阵列中的错配效应

在较大的光伏阵列中,各个光伏组件以串联和并联的方式连接。串联的一组太阳能电池或组件称为“串”。串联和并联的组合可能会导致光伏阵列出现一些问题。一个潜在的问题是由其中一个串联串中的开路引起的。来自并联连接串(通常称为“块”)的电流将比组件中的其余块具有更低的电流。在电气上这与一个被遮挡的太阳能电池与几个好的电池串联的情况相同,并且来自整个太阳能电池块的电力被损损耗。下图展示了这种效果。

较大光伏阵列中的潜在错配效应。尽管所有组件可能是相同的,并且阵列没有经历任何遮挡,但仍可能发生错配和热斑效应。

如果旁路二极管的额定值不能处理整个并联连接阵列的电流,则并联连接与错配效应相结合也可能会导致问题。例如,在具有串联组件的并联串中,串联组件的旁路二极管变为并联,如下图所示。串联组件的不匹配将导致电流流入旁路二极管,从而加热该二极管。然而,加热旁路二极管会降低有效电阻。大部分电流现在将流过稍热的一组旁路二极管。这些旁路二极管随后变得更热,进一步降低其电阻并增加电流。最终几乎所有电流都可能流经一组旁路二极管。如果二极管的额定容量不能承受组件并联组合产生的电流,它们就会烧坏并导致光伏组件损坏。

bypass diodes in paralleled modules

并联模块中的旁路二极管。每个 36 节电池模块中通常有两个旁路二极管。

除了使用旁路二极管来防止错配损耗之外,还可以使用称为阻塞二极管的附加二极管来最小化错配损耗。如下图所示,阻塞二极管通常用于通过阻止电池流过光伏阵列来防止组件在夜间给蓄电池充电。对于并联组件,每个并联串都应有自己的阻塞二极管。这不仅降低了阻塞二极管所需的载流能力,而且还防止电流从一个并联串流入较低电流的串,因此有助于最大限度地减少并联阵列中出现的错配损耗。

blocking diodes in modules

并联组件中阻塞二极管的作用。