Главная \ О компании \ Полезная информация \ Гибридный инвертор для солнечных батарей: виды, особенности подключения

Гибридный инвертор для солнечных батарей: виды, особенности подключения

Гибридный инвертор для солнечных батарей: виды, особенности подключения

Системы электроснабжения с одновременным использованием традиционной подачи тока и электроэнергии от солнца – экономически обоснованное решение для частного домовладения, коттеджных, дачных поселков и производственных помещений. Незаменимый элемент комплекса – гибридный инвертор для солнечных батарей, определяющий режимы подачи напряжения, обеспечивающий бесперебойность и эффективность работы солнечной электростанции.

Гибридный инвертор: оценка возможностей

Использование возобновляемой энергии солнца в комбинации с централизованным электроснабжением дает ряд преимуществ. Нормальное функционирование солнечной электростанции невозможно без одного из ключевых элементов – инвертора. Инвертор солнечной электростанции – устройство для конвертации постоянного тока (DC), поступающего от фотоэлектрических панелей, в переменную электроэнергию. Именно на токе напряжением 220 В работает бытовая техника. Без инвертора выработка энергии бессмысленна.

Провести оценку возможностей гибридной модели лучше в сравнении с особенностями работы его ближайших конкурентов – автономных и сетевых «конвекторов».

Сетевой инвертор

Устройство работает на нагрузки общей электросети. Выход от преобразователя подсоединен к потребителям электроэнергии, сети АС. Схема отличается простотой, но имеет несколько ограничений: работоспособность при доступности переменного тока в сети; напряжение электросети должно быть относительно стабильным и соответствовать рабочему диапазону преобразователя. Разновидность востребована в частных домах с действующим «зеленым» тарифом на электрификацию.

Автономный инвертор

Прибор питается от аккумулятора, который получает заряд от солнечных панелей через МРРТ-контроллер. В системе используются батареи разных типов, в том числе высокотехнологичные литиевые аккумуляторы. При максимальном «наполнении» аккумулирующего устройства излишек электроэнергии передается на вход инвертора, выход которого подсоединен с конечными потребителями АС. В случае недостатка солнечной активности энергия берется из аккумуляторных батарей и проходит «конвертацию» через инвертор напряжения. Особенности работы автономной установки: возможность независимой работы при отсутствии сетевого переменного тока; некоторые модели поддерживают режим функционирования по «зеленому» тарифу; КПД установок – 90-93%. Для обеспечения абсолютной автономности объекта требуется точный расчет мощности солнечных панелей и достаточная энергоемкость аккумулятора.

Гибридный инвертор

Модель отличается от выше описанных устройств особой «архитектурой» изготовления. Внутри предусмотрена особая электросхема, позволяющая в режиме преобразователя параллельно функционировать с источником тока (сетью, генератором). Одновременно идет питание нагрузки от центральной сети и солнечных батарей, при этом функция приоритета отведена поставщику постоянного тока.

Конкурентные преимущества заложены в многофункциональности инверторов гибридного типа:

  1. Сеть – своего рода вместительный аккумулятор с КПД в 100%. Все излишки, выработанные фотоэлектрическими пластинами можно перенаправить в центральную сеть по «зеленому» тарифу.
  2. Обеспечение бесперебойного питания. При отключении основного электропитания система перестраивается в автономный режим, защищая всех потребителей от «скачков» напряжения.
  3. Повышение лимита мощности сети при пиковых нагрузках за счет добавления энергии от аккумуляторно-инверторного комплекса.

При спаде потребления солнечной электростанции переход в режим зарядки и через время вновь готов к использованию. Функция удвоенной мощности может обозначаться: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.

Добавление мощности происходит по следующим принципам:

  • если используемая мощность ниже предельного сетевого потребления, то кроме питания нагрузки осуществляется заряд аккумулирующей батареи;
  • в отсутствии напряжения в сети расходуется электроэнергия, полученная от аккумулятора и преобразованная инвертором;
  • если нагрузка превышает граничное значение мощности сети, то недостаток восполняется аккумулированной электроэнергией от солнечной батареи.

Перечисленные режимы работы способны поддерживать гибридные модели с зарядным устройством.

Разновидности преобразователей тока

Выбирая «сердце» автономной системы электроснабжения, следует правильно сопоставить возлагаемые задачи на оборудование с его потенциальными возможностями. Основными признаками классификации гибридных инверторов являются: алгоритм изменения рабочих режимов, форма выходного напряжения и возможность обслуживания одно- или трехфазной сети.

Сравнение ББП и гибридной установки

Некоторые компании непроизвольно вводят потребителя в заблуждения, именуя блок бесперебойного питания (ББП) гибридным инвертором. Казалось бы, оба прибора выполняют схожие задачи, но есть существенное отличие. ББП представляет собой инвертор с зарядным приспособлением. Модуль в первую очередь обеспечивает расходование энергии от фотоэлектрической установки, а при ее недостатке – переключается на потребление от сети.

Функционирование системы в «дерганом» режиме провоцирует дополнительное циклирование аккумулятора и ускоряет его износ. В большинстве недорогих ББП пороговое напряжение установлено без возможности регулирования.

В моделях гибридных инверторов для солнечных батарей подобные скачки исключены – агрегат подстраивается под требуемую мощность и работает одновременно с разными источниками тока. Можно самостоятельно выбирать приоритетное потребление.

Как правило, упор делается на расходование энергии от солнечных батарей. В некоторых гибридных агрегатах предусмотрена опция ограничения мощности, поступающей от городской сети.

Разновидности по форме сигнала инвертора

Преобразователи тока солнечных батарей классифицируют по типу выходного сигнала.

Различают:

  • чистая синусоида;
  • модифицированный синус (квази-синусоида);
  • меандр.

Последний вариант на практике практически не используется, так как резкая смена полярности вызывает сбои в работе аппаратуры.

Чистая синусоида

Преобразователь выдает высококачественный сигнал, превосходящий форму тока сети. Это оптимальный вариант, обеспечивающий работу «чувствительной» аппаратуры: котлов отопления, компрессоров, электродвигателей, медицинской техники и приборов на базе трансформаторных источников питания.

Квази-синус

Передача энергетики сигнала в форме модифицированной синусоиды способна снижать эффективность работы некоторых приборах, провоцировать появление шумов, вызывать помехи или приводить к поломке оборудования.

При питании низкочастотных трансформаторов, асинхронных, синхронных двигателей просматривается потеря мощности на 20-30%. Этот «недочет» преобразуется в тепловую энергию, излишне нагревая приборы. Инверторы с псевдосинусоидальным сигналом отличаются компактностью и приемлемой стоимостью.

Их использование целесообразно для питания приборов без индуктивных нагрузок, рассчитанных на потребление активных составляющих электромощности. К этой группе относятся: теплоэлектрические нагреватели, лампы накаливания осветительных систем и другие резистивные конструкции.

Форма выходного сигнала указывается в паспорте инвертора или бесперебойника. Возможные обозначения: «Back» – гарантия отсутствия чистого синуса, «Smart» — вероятность получения на выходе качественного тока. Некоторые производители в сопроводительном документе отмечают коэффициент гармоник (индекс нелинейных искажений). Если параметр менее 8%, то агрегат выдает практически идеальный синус.

Однофазные и трехфазные модели

Однофазные инверторы преимущественно встраиваются в цепь фотоэлектрической системы бытового назначения со стандартным напряжением 220В. Диапазон выходного напряжения при подключении на одну фазу в разных моделях колеблется в пределах 210-240В, выходная частота – 47-55 Hz, мощность – 300-5000 Вт. Однофазные инверторы выпускаются под стандартные значения напряжения аккумуляторных батарей: 12, 24 и 48 В. Чтобы преобразователь не функционировал на пределе возможностей необходимо согласовать мощность «конвектора» с напряжением солнечной батареи или аккумулятора.

Трехфазные инверторы применяются для подачи трехфазного тока, обеспечивающего питание электродвигателей. Преимущественное применение – производство, цеха, коммерческое назначение. Инверторы на три фазы отличаются высокой мощностью (3-30 кВт), широким диапазоном выходного переменного напряжения (220В/400В). На рынке представлены и комбинированные модели. К ним относятся однофазные инверторы с возможностью синхронизации выходов преобразователя со сдвигом фаз – это позволяет питать трехфазные нагрузки.

Параметры выбора инвертора солнечной батареи

Эффективность работы преобразователя и всей системы электрообеспечения во многом зависит от грамотного выбора параметров оборудования. Кроме вышеописанных характеристик следует оценить:

  • выходную мощность;
  • тип защиты;
  • рабочую температуру;
  • габариты установки;
  • КПД;
  • наличие дополнительных функций.

Мощность 

Номинал «солнечного» инвертора подбирается из расчета максимальной нагрузки на сеть и предполагаемого времени автономной работы. В пусковом режиме преобразователь способен отдавать кратковременное повышение мощности на момент ввода в эксплуатацию емкостных нагрузок. Такой период характерен при включении посудомоечных, стиральных машин или холодильников. При использовании ламп освещения и телевизора подойдет маломощный инвертор на 500-1000 Вт. Как правило, требуется расчет суммарной мощности эксплуатируемой техники. Нужная величина указывается непосредственно на корпусе прибора или в сопроводительном документе.

Уровень защиты 

Качественный солнечный инвертор должен иметь несколько ступеней защиты. Возможные варианты: система принудительного охлаждения, предупреждение короткого замыкания, защита от провалов и выбросов напряжения в сети.

Немаловажно – наличие герметичного укрепленного корпуса, предупреждающего попадание вовнутрь частиц пыли, влаги. Показатель защиты электрооборудования нормируется согласно стандартизации IEC-952.

Для условий эксплуатации на открытом воздухе подойдут модели с индексом «IP65» — прочность и надежность инвертора допускает его применение во внешней атмосфере.

Рабочая температура

Широкий интервал значений – показатель достойного качества сборки инвертора. Величина показателя особо актуальна при размещении преобразователя в неотапливаемом помещении.

Габариты установки 

Вес – косвенный показатель качества инвертора. Существует мнение – чем тяжелее преобразователь, тем он мощнее. Это объясняется наличием в высокомощном оборудовании трансформатора. В «облегченных» моделях отсутствие трансформатора может стать причиной поломки инвертора при подаче высокого пускового тока.

КПД 

Специалисты рекомендуют приобретать «конвекторы» тока с КПД от 90%. Только с таким параметром работа гелиосистемы будет эффективной, а ее обустройство целесообразным. Потеря 10% солнечной энергии – недопустимая «роскошь». Дополнительный функционал. Расширенные возможности влияют на стоимость оборудования и не всегда востребованы. Однако некоторые опции оправдывают затраченные средства. К полезным и необходимым «девайсам» относятся:

  • автоматическое добавление инверторной мощности к электроэнергии сети;
  • регулировка периода зарядки аккумуляторной батареи;
  • выбор приоритетного источника тока;
  • поддержание работы с аккумуляторами разного типа (щелочными, литий железно-фосфатными, гелевыми, AGM, кислотными);
  • возможность комбинированной работы с сетевым преобразователем;
  • установка показателя напряжения — предупреждение «скачков» сетевого напряжения;
  • возможность модернизации инвертора за счет обновления прошивок.

Современные преобразователи могут подключаться к ПК для программирования и мониторинга.

Отечественные лидеры: МАП Gibrid и Dominator

Компания МАП «Энергия» разработала две модификации гибридного преобразователя: Gibrid и Dominator. Диапазон мощностей оборудования составляет 1,3-20 кВт, временной промежуток на переключение между режимами – до 4-х мс, предусмотрена возможность «подкачки» электроэнергии в городскую сеть.

Общие характеристики конверторов напряжения Gibrid и Dominator:

  • трансформатор на базе тора;
  • стабилизация входного напряжения отсутствует;
  • режим «подкачки» мощности;
  • выход – чистый синус;
  • генерация переизбытка энергии в сеть;
  • ограничение тока потребления на входе АС;
  • класс IP21;
  • расход в «спящем» режиме – 2-5Вт.

КПД преобразователей достигает 93-96%. Приборы успешно прошли испытания на использование при сверхнизких температурах (граничное значение -25°, допустимы кратковременное снижение до -50°С).

Нюансы подключения: возможные схемы

При построении фотоэлектрического комплекса, комбинированного с центральной сетью, существуют разные варианты подсоединения инвертора.

Вариант 1 

Схема с контроллером заряда DC. Наиболее популярный вариант, где заряжение аккумуляторной батареи осуществляется через солнечный контроллер МРРТ (анализ точки пиковой мощности). В схеме используется преобразователь, поддерживающий передачу электричества в сеть или нагрузку, если напряжение аккумулятора превосходит заданный пользователем параметр Особенности решения: эффективное использование возобновляемой энергии при наличии/отключении сети; возможность активации работы от солнечной системы после разрядки аккумулятора; несколько увеличенные потери на преобразование энергии на участке «контроллер-аккумулятор-инвертор».

Вариант 2

Сетевой преобразователь на выходе батарейного инвертора. Согласно схеме два «конвектора» подсоединены к разным солнечным батареям. Гибридный преобразователь подведен к опционной фотоэлектрической панели для подзарядки аккумулятора, сетевой – соединен с основным солнечным модулем.

При нормальных условиях (наличие сетевого тока) сетевой преобразователь питает резервируемую нагрузку, КПД преобразование – около 95%. Излишек энергии поступает на аккумулятор, а при его наполнении – в общую сеть

Характеристики системы:

  • бесперебойная работа независимо от наличия центрального сетевого напряжения;
  • высокий КПД и минимизация потерь на стороне DC благодаря достаточному уровню напряжения солнечной батареи;
  • аккумуляторы почти всегда функционируют в буферном режиме, что увеличивает их срок службы;
  • использование гибридных инверторов, рассчитанных на заряд аккумулятора с выхода;
  • необходимость регулировки работы сетевого инвертора;
  • суммарная мощность сетевого преобразователя не должна превышать мощность гибридного «конвертора» — это позволяет утилизировать энергию солнечных батарей в случае разряда аккумулятора, отключения сети.

Независимо от выбранной схемы, при подключении инвертора следует учитывать ряд нюансов:

  1. Проводные соединения для DC не должны быть длинными.
  2. Инвертор желательно располагать в близости (до 3-х м) от солнечных батарей, а далее «наращивать» магистраль с AC.
  3. Преобразователь недопустимо монтировать на конструкции из горючих материалов.
  4. Стеновой инвертор располагается на уровне глаз для удобства считывания информации с дисплея.

К подключению моделей мощностью более 500 Вт предъявляются особые требования.

Соединение должно быть жестким с надежным контактом между клеммами прибора и проводами.

Проектирование солнечной системы электроснабжения – сложная и ответственная задача. Расчет необходимых параметров, подбор составных компонентов солнечной электростанции, подключение и ввод в эксплуатацию лучше доверить профессионалам. Допущенные ошибки могут привести к сбоям в системе и неэффективному использованию дорогостоящего оборудования.

Команда «АСР»

 

 

 

 

Теги _Гибридный инвертор для солнечных батарей