String چیســـت؟چــرا پنلهای خورشیدی را پشت سر هم به یکدیگر وصـــل میکنیم؟
به چند پنل خورشیدی که بهصورت سری به هم متصل شدهاند، یک String یا رشته میگویند.در اتصال سری، ولتاژ پنلها با هم جمع میشود؛ اما جریان جمع نمیشود و یک جریان مشترک از تمام پنلهای رشته عبور میکند.با این روش میتوانیم ولتاژ DC مناسب برای کارکرد اینورتر را بسازیم.البته تعداد پنلهای یک String دلخواه نیست؛ ولتاژ رشته باید در محدوده کاری MPPT قرار بگیرد و از حداکثر ولتاژ مجاز ورودی اینورتر هم عبور نکند. نکته آموزشـــی:String، یکی از پایههای اصلی طراحی آرایه خورشیدی است.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۳۱
در پست قبل دیدیم String چیست و چرا پنلهای خورشیدی را بهصورت سری به هم متصل میکنیم.حالا سؤال بعدی این است: اگر دیگر نتوانیم پنل بیشتری به همان String اضافه کنیم، چه کار باید بکنیم؟طول یک String محدود است؛ چون اینورتر محدوده ولتاژ مشخصی دارد.اگر به پنلهای بیشتری نیاز داشته باشیم، بهجای ادامه همان رشته، میتوانیم Stringهای مشابه دیگری بسازیم و آنها را موازی کنیم.در این حالت: سریکردن پنلها → ولتاژ را افزایش میدهد موازیکردن Stringها → جریان کل را افزایش میدهداما هر تعداد String را هم نمیتوان موازی کرد؛ مجموع جریان باید با حداکثر جریان مجاز ورودی و MPPT اینورتر سازگار باشد. سازندگان حتی تعداد String مجاز برای هر MPPT را جداگانه در مشخصات دستگاه اعلام میکنند.
نکته آموزشـــی:برای اضافهکردن پنل، همیشه قرار نیست String را بلندتر کنیم؛ گاهی باید Stringهای بیشتری بسازیم.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۲
در پست قبل دیدیم که وقتی یک String کافی نیست، میتوانیم Stringهای بیشتری بسازیم و آنها را موازی کنیم؛ اما در نهایت ولتاژ و جریان آرایه باید با محدوده ورودی و MPPT اینورتر سازگار باشد.حالا سؤال اینجاست: MPPT دقیقاً چه کاری انجام میدهد؟ اینورتر فقط برق را تبدیل نمیکند؛ دائم دنبال بهترین نقطه کار پنلها میگردد!پنل خورشیدی در هر ولتاژ و جریانی، بیشترین توان خود را تحویل نمیدهد.در هر شرایط مشخص از تابش و دما، یک نقطه وجود دارد که حاصل ولتاژ × جریان در آن بیشترین مقدار است؛ به آن نقطه بیشینه توان یا MPP میگویند. MPPT یا Maximum Power Point Tracker تلاش میکند نقطه کار پنلها را نزدیک همین نقطه نگه دارد.از آنجا که تابش و دما در طول روز تغییر میکنند، این نقطه هم جابهجا میشود و MPPT باید مرتب آن را دنبال کند.MPPT تلاش میکند در شرایط موجود، بیشترین توان قابلدریافت را از پنلها بگیرد.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۲
در پست قبل دیدیم که MPPT نقطه کار پنلها را دنبال میکند تا در شرایط مختلف تابش و دما، بیشترین توان قابلدریافت از پنلها گرفته شود.حالا سؤال بعدی این است: اگر اینورتر چند ورودی String داشته باشد، یعنی به همان تعداد MPPT هم دارد؟
نه لزوماً!ممکن است یک اینورتر چند محل برای اتصال String داشته باشد، اما چند String زیر نظر یک MPPT مشترک کار کنند.مثلاً اینورتری میتواند برای هر MPPT، امکان اتصال دو یا چند String داشته باشد. در مشخصات فنی اینورترها نیز معمولاً تعداد MPPTهای مستقل و تعداد String قابل اتصال به هر MPPT جداگانه اعلام میشوند.پس:
چند String میتوانند یک MPPT مشترک داشته باشند یا گروههای مختلف String روی MPPTهای مستقل کار کنند.اصطلاح Multi-String هم بهتنهایی برای تصمیمگیری کافی نیست؛ نامگذاری سازندگان میتواند متفاوت باشد و معیار واقعی، معماری ورودی DC و تعداد MPPTهای مستقل در دیتاشیت است. SMA برای نمونه اصطلاح Multi-String inverter را برای چند ورودی String با MPP Tracker مستقل بهکار میبرد. نکته آموزشـــی:تعداد سوکتهای پنل را نشمارید؛ تعداد MPPTهای مستقل را در دیتاشیت پیدا کنید.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۲
تا اینجا با String، MPPT و رابطه آنها آشنا شدیم. حالا در آخرین پست از این سری، میرسیم به یک سؤال مهم: چرا بعضی اینورترها چند MPPT مستقل دارند؟ دو MPPT یعنی اینورتر میتواند برای دو گروه پنل، جداگانه دنبال بهترین نقطه کار بگردد!فرض کنید روی دو سمت سقف پنل داریم:
یک گروه رو به شرق یک گروه رو به غربصبح و بعدازظهر، شرایط تابش این دو گروه یکسان نیست.اگر هر گروه روی MPPT مستقل قرار بگیرد، اینورتر میتواند نقطه کار آنها را جداگانه دنبال کند. همین ویژگی در سقفهای چندجهته، آرایههای با شیب متفاوت یا بعضی شرایط سایه، انعطاف بیشتری به طراح میدهد. اما نکته جالب اینجاست:
شرق و غرب بودن پنلها، بهتنهایی به معنی اجبار به استفاده از دو MPPT نیست!در بعضی طراحیهای متقارن و سازگار، Stringهای شرق و غرب میتوانند روی یک MPPT مشترک نیز با افت ناشی از mismatch بسیار محدود کار کنند؛ این موضوع در مطالعات و اندازهگیریهای Fronius نیز بررسی شده است. نکته آموزشـــی:طراحی حرفهای یعنی بدانیم کدام Stringها میتوانند با هم کار کنند و کدامها بهتر است مستقل کنترل شوند.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۲
برق سهفاز ندارید؟ شاید هنوز بتوانید پمپ سهفاز راه بیندازید! Solar Pump Inverter برق تولیدشده توسط پنلهای خورشیدی را دریافت میکند و آن را به برق سهفاز مناسب موتور پمپ تبدیل میکند.
یعنی حتی در جایی که برق سهفاز در دسترس نیست، میتوان پمپ سهفاز را با انرژی خورشیدی راهاندازی کرد.
پنل خورشیدی Solar Pump Inverter پمپ سهفاز یک راهکار کاربردی برای چاهها، مزارع و نقاط فاقد برق سهفاز.
همسان | راهکار انرژی؛ از نیازسنجی تا تأمین و نصبــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
Solar Pump Inverter برق تولیدشده توسط پنلهای خورشیدی را دریافت میکند و آن را به برق سهفاز مناسب موتور پمپ تبدیل میکند.یعنی حتی در جایی که برق سهفاز در دسترس نیست، میتوان پمپ سهفاز را با انرژی خورشیدی راهاندازی کرد. پنل خورشیدی Solar Pump Inverter پمپ سهفاز یک راهکار کاربردی برای چاهها، مزارع و نقاط فاقد برق سهفاز.همسان | راهکار انرژی؛ از نیازسنجی تا تأمین و نصبــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ۲
دو باتری هر دو ۱۰kWh هستند؛ پس چرا ممکن است یکی بار سنگینتری را تحمل کند؟ چون ظرفیـت انرژی باتـــری، همه داستــان نیســـت.باتری علاوه بر ظرفیت، محدودیت جریان شارژ و دشارژ هم دارد. اینجاست که مفهوم C-Rate مهم میشود.مثلاً در یک باتری 100Ah:1C ≈ 100A
0.5C ≈ 50A
یعنی C-Rate نشان میدهد جریان شارژ یا دشارژ نسبت به ظرفیت باتری در چه سطحی است. Victron نیز 1C را نرخ دشارژی تعریف میکند که ظرفیت نامی باتری را تقریباً در یک ساعت تخلیه میکند.اما برای طراحی واقعی فقط به C-Rate اکتفا نکنید؛ حداکثر جریان پیوسته و لحظهای مجاز باتری و BMS در دیتاشیت تعیینکننده است. نکته آموزشـــی:دو باتری با انرژی یکسان، الزاماً توان خروجی یکسانی ندارند.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۳
در پست قبل دیدیم که ظرفیت باتری بهتنهایی تعیینکننده توان خروجی نیست و محدودیت جریان شارژ و دشارژ هم اهمیت دارد.حالا میرسیم به بخشی که این محدودیتها را مدیریت و کنترل میکند: BMS.BMS دقیقاً چه کار میکند؟ داخل باتری یک مدیر نشسته که حتی میتواند اجازه شارژ یا دشارژ را قطع کند!اسمش BMS یا Battery Management System است.BMS وضعیت سلولهای باتری را زیر نظر میگیرد؛ از جمله: ولتاژ سلولها، جریان و دما.اگر شرایط از محدوده مجاز خارج شود، BMS میتواند شارژ یا دشارژ را محدود یا متوقف کند تا از باتری محافظت شود. سیستمهای BMS همچنین میتوانند اطلاعاتی مثل SOC و محدودیت مجاز جریان شارژ و دشارژ را در اختیار تجهیزات دیگر قرار دهند. نکته آموزشـــی:پس BMS فقط یک نمایشگر درصد باتری نیست.BMS مغز مدیریتی و یکی از مهمترین لایههای حفاظتی باتری لیتیومی است.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۱۱۱
در پست اول دیدیم که ظرفیت باتری بهتنهایی تعیینکننده توان خروجی نیست و محدودیت جریان شارژ و دشارژ هم اهمیت دارد.در پست دوم هم گفتیم BMS همین محدودیتها و شرایط سلولها را پایش و مدیریت میکند.
حالا میرسیم به یکی از وظایف مهم BMS به اسم Cell BalancingCell Balancing چیست؟
گاهی یک سلول میتواند باعث شود کل باتری زودتر از چیزی که انتظار دارید متوقف شود!یک پک باتری لیتیومی از چند سلول تشکیل شده و سلولها در دنیای واقعی کاملاً یکسان رفتار نمیکنند.ممکن است هنگام شارژ، یک سلول زودتر به سقف ولتاژ برسد؛ یا هنگام دشارژ، یک سلول زودتر به حد پایین ولتاژ نزدیک شود.در این شرایط BMS مجبور است برای محافظت از همان سلول، شارژ یا دشارژ کل پک را محدود کند.اینجاست که Cell Balancing اهمیت پیدا میکند؛ Balancing کمک میکند اختلاف وضعیت سلولها کنترل شود و ظرفیت پک بهتر قابلاستفاده بماند. سامانههای BMS تجاری از روشهای Passive و در بعضی طراحیها Active Balancing استفاده میکنند. نکته آموزشـــی:در یک باتری سری، عملکرد کل پک میتواند تحت تأثیر سلولی قرار بگیرد که زودتر به محدودیت میرسد.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۱۱
در پستهای قبل درباره محدودیت جریان باتری، نقش BMS و Cell Balancing صحبت کردیم.حالا میرسیم به یک سؤال خیلی کاربردی: آیا هر باتری 48V با هر اینورتر 48V سازگار است؟ هر باتری 48V به هر اینورتر 48V میخورد؟
باتری 48V است؛ اینورتر هم 48V. پس حتماً با هم سازگارند؟ نه!عدد 48V فقط شروع بررسی است.برای سازگاری واقعی باید موارد دیگری هم بررسی شوند:محدوده واقعی ولتاژ باتری، جریان مجاز شارژ و دشارژ، توان موردنیاز اینورتر و نحوه ارتباط BMS با سیستم.
در بسیاری از سیستمهای لیتیومی مدرن، BMS از طریق ارتباطاتی مثل CAN اطلاعاتی مانند SOC، محدودیت ولتاژ شارژ و حداکثر جریان مجاز شارژ و دشارژ را به سیستم منتقل میکند. سازندگان نیز برای همین موضوع فهرستهای Compatibility منتشر میکنند.
البته همه سیستمها الزاماً به ارتباط دیجیتال نیاز ندارند؛ این موضوع به طراحی و تأیید سازنده بستگی دارد. نکته آموزشـــی:«48 ولت بودن» بهتنهایی سند سازگاری باتری و اینورتر نیست.ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ مسیرهای ارتــباطـــی : hamsun.co/ac ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــتجربه، طراحی، اجرا۱۱