Блокировочные и байпасные диоды в солнечных панелях и солнечных фотоэлектрических системах

Диоды являются важнейшими частями систем солнечных панелей. Они помогают управлять потоком энергии и защищать ваши инвестиции. Узнайте о обходных диодах, которые решают проблемы с затенением, и блокировочных диодах, которые обеспечивают безопасность ваших батарей, в этом простом руководстве.

Диод предназначен для пропускания тока в одном направлении. Если вы знакомы с сантехникой, диод — это электрический эквивалент обратного клапана. В солнечной электрической системе диоды выполняют две функции — шунтирующие диоды и блокировочные диоды. Обычно для обоих целей используется один и тот же тип диода — диод с барьером Шоттки.

Понимание байпасных диодов

Обходные диоды используются для снижения потерь мощности солнечных панелей из-за затенения. Ток течет от высокого к низкому напряжению, когда солнечная панель имеет частично затененные ячейки. Затем ток пропускается через затененные ячейки низкого напряжения. Это приводит к нагреванию солнечной панели и потере мощности. Эти затененные солнечные ячейки становятся потребителями электроэнергии, а не производителями.

Обходные диоды внутри распределительной коробки солнечной панели обеспечивают путь с низким сопротивлением для тока, проходящего через ряд солнечных элементов, которые были затенены. Диод подключен параллельно элементам. Поскольку электричество идет по пути наименьшего сопротивления, току легче пройти через диод, чем через затененные элементы, что он и делает. Это минимизирует нагрев и снижает потери тока.

Современные солнечные панели и байпасные диоды

В наши дни большинство солнечных панелей имеют встроенные обходные диоды, так что вам больше не придется об этом беспокоиться. Однако, если у вас есть несколько солнечных панелей, соединенных последовательно, и у вас постоянно есть затенение на одной или нескольких солнечных панелях, подключение обходного диода параллельно затененной панели может предотвратить прохождение тока обратно через затененную панель и вызвать ее нагрев и потерю мощности. Таким образом, он действует так же, как внутренние обходные диоды, но обходит всю панель, а не отдельные ячейки.

Понимание блокировочных диодов

Блокировочные диоды используются для предотвращения разрядки аккумуляторов в обратном направлении через солнечные панели ночью. Опять же, ток течет от высокого напряжения к низкому. В солнечный день напряжение солнечной панели будет выше, чем напряжение батареи глубокого цикла, поэтому ток будет естественным образом течь от панели к батарее.

Ночью, если солнечная панель подключена напрямую к аккумулятору, без контроллера заряда, напряжение солнечной панели будет ниже напряжения аккумулятора, поэтому существует вероятность некоторого обратного потока, вытягивающего энергию из аккумулятора. Он не будет таким большим, как поток днем, но может быть. В результате, до появления контроллеров заряда, люди ставили блокировочный диод последовательно между аккумулятором и солнечной панелью, позволяя энергии поступать только в аккумулятор.

Современные решения и соображения

В настоящее время большинство солнечных систем имеют контроллер заряда между солнечной панелью и аккумулятором. И этот контроллер заряда предотвращает этот обратный поток электричества, устраняя необходимость в блокировочном диоде. Однако все еще могут быть некоторые случаи, когда блокировочный диод может быть полезен:

Контроллер солнечного заряда, MPPT контроллер солнечного заряда

Несколько параллельных строк

Если у вас есть несколько параллельных рядов солнечных панелей, которые затеняются в разное время, блокирующий диод в последовательном соединении поможет предотвратить подачу энергии из солнечного ряда обратно через затененный ряд. Это распространено на парусных судах, где солнечные панели расположены как по левому, так и по правому борту. В зависимости от вашего галса, одна из солнечных панелей может быть полностью затенена, а другая полностью освещена солнцем.

Важные соображения

Использование блокировочных диодов имеет некоторые недостатки:

Небольшая потеря напряжения через диод (около 0,5 вольт)
Из-за этого вы всегда будете терять немного мощности.
Лучшим, хотя и, по общему признанию, более дорогим решением является наличие отдельного контроллера заряда для каждой цепочки или панели.

Гибридные системы

Другой пример использования блокирующего диода — гибридная ветровая и солнечная система, которая может получать питание из двух разных источников с двумя разными напряжениями. В зависимости от используемых контроллеров блокирующий диод может быть полезен для направления тока в батареи, и больше никуда.

Меры предосторожности при установке

При установке блокировочных диодов помните:

Будьте осторожны, размещая диод в системе.
Избегайте размещения его в местах с двунаправленным током, например, там, где ток течет как в аккумулятор, так и в инвертор.
Убедитесь, что диод рассчитан на правильное напряжение и ток, необходимые для протекания через него тока.

Надеемся, что приведенная выше информация была полезной. Спасибо за ваше время!