Извор: алтернативе-енерги-туториалс.цом
Заобилазни диодес се користи у соларним фотонапонским системима (ПВ) за заштиту делимично осенчених ПВ ћелија од потпуно активних ћелија на пуном сунцу унутар истог соларног панела када се користи у низовима високог напона.
Соларни фотонапонски панели су одличан начин за генерисање бесплатне електричне енергије користећи сунчеву снагу. Једноставно их постављате где год желите и одлазите даље или као део самосталног система ван мреже или као кровни ПВ панели за мрежни систем. Распон снаге соларног фотонапонског система изузетно је широк, од неколико миливата до стотина мегавата, делом због модуларности соларних панела.
Фотонапонске ћелије су врста полупроводничке фотодиоде која директно претвара светлост која удара о њихову површину у електричну снагу. Фотонапонски системи генеришу електричну енергију повезивањем соларних ПВ панела у облику низа и излагањем директној сунчевој светлости. Тада бисмо помислили да ће током нормалног рада сви соларни панели фотонапонског система доживети исте соларне услове као што су сви део истог соларног низа.
Међутим, на перформансе производње електричне енергије и поузданост ПВ система могу утицати спољни фактори, као што су окружење, температура, влажност, положај и степен сунчевог зрачења, што све може довести до деградације снаге.
Али као и ови очигледни фактори околине, један фактор који ће посебно довести до неусклађености између соларних ћелија или целих панела, а деградација снаге у соларном низу засјењује, то је блокирање сунчеве свјетлости на ћелији или панелу од лишћа, дрвеће, зграде или антене. То може бити потпуно или делимично сенчење, а у зависности од степена сенчења, изазваће смањење излазне снаге.
Серија повезане соларне ћелије
Фотонапонски (ПВ) панели израђени су од међусобно повезаних кристалних силицијумских ћелија и стога су осетљиви на сенчење. У стандардном ПВ панелу, ове соларне ћелије су повезане у низу, што резултира високим напоном, али кроз све повезане ћелије тече иста вредност струје. Дакле, све док је сунчева светлост која удара о површину ПВ панела једнолична, свака фотонапонска ћелија унутар истог панела производиће исту количину електричног напона, приближно 0,5 волти. Тако, на пример, при пуном сунцу ПВ ћелија од 2 вата производиће константну струју од око 4 ампера (0,5 к 4=2 вата).
Ако, међутим, ћелија постане осенчена неким спољним средствима, престаће да производи електричну енергију и понашаће се више попут полупроводничког отпора, снажно смањујући укупну количину енергије коју производи соларни панел. На пример, претпоставимо да имамо три серије фотонапонских ћелија од 0,5 волта са сунчевим зрачењем од 1кВ / м2 у све три фотонапонске ћелије како је приказано.
Серијски повезане ПВ ћелије
Како су три ПВ ћелије повезане у серију, генерисана струја (И) биће иста (под претпоставком да ћелије буду подједнако усклађене), а укупни напон, ВTје само збир појединачних напона ћелије, (V1+ V2+ V3= 0.5V + 0.5V + 0.5V = 1.5V) па се И – В карактеристичне криве три ћелије једноставно додају дуж напонске (хоризонталне) осе јер је струја уобичајена и константна. Користећи наш пример ћелије од 2 вата одозго, максимална тачка снаге за овај серијски низ би била: 6 вати, (1,5 В к 4А=6 В).
Пхотоволтаиц Целл Схадинг
Сада претпоставимо да је Соларна ћелија бр.2 у низу постала делимично или потпуно осенчена, док преостале две ћелије у низу повезане низове нису, односно остају на сунцу. Када се то догоди, излаз серијски повезаног низа драматично ће се смањити као што је приказано.
Осенчена ПВ ћелија
Овде се дешава да осенчена ћелија престаје да производи електричну енергију и понаша се више као полупроводнички отпор. Осенчена ћелија генерише мање струје од друге две ћелије, што значајно смањује производњу енергије серијског низа. Резултат је да се снага коју генеришу „сунчане“ ћелије сада расипа „осенченом“ ћелијом, што временом може проузроковати прегревање (жаришта) и на крају уништавање лоше ћелије.
Како осенчена ћелија узрокује пад произведене струје. Неосјењене добре ћелије се прилагођавају овом паду струје повећавањем напона отвореног круга дуж њихових кривуља карактеристика ИВ, што резултира обрнутим пристрасношћу осенчене ћелије, односно негативни напон се сада појављује на њеним стезаљкама у супротном смеру.
Овај обрнути напон доводи до тога да струја сада протиче у супротном смеру кроз осенчену ћелију, што резултира трошењем снаге брзином која зависи од ИСЦи радну струју, И. Тако ће потпуно засенчена ћелија доживети обрнути пад напона под било којим тренутним условима и стога ће расипати или трошити електричну енергију, уместо да је генерише.
Обилазне диоде
Па како можемо заштитити фотонапонску ћелију, плочу или чак читав низ од разарајућих ефеката делимичног или потпуног сенчења. Једноставан и ефикасан начин заштите фотонапонских ћелија од разарајућих ефеката сенчења ћелија је повезивање онога што је цназвани абипасс диодеацросс еацх ПВ ћелија серијски повезаног низа.
Бипасс диодесу спојени споља и обрнуто паралелно са ПВ ћелијом како би се обезбедила алтернативна електрична путања за проток генерисане струје, јер она не може проћи кроз ћелију када је осенчена. Ово помаже у очувању перформанси серијског низа ограничавањем напона обрнутог преднапона генерисаног на било којој делимично осенченој ћелији и тиме смањује електричну снагу коју ћелија може расипати.
Размотрите наше три серије повезаних ПВ ћелија у наставку са доданим бајпас диодама.
Заобилажење диодне заштите
Бипасс диоде су паралелно повезане преко сваке од три ПВ ћелије. Ове споља спојене бипасс диоде су повезане у режиму обрнутог пристраности преко њихове одговарајуће ћелије, односно диоде Анодни терминал је повезан са позитивном страном ћелије, док је диодни катодни терминал повезан са негативном страном ћелије.
Када три соларне ћелије добију пуно сунца, свака генерише напон као и обично, а како су свака од три заобилазне диоде обрнуто пристрасне на својим ћелијама, свака реверзна струја (црвене стрелице) која покушава да прође кроз њих је блокирана. Због тога су обрнуто пристрасне, диоде се понашају као да их нема са серијским низом који производи пуну излазну снагу (6 вати у претходном примеру) јер три соларне ћелије раде како се очекивало.
Међутим, ако као и пре једна од ПВ ћелија постане делимично осенчена због лишћа, дрвећа или снега, итд., Осенчена ћелија не производи електричну енергију као што смо видели горе и тиме њихова премошћујућа диода преузима активирање као што је приказано.
Осенчена ПВ ћелија са заштитом од заобилазне диоде
Овде под условом сенчења, ћелија две престаје да производи електричну енергију и понаша се попут полупроводничког отпора као што смо раније разговарали. Због осенчене ћелије која генерише реверзну снагу, она унапред одступа од паралелно повезане премоснице (тј. УКЉУЧУЈЕ) скрећући кроз себе ток струје две добре ћелије, као што је приказано зеленим стрелицама горе. Према томе, премосна диода повезана преко осенчене ћелије одржава рад друге две ПВ ћелије стварањем електричне путање да би генерисана струја текла дуж ње.
Тада, иако је једна ћелија осенчена (ћелија 2 у овом примеру), друге две ћелије, 1 и 3 настављају да генеришу енергију, али смањеном снагом. Дакле, као у нашем претходном примеру горе, излаз би користио наш пример ћелије од 2 вата одозго и не претпостављајући губитке кроз премосну диоду, 4 вата (1,0 В к 4А).
Још једна предност паралелно повезаних бајпас диода је та што када је пристрасна унапред, тј. Када проводе, пад напона унапред је око 0,6 волта, чиме се ограничава сваки високи реверзни негативни напон генерисан осенченом ћелијом, што заузврат смањује температурне услове вруће тачке и дакле отказ ћелије, омогућавајући ћелији да се врати у нормалу након уклањања сенчења.
Заобилажење интеграције диода
Интеграција бипасс диоде у сваку поједину појединачну ћелију, као што смо претходно урадили у нашем једноставном примеру, била би прескупа и не тако једноставна за инсталацију. У пракси произвођачи постављају заобилазне диоде преко група или поднизова ПВ ћелија (обично 16 до 24 ћелије) на задњој страни панела или унутар разводне кутије соларног модула. Тако би, на пример, две заобилазне диоде биле довољне за соларни панел номиналне снаге око 50 вати који садржи између 36 до 40 појединачних ћелија. Многи соларни панели врхунског квалитета их израђују директно на полупроводничкој структури фотонапонских ћелија.
Иако је могуће повезати било који тип диоде са задњим делом соларног панела, тип и избор премосне диоде углавном зависе од струје и оцене снаге ћелија и / или панела, које она мора да заштити. Најчешћи тип кориштене бипасс диоде је Сцхоттки диода са номиналном струјом у распону од 1 до 60 ампера и напоном до 45 волти, што је више него довољно за један соларни панел за пуњење батерије од 12 В или 24 В.
