Вольт — амперная характеристика солнечных панелей. Самостоятельное снятие ВАХ характеристик солнечных панелей.

В 20-х годах, солнечная отрасль начала бурное развитие, и солнечные панели находят все более широкое и разностороннее применение, в качестве источника питания. Для их правильного применения, нужно понимать электрические процессы, которые в них протекают.

Основной характеристикой солнечных панелей является их Вольт — Амперная характеристика (ВАХ).

Для снятия ВАХ солнечных панелей, используют достаточно дорогие профессиональные приборы. Но, с помощью Raspberry Pi, можно построить относительно дешевый и точный прибор, пригодный для снятия ВАХ характеристик любой современной солнечной панели.

Благодаря цене и точности, IV Curve Tracer идеально подходит для учебных целей в школах и высших учебных заведениях, и уже давно широко применяется в зарубежных университетах.

График ВАХ солнечной панели, построенный с помощью IV Curve Tracer (1)

График ВАХ солнечной панели, IV Curve Tracer
1. График ВАХ солнечной панели, IV Curve Tracer

На графике ВАХ, в первую очередь, нужно обратить внимание на следующие характеристики: Iкз (Isc) — ток короткого замыкания и Uхх (Voc) — напряжение холостого хода.

Рассмотрим подробнее каждый из них

Iкз (Isc) — ток короткого замыкания — это максимальный ток, который может выдавать солнечная панель, при условии, что сопротивление нагрузки равно нулю.

Uхх (Voc) — напряжение холостого хода — это максимальное напряжение, которое возникает при нулевом токе на солнечной батарее.

ВАХ график солнечной панели обычно строится для для определенных условий как освещенности, так и температуры (2), (3).

ВАХ график солнечной панели
2. Типичный ВАХ график солнечной панели
ВАХ и мощность солнечной панели
2.ВАХ и мощность солнечной панели

Зависимость тока, напряжения и мощности лучше всего отражает следующий график (4).

График зависимости тока, напряжения и мощности солнечной панели
4. График зависимости тока, напряжения и мощности солнечной панели

Проанализировав графики, можно сделать следующие выводы — ток панели напрямую зависит от уровня освещенности, и почти не меняется под воздействием температуры. Напряжение наоборот, очень чувствительна к температуре окружающей среды, поэтому обязательно надо делать поправку на температурный коэффициент, и правильно рассчитывать стринг солнечных панелей.

Для получения максимальной мощности от солнечной панели, используются MPPT трекеры (отслеживание точки максимальной мощности), т.к. при изменении параметров освещенности, температуры будет меняться и положение точки максимальной мощности (5).

График максимальной мощности солнечной панели
5. График максимальной мощности солнечной панели

Также, часто востребованным является понятие коэффициента заполняемости, который определяется как соотношение максимальной мощности солнечной панели к произведению Iкз и Uхх. Коэффициент заполняемости равен соотношению прямоугольников А и Б (6), и фактически является коэффициентом преобразования электрической мощности в полезную мощность. Для современных солнечных панелей он составляет более 0,85 и больше.

коэффициент заполняемости
6. Коэффициент заполняемости

Самым распространенным показателем для солнечных панелей является показатель эффективности. Он определяется как соотношение максимальной электрической мощности солнечной панели, к мощности солнечного света, попадающего на нее. Принято приводить показатели для STC условий (стандартных условий тестирования), когда уровень облучения составляет 1000 Вт / м2, температура солнечной панели 25 ⁰С, и массы воздуха 1,5. Для лучших панелей, которые массово изготавливаются в 2021 году он составляет порядка 22%.

Таким образом, для проверки соответствия солнечной панели ее заявленным характеристикам, нам необходимо собрать стенд, который обеспечит световой поток и температуру на уровне STC, и снять ее ВАХ характеристику с помощью IV Curve Tracer.

Добавить комментарий