Inversor híbrid per a panells solars: tipus, visió general dels millors models + funcions de connexió

Els sistemes de subministrament d'electricitat amb l'ús simultani del subministrament tradicional de corrent i electricitat del sol són una solució econòmicament viable per a propietats de cases particulars, cases rurals, cases rurals d'estiu i locals industrials.

Un element indispensable del complex és un inversor híbrid per a bateries solars, que determina els modes de subministrament de tensió, assegurant el funcionament ininterromput i eficient del sistema solar.

Perquè el sistema funcioni de manera eficient, no només heu de triar el model òptim, sinó també connectar-lo correctament. I com fer això - analitzarem al nostre article. També considerem els tipus de convertidors existents i les millors ofertes del mercat actualment.

Avaluació de la capacitat híbrida dels inversors

L’ús de l’energia solar renovable en combinació amb una font d’energia centralitzada ofereix diversos avantatges. El funcionament normal del sistema solar està garantit pel funcionament coordinat dels seus principals models: plaques solars, controlador de càrrega, bateria, així com un dels elements clau: l’inversor.

Inversor del sistema solar: un dispositiu per convertir la corrent directa (corrent continu) des de panells fotovoltaics en electricitat alterna. Els electrodomèstics funcionen a una tensió actual de 220 V. Sense inversor, generar energia no té sentit.

Esquema del sistema: 1 - mòduls solars, controlador de 2 càrregues, 3 - bateries, convertidor de 4 tensions (inversor) amb subministrament de corrent altern (CA)

És millor valorar les capacitats del model híbrid en comparació amb les característiques del treball dels seus competidors més propers: "convertidors" autònoms i de xarxa.

Xarxa de tipus convertidor

El dispositiu funciona amb una càrrega de xarxa compartida. La sortida del convertidor està connectada a consumidors d’electricitat, xarxa de CA.

L'esquema és simple, però té diverses limitacions:

• l'operabilitat a la disponibilitat de corrent altern en una xarxa;
• la tensió de la xarxa ha de ser relativament estable i coherent amb la gamma de funcionament del convertidor.

La varietat demana en cases particulars amb l’actual tarifa “verda” d’electrificació.

Durant el dia amb un consum energètic mínim, el corrent generat es subministra a la xarxa a tarifes "verdes", des del vespre fins al matí l'edifici està "energitzat" a partir d'un subministrament elèctric centralitzat

Versió autònoma del dispositiu

El dispositiu està alimentat per bateriaque rep una càrrega de plaques solars mitjançant el controlador MRPT. El sistema utilitza diferents tipus de bateries, incloses les bateries de liti d'alta tecnologia.

Al màxim "ompliment" del dispositiu d'emmagatzematge, l'excés d'electricitat es transmet a l'entrada del convertidor, la sortida de la qual es connecta als usuaris finals de la CA.

En cas de manca d’activitat solar, l’energia es pren de les bateries d’emmagatzematge i passa a “conversió” a través de l’inversor de tensió.

Característiques de la instal·lació autònoma:

• possibilitat de funcionament independent en absència de corrent altern;
• alguns models admeten el funcionament tarifari “verd”;
• L’eficiència de les instal·lacions és del 90-93%.

Per assegurar l’autonomia absoluta de l’objecte cal una precisió càlcul de l’energia solar i una bateria suficient.

L'opció d'utilitzar de manera independent el convertidor sense incloure una connexió de xarxa centralitzada al sistema. El convertidor autònom està en demanda en zones amb absència completa o baixa qualitat del subministrament elèctric

Tipus d’inversor híbrids

El model es diferencia dels dispositius descrits anteriorment en una "arquitectura" de fabricació especial. Al seu interior es preveu un circuit elèctric especial que permet el funcionament en paral·lel amb la font de corrent (xarxa elèctrica, generador) en mode convertidor.

Al mateix temps, la càrrega es subministra des de la xarxa central i plaques solarsmentre que la funció prioritària s’assigna al proveïdor de corrent continu.

El convertidor híbrid permet consumir energia solar de la manera més eficient possible sense passar de la xarxa d’alimentació elèctrica des d’una estació central o generador

Els avantatges competitius es troben en la multifuncionalitat dels inversors híbrids:

1. Xarxa - Una mena de bateria gran amb una eficiència del 100%. Tots els excedents generats per plaques fotovoltaiques poden ser dirigits a la xarxa central amb una tarifa “verda”.
2. Alimentació ininterrompuda. Quan apagueu la font d’alimentació principal, el sistema es reconstrueix en mode fora de línia, protegint a tots els consumidors de sobretensions.
3. Major límit de capacitat de xarxa durant les càrregues punta a causa de l’addició d’energia del complex bateria-inversor.

Amb una disminució del consum, el complex solar canvia al mode de càrrega i està preparat per tornar a utilitzar-lo al cap d'un temps. Es pot indicar la doble funció d’energia: Botes intel·ligents, afaitat d’energia, suport de graella.

L'addició de potència es produeix segons els principis següents:

• si la potència utilitzada és inferior al consum màxim de xarxa, a més de subministrar la càrrega, es carrega la bateria;
• en absència de tensió a la xarxa, l’energia es consumeix de la bateria i es converteix per l’inversor;
• si la càrrega supera el valor límit de la potència de la xarxa, la deficiència es compensa amb l'electricitat acumulada de la bateria solar.

Els modes de funcionament indicats poden suportar models híbrids amb un carregador.

Alguns inversors multifuncions estan dissenyats per connectar simultàniament diverses línies de CA per entrar automàticament a la reserva. Els models d'alta tecnologia regulen de forma independent la càrrega de la bateria

Varietats de convertidors actuals

Si escolliu el "cor" d'un sistema autònom d'alimentació elèctrica, heu de comparar correctament les tasques assignades a l'equip amb les seves capacitats potencials.

Les característiques principals de la classificació d’inversors híbrids són: un algorisme per canviar els modes de funcionament, la forma de la tensió de sortida i la capacitat de servei d’una xarxa monofàsica o trifàsica.

Comparació d’UPS i Instal·lació Híbrida

Algunes empreses enganyen involuntàriament al consumidor, anomenant un convertidor híbrid de la unitat d’alimentació elèctrica ininterrompuda (UPS). Sembla que ambdós dispositius realitzen tasques similars, però hi ha una diferència significativa.

BBP és un inversor amb carregador. El mòdul proporciona principalment consum d’energia a partir d’una instal·lació fotovoltaica i, si manca, canvia al consum de la xarxa.

BBP no pot exercir la funció de "barrejar" l'electricitat acumulada de les bateries amb la xarxa elèctrica. El consum prioritari d’una font de corrent continu es realitza desconnectant de la xarxa i passant al funcionament de la bateria

El funcionament del sistema en mode "sacsejada" provoca un ciclisme addicional de la bateria i accelera el seu desgast. En la majoria dels sistemes d’alimentació d’energia barats, el voltatge del llindar s’estableix sense regulació.

En els models d'inversors híbrids per a bateries solars, no s'exclouen les sobretensions: la unitat s'ajusta a la potència requerida i funciona simultàniament amb diferents fonts de corrent.

Tu mateix pots triar el consum prioritari. Per regla general, l’èmfasi està en l’ús d’energia dels panells solars. Algunes unitats híbrides tenen l'opció de limitar la potència que ve de la xarxa de ciutats.

Comparació de funcions de modificacions populars de "convertidors" híbrids i BBP. A la sèrie de models Victron, és possible augmentar la potència inversora a causa de la xarxa

Varietat de formes d'ona del convertidor

Els convertidors de corrent solar es classifiquen segons el tipus de senyal de sortida.

Distingiu:

• ona sinusoïdal pura;
• seno modificat (onada quasi-senoidal);
• meandre.

Aquesta darrera opció no s’utilitza pràcticament a la pràctica, ja que un fort canvi de polaritat provoca un mal funcionament de l’equip.

Un inversor amb senyal “en forma de U” no podrà protegir els dispositius contra les tensions. A més, la part principal dels electrodomèstics no percep el corrent "meandre"

Què és una ona sinusoïdal pura?

El convertidor produeix un senyal d'alta qualitat que supera la forma del corrent de xarxa. Aquesta és la millor opció per al funcionament d’equips “sensibles”: calderes de calor, compressors, motors elèctrics, equips mèdics i dispositius basats en fonts d’alimentació del transformador.

Inconvenients dels inversors d'ona sinusoïdal: alt cost i grans dimensions. Comprar un transductor senoidal pur costarà el doble que un model d’ona quasi-senoidal amb una potència total igual

Característiques de quasi-sine

La transmissió del senyal d’energia en forma d’ona sinusoïdal modificada pot reduir l’eficiència d’alguns dispositius, provocar l’aparició de sorolls, provocar interferències o danyar equips.

Si es fa servir amb transformadors de baixa freqüència, motors asíncrons i sincrònics, es pot veure una pèrdua de potència del 20-30%. Aquest "defecte" es converteix en energia tèrmica, sobreescalfant els dispositius.

Els inversors pseudo-sinusoïdals són compactes i assequibles. El seu ús és aconsellable per alimentar dispositius sense càrregues inductives, dissenyats per al consum de components actius d’energia elèctrica.

Aquest grup inclou: escalfadors termoelèctrics, sistemes d’il·luminació incandescents i altres estructures resistents.

Opcions per al sinus modificat: 1 - una forma complicada del meandre amb una pausa, 2 - aproximació al sinus pur a causa d’un augment del nombre de transicions

La forma del senyal de sortida està indicada al passaport de l'inversor o ininterrompuda. Nota possible: “Tornar” - garantia de l’absència d’un sinus pur, “Intel·ligent” - la probabilitat d’obtenir un corrent de gran qualitat a la sortida.

Alguns fabricants del document adjunt tenen en compte el coeficient harmònic (índex de distorsió no lineal). Si el paràmetre és inferior al 8%, la unitat produeix un sinus gairebé perfecte.

Models monofàsics i trifàsics

Els inversors monofàsics s’incorporen principalment al circuit d’un sistema fotovoltaic domèstic amb una tensió estàndard de 220V.

El rang de tensió de sortida quan es connecta a una fase en diferents models oscil·la entre 210-240V, la freqüència de sortida és de 47-55 Hz i la potència de 300-5000 watts.

Els valors inversors monofàsics estan disponibles per a valors de tensió estàndard de la bateria: 12, 24 i 48 V. Per tal que el convertidor no funcioni al límit de les capacitats, és necessari coordinar la potència del “convertidor” amb la tensió de la bateria o bateria solar.

El rang de dependència de les característiques de la bateria (tensió - V) i del convertidor solar (potència nominal - W): 12 V - dintre de 600 W, 24 V - fins a 1,5 kW, 48 V - sobre 1,5 kW

Els inversors trifàsics s’utilitzen per subministrar corrent trifàsic, proporcionant energia als motors elèctrics.Aplicació primària: producció, tallers, ús comercial.

Els inversors per a tres fases es caracteritzen per una gran potència (3-30 kW), un ampli rang de tensió CA de sortida (220V / 400V).

Els models combinats també són al mercat. Aquests inclouen inversors monofàsics amb la capacitat de sincronitzar les sortides del convertidor amb un canvi de fase. Això permet alimentar càrregues trifàsiques. Hem revisat a tot tipus de tècniques per convertir el corrent de plaques solars el nostre altre article.

Paràmetres de selecció d'inverter solar

L’eficiència del convertidor i de tot el sistema d’alimentació elèctrica depèn en gran mesura d’una elecció competent dels paràmetres de l’equip.

A més de les característiques anteriors, heu de valorar:

• potència de sortida;
• tipus de protecció;
• temperatura de treball;
• dimensions de la instal·lació;
• Eficiència
• disponibilitat de funcions addicionals.

A més, considerem totes aquestes característiques amb més detall.

Criteri # 1: potència del dispositiu

La qualificació de l’inversor “solar” es selecciona en funció del càlcul de la càrrega màxima a la xarxa i la durada estimada de la bateria. En el mode de posada en marxa, el convertidor és capaç de donar un augment de potència a curt termini en el moment de posar en marxa càrregues capacitives.

Aquest període és típic quan enceneu rentaplats, rentadores o nevera.

Quan s’utilitzen llums d’il·luminació i un televisor, és adequat un inversor de baixa potència per a 500-1000 watts. Per regla general, cal fer un càlcul de la potència total de l’equip operat. El valor requerit s’indica directament al cos del dispositiu o al document adjunt.

És desitjable augmentar el valor obtingut en un 20-30%; aquesta serà la potència de sortida necessària de l’inversor. Per exemple, la potència total de l'equip és de 500 W / h, la durada de la bateria és de 5 hores. Càlcul: 500 W / h * 5h * 1,2 = 3000 W / h

Criteri # 2 - nivell de protecció

Un inversor solar d'alta qualitat ha de tenir diversos nivells de protecció. Opcions possibles: sistema de refrigeració forçada, avís de curtcircuit, protecció contra descensos i tensions.

També és important: la presència d’una carcassa fortificada tancada que impedeix que la pols i la humitat entren a l’interior. La qualificació de protecció elèctrica està homologada segons la norma IEC-952.

L’índex es designa com a IP AB, on A és el nivell de protecció contra la penetració de partícules estrangeres al dispositiu, B és la resistència a la humitat

Per a condicions de funcionament a l’aire lliure, són adequats els models amb l’índex IP65: la força i la fiabilitat de l’inversor permet el seu ús en un ambient extern.

Criteri # 3: dimensions i temperatura de funcionament

Una àmplia gamma de valors és un indicador d’una qualitat de construcció digna de l’inversor. El valor de l’indicador és especialment rellevant a l’hora de situar el convertidor en una habitació no calentada.

El pes és un indicador indirecte de la qualitat de l’inversor. Hi ha una opinió: com més pesat és el convertidor, més potent és. Això es deu a la presència d’un transformador en equips d’alta potència.

En models "lleugers", l'absència d'un transformador pot causar una fallada del convertidor quan s'aplica un corrent de pressió elevat.

Segons les observacions, un quilogram del pes del convertidor solar correspon a una potència de sortida de 100 watts. Les dimensions de l’inversor determinen el mètode de la seva instal·lació

Criteri # 4 - coeficient de rendiment

Els experts recomanen comprar “convertidors” actuals amb una eficiència del 90%. Només amb aquest paràmetre el treball del sistema solar serà efectiu i la seva ordenació serà convenient. La pèrdua del 10% d'energia solar és un "luxe" inacceptable.

Funcionalitat addicional. Les funcions avançades afecten el cost dels equips i no sempre estan en demanda. Tot i això, algunes opcions justifiquen els diners gastats.

Els "dispositius" útils i necessaris inclouen:

• addició automàtica de la potència del convertidor a l'electricitat de la xarxa;
• ajust del període de càrrega de la bateria;
• selecció de la font de corrent prioritària;
• manteniment del treball amb bateries de diversos tipus (alcalins, ferro-fosfat de liti, heli, AGM, àcid);
• la possibilitat de treballar combinats amb un convertidor de xarxa;
• configuració de l’indicador de tensió: advertència de “sobretensions” en la tensió de xarxa;
• la possibilitat d’actualitzar l’inversor actualitzant el firmware.

Els convertidors moderns es poden connectar a un PC per programar i supervisar.

Per fer el seguiment del funcionament d’equips i xarxes elèctriques, els fabricants ofereixen programari gratuït. Una opció interessant és la possibilitat d’enviar alertes SMS sobre l’estat del sistema a petició de l’usuari

Visió general dels convertidors híbrids populars

Els inversors de companyies estrangeres van rebre bones crítiques entre els consumidors: Xtender (Suïssa), Prosolar (Xina), Victor Energy (Països Baixos), SMA (Alemanya) i Xantrex (Canadà). Representant nacional - MAP Sine.

Línia inverter multifunció Xtender

Xtender’s Studer Hybrid Converter és l’epítome dels estàndards de qualitat suïssos en electrònica de potència. Els inversors solars de la sèrie Xtender es distingeixen per les seves característiques de resistència indicativa i una gran funcionalitat.

Una varietat de models: ХТS - representants de baixa potència, ХТМ - models de potència mitjana, ХТН - inversors d'alta potència.

Gammes de potència de Xtender: ХТS - 0,9-1,4 kW, ХТМ - 1,5-4 kW, ХТН - 3-8 kW. Tensió de sortida - 230 W, freqüència - 50 Hz

Cadascuna de les sèries Xtender Drive Hybrid té les següents funcions i opcions:

• alimentació d'ona sinusoïdal pura;
• "Mix" d'energia a la xarxa des de la bateria;
• quan disminueix la tensió de la xarxa, disminueix el consum de l’alimentació central;
• dos modes de selecció prioritaris: el primer és “suau” amb recàrrega a la xarxa dins del 10%, el segon canvia completament a la bateria;
• varietat de configuració de l’instal·lador;
• control del generador de còpies de seguretat;
• mode d'espera, amb una àmplia gamma de regulacions;
• supervisió remota dels paràmetres del sistema.

En totes les versions hi ha una funció Smart Boost: es connecta a diferents "proveïdors" de potència (generador, inversor de xarxa) i afaitat d'energia, cobertura garantida de càrregues punta.

Convertidors híbrids prosolars òptims

El model fabricat a la Xina té bones característiques i un cost acceptable (uns 1200 mts.). L’inversor optimitza el rendiment de les cèl·lules solars emmagatzemant energia que no s’utilitza a la bateria.

Especificacions: forma de tensió - sinusoide, eficiència de conversió - 90%, pes de la instal·lació - 15,5 kg, humitat admissible - 90% sense condensació, temperatura -25 ° С - +60 ° С

Característiques distintives:

• opció per al seguiment del punt límit de la bateria solar;
• informació de pantalla LCD amb visualització dels paràmetres de funcionament del sistema;
• Carregador de bateries de 3 nivells;
• ajust del corrent màxim a 25A;
• inversor comunicador.

El convertidor es connecta al PC mitjançant programari (subministrat com un kit). És possible actualitzar l’inversor mitjançant un parpelleig innovador.

Sine Wave Inverters Phoenix Inverter

Els inversors Phoenix compleixen les exigències més elevades i són adequats per a aplicacions industrials. La sèrie Phoenix Inverter es llança sense carregador incorporat.

Els convertidors estan equipats amb un bus d'informació VE.Bus i es poden utilitzar en configuracions paral·leles o trifàsiques.

El rang de potència de la gamma del model és d’1,2-5 kW, l’eficiència és del 95%, el tipus de tensió és un sinusoide.

La taula mostra les característiques de la modificació híbrida de l’inversor 48/5000 de Victron Energy. Cost estimat de Phoenix Inverter amb una potència de 5 kW - 2500 cu

Avantatges competitius:

• La tecnologia SinusMax admet el llançament de “càrregues pesades”;
• dos modes de conservació d'energia: l'opció de trobar la càrrega i reduir el corrent sense càrrega;
• presència d’un relé d’alarma: advertiment de sobreescalfament, tensió de bateria insuficient, etc .;
• configuració dels paràmetres programables mitjançant PC.

Per aconseguir una gran potència, es poden connectar en fase fins a sis convertidors en paral·lel. Per exemple, una combinació de sis dispositius amb un valor nominal de 48/5000 pot proporcionar una potència de sortida de 48kW / 30kVA.

Dispositius domèstics MAP Gibrid i Dominator

La companyia MAP "Energy" ha desenvolupat dues modificacions del convertidor híbrid: Gibrid i Dominator.

El rang de capacitats dels equips és d’1,3-20 kW, l’interval de temps per canviar entre modes és de fins a 4 ms, es preveu la possibilitat de "bombar" electricitat a la xarxa de la ciutat.

Taula de comparació de les capacitats del convertidor. Els dos tipus poden funcionar en mode ECO, cada model està "connectat" amb un servidor web per controlar i ajustar a distància

Característiques generals dels convertidors de tensió de Gibrid i Dominator:

• transformador basat en torus;
• L'estabilització de la tensió d'entrada no hi ha;
• mode d'intercanvi de potència;
• sortida - sinus pur;
• generar un excés d’energia a la xarxa;
• limitació del consum actual a l’entrada de l’altaveu;
• classe IP21;
• consum en mode "sleep" - 2-5W.

L’eficiència dels convertidors arriba al 93-96%. Els dispositius han superat amb èxit les proves d’ús a temperatures extremadament baixes (valor límit -25 °, es permet una reducció a curt termini a -50 ° C).

Possibles esquemes de connexió

Quan es construeix un complex fotovoltaic combinat amb una xarxa central, hi ha diferents opcions per connectar un inversor.

Opció # 1: circuit amb un controlador de càrrega de corrent continu

L’opció més popular és la de on es carrega la bateria mitjançant el controlador solar MRPT (anàlisi de punts d’energia punta).

El circuit utilitza un convertidor que admet la transmissió d’electricitat a la xarxa o a la càrrega si la tensió de la bateria supera un paràmetre especificat per l’usuari

Característiques de la solució:

• ús eficient de les energies renovables en presència / desconnexió de la xarxa;
• la capacitat d’activar el treball del sistema solar després de la descàrrega de la bateria.

I també una altra solució és una pèrdua lleugerament més gran de conversió d’energia a la secció controlador-bateria-inversor.

Opció # 2: circuit amb un convertidor de xarxa híbrid i

Convertidor de línia a la sortida del convertidor de bateries. Segons l’esquema, dos convertidors estan connectats a plaques solars diferents.

El convertidor híbrid està connectat al panell fotovoltaic opcional per recarregar la bateria, la xarxa està connectada al mòdul solar principal.

En condicions normals (la presència de corrent de xarxa), el convertidor de línia subministra la càrrega redundant, l'eficiència de conversió és d'aproximadament el 95%. L’excés d’energia es subministra a la bateria i, quan s’omple, a la xarxa comuna

Característiques del sistema:

• funcionament ininterromput independentment de la presència de la tensió de xarxa central;
• alta eficiència i minimització de pèrdues al costat de corrent continu a causa del nivell suficient de tensió de la bateria solar;
• les bateries funcionen gairebé sempre en mode buffer, fet que augmenta la seva vida útil;
• l’ús d’inversors híbrids dissenyats per carregar la bateria de la sortida;
• la necessitat d’ajustar el funcionament de l’inversor de xarxa.

La potència total del convertidor de xarxa no hauria de sobrepassar la potència del "convertidor" híbrid: això permet aprofitar l'energia de les plaques solars en cas de descàrrega de la bateria, desconnectant la xarxa.

Independentment del circuit seleccionat, en connectar un inversor, s’han de tenir en compte diversos matisos:

1. Les connexions per cable per a corrent continu no han de ser llargues. És aconsellable col·locar el convertidor a la rodalia (fins a 3 m) de les plaques solars i, a continuació, “acumular” el maleter amb AC.
2. El convertidor no s'ha de muntar sobre una estructura combustible.
3. L'inversor de paret es troba al nivell dels ulls per a una lectura fàcil de la informació de la pantalla.

En connectar models amb una potència superior a 500 watts, es fan requisits especials. La connexió ha de ser rígida amb un contacte fiable entre els terminals del dispositiu i els cables.

També al nostre lloc hi ha altres articles sobre energia solar i la connexió de components i mòduls individuals durant el muntatge d’un sistema autònom.

Us recomanem que us familiaritzeu amb els següents materials:

• Esquema de connexió de plaques solars: al controlador, a la bateria i als sistemes de servei
• Carregador solar: dispositiu i principi de funcionament de la càrrega del sol
• Com fer una bateria solar amb les teves pròpies mans: mètodes de muntatge i instal·lació d’un panell solar

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El concepte d '"inversor híbrid", el seu dispositiu, funcions i opcions:

Visió general de les funcions, modes de funcionament i eficiència de l'ús del convertidor multifunció InfiniSolar de 3 kW:

El disseny d’un sistema d’energia solar és una tasca complexa i exigent. El càlcul dels paràmetres necessaris, la selecció dels components de l’heliocomplex, la connexió i la posada en servei és millor per als professionals.

Els errors comesos poden provocar fallades del sistema i l’ús ineficient d’equips cars.

Trieu la millor opció de convertidor per al funcionament d’un sistema d’alimentació d’energia solar autònoma? Tens preguntes que no hem tractat en aquest article? Pregunteu-los als comentaris següents: intentarem ajudar-vos.

O potser heu notat imprecisions o incoherències en el material presentat? O voleu complementar la teoria amb recomanacions pràctiques basades en l’experiència personal? Escriviu-nos sobre això, compartiu la vostra opinió.