Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Електроснабдителни системи с едновременно използване на традиционните доставки на електричество и електричество от слънцето - икономично решение за частни домакинства, вили, ваканционни селища и промишлени помещения.

Незаменим елемент на комплекса е хибридният инвертор за слънчеви клетки, който определя режимите на захранване, осигуряващи непрекъсната работа и ефективност на слънчевата система.

За да работи системата ефективно, трябва не само да изберете оптималния модел, но и да го свържете правилно. И как да го направим - ще анализираме в нашата статия. Също така разгледайте съществуващите видове конвертори и най-добрите оферти на пазара днес.

Оценка на характеристиките на хибридните инвертори

Използването на възобновяема слънчева енергия в комбинация с централизирано електрозахранване дава няколко предимства. Нормалното функциониране на соларната система се осигурява от координираното функциониране на неговите основни модели: слънчеви батерии, контролер за зареждане, батерия, както и един от ключовите елементи - инвертора.

Инверторът на слънчевата система е устройство за преобразуване на постоянен ток (DC) от фотоволтаични панели в променливо електричество. Той е на ток с напрежение 220 V и работи с домакински уреди. Без инвертор генерирането на енергия е безсмислено.

Диаграма на функциониране на системата: 1 - соларни модули, 2 - контролер на заряда, 3 - акумулаторна батерия, 4 - преобразувател на напрежение (инвертор) с променливотоково захранване

По-добре е да се оценят възможностите на хибридния модел в сравнение с особеностите на работата на най-близките му конкуренти - автономни и мрежови "конвертори".

Тип мрежов конвертор

Устройството работи на общ електрически товар. Изходът от инвертора е свързан към консуматори на електричество, мрежа от високоговорители.

Схемата е проста, но има няколко ограничения:

  • работоспособност при наличие на променлив ток в мрежата;
  • мрежовото напрежение трябва да бъде относително стабилно и да съответства на работния обхват на преобразувателя.

Разнообразието е търсено в частни домове с настоящата "зелена" тарифа за електрификация.

В следобедните часове, с минимално потребление на енергия, генерираният ток се влива в мрежата на „зелени” цени, от вечер до сутринта сградата се „захранва” от централизираното електроснабдяване

Опция за автономно устройство

Устройството се захранва от батерия, която се зарежда от соларните панели чрез MPPT контролера. Системата използва различни видове батерии, включително високотехнологични литиеви батерии.

При максимално "пълнене" на акумулатора, към входа на инвертора се предава излишната енергия, чийто изход е свързан с крайните потребители на АС.

В случай на липса на слънчева активност, енергията се взема от батериите и се "преобразува" през инвертора на напрежението.

Характеристики на автономната инсталация:

  • възможността за независима работа в отсъствието на електрическа мрежа;
  • някои модели поддържат режима на работа при "зелената" тарифа;
  • Ефективност на инсталациите - 90-93%.

За да се гарантира абсолютната автономия на обекта, е необходимо точно изчисляване на мощността на хелиопанелите и достатъчна консумация на енергия от батерията.

Възможност за независимо използване на инвертора без включване на централизирана мрежова връзка. Автономният конвертор се търси в райони с пълна липса или ниско качество на електроснабдяването

Тип хибриден инвертор

Моделът се отличава от описаните по-горе устройства със специална “архитектура” на производството. Вътре има специална електрическа схема, която позволява на преобразувателя да работи паралелно с токовия източник (мрежа, генератор).

В същото време, натоварването се подава от централната мрежа и от слънчевите панели, докато приоритетната функция се възлага на доставчика на постоянен ток.

Хибридният преобразувател ви позволява да консумирате енергията на слънцето възможно най-ефективно, без да превключвате от електрическата мрежа от централната станция или генератора.

Конкурентните предимства са в гъвкавостта на хибридните инвертори:

  1. Мрежата е един вид акумулаторна батерия с ефективност от 100%. Всички излишъци, произведени от фотоволтаични плочи, могат да бъдат пренасочени към централната мрежа по "зелена" тарифа.
  2. Осигуряване на непрекъсната мощност . При изключване на основното захранване системата се възстановява в автономен режим, като защитава всички потребители от пренапрежения.
  3. Увеличете ограничението на мрежовата мощност при пикови натоварвания, като добавите енергия от комплекса батерия-инвертор.

Когато намалява потреблението на heliocomplex, той преминава в режим на зареждане и след известно време отново е готов за употреба. Функцията за двойна мощност може да бъде обозначена: Интелигентни ботуши, Мощностно бръснене, Поддръжка на мрежата.

Добавянето на мощност се извършва съгласно следните принципи:

  • ако използваната мощност е по-ниска от максималната консумация на мрежата, то в допълнение към мощността на зареждане акумулаторната батерия се зарежда;
  • при липса на напрежение в мрежата консумира електроенергия, генерирана от батерията и преобразувана от инвертора;
  • ако натоварването превишава граничната стойност на мрежовата мощност, тогава дефицитът се компенсира от натрупаното електричество от слънчевата батерия.

Изброените режими на работа са в състояние да поддържат хибридни модели със зарядно устройство.

Някои многофункционални инвертори са предназначени за едновременно свързване на няколко променливотокови линии за автоматично прехвърляне на резерв. Високотехнологичните модели самостоятелно регулират заряда на батерията

Сортове токови преобразуватели

Избирайки "сърцето" на автономната система за захранване, трябва правилно да сравните задачите, възложени на оборудването, с неговия потенциал.

Основните характеристики на класификацията на хибридните инвертори са: алгоритъм за промяна на режимите на работа, формата на изходното напрежение и възможността за обслужване на едно- или трифазна мрежа.

Сравнение на BBP и хибридна инсталация

Някои компании неволно заблуждават потребителя, наричайки устройството за непрекъсваемо захранване (FOB) хибриден инвертор. Изглежда, че и двете устройства изпълняват подобни задачи, но има значителна разлика.

BBP е инвертор на зарядно устройство. Модулът осигурява главно изразходването на енергия от фотоволтаичната централа, а когато е дефицитна, превключва на консумация на енергия от мрежата.

BBP не е в състояние да изпълнява функцията на "смесване" на акумулираната електроенергия от батериите с мрежата. Приоритетното потребление от източник на постоянен ток се осъществява чрез изключване от мрежата и превключване на батерията

Функционирането на системата в режим "инерция" провокира допълнителен цикъл на батерията и ускорява износването му. В повечето евтини BBP, праговото напрежение се задава без възможност за регулиране.

При хибридните инверторни модели за соларни клетки такива скокове се изключват - уредът се настройва към необходимата мощност и работи едновременно с различни източници на ток.

Можете самостоятелно да избирате приоритетно потребление. Като правило акцентът е върху разхода на енергия от слънчевите панели. В някои хибридни единици съществува възможност да се ограничи мощността, идваща от градската мрежа.

Сравнение на функциите на популярните модификации на хибридни "конвертори" и BBP. Серията модели на Victron осигурява възможност за увеличаване на мощността на инвертора, дължаща се на мрежата

Разнообразие на инверторната форма на вълната

Токовите преобразуватели на слънчева клетка се класифицират по вид на изходния сигнал.

Има:

  • чиста синусоида;
  • модифициран синус (квазисинусоида);
  • меандър.

Последният вариант на практика не се използва на практика, тъй като рязката промяна в полярността причинява неизправности в оборудването.

Инвертор с "U-образен" сигнал няма да може да защити устройствата от токови удари. В допълнение, основната част от домакинските уреди не възприема "меандър" ток

Какво е чиста синусоида?

Конверторът осигурява висококачествен сигнал, който надвишава формата на тока на мрежата. Това е най-добрият вариант, който осигурява функционирането на “чувствително” оборудване: отоплителни котли, компресори, електрически двигатели, медицинско оборудване и устройства на базата на трансформаторни източници на енергия.

Недостатъци на инверторните синусоидални колебания: високи разходи и големи размери. Закупуването на конвертор с чист синус ще струва два пъти повече от модел с квазисинусоида при равни скорости на крайната мощност

Квазисинусни характеристики

Предаването на енергиен сигнал под формата на модифицирана синусоида може да намали ефективността на някои устройства, да предизвика шум, да причини смущения или да доведе до отказ на оборудването.

При захранване на нискочестотни трансформатори, асинхронни, синхронни двигатели виждат загуба на мощност с 20-30%. Този "дефект" се превръща в топлинна енергия, прегрява устройствата.

Инверторите с псевдосинусоидален сигнал са компактни и достъпни. Използването им е подходящо за захранване на устройства без индуктивни товари, предназначени да консумират активните компоненти на електрическата енергия.

Тази група включва: термоелектрически нагреватели, нажежаеми осветителни системи и други резистивни структури.

Модифицирани варианти на синуса: 1 - сложна форма на меандъра с пауза, 2 - приближаване на чистия синус чрез увеличаване на броя на преходите

Формата на изходния сигнал се посочва в паспорта на инвертора или безпребойник Възможна нотация: “Back” - гаранция за отсъствието на чист синус, “Smart” - вероятността за получаване на качествен ток на изхода.

Някои производители в придружаващия документ отбелязват хармоничния коефициент (индекс на нелинейно изкривяване). Ако параметърът е по-малък от 8%, тогава уредът произвежда почти перфектен синус.

Монофазни и трифазни модели

Еднофазните инвертори са предимно вградени в битова фотоволтаична система със стандартно напрежение 220V.

Диапазонът на изходното напрежение, когато е свързан към една фаза в различни модели варира от 210-240V, изходната честота е 47-55 Hz, мощността е 300-5000 вата.

Еднофазните инвертори се произвеждат по стандартните стойности на напрежението на акумулатора: 12, 24 и 48 V. За да не работи преобразувателят в границите на своите възможности, е необходимо да се съпостави мощността на „преобразувателя” с напрежението на слънчевата батерия или батерия.

Диапазон на зависимост от характеристиките на акумулатора (напрежение - V) и слънчевия конвертор (номинална мощност - W): 12 V - в рамките на 600 W, 24 V - до 1, 5 kW, 48 V - над 1, 5 kW

Трифазните инвертори се използват за захранване на трифазен ток, осигуряващ захранване на електрическите двигатели. Основно приложение - производство, работилници, търговска цел.

Трифазните инвертори се отличават с висока мощност (3-30 kW), широк диапазон на изходното променливо напрежение (220V / 400V).

На пазара има и комбинирани модели. Те включват еднофазни инвертори с възможност за синхронизиране на изходите на преобразувателя с фазово изместване - това ви позволява да доставяте трифазни товари. Всички видове технологии за преобразуване на ток от слънчеви панели, обсъдени в нашата друга статия.

Опции за избор на слънчев инвертор

Ефективността на преобразувателя и цялата електрозахранваща система зависи до голяма степен от правилния избор на параметрите на оборудването.

В допълнение към горните характеристики следва да се оценят:

  • изходна мощност;
  • вид защита;
  • работна температура;
  • монтажни размери;
  • ефективност;
  • наличие на допълнителни функции.

По-подробно разгледайте всички тези характеристики.

Критерий # 1 - захранване на устройството

Стойността на "слънчевия" инвертор се избира въз основа на максималното натоварване на мрежата и изчисления живот на батерията. В стартовия режим, преобразувателят е в състояние да осигури краткосрочно увеличаване на мощността по време на въвеждане в експлоатация на капацитивни товари.

Този период е типичен при включване на съдомиялни машини, перални машини или хладилници.

При използване на лампите на осветлението и телевизора ще се приближава инверторът с ниска мощност на 500-1000 W. По правило се изисква изчисляването на общата мощност на използваното оборудване. Желаната стойност се посочва директно върху кутията на инструмента или в придружаващия документ.

Получената стойност е желателно да се увеличи с 20-30% - това ще бъде необходимата изходна мощност на инвертора. Например, общата мощност на оборудването е 500 W / h, животът на батерията е 5 часа. Изчисление: 500 W / h * 5 h * 1.2 = 3000 W / h

Критерий # 2 - ниво на защита

Качественият слънчев инвертор трябва да има няколко нива на защита. Възможни опции: система за принудително охлаждане, предупреждение за късо съединение, защита срещу повреди и пренапрежения в мрежата.

Важно е - наличието на запечатан подсилен корпус, предотвратяващ проникването на прахови частици, влага. Степента на защита на електрическото оборудване е стандартизирана в съответствие със стандартизацията IEC-952.

Индексът се обозначава като IP AB, където A е нивото на защита от проникване на чужди частици вътре в устройството, B е издръжливост на влага.

За условията на работа на открито са подходящи модели с индекс IP65 - якостта и надеждността на инвертора позволяват използването му във външната атмосфера.

Критерий # 3 - работна температура и размери

Широкият диапазон от стойности е индикатор за достойно качество на инверторния монтаж. Стойността на индикатора е особено уместна, когато конверторът се поставя в неотоплявано помещение.

Теглото е индиректен индикатор за качеството на инвертора. Има мнение - колкото по-тежък е конверторът, толкова по-мощен е. Това се дължи на наличието в оборудването с голяма мощност на трансформатора.

При "леки" модели отсъствието на трансформатор може да причини прекъсване на инвертора при прилагане на висок стартов ток.

Според наблюденията един килограм от теглото на слънчевия конвертор съответства на изходна мощност от 100 вата. Размерът на инвертора определя как се инсталира

Критерий # 4 - Ефективност

Експертите препоръчват закупуването на "конвертори" на ток с ефективност от 90%. Само с такъв параметър слънчевата система ще работи ефективно и нейното подреждане е целесъобразно. Загубата на 10% от слънчевата енергия е неприемливо "лукс".

Допълнителна функционалност. Разширените функции влияят на цената на оборудването и не винаги са търсени. Някои опции обаче оправдават изразходваните пари.

Полезни и необходими "устройства" включват:

  • автоматично добавяне на инверторна мощност към електрическата мрежа;
  • регулиране на периода на зареждане на батерията;
  • избор на приоритетен източник на ток;
  • поддръжка на работа с батерии от различен тип (алкални, литиев железен фосфат, хелий, AGM, киселина);
  • възможност за комбинирана работа с мрежов конвертор;
  • настройка на индикатора за напрежение - предупреждение за "пренапрежения" на напрежението на мрежата;
  • възможността за обновяване на инвертора чрез актуализиране на фърмуера.

Модерните преобразуватели могат да бъдат свързани към компютър за програмиране и мониторинг.

За проследяване на работата на оборудването и електрическите мрежи, производителите предлагат свободен софтуер. Интересна опция е възможността за изпращане на SMS сигнали за състоянието на системата при поискване от потребителя

Преглед на популярните хибридни преобразуватели

Сред потребителите са получени добри отзиви от инвертори на чуждестранни компании: Xtender (Швейцария), Prosolar (Китай), Victor Energy (Холандия), SMA (Германия) и Xantrex (Канада). Представител на страната - MAP Sine.

Xtender многофункционална инверторна линия

Хибридният преобразувател на Studer Xtender е въплъщение на швейцарския стандарт за качество в силовата електроника. Соларните инвертори от серията Xtender се отличават с експоненциални характеристики на силата и широка функционалност.

Разнообразие от модели: ХТС - ниско енергийни представители, HTM - средни мощности, ХТН - високомощни инвертори.

Мощностни нива на Xtender: ХТС - 0.9-1.4 kW, ХТМ - 1.5-4 kW, ХТН - 3-8 kW. Изходно напрежение - 230 W, честота - 50 Hz

Всяка серия от хибридни преобразуватели Xtender има следните характеристики и опции:

  • захранване с чиста синусоида;
  • "Смесете" захранването на мрежата от батерията;
  • намалява консумацията на мрежово напрежение от централното електрозахранване;
  • два режима за избор на приоритет: първият е “мек” с мрежово захранване в рамките на 10%, а вторият е пълно превключване към батерията;
  • разнообразие от настройки на инсталатора;
  • управление на резервния генератор;
  • режим на готовност с широк обхват на регулиране;
  • дистанционно наблюдение на системните параметри.

Во всех модификациях есть функция Smart Boost –подключение к разным «поставщикам» питания (генераторная установка, сетевой инвертор) и Power Shaving – гарантированное покрытие пиковых нагрузок.

Оптимальные преобразователи Prosolar Hybrid

Модель китайского производства имеет хорошие характеристики и приемлемую стоимость (около 1200 у.е.). Преобразователь оптимизирует работу солнечных батарей, сохраняя неизрасходованную энергию в аккумуляторе.

Технические характеристики: форма напряжения – синусоида, КПД преобразования – 90%, вес установки – 15, 5 кг, допустимая влажность – 90% без конденсации, температура -25 °С – +60 °С

Отличителни черти:

  • опция отслеживания за точкой граничной мощности солнечной батареи;
  • информационный ЖК-дисплей с отображением рабочих параметров системы;
  • 3-х уровневое зарядное устройство аккумулятора;
  • регулировка максимального тока до 25А;
  • коммуникативность инвертора.

Преобразователь подсоединяется к ПК посредством программного обеспечения (поставляется комплектом). Есть возможность модернизации инвертора путем инновационной перепрошивки.

Синусоидальные инверторы Phoenix Inverter

Инверторы Phoenix удовлетворяют высоким требованиям и подходят для производственного применения. Серия Phoenix Inverter выпущена без встроенного зарядного устройства.

Преобразователи оснащены информационной шиной VE.Bus и допускают эксплуатацию в параллельных или трехфазных конфигурациях.

Диапазон мощностей модельного ряда – 1, 2-5 кВт, КПД – 95%, тип напряжения – синусоида.

В таблице приведены характеристики гибридной модификации инвертора 48/5000 от компании Victron Energy. Ориентировочная стоимость Phoenix Inverter мощностью 5 кВт – 2500 у.е.

Конкурентные преимущества:

  • технология «SinusMax» поддерживает запуск «тяжелых нагрузок»;
  • два режима сбережения энергии – опция поиска нагрузки и понижение тока холостого хода;
  • наличие реле сигнализации – оповещение о перегреве, недостаточном напряжении батареи и т.д.;
  • настройка программируемых параметров через ПК.

Для достижения высокой мощности возможно параллельное подключение к фазе до шести преобразователей. Например, комбинация из шести приборов номиналом 48/5000 способна обеспечить выходную мощность – 48кВт/30кВА.

Отечественные приборы 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.

Сравнительная таблица возможностей преобразователей. Оба вида способны работать в ЭКО режиме, каждая модель «связывается» с Web-сервером для удаленного мониторинга и корректировки

Общие характеристики конвертеров 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).

Възможни схеми на окабеляване

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.

А также еще одним решением является несколько увеличенные потери на преобразование энергии на участке «контроллер-аккумулятор-инвертор».

Вариант #2 – схема с гибридным и сетевым преобразователем

Сетевой преобразователь на выходе батарейного инвертора. Согласно схеме два конвертера 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 «конвертера» – 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. Инвертор желательно располагать в близости (до 3-х м) от солнечных батарей, а далее «наращивать» магистраль с AC.
  2. Преобразователь недопустимо монтировать на конструкции из горючих материалов.
  3. 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.

Также на нашем сайте есть другие статьи по солнечной энергетике и подключению отдельных компонентов и модулей при сборке автономной системы.

Рекомендуем к ознакомлению следующие материалы:

  • Схема подключения солнечных батарей: к контроллеру, к аккумулятору и обслуживаемым системам
  • Зарядное устройство на солнечных батареях: устройство и принцип работы зарядки от солнца
  • Как да направите слънчева батерия го направете сами: начини за сглобяване и инсталиране на слънчев панел

Заключения и полезно видео по темата

Понятие «гибридного инвертора», его устройство, функции и варианты исполнения:

Обзор возможностей, режимов работы и эффективности использования многофункционального преобразователя InfiniSolar на 3 кВт:

Проектирование солнечной системы электроснабжения – сложная и ответственная задача. Расчет необходимых параметров, подбор составных компонентов гелиокомплекса, подключение и ввод в эксплуатацию лучше доверить профессионалам.

Допущенные ошибки могут привести к сбоям в системе и неэффективному использованию дорогостоящего оборудования .

Подбираете оптимальный вариант преобразователя для функционирования автономной системы энергоснабжения на солнечной энергии? У вас возникли вопросы, которые мы не затронули в этой статье? Задавайте их в комментариях ниже – мы постараемся вам помочь.

А может вы заметили неточности или несоответствия в изложенном материале? Или хотите дополнить теорию практическими рекомендациями, основываясь на личном опыте? Напишите нам об этом, поделитесь своим мнением.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Строителство