, 안정적이고 원활한 작동을 위해 바이패스 및 차단 다이오드가 모두 제조업체에 포함됩니다. 태양광 패널의 차단 및 바이패스 다이오드에 대해 설명합니다. 아래에서 작동 및 회로도와 함께 자세히 설명합니다.

바이패스 다이오드 태양 전지판에서 태양 전지판 내부의 부분적으로 음영 처리된 태양광 전지 어레이를 동일한 PV 전지판의 피크 일조에서 정상적으로 작동하는 태양광 스트링으로부터 보호하는 데 사용됩니다. 다중 패널 PV 스트링에서 결함이 있는 패널 또는 스트링은 태양 전지판에서 부하로 흐르는 전류에 대한 대체 경로를 제공하는 다이오드에 의해 우회되었습니다.

차단 다이오드 태양 전지판에서 배터리는 밤에 부하 역할을 하거나 구름 등으로 완전히 덮인 경우 태양 전지판 내부의 PV 전지를 통해 배터리가 방전되거나 다시 방전되는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 간단히 말해서 다이오드는 전류만 통과시키기 때문에 따라서 태양 전지판의 전류는 배터리로 흐르고(순방향 바이어스) 배터리에서 태양 전지판으로 가는 전류는 차단됩니다(역방향 바이어스).

• 관련 게시물: 태양광 PV 시스템을 어떻게 설계하고 설치합니까? 해결된 예

다이오드란 무엇입니까?

다이오드는 한 방향으로만 전류를 전달하는 단방향 반도체 장치입니다(순방향 바이어스, 즉 양극은 양극 단자에 연결되고 음극은 음극 단자에 연결됨). 반대 방향의 전류 흐름을 차단합니다(역 바이어스, 즉 양극에서 -Ve 단자로, 음극에서 +Ve 단자로).

실리콘 및 게르마늄과 같은 반도체 재료로 만들어집니다. 그들은 한 방향(역 바이어스)의 전류에 대해 높은 저항을 제공하고 반대 방향(순 바이어스)의 전류에 대한 단락 회로 경로를 작동합니다. 다음은 양극 및 음극 단자가 있는 다이오드의 일반 기호입니다.

PV의 차단 및 바이패스 다이오드 작동 패널

태양 전지 패널 시스템은 넓은 범위(mW에서 MW)의 무료 전기 에너지에 대한 최상의 대안이며 그리드 또는 오프 그리드 전력 시스템과 함께 사용할 수 있습니다. 태양광 범위 내 원하는 곳에 설치하여 전력을 생산할 수 있습니다.

태양 전지판 내부의 광전지는 표면의 직사광선에서 광자를 흡수/흡수하여 전기 에너지로 변환하는 상호 연결된 결정질 실리콘 전지로 만든 간단한 반도체 광다이오드입니다. 태양광 전지는 태양 전지판 내부에 직렬 스트링으로 연결되어 있으며 햇빛이 이러한 태양광 전지에 닿으면 정상 작동 시 전력을 생성합니다.

그러나 비, 강설 및 습도와 같은 비정상적인 환경 조건, 하늘을 덮는 완전한 구름, 태양열 복사, 온도 변화 및 태양 등에 패널 어레이의 위치 지정.

출력 및 효율성에 영향을 미치는 가장 큰 요인 중 하나는 구름, 나무, 나뭇잎, 건물 등으로 인해 태양 전지판의 전체 또는 부분적으로 음영 처리되는 것입니다. 이 경우 일부 광전지 세포는 직사광선에 노출되지 않기 때문에 전력을 생산할 수 없습니다. 이 시나리오에서 영향을 받는 셀은 부하 역할을 하며 핫스팟으로 인해 손상될 수 있습니다. 이것이 우리가 태양광 패널에 바이패스 다이오드가 필요한 이유입니다.

 

아래에서 차광된 태양광 패널이 어떻게 위험할 수 있으며 바이패스 다이오드가 태양광 패널을 방지하거나 태양광 스트링을 손상시키는 방법을 살펴보겠습니다.

• 관련 게시물: 가정용품에 필요한 태양광 패널은 얼마입니까?

바이패스 다이오드가 없는 PV 셀

단일 광전지는 25°C에서 약 0.58 DC 볼트를 생성합니다. . 개방 회로의 경우 일반적으로 V_OC 값 단일 광전지의 전력은 1~1.5W인 반면 0.5~0.6V입니다. 개방 회로의 경우. 따라서 0.5V에서 1.5W의 단일 광전 셀은 3A 전류를 생성합니다. I =P /V(1.5W / 0.5V =3A)입니다.

PV 셀에 연결된 바이패스 다이오드가 없다고 가정합니다. 보시다시피, 태양광 전지는 직렬 스트링으로 연결됩니다(양극 단자는 두 번째 태양 전지판의 음극 단자에 연결되는 식입니다).

우리는 전압이 가산적(예:V_T)인 반면 직렬로 연결된 전류 "I"는 각 지점에서 동일하다는 것을 알고 있습니다. =V₁ + V₂ + V₃ ... V_n . 따라서 총 전압 V_T =0.5V + 0.5V + 0.5V =1.5V.

정상 작동 시 모든 태양광 전지가 완벽하게 작동합니다. 즉, 정격 전력을 전류 및 볼트로 생성하는 3개의 PV 전지가 모두 작동합니다. 전력은 직렬 및 병렬 연결 모두에서 추가됩니다. 따라서 암페어 및 볼트 단위로 이상적인 최대 정격 전력을 얻습니다. 전류의 흐름은 PV 셀에서 출력 부하까지 파란색 점선으로 표시됩니다.

하지만 음영 처리된 셀의 경우에는 어떻게 됩니까? 그리고 바이패스 다이오드도 없다면 어떻게 될까요? 다음에 무슨 일이 일어나는지 봅시다.

• 관련 게시물: 태양광 패널 시스템 설치에 필요한 기본 구성요소

바이패스 다이오드가 없는 음영 PV 전지

낙엽이나 구름의 경우 그늘진 태양광 전지는 전기 에너지를 생산할 수 없으며 저항성 반도체 부하로 작용합니다. 바이패스 다이오드가 없는 경우 직사광선을 마주하는 PV 셀 스트링에서 생성된 에너지는 음영 처리된 셀도 부하로 작용하여 흐르기 시작합니다. 이 과도한 전류로 인해 음영 처리된 로드 셀이 가열되어 전력이 소산되어 핫스팟이 발생하고 영향을 받는 셀이 손상되거나 화상을 입을 수 있습니다.

음영 셀에서 전압 강하가 발생함에 따라 음영이 없는 일반 셀은 개방 회로 전압을 높여 전압 강하를 조정하려고 합니다. 이렇게 하면 영향을 받는 음영 처리된 PV 전지가 바이어스되고 음의 전압이 단자에서 반대 방향으로 나타납니다. 이 음의 전압은 작동 전류 및 단락 회로 전류 I_SC의 비율로 전력을 소비하는 영향을 받는 음영 PV 셀에서 반대 방향으로 전류를 흐르게 합니다. . 이렇게 하면 태양 전지판 내부의 음영 처리된 셀은 전자 전류의 흐름으로 인해 역전압 강하가 발생하므로 전력을 생산하는 대신 전력을 분산시킵니다. 이 전체 프로세스는 전체 효율을 감소시키거나 태양 전지판의 PV 전지를 손상시키고 폭발시킬 수 있습니다.

파란색 점선은 전류의 흐름을 나타냅니다. 즉, 일부 전류가 정상 셀 # 1 및 셀 # 3에서 영향을 받는 음영 셀 # 2로 흐르고 있습니다. 개방 회로의 경우, 모든 전류는 영향을 받는 셀로 흐를 수 있지만 PV 패널에 부하가 연결된 경우 일부 전류는 감소된 비율로 부하로 흐릅니다.

이것이 우리가 태양 전지판에 바이패스 다이오드가 필요한 이유입니다. 다음과 같이 PV 패널에 바이패스 다이오드가 있으면 어떻게 되는지 알아보겠습니다.

• 관련 게시물:  태양광 패널 설치에 대한 전체 가이드. 계산 및 다이어그램을 사용한 단계별 절차

바이패스 다이오드가 있는 PV 셀

이제 완전히 음영 처리된 PV 전지 효과의 일부로부터 태양 전지판 또는 광전지 어레이 및 스트링을 보호하는 방법을 살펴보겠습니다. 바이패스 다이오드입니다. 바이패스 다이오드는 직렬 연결된 스트링 어레이의 PV 셀과 병렬로 연결하여 위험 요소를 제거하고 전체 또는 부분 음영의 경우 전체 손상 및 폭발로부터 태양 전지판을 보호하기 위해 사용할 수 있습니다.

바이패스 다이오드는 역 바이어스(태양 전지의 +Ve에 연결된 양극 단자 및 -V 측에 연결된 음극)의 광전지와 외부적으로(병렬로) 연결됩니다. 음영 처리된 셀의 경우 전류 흐름에 대한 대체 경로를 제공합니다. 역 바이어스 바이패스 다이오드는 정상 셀에서 생성된 전류를 음영 처리된 셀로 허용하지 않습니다.

발생된 전류의 흐름은 파란색 점선으로 표시됩니다. 맑은 하늘, 즉 피크 일조의 경우 생성된 전류는 역 바이어스되고 개방 회로로 작용하기 때문에 빨간색 점선으로 표시된 바이패스 다이오드를 통해 흐르지 않습니다. 따라서 예상대로 효율성에 영향을 미치지 않고 배터리 충전 또는 연결된 부하로 가는 총 전력.

그러나 부분적인 셀에 구름이나 건물 음영이 있으면 어떻게 됩니까? 팔로우하세요.

• 관련 게시물:자동 UPS/인버터를 가정 공급 시스템에 연결하는 방법

바이패스 다이오드가 있는 음영 PV 전지

구름이나 눈 등이 오면 2번 셀이 영향을 받아 전력을 생산할 수 없어 반도체 저항이 부하 역할을 한다. 이제 음영 처리된 셀은 음의 전력을 제공하고(전력을 생성하는 대신 소산하려는 경우) 셀의 바이패스 다이오드가 활성화되고(현재 순방향 바이어스 상태이므로) 파란색 점선으로 표시된 대로 전류 흐름을 부하로 전환합니다. 그림에서 음영 처리된 셀을 우회합니다.

요컨대 음영 처리된 셀 #2에 연결된 바이패스 다이오드는 셀 #1에서 셀 #3으로 전류를 흐르게 한 다음 로드하는 대체 경로를 제공합니다. 이러한 방식으로 바이패스 다이오드는 셀 #2가 전력을 생성할 수 없기 때문에 감소된 전력율로 PV 셀 또는 전체 태양광 스트링 어레이를 손상시키지 않고 PV 셀의 안정적이고 원활한 작동을 유지합니다.

태양 전지판에서 바이패스 다이오드로 사용되는 다이오드에는 넓은 범위의 전류를 갖는 PN 접합 다이오드와 쇼트키 다이오드(쇼트키 배리어 다이오드라고도 함)의 두 가지 유형이 있습니다. 평가. 쇼트키 다이오드는 0.7V인 일반 실리콘 PN 접합 다이오드에 비해 0.4V로 순방향 전압 강하가 낮습니다.

순방향 바이어스일 때 쇼트키 다이오드가 각 직렬 스트링에서 단일 태양광 전지의 전압 레벨(0.5V)을 거의 저장한다는 의미입니다. 즉, 차단 모드에서 낮은 전력 손실로 인해 태양 전지의 효율적인 작동을 제공합니다.

태양 전지와 병렬로 연결된 바이패스 다이오드의 또 다른 이점은 작동(즉, 순방향 바이어스)할 때 순방향 전압 강하는 0.4V( PN-접합 다이오드) 역방향 즉 음영 셀에 의해 생성된 음의 전압을 제한하여 핫스팟을 만들 가능성을 줄입니다. 온도가 상승하면 PV 셀이 타거나 손상될 수 있지만 바이패스 다이오드의 경우 구름이 제거되면 음영 처리된 셀을 정상 작동으로 되돌립니다. 위에서 언급한 것이 태양광 패널에 바이패스 다이오드가 있는 정확한 이유입니다.

• 관련 게시물: 태양 전지 패널과 배터리의 병렬 연결

각 PV 셀에 바이패스 다이오드가 없는 이유는 무엇입니까?

각각의 단일 PV 셀에 바이패스 다이오드를 연결하면 비용이 많이 들고 복잡한 설계가 됩니다. 따라서 제조업체는 단일 PV 셀 대신 스트링 어레이에 태양광 패널 정션 박스(PV 패널 후면) 외부에 바이패스 다이오드를 설치합니다.

일반적으로 36-40개의 개별 PV 셀이 있는 50W 태양 전지판에는 2개의 바이패스 다이오드로 충분하며 배터리 시스템의 12V ~ 24V 직렬 또는 병렬 연결은 전류 및 정격 전압은 1-60A이며 쇼트키 다이오드의 경우 45V입니다.

• 관련 게시물: 자동 UPS 시스템과 태양광 패널의 직렬 연결

태양 전지판의 차단 다이오드

위에서 언급했듯이 다이오드는 전류를 한 방향(순방향 바이어스)으로만 통과시키고 반대 방향(역방향 바이어스)으로 차단합니다.

이것이 실제로 태양 전지판에서 차단 다이오드를 수행하는 것입니다. 맑은 햇빛 아래에서 태양 전지가 정상적으로 작동하는 동안 태양 전지는 전기 에너지를 생성하고 태양 전지판에서 배터리 또는 충전 컨트롤러 및 기타 연결된 부하로 한 방향으로 전자의 흐름을 전달합니다.

밤에 구름이 많거나 그늘에 부하가 없는 경우 연결된 배터리는 일반 저항기처럼 작동하는 태양 전지에 전류를 공급합니다. 이 문제를 극복하기 위해 차단 다이오드를 사용하여 태양 전지판으로 다시 흐르는 전류를 차단하여 배터리 소모를 방지할 뿐만 아니라 태양 전지를 손상시키는 내부 전력 소모로 인한 핫스팟으로부터 태양 전지를 보호합니다.

요컨대, 차단 다이오드는 태양 전지판에서 배터리로의 전류에 대한 단일 경로만 제공하고 밤에는 태양 전지판처럼 배터리에서 태양 전지로 흐르는 전류를 차단합니다. 에너지를 생성하는 대신 부하로 작용합니다.

차단 다이오드는 태양 전지판과 직렬로 설치된다는 점에 유의하십시오. 다음 그림은 직렬로 연결된 차단 다이오드와 태양 전지판과 병렬로 연결된 바이패스 다이오드의 조합을 보여줍니다.

아래 그림과 같이 3번 셀에 잎이 떨어져 있습니다. 이렇게 하면 생성된 전류가 1번 셀과 2번 셀에서 그대로 출력됩니다. 정상 작동 중입니다. 전류는 영향을 받는 셀#3과 셀#4를 가로질러 바이패스 다이오드를 통해 흐른 다음 예상대로 태양광 발전 시스템의 안정적인 작동인 차단 다이오드를 통해 부하로 흐릅니다.

정션 박스의 바이패스 및 차단 다이오드가 무엇인지 이해하기를 바랍니다. 태양 전지판 뒷면에 있습니다.