Оптимизация проводки солнечных панелей и батарей: смешанные схемы серии-параллель

Проводка батарей и солнечной панели в смешанной конфигурации серия-параллель

Зачем нужна эта сложная комбинация вместо простой серии или параллели? Это зависит от потребностей системы: увеличение и зарядного напряжения, и ёмкости батареи (А·ч) путём соединения и панелей, и батарей в серии/параллели по требованию системы. В параллели токи складываются, в серии — напряжения. Комбинируя, получаем преимущества обоих способов.

Последовательно соединённые панели и батареи

Соединяем минус первой к плюсу второй и наоборот. Две панели 6В (или 12/24В) 150Вт, 12,5А и батареи 12В, 100А·ч в серии:

Токи: I₁ = I₂ = … = I_n → 12,5 А (ток одинаков в каждой ветви).

Ток батарей в серии: 100 А·ч = 100 А·ч.

Напряжения: V₁ + V₂ + … + V_n. Напряжения складываются. Для 12В панелей/батарей: 12 + 12 = 24 В.

Панели и батареи в параллели

Минус к минусу, плюс к плюсу. Две панели 12В, 150Вт, 12,5А и батареи 12В, 100А·ч в параллели:

Ток панели к контроллеру: I₁ + I₂ = 12,5 + 12,5 = 25 А.

Ёмкость батарей: 100 + 100 = 200 А·ч.

Напряжение: V₁ = V₂ = … = V_n → 12 В = 12 В (напряжение не меняется).

Смешанное соединение серия-параллель

Используем максимум от 12В панелей и батарей в смешанной схеме для увеличения и зарядной мощности, и ёмкости хранения. Подходит для малых проектов (6В → 12В) и жилых (24В, 48В).

Имеем: 4 панели 12В, 150Вт, 12,5А и 4 батареи 12В, 100А·ч. Нужна эффективная 24В система.

Сначала две панели в серии, ещё две в серии — две пары. Эти пары соединяем параллельно (как на рисунке). То же для батарей.

Напряжение и ток панелей в смешанной схеме

Одна серия (2 панели): 12 + 12 = 24 В, ток = 12,5 А.

Две серии в параллели: напряжение = 24 В, ток = 12,5 + 12,5 = 25 А.

Результат: напряжение 12→24 В, ток зарядки 12,5→25 А.

Напряжение и ток батарей в смешанной схеме

Аналогично: банк батарей даёт 24 В вместо 12 В и 200 А·ч вместо 100 А·ч.

Одна параллельная пара (2 батареи): 12В, 25А (если рассматривать как ток зарядки).

Две такие пары в серии: 12 + 12 = 24 В, ток = 25 А.

Получили 24 В и 200 А·ч для расчётной 24В системы. Проводим через контроллер заряда к нагрузке.

Проводка панелей и батарей в смешанной комбо для 24В системы

На схеме: четыре панели 12В и батареи 12В, 100А·ч в смешанной комбинации. Панели к батареям и DC-нагрузке через контроллер. AC-нагрузка — через инвертор. Питание днём от солнца, ночью — от батарей. Автоматическая работа за счёт УПС — не нужен дополнительный переключатель (ATS).

Важные правила

• Серия: повышает напряжение (2×12В = 24В), ток неизменен (5А панели, 100А·ч батарей).
• Параллель: складывает ток и А·ч (2×5А = 10А панели, 2×100А·ч = 200А·ч батарей), напряжение неизменно (12В).

Критические замечания:

Напряжение батарей и панелей должно совпадать при любом соединении. 6В батарею нельзя соединять с 9В, 12В и т.д. То же для панелей: 12В панель не соединять с 6В или 24В.