Две солнечные панели к одному контроллеру и аккумулятору: последовательно или параллельно

Две одинаковые панели можно подключить к одному контроллеру двумя способами. Параллельно: напряжение остаётся как у одной панели, а ток удваивается, это правильный выбор для контроллера PWM и для систем на 12 В. Последовательно: напряжение удваивается, а ток остаётся прежним, этот вариант подходит для контроллера MPPT, если сумма напряжений (с запасом на мороз) не превышает допустимый вход. Какую схему выбрать, определяют три цифры из паспорта: напряжение холостого хода панели, её ток и вход контроллера.

Параметры из паспорта, которые решают всё

На панели и в паспорте указано несколько параметров, но для этой задачи нужны четыре:

• Voc — напряжение холостого хода, максимальное напряжение панели без нагрузки;
• Vmp — напряжение в точке максимальной мощности, рабочее;
• Imp — рабочий ток;
• Isc — ток короткого замыкания, он чуть больше рабочего.

Контроллер ограничивает два значения: максимальное напряжение на входе (Voc всей цепочки, помноженное на запас на мороз) и максимальный ток (по Isc всех подключённых цепочек). Превысить напряжение нельзя вообще: контроллер выйдет из строя в первый же морозный ясный день, потому что напряжение панели растёт при охлаждении. У кремниевых панелей оно увеличивается примерно на 0,25–0,3 % на каждый градус ниже 25 °C. При −25 °C разница 50 градусов даёт прибавку около 12–15 %. Значение температурного коэффициента смотрите в паспорте панели, а расчёт цепочки подробно описан в статье про расчёт стринга по напряжению.

Параллельное и последовательное соединение

Параметр	Параллельно	Последовательно
Напряжение	как у одной панели	сумма напряжений
Ток	сумма токов	как у одной панели
Сечение кабеля до контроллера	больше (ток вдвое выше)	меньше
Работа при частичной тени	лучше: затенённая панель почти не мешает второй	хуже: ток ограничивает самая слабая панель
Подходит для PWM на 12 В	да	нет, напряжение слишком велико
Подходит для MPPT	да, если ток укладывается	да, если напряжение укладывается

Подробнее о теории соединений читайте в материале как соединять солнечные панели. Разницу между PWM и MPPT объясняет статья про MPPT и PWM.

Пример 1: две панели 100 Вт на 12 В

Пусть паспорт говорит: Voc = 21,6 В, Vmp = 18 В, Imp = 5,5 А, Isc = 5,9 А. Аккумулятор 12 В.

Параллельно с контроллером PWM. Напряжение остаётся около 18 В, и контроллер PWM снижает его до напряжения батареи. Токи складываются: Imp = 11 А, Isc = 11,8 А. Контроллер подбирают по току с запасом 25 %: 11,8 × 1,25 ≈ 14,8 А, берут контроллер на 20 А. Суммарная мощность на входе 200 Вт, но PWM отдаст в батарею меньше, потому что работает на напряжении батареи, а не на Vmp.

Последовательно с контроллером MPPT. Напряжение: Voc = 2 × 21,6 = 43,2 В, с запасом на мороз 43,2 × 1,14 ≈ 49 В. Ток остаётся около 5,9 А. Подойдёт MPPT с входом до 100 В, и кабель можно взять тоньше, чем при параллельном соединении. MPPT на 12 В работает эффективнее, потому что превращает лишнее напряжение в ток.

Какой ток нужен контроллеру при заданной мощности и напряжении батареи, показывает таблица в статье про выбор контроллера по току.

Пример 2: две панели 450 Вт

У современной панели 450 Вт напряжение выше, чем у «12-вольтовой»: Voc порядка 40–50 В, Imp около 11–14 А. Точные значения берите из паспорта конкретного изделия. Допустим для расчёта: Voc = 41 В, Imp = 13 А, Isc = 13,7 А.

• Последовательно: Voc = 82 В, при −25 °C около 82 × 1,14 ≈ 93 В. Нужен MPPT с входом не менее 100 В, а лучше 150 В с запасом. Ток 13,7 А, провод умеренного сечения.
• Параллельно: Voc остаётся 41 В (в мороз около 47 В), но ток вдвое выше: Isc = 27,4 А. Нужен контроллер на ток не менее 27,4 × 1,25 ≈ 34 А и кабель потолще; потери в кабеле растут пропорционально квадрату тока.

Для двух мощных панелей чаще выбирают последовательное соединение и MPPT, а параллельное оставляют для случаев, когда напряжение цепочки не укладывается в вход или когда ожидается тень на одной из панелей. Разные по типу и ориентации панели в одну цепочку не соединяют, причины — в статье про разные панели в одном стринге.

Тень и разная ориентация

При последовательном соединении ток во всей цепочке одинаков, и если одна панель затенена, ограничивается ток обеих. В панелях есть обходные диоды, которые спасают положение частично, но выработка всё равно падает. При параллельном соединении затенённая панель просто даёт меньше, а вторая работает как обычно. Если одна панель стоит на юг, а другая на восток, соединять их в одну цепочку нежелательно: у них разные моменты пика, и оптимальная точка цепочки будет компромиссом. Для такого случая лучше два отдельных входа MPPT, как в статье про два ската и количество MPPT.

Предохранители, разъёмы, кабель

• При двух параллельных цепочках предохранитель на каждую обычно не требуется: аварийный ток из соседней цепочки не превышает её Isc. Но проверьте в паспорте панели максимально допустимый ток предохранителя и убедитесь, что Isc одной панели ниже него.
• Для параллельного соединения используйте разветвители-коннекторы MC4 Y-типа или распределительную коробку; ассортимент есть в разделе коннекторов и разветвителей, а правила обжима и частые ошибки описаны в материале про обжим MC4.
• Сечение кабеля считайте по сумме токов и длине линии; для расчёта удобен калькулятор сечения кабеля.
• Между контроллером и батареей ставится предохранитель на плюсе, рядом с батареей.

Порядок подключения такой же, как для одной панели: сначала батарея к контроллеру, потом панели, закрытые от света. Если нужно подобрать панели и контроллер под вашу нагрузку, воспользуйтесь расчётом станции.

Как проверить систему после подключения

Проверку делают в ясный день около полудня. Измерьте мультиметром напряжение на входе контроллера: при последовательном соединении оно должно быть примерно вдвое выше, чем у одной панели в рабочей точке, при параллельном — как у одной. Затем посмотрите на экран контроллера: ток заряда в полдень при чистых панелях и ясном небе должен быть близок к суммарному Imp с поправкой на потери, обычно 70–85 %. Если ток заметно ниже, ищите причину: тень, плохой контакт в разъёме, перепутанная полярность одной из панелей или слишком тонкий кабель.

Один раз в сезон пересмотрите соединения и очистите панели: даже небольшая грязь на одной из двух панелей в последовательной цепочке снижает выработку обеих.

Частые вопросы

Как соединить две панели для зарядки аккумулятора 12 В?

Параллельно, если контроллер PWM или MPPT с невысоким входом. Для MPPT с входом 100 В возможен и последовательный вариант: он снижает потери в кабеле.

Можно ли подключить две панели разной мощности?

В параллель можно, если напряжения у панелей близки, но мощность будет ограничена слабой по напряжению панелью. В последовательную цепочку разные по току панели соединять не стоит: ток определит меньшая.

Нужен ли второй контроллер для второй панели?

Нет, если суммарный ток и напряжение укладываются в параметры одного. Второй контроллер нужен, когда панели стоят в разных ориентациях или не укладываются в вход.

Что будет, если превысить напряжение входа контроллера?

Контроллер выйдет из строя. Это самая дорогая ошибка в такой схеме, поэтому считайте Voc с поправкой на мороз.