Хибриден инвертор за слънчеви панели: видове, преглед на най-добрите модели + функции за свързване

Системите за електроснабдяване с едновременното използване на традиционното захранване на ток и електричество от слънцето са икономически изгодно решение за собственост на частни къщи, вили, летни къщи и промишлени помещения.

Незаменим елемент на комплекса е хибриден инвертор за слънчеви батерии, който определя режимите на захранване с напрежение, осигуряващи непрекъснатата и ефективна работа на слънчевата система.

За да работи системата ефективно, е необходимо не само да изберете оптималния модел, но и да го свържете правилно. И как да направите това - ще анализираме в нашата статия. Ние също така разглеждаме съществуващите видове преобразуватели и най-добрите предложения на пазара днес.

Оценка на способността на хибридния инвертор

Използването на възобновяема слънчева енергия в комбинация с централизирано захранване предлага няколко предимства. Нормалното функциониране на слънчевата система се осигурява от координираната работа на основните й модели: слънчеви панели, контролер на заряда, батерия, както и един от ключовите елементи - инвертора.

Инвертор на слънчевата система - устройство за преобразуване на постоянен ток (DC) от фотоволтаични панели в променливо електричество. Именно при напрежение на тока 220 V работят домакинските уреди. Без инвертор, генерирането на енергия е безсмислено.

Схемата на системата: 1 - слънчеви модули, 2 - контролер на заряда, 3 - батерия, 4 - преобразувател на напрежение (инвертор) с подаване на променлив ток (променлив ток)

По-добре е да се оцени възможностите на хибридния модел в сравнение с характеристиките на работата на най-близките му конкуренти - автономни и мрежови „конвертори“.

Преобразувател тип мрежа

Устройството работи при споделено натоварване на мрежата. Изходът от преобразувателя е свързан с консуматори на електричество, променлива мрежа.

Схемата е проста, но има няколко ограничения:

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

Сортът е в търсенето в частни домове с действащата "зелена" тарифа за електрификация.

През деня, при минимална консумация на енергия, генерираният ток се подава към мрежата с "зелени" скорости, от вечер до сутрин сградата се "захранва" от централизирано електроснабдяване

Самостоятелна версия на устройството

Устройството се захранва от батериякойто получава заряд от слънчеви панели чрез контролера MRPT. Системата използва различни видове батерии, включително високотехнологични литиеви батерии.

При максимално „пълнене“ на устройството за съхранение излишното електричество се предава на входа на инвертора, изходът на който е свързан към крайните потребители на променливотока.

В случай на липса на слънчева активност, енергията се взема от акумулаторните батерии и преминава „преобразуване“ през инвертора на напрежението.

Характеристики на автономната инсталация:

• възможността за независима работа при липса на променлив ток;
• някои модели поддържат „зелен“ тарифен режим на работа;
• Ефективността на инсталациите е 90-93%.

За да се гарантира абсолютната автономност на обекта, се изисква точно изчисляване на слънчевата енергия и достатъчна мощност на батерията.

Възможността за независимо използване на инвертора, без да се включва централизирана мрежова връзка в системата. Автономният преобразувател е в търсенето в райони с пълно отсъствие или ниско качество на електроснабдяването

Тип хибриден инвертор

Моделът се различава от описаните по-горе устройства в специална „архитектура“ на производство. Вътре е предвидена специална електрическа верига, която позволява паралелна работа с източника на ток (мрежа, генератор) в режим на преобразувател.

В същото време товарът се подава от централната мрежа и слънчеви панелидокато функцията за приоритет е възложена на доставчика на постоянен ток.

Хибридният преобразувател ви позволява да консумирате слънчева енергия възможно най-ефективно, без да превключвате от захранващата мрежа от централна станция или генератор

Конкурентните предимства се крият в многофункционалността на хибридните инвертори:

1. мрежа - Един вид просторна батерия с ефективност от 100%. Всички излишъци, генерирани от фотоволтаични табели, могат да бъдат пренасочени към централната мрежа по „зелена“ тарифа.
2. Непрекъсваемо захранване, Когато изключите основното захранване, системата се преустройва в офлайн режим, като защитава всички потребители от напрежения.
3. Повишен лимит на капацитета на мрежата по време на пикови натоварвания благодарение на добавянето на енергия от комплекта батерии-инвертори.

С намаляване на потреблението, слънчевият комплекс преминава в режим на зареждане и след известно време отново е готов за употреба. Функцията за двойно захранване може да бъде посочена: Smart Boots, Power Shaving, Поддръжка на Grid.

Добавянето на мощност става съгласно следните принципи:

• ако използваната мощност е по-ниска от максималната консумация в мрежата, тогава в допълнение към захранването на товара, батерията се зарежда;
• при липса на напрежение в мрежата, енергията се консумира от акумулатора и се преобразува от инвертора;
• ако натоварването надвишава граничната стойност на мощността на мрежата, тогава дефицитът се компенсира от натрупаното електричество от слънчевата батерия.

Изброените режими на работа могат да поддържат хибридни модели със зарядно.

Някои многофункционални инвертори са проектирани за едновременно свързване на няколко променливотокови линии, за да влязат автоматично в резерва. Високотехнологичните модели независимо регулират заряда на батерията

Разновидности на токови преобразуватели

Избирайки „сърцето“ на автономна система за захранване, трябва правилно да сравнявате задачите, възложени на оборудването, с неговите потенциални възможности.

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 UPS и хибридна инсталация

Някои компании по невнимание подвеждат потребителя, наричайки блока за непрекъсваемо захранване (UPS) хибриден инвертор. Изглежда, че и двете устройства изпълняват подобни задачи, но има съществена разлика.

BBP е инвертор със зарядно устройство. Модулът осигурява предимно консумация на енергия от фотоволтаична инсталация и ако тя липсва, преминава към консумация от мрежата.

BBP не е в състояние да изпълнява функцията да "смесва" натрупаната електроенергия от батериите с електрическата мрежа. Приоритетната консумация от източник на постоянен ток се осъществява чрез изключване от мрежата и преминаване към работа на батерията

Функционирането на системата в режим на „разтърсване“ провокира допълнително циклиране на акумулатора и ускорява износването му. В повечето евтини системи за захранване праговото напрежение се задава без регулиране.

При моделите на хибридни инвертори за слънчеви батерии такива пренапрежения са изключени - уредът се приспособява към необходимата мощност и работи едновременно с различни източници на ток.

Можете сами да изберете приоритетна консумация. По правило акцентът е върху използването на енергия от слънчеви панели. Някои хибридни агрегати имат възможност да ограничат мощността, идваща от градската мрежа.

Сравнение на функциите на популярните модификации на хибридни „конвертори“ и BBP. В серията модели Victron е възможно да се увеличи мощността на инвертора поради мрежата

Разнообразие от инверторни вълни

Преобразувателите на слънчевия ток се класифицират според вида на изходния сигнал.

разграничат:

• чиста синусова вълна;
• модифициран синус (квазисинусна вълна);
• меандър.

Последният вариант практически 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 пренапрежения. Освен това основната част от домакинските уреди не възприема тока „меандър“

Какво е чиста синусова вълна?

Преобразувателят произвежда висококачествен сигнал, който надвишава формата на захранващия ток. Това е най-добрият вариант за работа на „чувствително“ оборудване: отоплителни котли, компресори, електродвигатели, медицинско оборудване и устройства на базата на трансформаторни захранвания.

Недостатъци на синусоидните инвертори: висока цена и големи размери. Купуването на чист синусов преобразувател ще струва два пъти повече от квазисинусоидалния модел с еднаква обща мощност

Квази-синусови функции

Предаването на енергиен сигнал под формата на модифицирана синусоида може да намали ефективността на някои устройства, да провокира появата на шум, да причини смущения или повреди на оборудването.

При захранване от нискочестотни трансформатори, асинхронни, синхронни двигатели се вижда загуба на мощност от 20-30%. Този "дефект" се преобразува в топлинна енергия, прегрявайки устройствата.

Псевдосинусоидните инвертори са компактни и достъпни. Използването им е препоръчително за захранване на устройства без индуктивни натоварвания, предназначени за консумация на активни компоненти на електрическа енергия.

Тази група включва: термоелектрически нагреватели, осветителни тела с нажежаема жичка и други резистивни конструкции.

Опции за модифицирания синус: 1 - сложна форма на меандъра с пауза, 2 - приближение към чистия синус поради увеличаване на броя на преходите

Формата на изходния сигнал е посочена в паспорта на инвертора или непрекъсваем. Възможна нотация: “Назад” - гаранция за отсъствие на чист синус, “Умър” - вероятността да се получи висококачествен ток на изхода.

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

Еднофазни и трифазни модели

Еднофазните инвертори се вграждат главно във веригата на 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, а мощността е 300-5000 вата.

Еднофазните инвертори се предлагат при стандартни стойности на напрежението на батерията: 12, 24 и 48 V. За да може преобразувателят да не функционира на границата на възможностите, е необходимо да се координира мощността на „преобразувателя“ с напрежението на слънчевата батерия или батерия.

Диапазонът на зависимост на характеристиките на батерията (напрежение - V) и слънчевия преобразувател (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 подаване на трифазен ток, осигуряващ мощност на електродвигатели.Основно приложение - производство, цехове, търговска употреба.

Инверторите за три фази се характеризират с висока мощност (3-30 кВт), широк диапазон на изходното променливо напрежение (220V / 400V).

Комбинираните модели също са на пазара. Те включват еднофазни инвертори с възможност за синхронизиране на изходите на преобразувателя с фазово изместване - това ви позволява да захранвате трифазни натоварвания. Всички видове техники за преобразуване на ток от слънчеви панели, които разгледахме в другата ни статия.

Параметри за избор на слънчеви инвертори

Ефективността на преобразувателя и цялата система за захранване до голяма степен зависи от компетентния избор на параметрите на оборудването.

В допълнение към горните характеристики, трябва да оцените:

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

По-нататък разглеждаме всички тези характеристики по-подробно.

Критерий №1 - мощност на устройството

Оценката на „слънчевия“ инвертор се избира въз основа на изчисляването на максималното натоварване в мрежата и прогнозния живот на батерията. В режим на стартиране преобразувателят е в състояние да даде краткосрочно увеличение на мощността в момента на пускане на капацитивен товар.

Този период е типичен, когато включите съдомиялни, перални или хладилници.

Когато използвате осветителни лампи и телевизор, е подходящ инвертор с ниска мощност за 500-1000 вата. Като правило се изисква изчисляване на общата мощност на управляваното оборудване. Необходимата стойност е посочена директно на тялото на устройството или в придружаващия документ.

Желателно е да увеличите получената стойност с 20-30% - това ще е необходимата изходна мощност на инвертора. Например общата мощност на оборудването е 500 W / h, животът на батерията е 5 часа. Изчисляване: 500 W / h * 5h * 1.2 = 3000 W / h

Критерий №2 - ниво на защита

Висококачественият слънчев инвертор трябва да има няколко нива на защита. Възможни опции: система за принудително охлаждане, предупреждение за късо съединение, защита срещу понижаване на напрежението и пренапрежения.

Важно е също - наличието на запечатан укрепен корпус, който предотвратява навлизането на прах, влага отвътре. Рейтингът на електрическата защита е стандартизиран съгласно стандартизацията IEC-952.

Индексът е обозначен като IP AB, където A е нивото на защита срещу навлизане на чужди частици в устройството, B е устойчивостта на влага

За условия на работа на открито са подходящи модели с индекс IP65 - здравината и надеждността на инвертора позволява използването му във външна атмосфера.

Критерий №3 - работна температура и размери

Широкият диапазон от стойности е показател за приличното качество на инвертора. Стойността на индикатора е особено подходяща при поставянето на преобразувателя в неотопляемо помещение.

Теглото е индиректен показател за качеството на инвертора. Има мнение - колкото по-тежък е конверторът, толкова по-мощен е той. Това се дължи на наличието на трансформатор в оборудване с висока мощност.

При „леките“ модели липсата на трансформатор може да доведе до повреда на инвертора, когато се прилага висок ток на натиск.

Според наблюденията един килограм от теглото на слънчевия преобразувател съответства на изходна мощност от 100 вата. Размерите на инвертора определят метода на неговото инсталиране

Критерий №4 - коефициент на изпълнение

Експертите препоръчват закупуването на текущи "преобразуватели" с ефективност от 90%. Само с този параметър работата на Слънчевата система ще бъде ефективна и нейното подреждане е целесъобразно. Загубата на 10% от слънчевата енергия е неприемлив "лукс".

Допълнителна функционалност. Разширените функции оказват влияние върху цената на оборудването и не винаги са в търсенето. Някои опции обаче оправдават изразходваните пари.

Полезните и необходими „устройства“ включват:

• автоматично добавяне на мощност на инвертора към електрическата мрежа;
• коригиране на периода на зареждане на батерията;
• избор на приоритетен източник на ток;
• поддържане на работа с батерии от различни видове (алкални, литиево-железен фосфат, хелий, AGM, киселина);
• възможността за комбинирана работа с мрежов преобразувател;
• настройка на индикатора за напрежение - предупреждение за "скокове" в мрежовото напрежение;
• възможност за надграждане на инвертора чрез актуализиране на фърмуера.

Съвременните конвертори могат да бъдат свързани към компютър за програмиране и наблюдение.

За да проследят работата на оборудването и електрическите мрежи, производителите предлагат безплатен софтуер. Интересен вариант е възможността да се изпращат SMS известия за състоянието на системата по желание на потребителя

Преглед на популярните хибридни конвертори

Инверторите от чуждестранни компании получиха добри отзиви сред потребителите: Xtender (Швейцария), Prosolar (Китай), Victor Energy (Холандия), SMA (Германия) и Xantrex (Канада). Вътрешен представител - MAP Sine.

Многофункционална инверторна линия Xtender

Хибридният конвертор на Xtender е модел на швейцарските стандарти за качество в силовата електроника. Слънчевите инвертори от серията Xtender се отличават със своите показателни якостни характеристики и широка функционалност.

Разнообразие от модели: ХТС - представители с ниска мощност, ХТМ - модели със средна мощност, ХТН - инвертори с висока мощност.

Диапазони на мощност на Xtender: ХТС - 0.9-1.4 кВт, ХТМ - 1.5-4 кВт, ХТН - 3-8 кВт. Изходно напрежение - 230 W, честота - 50 Hz

Всяка серия хибридни устройства Xtender има следните функции и опции:

• чисто подаване на синусоида;
• "Микс" на захранване към мрежата от батерията;
• когато напрежението на мрежата намалява, консумацията от централното захранване намалява;
• два режима за избор на приоритет: първият е „мек“ с презареждане от мрежата в рамките на 10%, вторият е пълно превключване към батерията;
• разнообразие от настройки на инсталатора;
• управление на резервния генератор;
• режим на готовност с широк обхват на регулиране;
• отдалечен мониторинг на системните параметри.

Във всички версии има функция Smart Boost - свързване към различни „доставчици“ на мощност (генератор, захранващ инвертор) и Power Shaving - гарантирано покритие на пикови натоварвания.

Оптимални просоларни хибридни конвертори

Моделът, произведен от Китай, има добри характеристики и приемлива цена (около 1200 куб.). Инверторът оптимизира работата на слънчевите клетки чрез съхраняване на неизхабена енергия в батерията.

Спецификации: форма на напрежение - синусоид, ефективност на преобразуване - 90%, тегло на инсталацията - 15,5 кг, допустима влажност - 90% без конденз, температура -25 ° С - +60 ° С

Отличителни характеристики:

• опция за проследяване на граничната точка на слънчевата батерия;
• информационен LCD дисплей с показване на работните параметри на системата;
• 3-ниво зарядно за батерия;
• регулиране на максималния ток до 25А;
• инвертор на комуникатор.

Преобразувателят е свързан към компютъра чрез софтуер (доставя се като комплект). Възможно е да надстроите инвертора чрез иновативно мигане.

Синусоидни инвертори Phoenix Inverter

Инверторите Phoenix отговарят на най-високите изисквания и са подходящи за промишлени приложения. Серията Phoenix Inverter се пуска без вградено зарядно устройство.

Преобразувателите са оборудвани с информационна шина VE.Bus и могат да се използват в паралелни или трифазни конфигурации.

Диапазонът на мощност в моделния диапазон е 1,2-5 kW, ефективността е 95%, типът на напрежението е синусоид.

Таблицата показва характеристиките на хибридната модификация на инвертора 48/5000 от Victron Energy. Приблизителна цена на Phoenix Inverter с мощност 5 кВт - 2500 куб

Конкурентни предимства:

• SinusMax технологията поддържа пускането на "тежки товари";
• два режима на енергоспестяване - възможност за намиране на натоварването и намаляване на тока без натоварване;
• наличие на алармено реле - предупреждение за прегряване, недостатъчно напрежение на акумулатора и др .;
• настройка на програмируеми параметри чрез компютър.

За да се постигне висока мощност, до шест конвертора могат да бъдат свързани фазово паралелно. Например, комбинация от шест устройства с номинална стойност 48/5000 може да осигури изходна мощност 48kW / 30kVA.

Домашни устройства MAP Gibrid и Dominator

Компанията MAP "Energy" разработи две модификации на хибридния конвертор: Gibrid и Dominator.

Обхватът на капацитета на оборудването е 1,3-20 kW, интервалът от време за превключване между режимите е до 4 ms, предоставя се възможност за "изпомпване" на електричество в градската мрежа.

Таблица за сравнение на възможностите на конвертора. И двата типа могат да работят в ECO режим, всеки модел е „свързан“ с уеб сървър за отдалечен мониторинг и настройка

Общи характеристики на преобразуватели на напрежение Gibrid и Dominator:

• торов базиран трансформатор;
• липсва стабилизация на входното напрежение;
• режим на смяна на захранването;
• изход - чист синус;
• генериране на излишък от енергия в мрежата;
• ограничаване на потреблението на ток на входа на високоговорителя;
• клас IP21;
• консумация в режим "сън" - 2-5W.

Ефективността на преобразувателите достига 93-96%. Устройствата успешно преминаха тестове за употреба при изключително ниски температури (гранична стойност -25 °, допустимо е краткосрочно понижение до -50 ° С).

Възможни схеми за свързване

При изграждането на фотоволтаичен комплекс, комбиниран с централна мрежа, има различни опции за свързване на инвертор.

Вариант №1 - верига с DC регулатор на заряда

Най-популярната опция е, когато батерията се зарежда чрез соларния контролер MRPT (анализ на пикова мощност).

Веригата използва преобразувател, който поддържа предаването на електричество към мрежата или към товара, ако напрежението на батерията надвишава зададен от потребителя параметър

Характеристики на решението:

• ефективно използване на възобновяема енергия при наличие / изключване на мрежата;
• възможност за активиране на работа от слънчевата система след разреждане на батерията.

А също така друго решение е леко увеличена загуба на конверсия на енергия в секцията контролер-батерия-инвертор.

Вариант №2 - схема с хибриден и мрежов преобразувател

Линеен преобразувател на изхода на инвертора на батерията. Според схемата два преобразувателя са свързани към различни слънчеви панели.

Хибридният преобразувател е свързан към опционалния фотоволтаичен панел за презареждане на батерията, мрежата е свързана към основния соларен модул.

При нормални условия (наличие на захранващ ток) линейният преобразувател доставя излишното натоварване, ефективността на преобразуване е около 95%. Излишната енергия се подава към батерията, а когато се напълни, към общата мрежа

Характеристики на системата:

• непрекъсната работа, независимо от наличието на централно мрежово напрежение;
• висока ефективност и минимизиране на загубите от страна на постоянен ток поради достатъчното напрежение на слънчевата батерия;
• батериите почти винаги работят в буферен режим, което увеличава експлоатационния им живот;
• използването на хибридни инвертори, предназначени да зареждат батерията от изхода;
• необходимостта от регулиране на работата на мрежовия инвертор.

Общата мощност на мрежовия преобразувател не трябва да надвишава мощността на хибридния "конвертор" - това ви позволява да използвате енергията на слънчевите панели в случай на разреждане на батерията, прекъсване на захранването.

Независимо от избраната схема, когато свързвате инвертор, трябва да се вземат предвид редица нюанси:

1. Кабелните връзки за постоянен ток не трябва да бъдат дълги. Препоръчително е да поставите инвертора в близост (до 3 м) от слънчевите панели и след това да „изградите“ багажника с променлив ток.
2. Преобразувателят не трябва да бъде монтиран върху горима конструкция.
3. Стенният инвертор е разположен на нивото на очите за лесно четене на информация от дисплея.

Чрез свързване на модели с мощност над 500 вата се поставят специални изисквания. Връзката трябва да е твърда с надежден контакт между клемите на устройството и проводниците.

На нашия сайт има и други статии за слънчевата енергия и свързването на отделни компоненти и модули по време на сглобяването на автономна система.

Препоръчваме ви да се запознаете със следните материали:

• Схема на свързване на соларни панели: към контролера, към батерията и към обслужваните системи
• Слънчево зарядно устройство: устройство и принцип на работа на зареждане от слънцето
• Как да направите слънчева батерия със собствените си ръце: методи за сглобяване и монтаж на слънчев панел

Изводи и полезно видео по темата

Понятието "хибриден инвертор", неговото устройство, функции и опции:

Преглед на характеристиките, режимите на работа и ефективността на използването на многофункционалния преобразувател InfiniSolar от 3 kW:

Проектирането на слънчева енергийна система е сложна и взискателна задача. Изчисляването на необходимите параметри, изборът на компонентите на хелиокомплекса, свързването и пускането в експлоатация е най-добре да се оставят на професионалистите.

Направените грешки могат да доведат до повреди в системата и неефективно използване на скъпо оборудване.

Избор на най-добрият вариант на преобразувателя за работа на автономна система за захранване със слънчева енергия? Имате ли въпроси, които не адресирахме в тази статия? Попитайте ги в коментарите по-долу - ще се опитаме да ви помогнем.

Или може би забелязахте неточности или несъответствия в представения материал? Или искате да допълнете теорията с практически препоръки, базирани на личен опит? Пишете ни за това, споделете мнението си.