Onduleur hybride pour panneaux solaires: types, aperçu des meilleurs modèles + caractéristiques de connexion

Les systèmes d'alimentation électrique avec l'utilisation simultanée de l'approvisionnement traditionnel en courant et en électricité provenant du soleil sont une solution économiquement viable pour la propriété privée, les chalets, les chalets d'été et les locaux industriels.

Un élément indispensable du complexe est un onduleur hybride pour batteries solaires, qui détermine les modes d'alimentation en tension, assurant le fonctionnement ininterrompu et efficace du système solaire.

Pour que le système fonctionne efficacement, vous devez non seulement choisir le modèle optimal, mais également le connecter correctement. Et comment faire - nous analyserons dans notre article. Nous considérons également les types de convertisseurs existants et les meilleures offres sur le marché aujourd'hui.

Évaluation des capacités des onduleurs hybrides

L'utilisation de l'énergie solaire renouvelable en combinaison avec une alimentation électrique centralisée offre plusieurs avantages. Le fonctionnement normal du système solaire est assuré par le fonctionnement coordonné de ses principaux modèles: panneaux solaires, contrôleur de charge, la batterie, ainsi que l'un des éléments clés - l'onduleur.

Onduleur du système solaire - un appareil pour convertir le courant continu (CC) des panneaux photovoltaïques en électricité alternative. C'est à une tension de 220 V que les appareils électroménagers fonctionnent. Sans onduleur, générer de l'énergie est inutile.

Le schéma du système: 1 - modules solaires, 2 - contrôleur de charge, 3 - batterie, 4 - convertisseur de tension (onduleur) avec alimentation en courant alternatif (AC)

Il vaut mieux évaluer les capacités du modèle hybride par rapport aux caractéristiques du travail de ses concurrents les plus proches - les "convertisseurs" autonomes et de réseau.

Réseau de type convertisseur

L'appareil fonctionne sur une charge secteur partagée. La sortie du convertisseur est connectée aux consommateurs d'électricité, au réseau AC.

Le schéma est simple, mais présente plusieurs limites:

• opérabilité à la disponibilité du courant alternatif dans un réseau;
• la tension secteur doit être relativement stable et compatible avec la plage de fonctionnement du convertisseur.

La variété est en demande dans les maisons privées avec le tarif «vert» actuel pour l'électrification.

Pendant la journée, avec une consommation d'énergie minimale, le courant généré est fourni au réseau à des tarifs «verts», du soir au matin, le bâtiment est «alimenté» par une alimentation électrique centralisée

Version autonome de l'appareil

L'appareil est alimenté par batteriequi reçoit une charge des panneaux solaires via le contrôleur MRPT. Le système utilise différents types de batteries, y compris des batteries au lithium de haute technologie.

Lors du «remplissage» maximum du dispositif de stockage, l'excès d'électricité est transmis à l'entrée de l'onduleur, dont la sortie est connectée aux utilisateurs finaux de l'AC.

En cas de manque d'activité solaire, l'énergie est prélevée sur les accumulateurs et passe par «conversion» à travers l'onduleur de tension.

Caractéristiques de l'installation autonome:

• la possibilité d'un fonctionnement indépendant en l'absence de courant alternatif;
• certains modèles prennent en charge le mode de fonctionnement tarifaire «vert»;
• L'efficacité des installations est de 90 à 93%.

Pour assurer l'autonomie absolue de l'objet nécessite une précision calcul de l'énergie solaire et une batterie suffisante.

L'option d'utilisation indépendante de l'onduleur sans inclure une connexion réseau centralisée dans le système. Le convertisseur autonome est en demande dans les zones avec une absence totale ou une mauvaise alimentation électrique

Type d'onduleur hybride

Le modèle diffère des appareils décrits ci-dessus par une «architecture» de fabrication particulière. Un circuit électrique spécial est prévu à l'intérieur, ce qui permet un fonctionnement en parallèle avec la source de courant (secteur, générateur) en mode convertisseur.

Dans le même temps, la charge est alimentée par le réseau central et panneaux solairestandis que la fonction prioritaire est attribuée au fournisseur DC.

Le convertisseur hybride vous permet de consommer l'énergie solaire aussi efficacement que possible sans basculer du réseau d'alimentation d'une centrale ou d'un générateur

Les avantages compétitifs résident dans la multifonctionnalité des onduleurs hybrides:

1. Réseau - Une sorte de batterie spacieuse avec une efficacité de 100%. Tous les surplus générés par les plaques photovoltaïques peuvent être redirigés vers le réseau central à un tarif «vert».
2. Alimentation sans coupure. Lorsque vous coupez l'alimentation principale, le système est reconstruit en mode hors ligne, protégeant tous les consommateurs des surtensions.
3. Augmentation de la limite de capacité du réseau lors des pics de charge grâce à l'ajout d'énergie du complexe batterie-onduleur.

Avec une baisse de la consommation, le complexe solaire passe en mode de charge et est de nouveau prêt à l'emploi après un certain temps. La double fonction d'alimentation peut être indiquée: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.

L'ajout de puissance se fait selon les principes suivants:

• si la puissance utilisée est inférieure à la consommation maximale du réseau, en plus d'alimenter la charge, la batterie est chargée
• en l'absence de tension dans le réseau, l'énergie est consommée par la batterie et convertie par l'onduleur;
• si la charge dépasse la valeur limite de la puissance du réseau, la déficience est compensée par l'électricité accumulée par la batterie solaire.

Les modes de fonctionnement répertoriés sont capables de prendre en charge les modèles hybrides avec un chargeur.

Certains onduleurs multifonctions sont conçus pour connecter simultanément plusieurs lignes CA pour entrer automatiquement dans la réserve. Les modèles de haute technologie régulent indépendamment la charge de la batterie

Variétés de convertisseurs actuels

En choisissant le «cœur» d'un système d'alimentation autonome, vous devez comparer correctement les tâches assignées à l'équipement avec ses capacités potentielles.

Les principales caractéristiques de la classification des onduleurs hybrides sont: un algorithme pour changer les modes de fonctionnement, la forme de la tension de sortie et la capacité de desservir un réseau monophasé ou triphasé.

Comparaison des onduleurs et des installations hybrides

Certaines sociétés induisent le consommateur en erreur par inadvertance, qualifiant l'unité d'alimentation sans coupure (UPS) d'onduleur hybride. Il semblerait que les deux appareils effectuent des tâches similaires, mais il existe une différence significative.

BBP est un onduleur avec chargeur. Le module fournit principalement la consommation d'énergie d'une installation photovoltaïque, et s'il fait défaut, il passe à la consommation du réseau.

BBP n'est pas en mesure de «mélanger» l'électricité accumulée des batteries avec le secteur. La consommation prioritaire d'une source CC est réalisée en se déconnectant du réseau et en passant au fonctionnement sur batterie

Le fonctionnement du système en mode «secousses» provoque un cycle supplémentaire de la batterie et accélère son usure. Dans la plupart des systèmes d'alimentation bon marché, la tension de seuil est réglée sans régulation.

Dans les modèles d'onduleurs hybrides pour batteries solaires, de telles surtensions sont exclues - l'unité s'adapte à la puissance requise et fonctionne simultanément avec différentes sources de courant.

Vous pouvez choisir vous-même la consommation prioritaire. En règle générale, l'accent est mis sur l'utilisation de l'énergie provenant de panneaux solaires. Certaines unités hybrides ont la possibilité de limiter la puissance provenant du réseau de la ville.

Comparaison des fonctions des modifications populaires des «convertisseurs» hybrides et BBP. Dans la série de modèles Victron, il est possible d'augmenter la puissance de l'onduleur grâce au réseau

Variété de formes d'onde onduleur

Les convertisseurs de courant solaire sont classés par type de signal de sortie.

Distinguer:

• onde sinusoïdale pure;
• sinus modifié (onde quasi-sinusoïdale);
• méandre.

Cette dernière option n'est pratiquement pas utilisée dans la pratique, car un changement brusque de polarité provoque des dysfonctionnements de l'équipement.

Un onduleur avec un signal en «U» ne pourra pas protéger les appareils contre les surtensions. De plus, la majeure partie des appareils électroménagers ne perçoit pas le courant «méandre»

Qu'est-ce qu'une onde sinusoïdale pure?

Le convertisseur produit un signal de haute qualité qui dépasse la forme du courant secteur. Il s'agit de la meilleure option pour le fonctionnement d'équipements «sensibles»: chaudières de chauffage, compresseurs, moteurs électriques, équipements médicaux et dispositifs basés sur des alimentations de transformateur.

Inconvénients des onduleurs à onde sinusoïdale: coût élevé et grandes dimensions. L'achat d'un transducteur à sinus pur coûtera deux fois plus qu'un modèle à onde quasi-sinus avec une puissance totale égale

Caractéristiques quasi sinusoïdales

La transmission du signal énergétique sous la forme d'une onde sinusoïdale modifiée peut réduire l'efficacité de certains appareils, provoquer l'apparition de bruit, provoquer des interférences ou endommager l'équipement.

Lorsqu'il est alimenté par des transformateurs basse fréquence, des moteurs asynchrones et synchrones, une perte de puissance de 20 à 30% est visible. Ce "défaut" est converti en énergie thermique, surchauffant les appareils.

Les onduleurs pseudo-sinusoïdaux sont compacts et abordables. Leur utilisation est conseillée pour alimenter des appareils sans charges inductives, conçus pour la consommation de composants actifs d'énergie électrique.

Ce groupe comprend: les radiateurs thermoélectriques, les systèmes d'éclairage incandescent et autres structures résistives.

Options pour le sinus modifié: 1 - une forme compliquée du méandre avec une pause, 2 - approximation du sinus pur en raison d'une augmentation du nombre de transitions

La forme du signal de sortie est indiquée dans le passeport de l'onduleur ou non interruptible. Notation possible: «Back» - une garantie de l'absence d'un sinus pur, «Smart» - la probabilité d'obtenir un courant de haute qualité à la sortie.

Certains fabricants dans le document d'accompagnement notent le coefficient harmonique (indice de distorsion non linéaire). Si le paramètre est inférieur à 8%, alors l'unité produit un sinus presque parfait.

Modèles monophasés et triphasés

Les onduleurs monophasés sont principalement intégrés dans le circuit d'un système photovoltaïque domestique avec une tension standard de 220V.

La plage de tension de sortie lorsqu'elle est connectée à une phase dans différents modèles varie de 210 à 240 V, la fréquence de sortie est de 47 à 55 Hz et la puissance est de 300 à 5000 watts.

Les onduleurs monophasés sont disponibles sous des valeurs de tension de batterie standard: 12, 24 et 48 V. Pour que le convertisseur ne fonctionne pas à la limite des capacités, il est nécessaire de coordonner la puissance du «convertisseur» avec la tension de la batterie solaire ou de la batterie.

La plage de dépendance des caractéristiques de la batterie (tension - V) et du convertisseur solaire (puissance nominale - W): 12 V - dans les 600 W, 24 V - jusqu'à 1,5 kW, 48 V - plus de 1,5 kW

Les onduleurs triphasés sont utilisés pour fournir du courant triphasé, alimentant les moteurs électriques.Application principale - production, ateliers, utilisation commerciale.

Les onduleurs triphasés se caractérisent par une puissance élevée (3-30 kW), une large gamme de tension alternative de sortie (220V / 400V).

Des modèles combinés sont également sur le marché. Il s'agit notamment d'onduleurs monophasés avec la possibilité de synchroniser les sorties du convertisseur avec un déphasage - cela vous permet d'alimenter des charges triphasées. Tous les types de techniques pour convertir le courant des panneaux solaires, nous avons examiné dans notre autre article.

Paramètres de sélection de l'onduleur solaire

L'efficacité du convertisseur et de l'ensemble du système d'alimentation dépend en grande partie d'un choix compétent des paramètres de l'équipement.

En plus des caractéristiques ci-dessus, vous devez évaluer:

• puissance de sortie;
• type de protection;
• température de travail;
• dimensions d'installation;
• Efficacité
• disponibilité de fonctionnalités supplémentaires.

De plus, nous considérons toutes ces caractéristiques plus en détail.

Critère n ° 1 - alimentation de l'appareil

La puissance nominale de l'onduleur «solaire» est sélectionnée en fonction du calcul de la charge maximale sur le réseau et de la durée de vie estimée de la batterie. En mode démarrage, le convertisseur est capable de donner une augmentation de puissance à court terme lors de la mise en service des charges capacitives.

Cette période est typique lorsque vous allumez des lave-vaisselle, des machines à laver ou des réfrigérateurs.

Lorsque vous utilisez des lampes d'éclairage et un téléviseur, un onduleur basse consommation de 500 à 1 000 watts convient. En règle générale, le calcul de la puissance totale de l'équipement utilisé est requis. La valeur requise est indiquée directement sur le corps de l'appareil ou dans le document d'accompagnement.

Il est souhaitable d'augmenter la valeur obtenue de 20 à 30% - ce sera la puissance de sortie requise de l'onduleur. Par exemple, la puissance totale de l'équipement est de 500 W / h, l'autonomie de la batterie est de 5 heures Calcul: 500 W / h * 5h * 1,2 = 3000 W / h

Critère # 2 - niveau de protection

Un onduleur solaire de haute qualité doit avoir plusieurs niveaux de protection. Options possibles: système de refroidissement forcé, avertissement de court-circuit, protection contre les creux de tension et les surtensions.

Il est également important - la présence d'un boîtier fortifié scellé qui empêche la poussière et l'humidité de pénétrer à l'intérieur. L'indice de protection électrique est normalisé selon la normalisation CEI-952.

L'indice est désigné comme IP AB, où A est le niveau de protection contre la pénétration de particules étrangères dans l'appareil, B est la résistance à l'humidité

Pour les conditions de fonctionnement en extérieur, les modèles avec l'indice IP65 conviennent - la force et la fiabilité de l'onduleur permettent son utilisation dans une atmosphère externe.

Critère # 3 - température et dimensions de fonctionnement

Une large gamme de valeurs est un indicateur d'une qualité de construction décente de l'onduleur. La valeur de l'indicateur est particulièrement pertinente lors du placement du convertisseur dans une pièce non chauffée.

Le poids est un indicateur indirect de la qualité de l'onduleur. Il y a une opinion - plus le convertisseur est lourd, plus il est puissant. Cela est dû à la présence d'un transformateur dans les équipements haute puissance.

Dans les modèles "légers", l'absence de transformateur peut provoquer une panne de l'onduleur lorsqu'un courant d'appel élevé est appliqué.

Selon les observations, un kilogramme du poids du convertisseur solaire correspond à une puissance de sortie de 100 watts. Les dimensions de l'onduleur déterminent la méthode de son installation

Critère n ° 4 - coefficient de performance

Les experts recommandent d'acheter des «convertisseurs» actuels avec une efficacité de 90%. Ce n'est qu'avec ce paramètre que le travail du système solaire sera efficace et son agencement opportun. La perte de 10% d'énergie solaire est un "luxe" inacceptable.

Fonctionnalité supplémentaire. Les fonctionnalités avancées affectent le coût de l'équipement et ne sont pas toujours demandées. Cependant, certaines options justifient l'argent dépensé.

Les «appareils» utiles et nécessaires comprennent:

• ajout automatique de la puissance de l'onduleur à l'électricité du réseau;
• réglage de la période de charge de la batterie;
• sélection de la source de courant prioritaire;
• entretien des travaux avec des batteries de différents types (alcaline, lithium fer-phosphate, hélium, AGM, acide);
• la possibilité d'un travail combiné avec un convertisseur de réseau;
• réglage de l'indicateur de tension - avertissement de «surtensions» de la tension du réseau;
• la possibilité de mettre à niveau l'onduleur en mettant à jour le firmware.

Les convertisseurs modernes peuvent être connectés à un PC pour la programmation et la surveillance.

Pour suivre le fonctionnement des équipements et des réseaux électriques, les constructeurs proposent des logiciels gratuits. Une option intéressante est la possibilité d'envoyer des alertes SMS sur l'état du système à la demande de l'utilisateur

Aperçu des convertisseurs hybrides populaires

Les onduleurs d'entreprises étrangères ont reçu de bonnes critiques auprès des consommateurs: Xtender (Suisse), Prosolar (Chine), Victor Energy (Pays-Bas), SMA (Allemagne) et Xantrex (Canada). Représentant national - MAP Sine.

Ligne d'onduleurs multifonctions Xtender

Le Studer Hybrid Converter de Xtender est la quintessence des normes de qualité suisses en électronique de puissance. Les onduleurs solaires de la série Xtender se distinguent par leurs caractéristiques de résistance indicatives et leur fonctionnalité étendue.

Une variété de modèles: ХТS - représentants basse puissance, ХТМ - modèles moyenne puissance, ХТН - onduleurs haute puissance.

Gammes de puissance de Xtender: ХТS - 0,9-1,4 kW, ХТМ - 1,5-4 kW, ХТН - 3-8 kW. Tension de sortie - 230 W, fréquence - 50 Hz

Chaque série de disques hybrides Xtender possède les fonctionnalités et options suivantes:

• alimentation en onde sinusoïdale pure;
• "Mix" de l'alimentation du réseau à partir de la batterie;
• lorsque la tension du secteur diminue, la consommation de l'alimentation centrale diminue;
• deux modes de sélection prioritaires: le premier est «doux» avec une recharge à partir du réseau à moins de 10%, le second est le passage complet à la batterie;
• divers paramètres d'installation;
• contrôle du générateur de secours;
• mode veille avec une large gamme de régulation;
• surveillance à distance des paramètres du système.

Dans toutes les versions, il existe une fonction Smart Boost - connexion à différents «fournisseurs» d'énergie (groupe électrogène, onduleur) et Power Shaving - couverture garantie des pics de charge.

Convertisseurs hybrides prosolaires optimaux

Le modèle de fabrication chinoise a de bonnes caractéristiques et un coût acceptable (environ 1200 cu). L'onduleur optimise les performances des cellules solaires en stockant l'énergie non dépensée dans la batterie.

Spécifications: forme de tension - sinusoïde, efficacité de conversion - 90%, poids d'installation - 15,5 kg, humidité admissible - 90% sans condensation, température -25 ° С - +60 ° С

Caractéristiques distinctives:

• option pour suivre le point limite de la batterie solaire;
• écran LCD d'information avec affichage des paramètres de fonctionnement du système;
• Chargeur de batterie à 3 niveaux;
• ajustement du courant maximum à 25A;
• inverseur de communicateur.

Le convertisseur est connecté au PC via un logiciel (fourni en kit). Il est possible de mettre à niveau l'onduleur grâce à un clignotement innovant.

Onduleurs à onde sinusoïdale Phoenix Inverter

Les onduleurs Phoenix répondent aux exigences les plus élevées et conviennent aux applications industrielles. La série Phoenix Inverter est lancée sans chargeur intégré.

Les convertisseurs sont équipés d'un bus d'informations VE.Bus et peuvent être utilisés dans des configurations parallèles ou triphasées.

La plage de puissance de la gamme de modèles est de 1,2 à 5 kW, le rendement est de 95%, le type de tension est une sinusoïde.

Le tableau présente les caractéristiques de la modification hybride de l'onduleur 48/5000 de Victron Energy. Coût estimé de l'onduleur Phoenix d'une puissance de 5 kW - 2500 cu

Avantages compétitifs:

• La technologie SinusMax prend en charge le lancement de «charges lourdes»;
• deux modes de conservation de l'énergie - l'option de trouver la charge et d'abaisser le courant à vide;
• présence d'un relais d'alarme - avertissement de surchauffe, tension de batterie insuffisante, etc .;
• réglage des paramètres programmables via PC.

Pour atteindre une puissance élevée, jusqu'à six convertisseurs peuvent être connectés en phase en parallèle. Par exemple, une combinaison de six appareils avec une valeur nominale de 48/5000 peut fournir une puissance de sortie de 48 kW / 30 kVA.

Appareils domestiques MAP Gibrid et Dominator

La société MAP "Energy" a développé deux modifications du convertisseur hybride: Gibrid et Dominator.

La gamme des capacités des équipements est de 1,3-20 kW, l'intervalle de temps pour basculer entre les modes est jusqu'à 4 ms, la possibilité de "pomper" l'électricité dans le réseau de la ville est prévue.

Tableau de comparaison des capacités du convertisseur. Les deux types sont capables de fonctionner en mode ECO, chaque modèle est «connecté» à un serveur Web pour la surveillance et le réglage à distance

Caractéristiques générales des convertisseurs de tension Gibrid et Dominator:

• transformateur à tore;
• la stabilisation de la tension d'entrée est absente;
• mode d'échange de puissance;
• sortie - sinus pur;
• générer un excès d'énergie dans le réseau;
• limitation de la consommation de courant à l'entrée du haut-parleur;
• classe IP21;
• consommation en mode "veille" - 2-5W.

L'efficacité des convertisseurs atteint 93-96%. Les appareils ont passé avec succès les tests d'utilisation à des températures extrêmement basses (valeur limite -25 °, une diminution à court terme à -50 ° C est autorisée).

Schémas de connexion possibles

Lors de la construction d'un complexe photovoltaïque combiné à un réseau central, il existe différentes options pour connecter un onduleur.

Option # 1 - circuit avec un contrôleur de charge DC

L'option la plus populaire consiste à charger la batterie via le contrôleur solaire MRPT (analyse du point de puissance maximale).

Le circuit utilise un convertisseur qui prend en charge la transmission d'électricité au réseau ou à la charge si la tension de la batterie dépasse un paramètre spécifié par l'utilisateur

Caractéristiques de la solution:

• utilisation efficace des énergies renouvelables en présence / déconnexion du réseau;
• la possibilité d'activer le travail du système solaire après la décharge de la batterie.

Une autre solution est également une perte légèrement accrue de conversion d'énergie dans la section contrôleur-batterie-onduleur.

Option # 2 - circuit avec un convertisseur hybride et réseau

Convertisseur de ligne à la sortie de l'onduleur de batterie. Selon le schéma, deux convertisseurs sont connectés à différents panneaux solaires.

Le convertisseur hybride est connecté au panneau photovoltaïque en option pour recharger la batterie, le réseau est connecté au module solaire principal.

Dans des conditions normales (présence de courant secteur), le convertisseur de ligne fournit la charge redondante, le rendement de conversion est d'environ 95%. Un excès d'énergie est fourni à la batterie et, lorsqu'elle est remplie, au réseau commun

Caractéristiques du système:

• fonctionnement ininterrompu indépendamment de la présence de la tension secteur centrale;
• haute efficacité et minimisation des pertes côté DC grâce au niveau de tension suffisant de la batterie solaire;
• les batteries fonctionnent presque toujours en mode tampon, ce qui augmente leur durée de vie;
• l'utilisation d'onduleurs hybrides conçus pour charger la batterie à partir de la sortie;
• la nécessité d'ajuster le fonctionnement de l'onduleur du réseau.

La puissance totale du convertisseur de réseau ne doit pas dépasser la puissance du "convertisseur" hybride - cela vous permet d'utiliser l'énergie des panneaux solaires en cas de décharge de batterie, de panne de courant.

Quel que soit le circuit sélectionné, lors de la connexion d'un onduleur, un certain nombre de nuances doivent être prises en compte:

1. Les connexions câblées pour DC ne devraient pas être longues. Il est conseillé de placer l'onduleur à proximité (jusqu'à 3 m) des panneaux solaires, puis de «construire» le coffre avec AC.
2. Le convertisseur ne doit pas être monté sur une structure combustible.
3. L'onduleur mural est situé à hauteur des yeux pour une lecture facile des informations de l'écran.

En connectant des modèles d'une puissance supérieure à 500 watts, des exigences particulières sont établies. La connexion doit être rigide avec un contact fiable entre les bornes de l'appareil et les fils.

Également sur notre site, il existe d'autres articles sur l'énergie solaire et la connexion de composants et modules individuels lors de l'assemblage d'un système autonome.

Nous vous recommandons de vous familiariser avec les matériaux suivants:

• Schéma de raccordement des panneaux solaires: au contrôleur, à la batterie et aux installations desservies
• Chargeur solaire: appareil et principe de fonctionnement de la charge solaire
• Comment fabriquer une batterie solaire de ses propres mains: méthodes d'assemblage et d'installation d'un panneau solaire

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le concept d '"onduleur hybride", son dispositif, ses fonctions et ses options:

Présentation des fonctionnalités, modes de fonctionnement et efficacité de l'utilisation du convertisseur multifonction InfiniSolar 3 kW:

La conception d'un système d'énergie solaire est une tâche complexe et exigeante. Le calcul des paramètres nécessaires, la sélection des composants de l'héliocomplexe, la connexion et la mise en service sont à confier aux professionnels.

Les erreurs commises peuvent entraîner des défaillances du système et une utilisation inefficace d'équipements coûteux.

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