СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2015 Одиночный ФЭ модуль I MPP = 4,95 А U MPP = 35,4 В U MPP = 180 В – 35,4 В Module String – это 1 N последовательно включенных модулей + – I string = 4,95 А + – кий спектр поглощаемого солнечного излучения [2]. К особенностям модуля важно отнести его механическую гиб- кость (можно устанавливать на неров- ных поверхностях) и работу в услови- ях подвижных креплений при незна- чительной деформации основания. Кроме того, модуль хорошо работает в рассеянном свете. Условием надёж- ной и долговременной эксплуатации является заземление одного из полю- сов модуля для предотвращения кор- розии и снятия статического заряда. Модули солнечных батарей выполня- ют в виде монолитного ламината спа- янных монокристаллических элемен- тов, заключённых в каркас из алюми- ниевого профиля. Фотоэлектрический генератор образует стеклянная плита с наклеенными на ней элементами. К внутренней стороне корпуса модуля прикреплён диодный блок, под крыш- кой которого размещены электриче- ские контакты, предназначенные для подключения модуля. Бескаркасные модули представляют собой ламинат, выполненный на алю- минии, стеклотекстолите или без под- ложки. Солнечные элементы располо- жены между двумя слоями ламиниру- ющей плёнки ЭВА (этилвинилацетат). Лицевая сторона защищена оптически прозрачной плёнкой типа ПЭТ (поли- этилентерефталат), а тыльная – либо подложкой (стеклотекстолит, алюми- ний), либо той же плёнкой ПЭТ, без дополнительных требований к опти- ческим характеристикам. Солнечные батареи сохраняют работоспособность в следующих условиях: ● изменение температуры в диапазо- не –50…75 ° С; ● атмосферное давление 84–106,7 кПа; ● относительная влажность до 100%; ● воздействие дождя интенсивностью 5 мм/мин; ● снеговая или гололёдно-ветровая нагрузки. Солнечная батарея представля- ет собой, прежде всего, законченный фотоэлектрический преобразователь. Его технические характеристики спра- ведливы как для отдельных элементов, так и для батарей. С ОЕДИНЕНИЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЦЕПЬ Для увеличения выходного напряже- ния и выходной мощности фотоэлек- трические модули включают в после- довательную и параллельную элек- трическую цепь – String (линейка последовательно включённых ФЭ-мо- дулей). Благодаря такому включению можно получить выходное напряже- ния (String Voltage, UMPP) в диапазо- не 180…354 В при токе (I string ) в нагрузке до 5 A. На рисунке 5 показана структур- ная схема соединения ФЭМ в последо- вательную электрическую цепь (пара- метры для одиночного ФЭ-модуля акту- альны при температуре окружающей среды 25 ° C и солнечной радиации 1000 Вт/м 2 ). Для наглядности, на рисунке 6 пред- ставлена фотоэлектрическая «решёт- ка» (Array), состоящая из параллельно включённых линеек (PV Strings). М ОДУЛИ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ГИБРИДНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ Фотоэлектрические модули и состав- ленные из них батареи, как правило, не могут обеспечить питанием конечного потребителя. Это связано с нестабиль- ностью солнечной радиации и многи- ми другими факторами. Поэтому моду- ли нуждаются в системе обеспечения автономного электропитания, кото- рая состоит из аккумуляторных бата- рей (АКБ), преобразователей постоян- ного тока, контроллеров заряда/разря- да АКБ, инверторов, стабилизаторов, устройств защиты и многого другого. Каждый элемент этой системы энерго- обеспечения необходимо выбирать под задачи конечного потребителя, в зави- симости от мощности, условий приме- нения и других факторов, актуальных в месте установки батареи. На примере преобразователя Flatpack DC-DC FP2 48V1500WHE SOLARрассмо- тримвзаимодействие с нимФЭ-модуля. Встроенная гальваническая изоляция входа и выхода позволяет применять этот конвертор с любымиФЭ-панелями– поли/монокристаллическими и тонко- плёночными (последние требуют зазем- ления). К конвертору необходимо под- ключить не менее шести панелей с выходным (номинальным) напряже- нием постоянного тока 30 В ±30% [3]. Алгоритм отслеживания точки мак- симальной мощности (MaximumPower Point Tracking, MPPT) позволяет снять с пластин ФЭ максимум вырабатывае- мой мощности при различных режи- мах освещённости. Так, при выход- ном напряжении батареи в диапазо- не 48…58 В выходная мощность лишь одной батареи составит примерно 1500 Вт при КПД модуля более 96%. Это хороший показатель. Для обеспечения управления гибрид- ными системами электропитания применяются специальные устрой- ства – контроллеры. Когда аккумуля- тор подсоединяется к солнечной пане- ли (блоку, состоящему из нескольких ФЭ-модулей) для зарядки, в электриче- скую цепь необходимо включать кон- троллер для предотвращения перезаря- да АКБ, и, следовательно, для продления срока её службы. Это важно, поскольку Рис. 4. ФЭ-модуль на основе тонкоплёночного микроморфного кремния Рис. 5. Структурная схема соединения ФЭМ в последовательную электрическую цепь