نحوه عملکرد دیودهای بای پس

نحوه عملکرد دیودهای بای پس

پنل­‌های خورشیدی، جز یکی از حیاتی­‎ترین اجزای سیستم‌های فتوولتاییک بوده و هر عملی که منجر به کاهش کارآیی و مقدار توان تولیدی پنل‌ها گردد، در واقع به نحوی اتلاف سرمایه‌گذاری­‌های انجام ­شده است. باید توجه داشت که عوامل مختلفی می­‌تواند منجر به کاهش کارآیی پنل‌های خورشیدی گردد؛ که یکی از این موارد از دست رفتن یک سلول و یا تعدادی از سلول­ها به دلیل سایه، کثیفی، شکستگی و … است.

هر سلول خورشیدی ولتاژی در حدودی 0.5 تا 0.6 ولت را تولید می­‌نماید لذا جهت دستیابی به ولتاژ مورد نیاز در پنل­‌های خورشیدی، عمل سری­‌سازی بین سلول­‌های خورشیدی انجام می­‌گیرد. شکل زیر نحوه سری­‌سازی بین سلول­‌های خورشیدی جهت دستیابی به ولتاژ مورد نظر را نشان می­‌دهد.

عمل سری­‌سازی جهت دستیابی به ولتاژ و توان مورد نظر، کاملا ضروری است، ولیکن چنانچه یک سلول در این مسیر دچار سایه، شکستگی، کثیفی و … شود، منجر به آن خواهد شد که عملکرد کلیه سلول­‌ها مختل شده و یا بعبارتی دیگر کل توان پنل از دست خواهد رفت. شکل زیر حالتی را نشان می­‌دهد که 10 سلول با همدیگر سری شده‌اند.

در شکل فوق ملاحظه می­‌شود که یکی از سلول­‌ها دچار سایه شده است که این امر منجر به آن می­‌شود که کل انرژی تولیدی سایر سلول­‌ها نیز در سلول سایه­‌دار تلف شود. اما دلیل این موضوع چیست؟ هر سلول خورشیدی به صورت یک منبع جریان که با یک دیود معکوس موازی مدل می­‌گردد. شکل زیر مدل مدل مداری یک سلول خورشیدی را نشان می­‌دهد.

در حالت کارکرد عادی، دیود به صورت بایاس معکوس بوده و جریانی از آن عبور نمی­‌کند. شکل زیر نحوه سری شدن سلول­‌ها، بر اساس مدارات معادل آن­ها را نشان می­‌دهد.

از سویی دیگر در حالت کارکرد عادی می­‌توان سلول­‌ها را با یک منبع ولتاژ 0.5 ولتی نیز معادل نمود. حال فرض کنید که یکی از سلول­‌ها دچارسایه شده است این امر بدین معناست که این سلول جریان و یا توانی تولید نمی­‌کند، به عبارت دیگر، جریان صفر و منبع جریان مدار باز است. این امر باعث خواهد شد که ولتاژ بقیه سلول­‌ها بر روی دیود این سلول افتاده و دیود مربوطه با توجه به افزایش ولتاژ در ناحیه شکست بهمنی قرار گیرد و این امر نیز منجر به اتلاف توان در دیود این سلول خواهد شد. در شکل زیر منحنی عملکردی یک دیود به تصویر کشیده شده است.

در شکل فوق قسمت هاشورخورده به نحوی نمایانگر مقدار تلفات دیود در حالت شکست بهمنی می­‌باشد و به همین دلیل چنانچه سلولی دچار سایه، شکستگی و … شود، توان تولیدی سایر سلول­‌ها در این سلول تلف خواهد شد. کمپانی­‌های سازنده برای حل این مساله از دیودهایی به نام دیودهای بازیابی معکوس و یا Bypass Diode استفاده می­‌کنند. شکل زیر عملکرد دیودهای Bypass را نشان می­‌دهد.

همانطور که ملاحظه می­‌شود دیودهای Bypass به صورت موازی با سلول­‌ها قرار گرفته و در حالت عادی عملکرد سلول­‌ها، در ناحیه بایاس معکوس قرار دارند و چنانچه سلولی دچار سایه شود همانند سلول شماره 4 در شکل فوق، این دیودها به صورت مستقیم بایاس شده و روشن خواهد شد و بدین ترتیب مانع از آن خواهند شد که کل پنل خورشیدی از مدار خارج شود. نکته دیگری که باید بدان اشاره داشت، این است که؛ به دلیل مسائل فنی و اقتصادی؛ امکان استفاده دیود Bypass بازای هر سلول وجود نداشته و لذا برای چندین سلول از یک دیود Bypass استفاده می­‌شود که شکل زیر این موضوع را نشان می­‌دهد.

جانمایی دیودهای Bypass نیز در جعبه‌های سیاه­رنگ پشت پنل­ ها انجام می­‌شود.

 

2 Comments


پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *