سیستم تولید برق خارج از شبکه فتوولتائیک عمدتاً برای حل مشکل اساسی مصرف برق ساکنان مناطق بدون برق یا برق کمتر استفاده می شود. سیستم تولید برق خارج از شبکه فتوولتائیک عمدتاً از ماژول‌های فتوولتائیک، براکت‌ها، کنترل‌کننده‌ها، اینورترها، باتری‌ها و سیستم‌های توزیع برق تشکیل شده است. در مقایسه با سیستم متصل به شبکه فتوولتائیک، سیستم خارج از شبکه دارای کنترلرها و باتری های بیشتری است و اینورتر مستقیما بار را هدایت می کند، بنابراین سیستم الکتریکی پیچیده تر است. از آنجایی که سیستم خارج از شبکه ممکن است تنها منبع برق کاربر باشد و کاربر به شدت به سیستم وابسته است، طراحی و عملکرد سیستم خارج از شبکه باید قابل اعتمادتر باشد.
مسائل طراحی رایج برای سیستم های خارج از شبکه
هیچ مشخصات واحدی برای سیستم های فتوولتائیک خارج از شبکه وجود ندارد. باید با توجه به نیازهای کاربران، عمدتاً با در نظر گرفتن انتخاب و محاسبه قطعات، اینورترها، کنترلرها، باتری ها، کابل ها، سوئیچ ها و سایر تجهیزات طراحی شود. قبل از طراحی، کارهای اولیه باید به خوبی انجام شود. لازم است قبل از برنامه ریزی ابتدا نوع بار و توان کاربر، شرایط آب و هوایی محل نصب، میزان مصرف برق کاربر و میزان تقاضا را درک کنید.
1. ولتاژ ماژول و ولتاژ باتری باید مطابقت داشته باشد. ماژول خورشیدی کنترلر PWM و باتری از طریق یک سوئیچ الکترونیکی متصل می شوند. هیچ اندوکتانسی و دستگاه های دیگر در وسط وجود ندارد. ولتاژ ماژول بین 1.2 تا 2.0 برابر ولتاژ باتری است. اگر باتری 24 ولتی باشد، ولتاژ ورودی قطعه بین 30-50 ولت است، کنترلر MPPT دارای یک لوله سوئیچ برق و یک سلف و مدارهای دیگر در وسط است، ولتاژ قطعه بین 1 است. {8}}.5 برابر ولتاژ باتری، اگر باتری 24 ولتی باشد، ولتاژ ورودی مولفه بین 30-90 ولت است.
2. توان خروجی ماژول باید مشابه توان کنترلر باشد. به عنوان مثال، یک کنترلر 48V30A دارای توان خروجی 1440VA است و توان ماژول باید حدود 1500W باشد. هنگام انتخاب یک کنترلر ابتدا به ولتاژ باتری نگاه کنید و سپس برق جزء را بر ولتاژ باتری که جریان خروجی کنترلر است تقسیم کنید.
3. اگر توان یک اینورتر کافی نباشد، باید چندین اینورتر به صورت موازی وصل شوند. خروجی سیستم خارج از شبکه فتوولتائیک به بار متصل است. ولتاژ خروجی و فاز جریان و دامنه هر اینورتر متفاوت است. اگر پایانه ها به صورت موازی وصل شوند، باید یک اینورتر با عملکرد موازی اضافه شود.
مشکلات رایج هنگام اشکال زدایی سیستم های خارج از شبکه
1 LCD اینورتر 01 را نمایش نمی دهد
تجزیه و تحلیل شکست
هیچ ورودی DC باتری وجود ندارد، منبع تغذیه LCD اینورتر توسط باتری تغذیه می شود.
02 دلایل احتمالی
(1) ولتاژ باتری کافی نیست. هنگامی که باتری برای اولین بار از کارخانه خارج می شود، به طور کلی شارژ کامل می شود، اما اگر باتری برای مدت طولانی استفاده نشود، به آرامی تخلیه می شود (خود تخلیه). ولتاژهای سیستم خارج از شبکه 12 ولت، 24 ولت، 48 ولت، 96 ولت و غیره است. در برخی از کاربردها، چندین باتری باید به صورت سری به یکدیگر متصل شوند تا ولتاژ سیستم را تامین کنند. اگر کابل های اتصال به درستی وصل نشده باشند، ولتاژ باتری ناکافی خواهد بود.
(2) پایانه های باتری معکوس شده اند. پایانه های باتری دارای قطب های مثبت و منفی هستند، به طور کلی قرمز به قطب مثبت و مشکی به قطب منفی متصل می شود.
(3) سوئیچ DC بسته نیست یا سوئیچ معیوب است.
03
راه حل
(1) اگر ولتاژ باتری کافی نیست، سیستم نمی تواند کار کند، و انرژی خورشیدی نمی تواند باتری را شارژ کند، باید مکان دیگری برای شارژ باتری تا بیش از 30 درصد پیدا کنید.
(2) اگر مشکل از خط است، از یک مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ هر باتری استفاده کنید. هنگامی که ولتاژ نرمال است، ولتاژ کل مجموع ولتاژ باتری است. اگر ولتاژ وجود ندارد، بررسی کنید که آیا کلید DC، ترمینال سیم کشی، کانکتور کابل و غیره به نوبه خود عادی هستند یا خیر.
(3) اگر ولتاژ باتری نرمال باشد، سیم کشی نرمال است، سوئیچ روشن است و اینورتر هنوز نمایش داده نمی شود، ممکن است اینورتر معیوب باشد و باید به سازنده برای تعمیر و نگهداری اطلاع داده شود.
2 باتری قابل شارژ نیست
01 تجزیه و تحلیل شکست
باتری توسط ماژول فتوولتائیک و کنترلر یا برق و کنترلر شارژ می شود.
02 دلایل احتمالی
(1) دلایل مؤلفه: ولتاژ مؤلفه کافی نیست، نور خورشید کم است و اتصال کابل DC و مؤلفه خوب نیست.
(2) سیم کشی مدار باتری خوب نیست.
(3) باتری کاملا شارژ شده و به بالاترین ولتاژ می رسد.
03 راه حل
(1) بررسی کنید که آیا سوئیچ های DC، پایانه ها، اتصالات کابل، قطعات، باتری ها و غیره به نوبه خود عادی هستند یا خیر. اگر اجزای متعددی وجود دارد، آنها باید به طور جداگانه متصل و آزمایش شوند.
(2) هنگامی که باتری به طور کامل شارژ می شود، نمی توان آن را دوباره شارژ کرد، اما باتری های مختلف در هنگام شارژ کامل ولتاژهای متفاوتی دارند. به عنوان مثال، باتری با ولتاژ نامی 12 ولت دارای ولتاژی بین 12.8 تا 13.5 ولت در هنگام شارژ کامل است. وزن مخصوص الکترولیت زمانی که باتری کاملاً شارژ می شود مرتبط است. حداکثر حد ولتاژ را با توجه به نوع باتری تنظیم کنید.
(3) جریان اضافه ورودی: جریان شارژ باتری عموماً 0.1C-0.2C است و حداکثر آن بیشتر از 0.3C نیست. به عنوان مثال، یک باتری سرب اسید 12V200AH، جریان شارژ به طور کلی بین 20A تا 40A است و حداکثر نمی تواند از 60A تجاوز کند. توان جزء باید با توان کنترلر مطابقت داشته باشد.
(4) اضافه ولتاژ ورودی: ولتاژ ورودی ماژول خیلی زیاد است، ولتاژ برد باتری را بررسی کنید، اگر واقعا زیاد است، دلیل احتمالی این است که تعداد رشته های برد باتری زیاد است، تعداد را کاهش دهید. رشته های برد باتری
3 اینورتر اضافه بار را نشان می دهد یا نمی تواند 01 راه اندازی شود
تجزیه و تحلیل شکست
قدرت بار بیشتر از توان اینورتر یا باتری است.
02 دلایل احتمالی
(1) اضافه بار اینورتر: اگر اضافه بار اینورتر از محدوده زمانی بیشتر شد و قدرت بار از حداکثر مقدار بیشتر شد، اندازه بار را تنظیم کنید.
(2) اضافه بار باتری: جریان تخلیه عموماً 0.2C-0.3C است، حداکثر از 0.5C تجاوز نمی کند، 1 12باتری سرب اسید V200AH، حداکثر توان خروجی از 2400 وات تجاوز نمی کند، تولید کنندگان مختلف، مدل های مختلف، مقادیر خاص نیز متفاوت هستند.
(3) بارهایی مانند آسانسورها را نمی توان مستقیماً به ترمینال خروجی اینورتر وصل کرد، زیرا هنگامی که آسانسور در حال نزول است، موتور معکوس می شود که باعث ایجاد نیروی الکتروموتور برگشتی می شود که در هنگام ورود به اینورتر به اینورتر آسیب می رساند. اگر باید از یک سیستم خارج از شبکه استفاده شود، توصیه می شود یک مبدل فرکانس بین اینورتر و موتور آسانسور اضافه شود.
(4) قدرت شروع بار القایی بسیار زیاد است.
03 راه حل
توان نامی بار باید کمتر از اینورتر باشد و حداکثر توان بار نباید بیش از 1.5 برابر توان نامی اینورتر باشد.
سوالات متداول باتری
1 پدیده اتصال کوتاه و دلایل
اتصال کوتاه باتری سرب اسید به اتصال گروه های مثبت و منفی در داخل باتری سرب اسیدی اشاره دارد. پدیده اتصال کوتاه باتری های سرب اسید عمدتاً در جنبه های زیر آشکار می شود:
ولتاژ مدار باز کم است و ولتاژ مدار بسته (دشارژ) به سرعت به ولتاژ پایان می رسد. هنگامی که جریان زیادی تخلیه می شود، ولتاژ پایانه به سرعت به صفر می رسد. هنگامی که مدار باز است، چگالی الکترولیت بسیار کم است و الکترولیت در یک محیط با دمای پایین یخ می‌زند. هنگام شارژ، ولتاژ بسیار آهسته افزایش می یابد و همیشه پایین می ماند (گاهی اوقات به صفر می رسد). در طول شارژ، دمای الکترولیت بسیار سریع افزایش می یابد. در طول شارژ، چگالی الکترولیت بسیار آهسته افزایش می یابد یا به سختی تغییر می کند. هیچ حباب یا گازی دیر هنگام شارژ ظاهر نمی شود.
دلایل اصلی اتصال کوتاه داخلی باتری های سرب اسیدی به شرح زیر است:
کیفیت جداکننده خوب یا معیوب نیست، به طوری که مواد فعال صفحه از آن عبور می کند و در نتیجه تماس مجازی یا مستقیم بین صفحات مثبت و منفی ایجاد می شود. جابجایی جداکننده باعث اتصال صفحات مثبت و منفی می شود. ماده فعال روی صفحه الکترود منبسط شده و می افتد. به دلیل رسوب بیش از حد مواد فعال ریزش شده، لبه پایینی یا لبه کناری صفحات مثبت و منفی با رسوب در تماس است و در نتیجه صفحات مثبت و منفی به هم متصل می شوند. یک جسم رسانا به باتری می افتد و باعث اتصال صفحات مثبت و منفی می شود.
پدیده و علل 2-سولفاته شدن قطب
سیستم سولفاته صفحه ای سولفات سرب است که کریستال های سفید و سفت سولفات سرب را روی صفحه تشکیل می دهد و تبدیل آن به مواد فعال در هنگام شارژ بسیار دشوار است. پدیده های اصلی پس از سولفاته شدن صفحات باتری سرب اسیدی به شرح زیر است:
(1) ولتاژ باتری سرب اسید در طول فرآیند شارژ به سرعت افزایش می یابد و ولتاژهای اولیه و نهایی آن بسیار زیاد است و ولتاژ شارژ نهایی می تواند به حدود 2.90 ولت در هر سلول برسد.
(2) در طول فرآیند تخلیه، ولتاژ به سرعت کاهش می یابد، یعنی به ولتاژ پایان زودرس کاهش می یابد، بنابراین ظرفیت آن به طور قابل توجهی کمتر از ظرفیت باتری های دیگر است.
(3) در طول شارژ، دمای الکترولیت به سرعت افزایش می یابد و به راحتی از 45 درجه فراتر می رود.
(4) در طول شارژ، چگالی الکترولیت کمتر از مقدار طبیعی است و حباب‌ها در طول شارژ زودرس رخ می‌دهند.
دلایل اصلی سولفاته شدن صفحه به شرح زیر است:
(1) شارژ اولیه باتری های سرب اسیدی کافی نیست یا شارژ اولیه برای مدت طولانی قطع می شود.
(2) باتری سرب اسید برای مدت طولانی به اندازه کافی شارژ نمی شود.
(3) عدم شارژ به موقع پس از تخلیه.
(4) اغلب تخلیه بیش از حد یا جریان کوچک تخلیه عمیق.
(5) اگر چگالی الکترولیت خیلی زیاد باشد یا دما خیلی بالا باشد، سولفات سرب عمیقاً تشکیل می شود و بازیابی آن دشوار است.
(6) باتری سرب اسید برای مدت طولانی در حالت انتظار قرار گرفته است و برای مدت طولانی بدون شارژ منظم استفاده نمی شود.