ソーラーパネルを直列に配線する方法: 安全な手順、図、計算

ソーラーパネルを直列に配線する場合、 ポジティブ ( ) 1つのパネルから マイナス（−） 次の。系列文字列では、 電圧を加算する その間 電流は（ほぼ）同じままです 単一のパネルとして。これは、ワイヤ損失を低減するため、または MPPT 充電コントローラまたは系統接続インバータの入力要件を満たすために、より高い電圧が必要な場合に最も一般的な方法です。

通常、直列配線は次のような場合に適切な選択です。

• システムが使用できるようにアレイ電圧を上げます。 より小さいゲージのワイヤー より少ない損失でより長い距離を伝送します。
• などのコントローラ/インバータ要件を満たします。 最小 MPPT 電圧 (特に寒い季節)。
• より高い DC 入力 (多くの場合、 直流数百ボルト グリッド結合デザインの場合）。

主なトレードオフ: 直列ストリングでは、シェーディングまたは弱いパネルによりストリング全体の出力が低下する可能性があります。バイパスダイオードは役立ちますが、適切なレイアウトと部分的なシェーディングの回避が依然として重要です。

直列配線ルール: 最初に確認する必要がある電圧計算

何かを接続する前に、ストリング電圧が極端な温度下でも機器の安全限度内に収まることを確認してください。 2 つの主要なパネル仕様は次のとおりです。 ヴォク (開放電圧)および ＶＭＰ (最大電力時の電圧)。文字列が 寒冷地用ヴォク コントローラ/インバータの最大入力電圧を超えないこと。

系列文字列の素早い計算

直列配線の場合: ストリングボーカル ≈ 各パネルの Voc の合計 そして 文字列 Vmp ≈ 各パネルの Vmp の合計 。電流は 1 つのパネルの電流 (Imp/Isc) に近いままであるため、直列はアンペアよりもはるかに電圧に影響します。

実数を使った例

各パネルのラベルが次のようになっているとします。 ヴォク = 38.0V そして ＶＭＰ = 31.5V 。と 3 つのパネルを連続して表示 : 弦電圧 ≈ 114.0V そして 文字列電圧 ≈ 94.5V .

MPPT コントローラーの最大入力が 150V 、 114Vは室温では安全に見えますが、寒さではVocが上昇する可能性があります。多くのパネル データシートには、Voc 温度係数 (多くの場合、約 −0.28%〜−0.35%/℃ ）。係数が手元にない場合は、寒冷地での Voc を潜在的に考慮してください。 10 ～ 20% 高い 文字列の長さを最終的に決定する前に、ラベル値よりも正確であることをデータシートで確認してください。

重要なポイント: コントローラー/インバーターから逆方向に一連のストリングを設計します。 最大入力電圧はハードリミットです ;それを超えると機器に永久的な損傷を与える可能性があります。

クリーンで信頼性の高い直列接続に必要なツールとコンポーネント

正しいシリーズの構築は、主に、適切なコネクタと保護を使用することによって決まります。家庭用配線部品を即興で使用することは避けてください。 PV ストリングには危険な DC 電圧がかかる可能性があり、DC 使用向けに定格されたコンポーネントが必要です。

コアアイテム

• PV 定格コネクタ (通常は MC4 タイプ) パネルのリード線を一致させる そして are from compatible families.
• 電流と距離に応じたサイズの PV ワイヤ (通常は 10 AWG または 12 AWG、太陽光/UV 定格)。
• 良好な状態のプローブを備えた DC 定格マルチメーター。
• 安全な保守のための DC 切断またはブレーカー (多くの場合、コントローラー/インバーターの近く)。

保護と結合（必要に応じて）

• 弦ヒューズまたはブレーカーをお持ちの場合 2つ以上の文字列を並列に (シリーズのみの単一ストリングはストリングヒューズを必要としないことがよくありますが、ローカルコードと機器の指示に従ってください)。
• 複数の文字列を結合する場合の結合ボックス。
• 特に露出されたアレイの場合、サージ保護 (SPD) が必要または推奨される場合。

互換性に関する注意: 「MC4」は一般的な用語として使用されることが多いため、多くのインストーラはコネクタのブランドを混合することを避けています。最高の信頼性と安全性を得るには、次を使用してください。 一致するコネクタのタイプ またはメーカーが承認した同等品。

ステップバイステップ: ソーラーパネルを直列に配線する方法 (実践的な手順)

この手順では、同一のパネルと一般的な PV コネクタを前提としています。系統的に作業し、光にさらされるたびにアレイをライブとして扱います。 DC 電源の使用に慣れていない場合は、資格のある設置業者に依頼してください。

1) 各パネルのプラスとマイナスのリードを特定する

極性はパネルラベルとリードマークで確認してください。不明な点がある場合は、日光の下でマルチメーターを使用して確認してください。正しく識別することで、保護が作動したり機器が損傷したりする可能性のある逆極性を防ぎます。

2) パネル 1 ( ) とパネル 2 (−) を接続します。

コネクタはカチッと音がしてロックされるまでしっかりと差し込んでください。これにより、最初のシリーズ リンクが作成されます。同じパターンを続けます。

3) 文字列が完成するまで繰り返します

3 つのパネルの場合: パネル 1 ( ) からパネル 2 (-)、次にパネル 2 ( ) からパネル 3 (-)。残りの自由端は文字列出力になります。 負の文字列 はパネル 1 (−)、および 正の文字列 パネル 3 ( ) です。

4) 電子機器に接続する前にストリング電圧を測定します。

ストリングをコントローラー/インバーターから外した状態で、最終プラス端とマイナス端の電圧を測定します。測定値が計算値に近いことが予想されます String Voc 明るい太陽の中で。測定値が大幅に異なる場合は、停止してすべての接続と極性を再確認してください。

5) ストリングを DC 断路器に接続し、次にコントローラー/インバーターに接続します。

アレイを絶縁できるように、DC 定格の切断/ブレーカーを使用してください。メーカーの配線順序に従ってください。多くの充電コントローラーでは、PV 入力が適用される前にコントローラーの電源を入れて安全に設定できるように、最初にバッテリーを接続するように指定されています。重要な結果は同じです。 予期せぬホットプラグを行わないでください — 切断を使用し、マニュアルに従ってください。

• 直列ストリング配線をきちんと、安全に保ち、鋭利なエッジを避けてください。
• ストリングから PV および PV− 端子に至るまで正しい極性を維持してください。
• 将来のサービスのためにストリング電圧と切断位置にラベルを付けます。

直列と並列: 電気的に何が変化するのか、そしてそれがなぜ重要なのか

電圧が高くなると同じ電力でも電流が減少するため、多くのシステムでは直列ストリングが使用されます。これにより、多くの場合、ワイヤ損失が減少し、導体のサイズとコストを削減できます (コードの制約内で)。

実際の電力損失の図

送信したいと仮定します 600W 配列からコントローラーへ。で 60V 、現在は約 10A (600W ÷ 60V)。で 120V 、現在は約 5A 。抵抗ワイヤ損失は次のようにスケールされるため、 I²R 、電流を約半分にカットすると、長期運転時の電圧降下と発熱を大幅に減らすことができます。

実際には、多くの配列で使用されます。 シリーズ文字列 目標電圧に達したら、複数のストリングを接続します。 平行 総電流と電力を増加させます。設計の目標は、遮光リスク、配線コスト、安​​全性のバランスをとりながら、機器の電圧範囲内に収まることです。

シリーズストリングの安全性とコードに関連した重要事項

直列配線すると、危険な DC 電圧が急速に発生する可能性があります。比較的小さな配列でも、 DC100V 、衝撃の危険性とアークの可能性が増加します。 PV DC サービス向けに定格されたハードウェアを使用し、地域の電気規定と製造元の指示に従ってください。

最低限の安全対策

• 可能であれば電源を切ってください。モジュールにカバーを掛けるか、夜明けや夕暮れ時に作業し、電源を使用してください。 DC切断 .
• 負荷がかかった状態ではコネクタを絶対に抜かないでください。 DC アークは持続します。まず切断を開いてください。
• PV / PV− 端子に導体を接続する前に、メーターで極性を確認してください。
• 絶縁損傷や水の浸入を防ぐために、PV 定格のケーブル管理、ストレインリリーフ、耐候性処理を使用してください。

過電流保護: ヒューズが重要な場合

1 つのコントローラー入力に給電する単一直列ストリングでは、各モジュールの電流はストリング電流によって制限されるため、ストリングのヒューズは必要ない場合があります。ただし、持っているときは、 複数の文字列を並列に 、あるストリングが故障電流を別のストリングにバックフィードする可能性があるため、 ストリングヒューズ/ブレーカー が一般的に使用されます。常に、コントローラ/インバータのマニュアルおよび管轄区域に適用される電気規定に従ってください。

トラブルシューティング: よくある直列配線の間違いと迅速なチェック

ソーラーパネルを直列に配線した後にシステムのパフォーマンスが低下する場合、その原因は多くの場合、単純な接続、極性、または期待値の不一致です。これらのチェックを使用して、問題を迅速に特定します。

症状別チェックリスト

• 測定されたストリング電圧はゼロに近い： おそらく、逆接続がキャンセル ループを形成しているか、コネクタが完全に装着されていないか、リード線が断線している可能性があります。
• 電圧は正しいが、電力が低い： 部分的な影、汚れ、またはバイパス ダイオードが故障したパネルを確認します。すべてのパネルが同じモデル/仕様であることを確認してください。
• コントローラーが PV の過電圧を示しています。 ストリングには、温度条件に対して直列に接続されたパネルが多すぎます。シリーズ数を減らすか、より高い入力定格の機器を使用してください。
• 断続的な障害: コネクタの緩み、水の浸入、またはモジュール ジャンクション ボックスのケーブルの歪みが疑われます。

単純な検証ルーチン

1. 同様の太陽光の下で各パネルの Voc を個別に測定します。パネルが大幅にずれていることに注意してください。
2. 直列ストリングを接続し、総 Voc を測定します。妥当なマージン内で予想される合計と一致することを確認します。
3. 利用可能な場合は、コントローラーのディスプレイ/アプリを使用して、動作電圧が計算値に近いことを確認します。 文字列Vmp 良い日差しの中で。

測定値が基本的な直列計算と一致しない場合は、高価な電子機器に接続する前に、配線を停止して修正してください。 ほとんどの故障は、接続前の電圧チェックで防止できます。

シリーズストリングでパフォーマンスを向上させるための実践的な設計のヒント

優れた直列ストリングのパフォーマンスは、配線だけでなくレイアウトも重要です。これらの実際的な手順により、損失が削減され、回避可能な出力低下が回避されます。

モジュールを同じ日照条件に保ちます

一連の文字列では、1 つの影付きパネルが文字列を下にドラッグする可能性があります。パネルを同じ平面に配置し、同じシリーズ チェーン内で異なる日陰パターン (煙突、樹木、ドーマー) にさらされるモジュールが混在しないようにします。

ホームラン時の電圧降下を最小限に抑える

直列電圧が高いほど役立ちますが、それでも電圧降下を低く抑える必要があります。経験則として、多くのデザイナーがターゲットとするのは、 ≤ 3% の電圧降下 アレイ配線用。これを達成するには、機器の制限内で、より短い配線、より大きなワイヤ、またはより高い電圧のストリングが必要になる場合があります。

各文字列で一致するパネルを使用する

予測可能な結果を得るには、同じモデルおよび同様の年式から各シリーズのストリングを構築します。定格電流の異なるパネルを混合すると、ストリング全体が最も弱いパネルの能力に近い状態で動作する可能性があります。

結論: 驚きを減らしたい場合は、優先順位を付けてください 正しい電圧設計 , ストリングごとの一貫した放射照度 、そして 検証測定 コントローラまたはインバータに通電する前に。