Hybrydowy falownik do paneli słonecznych: typy, przegląd najlepszych modeli + funkcje połączeń
Systemy zasilania energią elektryczną z jednoczesnym wykorzystaniem tradycyjnego zasilania prądem i energią elektryczną ze słońca są ekonomicznie opłacalnym rozwiązaniem dla prywatnych właścicieli domów, domków letniskowych, domków letniskowych i pomieszczeń przemysłowych.
Niezbędnym elementem kompleksu jest hybrydowy falownik do akumulatorów słonecznych, który określa tryby zasilania napięciem, zapewniając nieprzerwaną i wydajną pracę układu słonecznego.
Aby system działał wydajnie, musisz nie tylko wybrać optymalny model, ale także poprawnie go podłączyć. I jak to zrobić - przeanalizujemy w naszym artykule. Rozważamy także istniejące typy konwerterów i najlepsze oferty na rynku.
Treść artykułu:
Ocena możliwości przetwornic hybrydowych
Wykorzystanie odnawialnej energii słonecznej w połączeniu ze scentralizowanym źródłem zasilania ma kilka zalet. Normalne funkcjonowanie układu słonecznego zapewnia skoordynowane działanie jego głównych modeli: paneli słonecznych, kontroler ładowania, akumulator, a także jeden z kluczowych elementów - falownik.
Falownik układu słonecznego - urządzenie przetwarzające prąd stały (DC) z paneli fotowoltaicznych na prąd przemienny. Przy napięciu prądu 220 V działają urządzenia gospodarstwa domowego. Bez falownika wytwarzanie energii jest bezcelowe.
Lepiej jest ocenić możliwości modelu hybrydowego w porównaniu z cechami pracy jego najbliższych konkurentów - autonomicznych i sieciowych „konwerterów”.
Sieć typu konwertera
Urządzenie działa na wspólnym obciążeniu sieciowym. Wyjście z konwertera jest podłączone do odbiorców energii elektrycznej, sieci prądu przemiennego.
Schemat jest prosty, ale ma kilka ograniczeń:
- operatywność przy dostępności prądu przemiennego w sieci;
- napięcie sieciowe musi być względnie stabilne i zgodne z zakresem roboczym konwertera.
Odmiana jest pożądana w domach prywatnych z obecną „zieloną” taryfą na elektryfikację.
Samodzielna wersja urządzenia
Urządzenie jest zasilane przez bateriaktóry otrzymuje ładunek z paneli słonecznych za pośrednictwem kontrolera MRPT. System wykorzystuje różne rodzaje akumulatorów, w tym najnowocześniejsze akumulatory litowe.
Przy maksymalnym „napełnieniu” urządzenia magazynującego nadmiar energii elektrycznej jest przenoszony na wejście falownika, którego wyjście jest podłączone do użytkowników końcowych prądu przemiennego.
W przypadku braku aktywności słonecznej energia jest pobierana z akumulatorów i przechodzi „konwersję” przez falownik napięcia.
Funkcje autonomicznej instalacji:
- możliwość niezależnej pracy przy braku zasilania prądem przemiennym;
- niektóre modele obsługują tryb „zielonej” taryfy;
- Wydajność instalacji wynosi 90–93%.
Zapewnienie absolutnej autonomii obiektu wymaga dokładności obliczanie energii słonecznej i wystarczającą moc baterii.
Typ falownika hybrydowego
Model różni się od opisanych powyżej urządzeń specjalną „architekturą” produkcji. Wewnątrz znajduje się specjalny obwód elektryczny, który umożliwia równoległą pracę ze źródłem prądu (sieć, generator) w trybie konwertera.
Jednocześnie obciążenie jest zasilane z sieci centralnej i panele słonecznepodczas gdy funkcja priorytetu jest przypisana do dostawcy prądu stałego.
Przewaga nad konkurencją polega na wielofunkcyjności przetwornic hybrydowych:
- Sieć - Rodzaj pojemnej baterii o wydajności 100%. Wszystkie nadwyżki generowane przez płyty fotowoltaiczne można przekierować do sieci centralnej według „zielonej” taryfy.
- Zasilacz bezprzerwowy. Po wyłączeniu głównego źródła zasilania system zostaje przebudowany w tryb offline, chroniąc wszystkich konsumentów przed skokami napięcia.
- Zwiększony limit pojemności sieci podczas szczytowych obciążeń z powodu dodania energii z kompleksu akumulator-falownik.
Wraz ze spadkiem zużycia kompleks solarny przechodzi w tryb ładowania i po chwili jest ponownie gotowy do użycia. Można wskazać funkcję podwójnej mocy: Smart Boots, Power Shaving, obsługa siatki.
Dodanie mocy następuje zgodnie z następującymi zasadami:
- jeśli zużyta moc jest niższa niż maksymalne zużycie sieci, wówczas oprócz zasilania odbiornika bateria jest ładowana
- przy braku napięcia w sieci energia jest pobierana z akumulatora i przetwarzana przez falownik;
- jeśli obciążenie przekroczy wartość graniczną mocy sieci, wówczas niedobór jest kompensowany przez nagromadzoną energię elektryczną z baterii słonecznej.
Wymienione tryby pracy mogą obsługiwać modele hybrydowe z ładowarką.
Odmiany obecnych przekształtników
Wybierając „serce” autonomicznego systemu zasilania, należy poprawnie porównać zadania przypisane do urządzenia z jego potencjalnymi możliwościami.
Główne cechy klasyfikacji przetwornic hybrydowych to: algorytm zmiany trybów pracy, kształt napięcia wyjściowego i zdolność do obsługi sieci jedno- lub trójfazowej.
Porównanie instalacji UPS i hybrydowej
Niektóre firmy nieumyślnie wprowadzają konsumenta w błąd, nazywając zasilacz bezprzerwowy (UPS) falownikiem hybrydowym. Wydawałoby się, że oba urządzenia wykonują podobne zadania, ale istnieje znacząca różnica.
BBP to falownik z ładowarką. Moduł przede wszystkim zapewnia zużycie energii z instalacji fotowoltaicznej, a jeśli go brakuje, przełącza się na zużycie z sieci.
Działanie systemu w trybie „szarpania” wywołuje dodatkowe cyklowanie akumulatora i przyspiesza jego zużycie. W większości niedrogich systemów zasilania napięcie progowe jest ustawiane bez regulacji.
W modelach hybrydowych falowników do baterii słonecznych takie przepięcia są wykluczone - jednostka dostosowuje się do wymaganej mocy i pracuje jednocześnie z różnymi źródłami prądu.
Możesz sam wybrać zużycie priorytetowe. Z reguły nacisk kładziony jest na wykorzystanie energii z paneli słonecznych. Niektóre jednostki hybrydowe mają opcję ograniczenia mocy pochodzącej z sieci miejskiej.
Różnorodność fal falowych
Konwertery prądu słonecznego są klasyfikowane według rodzaju sygnału wyjściowego.
Rozróżnij:
- czysta fala sinusoidalna;
- zmodyfikowany sinus (fala quasi-sinusoidalna);
- meander.
Ta ostatnia opcja praktycznie nie jest stosowana w praktyce, ponieważ gwałtowna zmiana polaryzacji powoduje nieprawidłowe działanie sprzętu.
Co to jest czysta fala sinusoidalna?
Konwerter wytwarza sygnał wysokiej jakości, który przekracza kształt prądu sieciowego. Jest to najlepsza opcja do obsługi „wrażliwych” urządzeń: kotłów grzewczych, sprężarek, silników elektrycznych, sprzętu medycznego i urządzeń opartych na zasilaczach transformatorowych.
Funkcje quasi-sinusoidalne
Transmisja sygnału energii w postaci zmodyfikowanej fali sinusoidalnej może zmniejszyć wydajność niektórych urządzeń, wywołać pojawienie się szumu, spowodować zakłócenia lub uszkodzenie sprzętu.
Przy zasilaniu z transformatorów niskiej częstotliwości, asynchronicznych silników synchronicznych widoczna jest strata mocy wynosząca 20-30%. Ta „wada” zamienia się w energię cieplną, która powoduje przegrzanie urządzeń.
Falowniki pseudosinusoidalne są kompaktowe i niedrogie. Ich stosowanie jest wskazane do zasilania urządzeń bez obciążeń indukcyjnych, przeznaczonych do zużycia aktywnych składników energii elektrycznej.
Do tej grupy należą: grzejniki termoelektryczne, systemy oświetlenia żarowego i inne konstrukcje rezystancyjne.
Kształt sygnału wyjściowego jest wskazany w paszporcie falownika lub nieprzerwany. Możliwa notacja: „Back” - gwarancja braku czystego sinusoidy, „Smart” - prawdopodobieństwo wysokiej jakości prądu wyjściowego.
Niektórzy producenci w dokumencie towarzyszącym zwracają uwagę na współczynnik harmoniczny (wskaźnik zniekształceń nieliniowych). Jeśli parametr jest mniejszy niż 8%, jednostka wytwarza prawie idealny sinus.
Modele jednofazowe i trójfazowe
Falowniki jednofazowe są głównie wbudowane w obwód domowego systemu fotowoltaicznego o standardowym napięciu 220 V.
Zakres napięcia wyjściowego po podłączeniu do jednej fazy w różnych modelach wynosi od 210-240 V, częstotliwość wyjściowa wynosi 47-55 Hz, a moc 300-5000 watów.
Dostępne są falowniki jednofazowe dla standardowych wartości napięcia akumulatora: 12, 24 i 48 V. Aby konwerter nie działał na granicy możliwości, konieczne jest skoordynowanie mocy „przetwornika” z napięciem akumulatora słonecznego lub akumulatora.
Falowniki trójfazowe służą do zasilania prądem trójfazowym, zapewniając moc do silników elektrycznych.Podstawowe zastosowanie - produkcja, warsztaty, zastosowanie komercyjne.
Falowniki dla trzech faz charakteryzują się wysoką mocą (3-30 kW), szerokim zakresem wyjściowego napięcia przemiennego (220 V / 400 V).
Łączone modele są również dostępne na rynku. Należą do nich falowniki jednofazowe z możliwością synchronizacji wyjść przetwornicy z przesunięciem fazowym - pozwala to zasilać obciążenia trójfazowe. Wszystkie rodzaje technik przetwarzania prądu z paneli słonecznych, przejrzeliśmy w nasz drugi artykuł.
Parametry wyboru falownika słonecznego
Sprawność konwertera i całego układu zasilania zależy w dużej mierze od właściwego doboru parametrów urządzenia.
Oprócz powyższych cech należy ocenić:
- moc wyjściowa;
- rodzaj ochrony;
- temperatura pracy;
- wymiary montażowe;
- Wydajność
- dostępność dodatkowych funkcji.
Ponadto rozważamy wszystkie te cechy bardziej szczegółowo.
Kryterium 1 - moc urządzenia
Ocenę falownika „słonecznego” dobiera się na podstawie obliczenia maksymalnego obciążenia sieci i szacowanego czasu pracy baterii. W trybie rozruchowym przekształtnik jest w stanie zapewnić krótkotrwały wzrost mocy w momencie uruchomienia obciążeń pojemnościowych.
Ten okres jest typowy, gdy włączasz zmywarki, pralki lub lodówki.
Podczas korzystania z lamp oświetleniowych i telewizora odpowiedni jest falownik małej mocy o mocy 500-1000 watów. Z reguły wymagane jest obliczenie całkowitej mocy obsługiwanego sprzętu. Wymagana wartość jest wskazana bezpośrednio na korpusie urządzenia lub w dokumencie towarzyszącym.
Kryterium nr 2 - poziom ochrony
Wysokiej jakości falownik słoneczny musi mieć kilka poziomów ochrony. Możliwe opcje: wymuszony układ chłodzenia, ostrzeżenie przed zwarciem, ochrona przed spadkami i skokami napięcia.
Ważne jest także - obecność szczelnej, wzmocnionej obudowy, która zapobiega przedostawaniu się kurzu i wilgoci do środka. Stopień ochrony elektrycznej jest znormalizowany zgodnie z normą IEC-952.
Do warunków pracy na zewnątrz odpowiednie są modele ze wskaźnikiem IP65 - wytrzymałość i niezawodność falownika pozwala na stosowanie go w atmosferze zewnętrznej.
Kryterium 3 - temperatura i wymiary robocze
Szeroki zakres wartości jest wskaźnikiem przyzwoitej jakości wykonania falownika. Wartość wskaźnika jest szczególnie istotna, gdy konwerter znajduje się w nieogrzewanym pomieszczeniu.
Ciężar jest pośrednim wskaźnikiem jakości falownika. Istnieje opinia - im cięższy konwerter, tym mocniejszy. Wynika to z obecności transformatora w sprzęcie dużej mocy.
W modelach „lekkich” brak transformatora może spowodować awarię falownika, gdy zastosowany zostanie duży prąd rozruchowy.
Kryterium 4 - współczynnik wydajności
Eksperci zalecają zakup obecnych „konwerterów” o wydajności 90%. Tylko przy tym parametrze praca układu słonecznego będzie skuteczna, a jego ustawienie celowe. Utrata 10% energii słonecznej jest niedopuszczalnym „luksusem”.
Dodatkowa funkcjonalność. Zaawansowane funkcje wpływają na koszt sprzętu i nie zawsze są pożądane. Jednak niektóre opcje uzasadniają wydane pieniądze.
Przydatne i niezbędne „urządzenia” obejmują:
- automatyczne dodawanie mocy falownika do sieci elektrycznej;
- regulacja okresu ładowania baterii;
- wybór priorytetowego źródła prądu;
- utrzymanie pracy z różnego rodzaju akumulatorami (alkaliczne, litowo-żelazowo-fosforanowe, helowe, AGM, kwasowe);
- możliwość połączonej pracy z konwerterem sieci;
- ustawienie wskaźnika napięcia - ostrzeżenie o „skokach napięcia” w sieci;
- możliwość aktualizacji falownika poprzez aktualizację oprogramowania.
Nowoczesne konwertery można podłączyć do komputera w celu programowania i monitorowania.
Przegląd popularnych konwerterów hybrydowych
Falowniki z zagranicznych firm otrzymały dobre recenzje wśród konsumentów: Xtender (Szwajcaria), Prosolar (Chiny), Victor Energy (Holandia), SMA (Niemcy) i Xantrex (Kanada). Przedstawiciel krajowy - MAP Sine.
Xtender Wielofunkcyjna linia falownika
Hybrydowy konwerter Studera firmy Xtender jest uosobieniem szwajcarskich standardów jakości w dziedzinie elektroniki energetycznej. Falowniki słoneczne z serii Xtender wyróżniają się orientacyjną charakterystyką wytrzymałości i szeroką funkcjonalnością.
Różnorodne modele: ХТS - przedstawiciele małej mocy, ХТМ - modele średniej mocy, ХТН - falowniki dużej mocy.
Każda seria napędów hybrydowych Xtender ma następujące funkcje i opcje:
- zasilanie falą sinusoidalną;
- „Mix” mocy sieci z akumulatora;
- gdy napięcie sieciowe spada, zmniejsza się zużycie z centralnego źródła zasilania;
- dwa tryby wyboru priorytetu: pierwszy jest „miękki” z ładowaniem z sieci w granicach 10%, drugi to pełne przełączenie na akumulator;
- różnorodne ustawienia instalatora;
- zapasowe sterowanie generatorem;
- tryb gotowości z szerokim zakresem regulacji;
- zdalne monitorowanie parametrów systemu.
We wszystkich wersjach dostępna jest funkcja Smart Boost - połączenie z różnymi „dostawcami” energii (agregat prądotwórczy, falownik sieciowy) i Power Golenie - gwarantowane pokrycie szczytowych obciążeń.
Optymalne hybrydowe konwertery Prosolar
Model wykonany w Chinach ma dobre właściwości i akceptowalny koszt (około 1200 cu). Falownik optymalizuje działanie ogniw słonecznych, przechowując niewykorzystaną energię w akumulatorze.
Charakterystyczne cechy:
- opcja śledzenia punktu granicznego baterii słonecznej;
- informacyjny wyświetlacz LCD z wyświetlaczem parametrów pracy systemu;
- 3-poziomowa ładowarka;
- dostosowanie maksymalnego prądu do 25A;
- falownik komunikatora.
Konwerter jest podłączony do komputera za pomocą oprogramowania (dostarczanego jako zestaw). Możliwe jest uaktualnienie falownika poprzez innowacyjne flashowanie.
Falowniki sinusoidalne Falownik Phoenix
Falowniki Phoenix spełniają najwyższe wymagania i nadają się do zastosowań przemysłowych. Seria Phoenix Inverter jest wypuszczana bez wbudowanej ładowarki.
Konwertery są wyposażone w magistralę informacyjną VE.Bus i mogą być używane w konfiguracjach równoległych lub trójfazowych.
Zakres mocy w zakresie modeli wynosi 1,2-5 kW, wydajność wynosi 95%, typ napięcia to sinusoida.
Przewagi konkurencyjne:
- Technologia SinusMax obsługuje wprowadzanie „dużych obciążeń”;
- dwa tryby oszczędzania energii - opcja znalezienia obciążenia i obniżenia prądu bez obciążenia;
- obecność przekaźnika alarmowego - ostrzeżenie o przegrzaniu, niewystarczającym napięciu akumulatora itp.;
- ustawianie programowalnych parametrów za pomocą komputera.
Aby uzyskać wysoką moc, równolegle można podłączyć do sześciu przetworników fazowych. Na przykład kombinacja sześciu urządzeń o wartości nominalnej 48/5000 może zapewnić moc wyjściową 48kW / 30kVA.
Urządzenia domowe MAP Gibrid i Dominator
Firma MAP „Energy” opracowała dwie modyfikacje konwertera hybrydowego: Gibrid i Dominator.
Zakres mocy urządzeń wynosi 1,3-20 kW, przedział czasowy przełączania trybów wynosi do 4 ms, zapewniona jest możliwość „pompowania” energii elektrycznej do sieci miejskiej.
Ogólna charakterystyka przekształtników napięcia Gibrid i Dominator:
- transformator torusowy;
- brak stabilizacji napięcia wejściowego;
- tryb zamiany mocy;
- wyjście - czysty sinus;
- generowanie nadmiaru energii w sieci;
- ograniczenie poboru prądu na wejściu głośnika;
- klasa IP21;
- zużycie w trybie „uśpienia” - 2-5 W.
Sprawność konwerterów sięga 93–96%. Urządzenia pomyślnie przeszły testy w ekstremalnie niskich temperaturach (dopuszczalna wartość -25 °, dopuszczalny jest krótkotrwały spadek do -50 ° C).
Możliwe schematy połączeń
Podczas budowy kompleksu fotowoltaicznego w połączeniu z siecią centralną istnieją różne opcje podłączenia falownika.
Opcja nr 1 - obwód z kontrolerem ładowania DC
Najpopularniejszą opcją jest ładowanie akumulatora za pomocą kontrolera słonecznego MRPT (analiza punktu szczytowej mocy).
Funkcje rozwiązania:
- efektywne wykorzystanie energii odnawialnej w obecności / odłączeniu sieci;
- możliwość aktywacji pracy z układu słonecznego po rozładowaniu akumulatora
Innym rozwiązaniem jest nieznacznie zwiększona utrata konwersji energii w sekcji sterownik-bateria-falownik.
Opcja nr 2 - obwód z konwerterem hybrydowym i sieciowym
Przetwornik liniowy na wyjściu falownika akumulatorowego. Zgodnie ze schematem dwa konwertery są podłączone do różnych paneli słonecznych.
Konwerter hybrydowy jest podłączony do opcjonalnego panelu fotowoltaicznego do ładowania akumulatora, sieć jest podłączona do głównego modułu słonecznego.
Funkcje systemu:
- nieprzerwana praca niezależnie od obecności centralnego napięcia sieciowego;
- wysoka wydajność i minimalizacja strat po stronie prądu stałego dzięki wystarczającemu poziomowi napięcia akumulatora słonecznego;
- baterie prawie zawsze działają w trybie buforowym, co wydłuża ich żywotność;
- zastosowanie hybrydowych falowników zaprojektowanych do ładowania akumulatora z wyjścia;
- potrzeba dostosowania działania falownika sieciowego.
Całkowita moc konwertera sieciowego nie powinna przekraczać mocy hybrydowego „konwertera” - pozwala to na wykorzystanie energii paneli słonecznych w przypadku rozładowania akumulatora, odłączając sieć.
Niezależnie od wybranego obwodu, przy podłączaniu falownika należy wziąć pod uwagę kilka niuansów:
- Połączenia przewodowe dla prądu stałego nie powinny być długie. Wskazane jest umieszczenie falownika w pobliżu (do 3 m) od paneli słonecznych, a następnie „zabudowanie” pnia za pomocą prądu przemiennego.
- Konwertera nie wolno montować na konstrukcji palnej.
- Falownik ścienny znajduje się na wysokości oczu, co ułatwia odczyt informacji z wyświetlacza.
Łącząc modele o mocy ponad 500 watów, stawiane są specjalne wymagania. Połączenie musi być sztywne z niezawodnym kontaktem między zaciskami urządzenia a przewodami.
Również na naszej stronie znajdują się inne artykuły na temat energii słonecznej oraz połączeń poszczególnych komponentów i modułów podczas montażu systemu autonomicznego.
Zalecamy zapoznanie się z następującymi materiałami:
- Schemat połączeń paneli słonecznych: do sterownika, akumulatora i obsługiwanych systemów
- Ładowarka słoneczna: urządzenie i zasada działania ładowania ze słońca
- Jak zrobić baterię słoneczną własnymi rękami: metody montażu i instalacji panelu słonecznego
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Koncepcja „falownika hybrydowego”, jego urządzenia, funkcji i opcji:
Przegląd funkcji, trybów pracy i wydajności korzystania z wielofunkcyjnego konwertera InfiniSolar 3 kW:
Projektowanie systemu energii słonecznej jest złożonym i wymagającym zadaniem. Obliczenie niezbędnych parametrów, wybór komponentów heliokompleksu, podłączenie i uruchomienie najlepiej pozostawić profesjonalistom.
Popełnione błędy mogą prowadzić do awarii systemu i nieefektywnego wykorzystania drogiego sprzętu.
Wybierając najlepszą opcję konwertera do obsługi autonomicznego systemu zasilania energią słoneczną? Czy masz pytania, na które nie odpowiedzieliśmy w tym artykule? Zapytaj ich w komentarzach poniżej - postaramy się Ci pomóc.
A może zauważyłeś nieścisłości lub niespójności w prezentowanym materiale? A może chcesz uzupełnić teorię praktycznymi zaleceniami opartymi na osobistym doświadczeniu? Napisz do nas o tym, podziel się swoją opinią.
Wybierając odpowiedni falownik wysokiej jakości, możesz nawet zarabiać na swoim domu ekologicznym. Największym problemem Rosji w przypadku organizacji całkowicie nieulotnego domu jest brak „zielonej taryfy”, dzięki której możliwe będzie sprzedawanie nadwyżek energii do sieci. I tak koncepcja eko-domu jest bardzo atrakcyjna na Dalekim Wschodzie, gdzie jest dużo słońca i nieuzasadnionych terytoriów.
W czym problem? Nie ma tak wiele słońca rocznie, możesz oszczędzać energię, abyś mógł z niej później korzystać. To wcale nie jest problem. Czy chcesz winić kraj za wszystko? A na przykład, gdyby takie prawo istniało, sprzedałbyś całą energię elektryczną w razie potrzeby, a potem co robić zimą lub kiedyś? Również bardzo kontrowersyjna okazja. Inną rzeczą jest to, że ogólnie jesteśmy daleko w tyle. Ale wyolbrzymianie problemu we wszystkim nie jest tego warte.
Ten sam problem polega na tym, że „zielona taryfa” nie została przyjęta w Rosji na poziomie legislacyjnym. Już trzeci rok czynnie omawiano projekt ustawy, który, nawiasem mówiąc, jest dobrze przemyślany.
Istotą tego rachunku jest to, że rząd chce regulować produkcję energii elektrycznej w obiektach mikrogeneracji o mocy do 15 kW. Wybrano taką moc, ponieważ podłączenie takich stacji nie pociągnie za sobą dopuszczalnych obciążeń sieci energetycznej.
Na przykład w sąsiedniej Ukrainie od kilku lat mieszkańcy korzystają z „zielonej taryfy”, sprzedając państwu nadwyżkę energii elektrycznej. Jest to szczególnie prawdziwe na szczycie wydajności paneli słonecznych, od maja do sierpnia, kiedy naprawdę istnieje możliwość sprzedaży nadwyżki energii elektrycznej według „zielonej taryfy”.