چگونه جعبه اتصال پنل خورشیدی را انتخاب کنیم؟

جعبه اتصال پنل خورشیدی رابط بین پنل خورشیدی و دستگاه کنترل شارژ است و بخش مهمی از پنل خورشیدی است.این یک طرح جامع بین رشته‌ای است که طراحی الکتریکی، طراحی مکانیکی و علم مواد را ترکیب می‌کند تا یک طرح اتصال ترکیبی برای پانل‌های خورشیدی را در اختیار کاربران قرار دهد.

وظیفه اصلی جعبه اتصال خورشیدی خروجی انرژی الکتریکی تولید شده توسط پنل خورشیدی از طریق کابل است.با توجه به خاص بودن و قیمت بالای سلول های خورشیدی، جعبه های اتصال خورشیدی باید به طور خاص طراحی شوند تا نیازهای پنل های خورشیدی را برآورده کنند.ما می توانیم از پنج جنبه عملکرد، ویژگی ها، نوع، ترکیب و پارامترهای عملکرد جعبه اتصال را انتخاب کنیم.

1. عملکرد جعبه اتصال پانل خورشیدی

عملکرد اصلی جعبه اتصال خورشیدی اتصال پنل خورشیدی و بار و کشیدن جریان تولید شده توسط پنل فتوولتائیک برای تولید برق است.عملکرد دیگر محافظت از سیم های خروجی از اثرات نقطه داغ است.

(1) اتصال

جعبه اتصال خورشیدی به عنوان یک پل بین پنل خورشیدی و اینورتر عمل می کند.در داخل جعبه اتصال، جریان تولید شده توسط پنل خورشیدی از طریق پایانه ها و کانکتورها به تجهیزات الکتریکی کشیده می شود.

به منظور کاهش اتلاف برق جعبه اتصال به پنل خورشیدی تا حد امکان، مقاومت مواد رسانا مورد استفاده در جعبه اتصال پانل خورشیدی باید کم باشد و مقاومت تماس با سیم سربی شینه نیز باید کم باشد. .

(2) عملکرد حفاظتی جعبه اتصال خورشیدی

عملکرد حفاظتی جعبه اتصال خورشیدی شامل سه بخش است:

1. از طریق دیود بای پس برای جلوگیری از اثر نقطه داغ و محافظت از باتری و پانل خورشیدی استفاده می شود.
2. از مواد ویژه برای آب بندی طرح استفاده می شود که ضد آب و نسوز است.
3. طراحی ویژه اتلاف گرما جعبه اتصال را کاهش می دهد و دمای کار دیود بای پس از دست دادن توان پانل خورشیدی به دلیل نشت جریان را کاهش می دهد.

2. ویژگی های جعبه اتصال PV

(1) مقاومت در برابر آب و هوا

هنگامی که مواد جعبه اتصال فتوولتائیک در خارج از منزل استفاده می شود، در برابر آزمایش آب و هوا، مانند آسیب های ناشی از نور، گرما، باد و باران مقاومت می کند.قسمت های در معرض جعبه اتصال PV بدنه جعبه، پوشش جعبه و کانکتور MC4 هستند که همگی از مواد مقاوم در برابر آب و هوا ساخته شده اند.در حال حاضر، پرکاربردترین ماده PPO است که یکی از پنج پلاستیک مهندسی عمومی در جهان است.دارای مزایای استحکام بالا، مقاومت در برابر حرارت بالا، مقاومت در برابر آتش، استحکام بالا و خواص الکتریکی عالی است.

(2) مقاومت در برابر دما و رطوبت بالا

محیط کار پنل های خورشیدی بسیار سخت است.برخی در مناطق گرمسیری فعالیت می کنند و میانگین دمای روزانه بسیار بالاست.برخی در مناطق با ارتفاع بالا و عرض جغرافیایی بالا کار می کنند و دمای عملیاتی بسیار پایین است.در برخی نقاط، اختلاف دمای شب و روز زیاد است، مانند مناطق کویری.بنابراین، جعبه های اتصال فتوولتائیک باید دارای خواص مقاومت عالی در دمای بالا و دمای پایین باشند.

(3) مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش

اشعه ماوراء بنفش آسیب خاصی به محصولات پلاستیکی وارد می کند، به ویژه در مناطق فلات با هوای رقیق و تابش فرابنفش بالا.

(4) بازدارندگی شعله

به خاصیتی اطلاق می‌شود که توسط یک ماده یا با استفاده از موادی که به طور قابل توجهی گسترش شعله را به تأخیر می‌اندازد، در اختیار دارد.

(5) ضد آب و ضد گرد و غبار

جعبه اتصال فتوولتائیک عمومی ضد آب و ضد گرد و غبار IP65، IP67 است و جعبه اتصال فتوولتائیک Slocable می تواند به بالاترین سطح IP68 برسد.

(6) عملکرد اتلاف حرارت

دیودها و دمای محیط باعث افزایش دما در جعبه اتصال PV می شوند.هنگامی که دیود هدایت می شود، گرما تولید می کند.در همان زمان، گرما نیز به دلیل مقاومت تماس بین دیود و ترمینال تولید می شود.علاوه بر این، افزایش دمای محیط باعث افزایش دمای داخل جعبه اتصال نیز می شود.

اجزای داخل جعبه اتصال PV که مستعد دمای بالا هستند حلقه ها و دیودهای آب بندی هستند.دمای بالا سرعت پیری حلقه آب بندی را تسریع می کند و بر عملکرد آب بندی جعبه اتصال تأثیر می گذارد.جریان معکوس در دیود وجود دارد و جریان معکوس به ازای هر 10 درجه سانتی گراد افزایش دما دو برابر می شود.جریان معکوس جریان کشیده شده توسط برد مدار را کاهش می دهد و بر قدرت برد تاثیر می گذارد.بنابراین، جعبه های اتصال فتوولتائیک باید دارای خواص اتلاف حرارت عالی باشند.

یک طراحی حرارتی رایج نصب یک سینک حرارتی است.اما نصب هیت سینک مشکل اتلاف حرارت را به طور کامل حل نمی کند.اگر یک هیت سینک در جعبه اتصال فتوولتائیک نصب شود، دمای دیود به طور موقت کاهش می یابد، اما دمای جعبه اتصال همچنان افزایش می یابد، که بر عمر مفید مهر و موم لاستیکی تأثیر می گذارد.اگر در خارج از جعبه اتصال نصب شود، از یک طرف بر آب بندی کلی جعبه اتصال تأثیر می گذارد، از طرف دیگر، خوردگی هیت سینک نیز آسان است.

3. انواع جعبه های اتصال خورشیدی

دو نوع اصلی جعبه اتصال وجود دارد: معمولی و گلدانی.

جعبه های اتصال معمولی با مهر و موم های سیلیکونی آب بندی می شوند، در حالی که جعبه های اتصال پر شده از لاستیکی با سیلیکون دو جزئی پر می شوند.جعبه اتصال معمولی قبلاً استفاده شده است و کار با آن آسان است، اما حلقه آب بندی در صورت استفاده طولانی مدت به راحتی پیر می شود.عملکرد جعبه اتصال نوع گلدانی پیچیده است (باید با سیلیکاژل دو جزئی پر شود و پخت شود)، اما اثر آب بندی خوب است و در برابر پیری مقاوم است که می تواند از آب بندی موثر طولانی مدت اطمینان حاصل کند. جعبه اتصال، و قیمت کمی ارزان تر است.

4. ترکیب جعبه اتصال خورشیدی

جعبه اتصال خورشیدی از بدنه جعبه، پوشش جعبه، کانکتورها، پایانه ها، دیودها و غیره تشکیل شده است. برخی از سازندگان جعبه های اتصالی، سینک های حرارتی را برای افزایش توزیع دما در جعبه طراحی کرده اند، اما ساختار کلی تغییر نکرده است.

(1) بدنه جعبه

بدنه جعبه قسمت اصلی جعبه اتصال است که دارای پایانه ها و دیودهای داخلی، کانکتورهای خارجی و پوشش های جعبه است.این بخش قاب جعبه اتصال خورشیدی است و اکثر الزامات مقاومت در برابر آب و هوا را تحمل می کند.بدنه جعبه معمولا از PPO ساخته شده است که دارای مزایای استحکام بالا، مقاومت در برابر حرارت بالا، مقاومت در برابر آتش و استحکام بالا است.

(2) جلد جعبه

پوشش جعبه می تواند بدنه جعبه را آب بندی کند و از آب، گرد و غبار و آلودگی جلوگیری کند.سفتی عمدتاً در حلقه آب بندی لاستیکی داخلی منعکس می شود که از ورود هوا و رطوبت به جعبه اتصال جلوگیری می کند.برخی از تولید کنندگان یک سوراخ کوچک در مرکز درب ایجاد می کنند و غشای دیالیز را در هوا نصب می کنند.غشا قابل تنفس و نفوذ ناپذیر است و تا سه متر زیر آب تراوش آب وجود ندارد که نقش خوبی در دفع گرما و آب بندی دارد.

بدنه جعبه و پوشش جعبه معمولاً از موادی با مقاومت در برابر آب و هوای خوب قالب‌گیری می‌شوند که دارای ویژگی‌های کشسانی خوب، مقاومت در برابر ضربه دما و مقاومت در برابر پیری هستند.

(3) رابط

کانکتورها پایانه ها و تجهیزات الکتریکی خارجی مانند اینورترها، کنترلرها و غیره را به هم متصل می کنند. کانکتور از رایانه شخصی ساخته شده است، اما رایانه شخصی به راحتی توسط بسیاری از مواد خورده می شود.پیری جعبه های اتصال خورشیدی عمدتاً در موارد زیر منعکس می شود: اتصال دهنده ها به راحتی خورده می شوند و مهره های پلاستیکی به راحتی تحت تأثیر دمای پایین شکسته می شوند.بنابراین، عمر جعبه اتصال، عمر کانکتور است.

(4) پایانه ها

سازندگان مختلف بلوک ترمینال فاصله ترمینال نیز متفاوت است.دو نوع تماس بین ترمینال و سیم خروجی وجود دارد: یکی تماس فیزیکی مانند نوع سفت کننده و دیگری نوع جوشکاری.

(5) دیودها

دیودها در جعبه های اتصال PV به عنوان دیودهای بای پس برای جلوگیری از اثرات نقطه داغ و محافظت از پانل های خورشیدی استفاده می شوند.

هنگامی که پنل خورشیدی به طور معمول کار می کند، دیود بای پس در حالت خاموش است و جریان معکوس وجود دارد، یعنی جریان تاریک که معمولا کمتر از 0.2 میکرو آمپر است.جریان تاریک جریان تولید شده توسط پنل خورشیدی را کاهش می دهد، البته به مقدار بسیار کمی.

در حالت ایده آل، هر سلول خورشیدی باید یک دیود بای پس متصل داشته باشد.با این حال، به دلیل عواملی مانند قیمت و هزینه دیودهای بای پس، تلفات جریان تاریک و افت ولتاژ در شرایط کار بسیار غیراقتصادی است.علاوه بر این، محل قرارگیری پنل خورشیدی نسبتاً متمرکز است و پس از اتصال دیود باید شرایط اتلاف حرارت کافی فراهم شود.

بنابراین، به طور کلی منطقی است که از دیودهای بای پس برای محافظت از چندین سلول خورشیدی متصل به هم استفاده کنیم.این می تواند هزینه تولید پنل های خورشیدی را کاهش دهد، اما می تواند بر عملکرد آنها تأثیر منفی بگذارد.اگر خروجی یک سلول خورشیدی در یک سری از سلول‌های خورشیدی کاهش یابد، مجموعه سلول‌های خورشیدی، از جمله سلول‌هایی که به درستی کار می‌کنند، توسط دیود بای‌پس از کل سیستم پنل خورشیدی جدا می‌شوند.به این ترتیب به دلیل خرابی یک پنل خورشیدی، توان خروجی کل پنل خورشیدی کاهش زیادی پیدا می کند.

علاوه بر موارد فوق، اتصال بین دیود بای پس و دیودهای بای پس مجاور آن نیز باید به دقت مورد توجه قرار گیرد.این اتصالات تحت فشارهایی قرار می گیرند که حاصل بارهای مکانیکی و تغییرات سیکلی دما هستند.بنابراین در استفاده طولانی مدت از پنل خورشیدی ممکن است اتصال فوق به دلیل خستگی از کار بیفتد و در نتیجه پنل خورشیدی غیرعادی شود.

اثر نقطه داغ

در پیکربندی پنل خورشیدی، سلول های خورشیدی منفرد به صورت سری به هم متصل می شوند تا ولتاژهای سیستم بالاتری حاصل شود.هنگامی که یکی از سلول های خورشیدی مسدود می شود، سلول خورشیدی آسیب دیده دیگر به عنوان منبع انرژی کار نمی کند، بلکه به مصرف کننده انرژی تبدیل می شود.سایر سلول‌های خورشیدی بدون سایه همچنان جریان را از خود عبور می‌دهند و باعث تلفات انرژی بالا، ایجاد «نقاط داغ» و حتی آسیب رساندن به سلول‌های خورشیدی می‌شوند.

برای جلوگیری از این مشکل، دیودهای بای پس به صورت موازی با یک یا چند سلول خورشیدی به صورت سری متصل می شوند.جریان بای پس سلول خورشیدی محافظ را دور زده و از دیود عبور می کند.

هنگامی که سلول خورشیدی به طور معمول کار می کند، دیود بای پس به صورت معکوس خاموش می شود، که بر مدار تأثیر نمی گذارد.اگر یک سلول خورشیدی غیرعادی به موازات دیود بای پس متصل باشد، جریان کل خط با حداقل جریان خورشیدی و جریان با ناحیه محافظ سلول خورشیدی تعیین می شود.تصميم گرفتن.اگر ولتاژ بایاس معکوس بالاتر از حداقل ولتاژ سلول خورشیدی باشد، دیود بای پس هدایت می شود و سلول خورشیدی غیرعادی کوتاه می شود.

مشاهده می شود که نقطه داغ گرمایش پنل خورشیدی یا گرمایش موضعی است و پنل خورشیدی در نقطه داغ آسیب دیده است که باعث کاهش توان خروجی پنل خورشیدی می شود و حتی منجر به از بین رفتن پنل خورشیدی می شود که به طور جدی عمر مفید را کاهش می دهد. پنل خورشیدی را تهدید می کند و ایمنی تولید برق نیروگاه را تهدید می کند و انباشت گرما منجر به آسیب پنل خورشیدی می شود.

اصل انتخاب دیود

انتخاب دیود بای پس اصولاً از اصول زیر پیروی می کند: ① ولتاژ مقاومت دو برابر حداکثر ولتاژ کار معکوس است.② ظرفیت فعلی دو برابر حداکثر جریان کار معکوس است.③ دمای محل اتصال باید بالاتر از دمای اتصال واقعی باشد.④ مقاومت حرارتی کوچک؛⑤ افت فشار کوچک.

5. پارامترهای عملکرد جعبه اتصال ماژول PV

(1) خواص الکتریکی

عملکرد الکتریکی جعبه اتصال ماژول PV عمدتاً شامل پارامترهایی مانند ولتاژ کاری، جریان کاری و مقاومت است.برای اندازه گیری اینکه آیا یک جعبه اتصال واجد شرایط است، عملکرد الکتریکی یک پیوند بسیار مهم است.

① ولتاژ کاری

هنگامی که ولتاژ معکوس در دیود به مقدار معینی می رسد، دیود خراب می شود و رسانایی یک جهته را از دست می دهد.به منظور اطمینان از ایمنی استفاده، حداکثر ولتاژ کار معکوس مشخص شده است، یعنی حداکثر ولتاژ دستگاه مربوطه زمانی که جعبه اتصال در شرایط کاری عادی کار می کند.ولتاژ کاری فعلی جعبه اتصال PV 1000 ولت (DC) است.

②جریان دمای محل اتصال

همچنین به عنوان جریان کار شناخته می شود، به حداکثر مقدار جریان رو به جلو که اجازه عبور از دیود در زمانی که به طور مداوم برای مدت طولانی کار می کند، اشاره دارد.هنگامی که جریان از دیود عبور می کند، قالب گرم می شود و دما افزایش می یابد.زمانی که دما از حد مجاز فراتر رود (حدود 140 درجه سانتیگراد برای لوله های سیلیکونی و 90 درجه سانتیگراد برای لوله های ژرمانیومی)، قالب بیش از حد گرم می شود و آسیب می بیند.بنابراین، دیود مورد استفاده نباید از مقدار جریان عملیاتی نامی دیود تجاوز کند.

هنگامی که اثر نقطه داغ رخ می دهد، جریان از دیود عبور می کند.به طور کلی، هرچه جریان دمای اتصال بزرگتر باشد، بهتر است و محدوده کاری جعبه اتصال بزرگتر است.

③مقاومت اتصال

هیچ نیاز محدوده مشخصی برای مقاومت اتصال وجود ندارد، فقط کیفیت اتصال بین ترمینال و شین را نشان می دهد.برای اتصال ترمینال ها دو راه وجود دارد، یکی اتصال گیره ای و دیگری جوشکاری.هر دو روش مزایا و معایبی دارند:

اول از همه، بستن سریع است و تعمیر و نگهداری راحت است، اما منطقه با بلوک ترمینال کوچک است، و اتصال به اندازه کافی قابل اعتماد نیست، در نتیجه مقاومت تماس بالا و گرمایش آسان است.

ثانیاً، ناحیه رسانای روش جوشکاری باید کوچک باشد، مقاومت تماس باید کوچک باشد و اتصال باید محکم باشد.با این حال، به دلیل دمای بالای لحیم کاری، دیود در حین کار به راحتی می سوزد.

(2) عرض نوار جوش

به اصطلاح عرض الکترود به عرض خط خروجی پانل خورشیدی یعنی شینه اشاره دارد و همچنین شامل فاصله بین الکترودها می شود.با توجه به مقاومت و فاصله شینه، سه مشخصات 2.5mm، 4mm و 6mm وجود دارد.

(3) دمای عملیاتی

جعبه اتصال همراه با پنل خورشیدی استفاده می شود و سازگاری قوی با محیط دارد.از نظر دما، استاندارد فعلی - 40 ℃ ~ 85 ℃ است.

(4) دمای محل اتصال

دمای محل اتصال دیود بر جریان نشتی در حالت خاموش تأثیر می گذارد.به طور کلی، جریان نشتی به ازای هر 10 درجه افزایش دما دو برابر می شود.بنابراین، دمای محل اتصال نامی دیود باید بالاتر از دمای اتصال واقعی باشد.

روش آزمایش دمای اتصال دیود به شرح زیر است:

پس از گرم کردن پانل خورشیدی به 75 (℃) به مدت 1 ساعت، دمای دیود بای پس باید کمتر از حداکثر دمای کارکرد آن باشد.سپس جریان معکوس را به 1.25 برابر ISC به مدت 1 ساعت افزایش دهید، دیود بای پس نباید از کار بیفتد.

6. اقدامات احتیاطی

(1) تست

جعبه های اتصال خورشیدی باید قبل از استفاده آزمایش شوند.موارد اصلی شامل ظاهر، آب بندی، رتبه بندی مقاومت در برابر آتش، صلاحیت دیود و غیره است.

(2) نحوه استفاده از جعبه اتصال خورشیدی

① لطفاً مطمئن شوید که جعبه اتصال خورشیدی قبل از استفاده آزمایش شده و واجد شرایط است.
② قبل از قرار دادن سفارش تولید، لطفا فاصله بین پایانه ها و روند طرح را تأیید کنید.
③ هنگام نصب جعبه اتصال، چسب را به طور یکنواخت و جامع بمالید تا مطمئن شوید که بدنه جعبه و صفحه پشتی پنل خورشیدی کاملاً مهر و موم شده اند.
④ هنگام نصب جعبه اتصال حتما قطب مثبت و منفی را تشخیص دهید.
⑤ هنگام اتصال باس بار به ترمینال تماس، مطمئن شوید که آیا کشش بین گذرگاه و ترمینال کافی است یا خیر.
⑥ هنگام استفاده از پایانه های جوشکاری، زمان جوشکاری نباید خیلی طولانی باشد تا به دیود آسیب نرساند.
⑦هنگام نصب درپوش جعبه، حتما آن را محکم ببندید.