Схема подключения солнечных панелей: последовательно, параллельно и к инвертору
Солнечные панели соединяют так, чтобы напряжение и ток массива попали в рабочий диапазон инвертора в любую погоду — от июльской жары до тридцатиградусного мороза. Разбираем схемы, считаем цепочки на реальных моделях и перечисляем ошибки, из-за которых выгорают входы инверторов.
Коротко: три правила
- Последовательно соединяют, чтобы поднять напряжение: оно складывается, ток остаётся током одной панели.
- Параллельно соединяют, чтобы поднять ток: складываются токи, напряжение остаётся напряжением одной цепочки.
- Напряжение цепочки считают по самому холодному утру, а не по паспорту: на морозе напряжение панели растёт, и именно оно чаще всего сжигает входы инверторов.
Последовательное соединение
Плюс одной панели соединяют с минусом следующей — получается цепочка (стринг). Напряжения панелей складываются:
- 8 панелей с рабочим напряжением 44,3 В дают около 355 В;
- ток цепочки равен току одной панели — около 13,8 А.
Высокое напряжение при небольшом токе — ровно то, что нужно современному инвертору: потери в кабеле зависят от тока, поэтому цепочку на 350 В можно вести от крыши до котельной кабелем 4–6 мм² почти без потерь.
Ограничение последовательного соединения — тень. Ток цепочки задаёт самая слабая панель. Если одну панель затенила ветка, проседает вся цепочка. Частично спасают обходные диоды в распределительной коробке (в современных модулях их обычно три) и половинчатые ячейки: затенённая часть панели отключается, остальные продолжают работать. Но лучшее решение — не ставить в одну цепочку панели с разной тенью или ориентацией.
Параллельное соединение
Плюсы соединяют с плюсами, минусы с минусами. Складываются токи:
- две цепочки по 13,8 А дают 27,6 А на входе;
- напряжение остаётся напряжением одной цепочки.
Параллельно соединяют цепочки одинаковой длины из одинаковых панелей с одинаковой ориентацией — иначе цепочки работают в разных рабочих точках и теряют мощность. Если параллельно больше двух цепочек, каждую защищают своим предохранителем для солнечных систем (gPV): при замыкании в одной цепочке остальные иначе погонят в неё суммарный ток.
В чистом виде параллельная схема встречается в небольших системах на 12–24 В с контроллером заряда. В домашних станциях с гибридным инвертором используют последовательно-параллельную: несколько цепочек, каждая — на свой вход MPPT.
Что такое MPPT и почему входов несколько
MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) — узел инвертора или контроллера, который подбирает напряжение так, чтобы снять с панелей максимум мощности при текущем солнце и температуре. У гибридных инверторов для дома обычно два–три независимых входа MPPT. Это удобно:
- скаты крыши с разной ориентацией подключают на разные входы, и восточный скат не тянет вниз западный;
- цепочки разной длины тоже можно подключить на разные входы.
Правило простое: одна ориентация и одна длина цепочки — один вход MPPT.
Расчёт цепочки: по шагам на реальной модели
Возьмём гибрид Deye SUN-6K-SG05LP1 (два входа MPPT, до 500 В, массив до 12 кВт) и панели LONGi Hi-MO 7 на 610 Вт.
1. Максимальное напряжение — по морозу
Из паспорта панели: напряжение холостого хода Voc = 52,44 В, температурный коэффициент напряжения −0,23 %/°C. Паспортное значение измерено при 25 °C. При −30 °C температура ниже на 55 градусов, и напряжение вырастет на 0,23 % × 55 ≈ 12,7 %:
52,44 × 1,127 ≈ 59,1 В на панель.
Делим предел инвертора на это значение: 500 ÷ 59,1 ≈ 8,46 — в цепочке не больше 8 панелей (около 473 В на морозе). Девятая панель дала бы 532 В и вывела бы вход из строя в первое ясное морозное утро.
Какую температуру брать: минимальную для вашего региона. Для Москвы обычно считают по −30 °C; при −40 °C те же 8 панелей дают около 482 В — ещё в пределах.
2. Минимальное напряжение — по жаре
Летом ячейки нагреваются до 60–70 °C, и рабочее напряжение цепочки падает. Для 8 панелей Hi-MO 7 в жару выйдет порядка 320 В. Оно должно оставаться выше нижней границы диапазона MPPT инвертора — её указывают в паспорте. Слишком короткая цепочка летом выпадет из диапазона, и инвертор недоберёт мощность в самые солнечные дни.
3. Ток — по паспорту входа
Рабочий ток Hi-MO 7 на 610 Вт — 13,76 А, ток короткого замыкания — 14,65 А. В паспорте инвертора для каждого входа MPPT указаны два значения: максимальный рабочий ток и максимальный ток короткого замыкания. Если рабочий ток панели больше допустимого, инвертор просто ограничит его и недоберёт часть мощности — это не опасно. А вот ток короткого замыкания массива обязан быть не выше предельного для входа.
4. Мощность массива
Две цепочки по 8 панелей — 16 × 610 Вт = 9,76 кВт при допустимых 12 кВт. Схема: цепочка 1 на MPPT1, цепочка 2 на MPPT2.
Та же проверка для других панелей
| Панель | Voc | Коэфф. Voc | Voc при −30 °C | Панелей в цепочке до 500 В | до 1000 В |
|---|---|---|---|---|---|
| Jinko 54HL4R-B, 440 Вт | 39,57 В | −0,25 %/°C | ≈ 45,0 В | 11 | 22 * |
| LONGi Hi-MO X10, 485 Вт | 40,40 В | −0,20 %/°C | ≈ 44,8 В | 11 | 22 |
| LONGi Hi-MO 7, 610 Вт | 52,44 В | −0,23 %/°C | ≈ 59,1 В | 8 | 16 |
| Jinko 78HL4-BDV, 640 Вт | 57,34 В | −0,25 %/°C | ≈ 65,2 В | 7 | 15 |
* У Jinko 54HL4R-B максимальное напряжение системы — 1000 В по паспорту самого модуля. Цепочка не должна превышать ни предел инвертора, ни предел панели.
В карточке каждой панели в нашем каталоге этот расчёт уже сделан: указано, сколько модулей встанет в цепочку для входов на 500 и 1000 В.
Сколько панелей в цепочку для популярных инверторов
Расчёт для двух массовых панелей каталога: LONGi LR8-66HVD на 640 Вт (Voc 49,52 В, рабочее 40,78 В, коэффициент −0,20 %/°C) и Trina TSM-460NEG9R.28 (Voc 53,8 В, рабочее 45,4 В, −0,24 %/°C). Максимум — по напряжению холостого хода при −30 °C, минимум — по рабочему напряжению в жару, при 70 °C, чтобы цепочка не выпала из диапазона MPPT.
| Инвертор | Вход, В | MPPT, В | LONGi 640 Вт | Trina 460 Вт |
|---|---|---|---|---|
| Deye SG04LP1, SG05LP1 до 6 кВт, OG01LP1 | до 500 | 150–425 | 5–9 | 4–8 |
| Deye SG04LP3 | до 800 | 200–650 | 6–14 | 5–13 |
| Deye SG01HP3 | до 1000 | 150–850 | 5–18 | 4–16 |
| Growatt SPE 6000 | до 500 | 60–450 | 3–9 | 2–8 |
| MUST PH18-5248 PRO | до 450 | 150–430 | 5–8 | 4–7 |
| MUST PV18-3524 VPM II | до 160 | 30–128 | 1–2 | 1–2 |
На морозе при −30 °C панель LONGi даёт около 55 В холостого хода, Trina — около 61 В. В жару рабочее напряжение падает до 37 и 40,5 В. Если в вашем регионе бывает −40 °C, считайте по ней: для LONGi на 640 Вт и входа 500 В максимум тогда — 8 панелей, девять дают уже около 504 В.
Ток на вход MPPT
Напряжение — не единственная проверка. У каждого входа есть предел рабочего тока:
- Deye SG04LP1 и SG05LP1 до 6 кВт — 18 А на вход, по одной цепочке. Рабочий ток LONGi 640 Вт — 15,69 А, Trina 460 Вт — 10,14 А: обе проходят.
- Deye SG04LP3 — 26 А на первый вход с двумя цепочками и 13 А на второй. Две цепочки Trina на первый вход дают 20,3 А — проходят. Две цепочки LONGi — 31,4 А, больше предела: инвертор ограничит ток и недоберёт мощность. На второй вход LONGi с 15,69 А тоже даёт больше 13 А.
- Deye SG05LP1 на 7–10 кВт — 32 А на вход и по две цепочки на каждый.
Если рабочий ток цепочки больше допустимого, это не авария: инвертор просто срежет пик. Опасно превысить ток короткого замыкания входа — он указан в паспорте отдельной строкой.
Схемы для разных систем
Гибридный или сетевой инвертор
Панели → цепочки → вход MPPT инвертора. Контроллер заряда не нужен: он встроен в гибридный инвертор, который сам заряжает батарею от панелей. Батарея подключается к своим клеммам инвертора, сеть — к входу сети, резервная нагрузка — к выходу резервной линии. Между панелями и инвертором ставят разъединитель постоянного тока — во многих инверторах он встроен.
Автономный инвертор с низковольтным солнечным входом
У части автономных инверторов солнечный вход рассчитан на невысокое напряжение. Пример — MUST PV18-3524 VPM II: до 160 В и до 1600 Вт панелей. С модулями LONGi Hi-MO X10 на 485 Вт в цепочку встаёт 3 панели (около 135 В в мороз) — 1455 Вт, почти ровно предел входа. Для таких инверторов крупные панели на 700 Вт неудобны: уже две в последовательном соединении дают на морозе больше 110 В, а три — выходят за 160 В.
Контроллер заряда и аккумулятор
Для небольших систем без инвертора или с простым инвертором «от аккумулятора» панели подключают к контроллеру заряда, контроллер — к батарее, нагрузку — к батарее или инвертору.
| Параметр | PWM-контроллер | MPPT-контроллер |
|---|---|---|
| Принцип | подключает панель к батарее импульсами | преобразует напряжение панели в напряжение заряда |
| Какие панели | напряжение панели должно соответствовать батарее | цепочки с напряжением выше батареи |
| Потери | заметные, если напряжение панели выше нужного | небольшие |
| Где уместен | одна-две маленькие панели на 12 В | всё остальное |
Порядок подключения контроллера важен: сначала батарея, потом панели — иначе контроллер не определит напряжение системы. Отключают в обратном порядке.
Контроллер тоже ограничен по напряжению. У EPEVER Triron 3210N и 4210N предел — 100 В при минимальной рабочей температуре. Одна панель Trina на 460 Вт даёт на морозе около 61 В, две последовательно — около 122 В: такую цепочку к контроллеру на 100 В подключать нельзя. Для контроллеров с невысоким входом берут панели поменьше и соединяют их параллельно.
Кабель, разъёмы и защита
Кабель. Для солнечных цепочек используют специальный кабель с двойной изоляцией, стойкий к ультрафиолету. Сечение подбирают так, чтобы потери не превышали 1–2 %. Пример: цепочка из 8 панелей Hi-MO 7 (около 355 В, 13,8 А) на расстоянии 25 м от инвертора — это 50 м провода туда и обратно. С медным кабелем 4 мм² потери около 3 В, меньше 1 %; с 6 мм² — около 2 В.
Разъёмы. Коннекторы MC4 и совместимые с ними обжимают специальным инструментом. Соединять разъёмы разных производителей не рекомендуется: небольшая разница в размерах со временем даёт нагрев контакта.
Защита:
- разъединитель постоянного тока между массивом и инвертором (если не встроен);
- предохранители gPV на каждую цепочку, если параллельно больше двух;
- устройство защиты от импульсных перенапряжений для постоянного тока — особенно при длинных линиях от крыши;
- заземление рам панелей и корпуса инвертора.
Порядок подключения
- Смонтировать панели и заземлить рамы.
- Собрать цепочки, не подключая их к инвертору.
- Мультиметром проверить напряжение и полярность каждой цепочки — значение должно совпасть с расчётом для текущей температуры.
- Подключить батарею и сеть по схеме производителя инвертора.
- Подключить цепочки к входам MPPT при выключенном разъединителе.
- Включить систему в порядке, который указан в инструкции инвертора.
Работы с цепочками на сотни вольт постоянного тока опасны даже в пасмурный день: панель вырабатывает напряжение, пока на неё падает свет. Подключение гибридного инвертора к домашней сети выполняет электрик.
Частые ошибки
- Цепочка по паспортному Voc без поправки на мороз — вход инвертора выходит из строя первой морозной зимой, и это не гарантийный случай.
- Разные панели или разная ориентация в одной цепочке — вся цепочка работает по худшей панели.
- Перепутанная полярность — часть инверторов переносит её без последствий, часть нет.
- Скрутки и «родные» разъёмы разных марок — нагрев и потери.
- Параллельные цепочки без предохранителей — при повреждении кабеля ток всех цепочек идёт в одну.
Вопросы
Как подключить солнечные панели — последовательно или параллельно?
К гибридному и сетевому инвертору — последовательно, в цепочки на сотни вольт: так меньше ток и потери в кабеле. Параллельно соединяют цепочки одинаковой длины или небольшие панели в системах на 12–24 В с контроллером.
Сколько солнечных панелей можно подключить последовательно?
Столько, чтобы напряжение холостого хода цепочки при минимальной зимней температуре не превысило предел входа инвертора и панели. Для панели на 610 Вт с Voc 52,44 В и инвертора на 500 В это 8 штук.
Сколько панелей подключить к Deye на 6 кВт?
У SUN-6K-SG04LP1 и SG05LP1 два входа MPPT до 500 В. Панелей LONGi LR8-66HVD на 640 Вт — от 5 до 9 в цепочке, то есть до 18 штук на два входа: 11,5 кВт при допустимом массиве 12 кВт.
Можно ли подключить две цепочки на один вход MPPT?
Только если у входа две пары разъёмов и ток двух цепочек вписывается в предел входа. У Deye SG04LP3 первый вход принимает две цепочки до 26 А, у SG05LP1 на 7–10 кВт — по две цепочки до 32 А на каждый вход.
Нужен ли контроллер заряда с гибридным инвертором?
Нет, контроллер MPPT встроен в гибридный инвертор: панели подключают прямо к его солнечным входам.
Почему на морозе напряжение солнечной панели выше?
Напряжение кремниевых ячеек растёт при охлаждении: у современных модулей на 0,2–0,25 % на каждый градус ниже 25 °C. При −30 °C это прибавка 11–14 %.
Какое сечение кабеля нужно для солнечных панелей?
Для цепочек на 300–450 В и токе до 14 А обычно хватает 4 мм² при длине до 25–30 м и 6 мм² при большей длине. Потери не должны превышать 1–2 %.
