Hybridný menič pre solárne panely: typy, prehľad najlepších modelov + vlastnosti pripojenia
Systémy dodávky elektriny so súčasným využívaním tradičného napájania prúdom a elektrickou energiou zo slnka sú ekonomicky realizovateľným riešením pre domácnosti, chaty, chalupy, priemyselné objekty.
Nevyhnutným prvkom komplexu je hybridný invertor pre solárne batérie, ktorý určuje režimy napájania a zaisťuje nepretržitú a efektívnu prevádzku solárneho systému.
Aby systém fungoval efektívne, musíte si vybrať nielen optimálny model, ale tiež ho správne pripojiť. A ako to urobiť - budeme analyzovať v našom článku. Zohľadňujeme tiež existujúce typy prevádzačov a najlepšie ponuky na dnešnom trhu.
Obsah článku:
Posúdenie spôsobilosti hybridného invertora
Využitie obnoviteľnej slnečnej energie v kombinácii s centralizovaným napájaním ponúka niekoľko výhod. Normálne fungovanie solárneho systému je zabezpečené koordinovanou prevádzkou jeho hlavných modelov: solárnych panelov, regulátor nabíjania, batéria, ako aj jeden z kľúčových prvkov - menič.
Invertor solárneho systému - zariadenie na konverziu jednosmerného prúdu (DC) z fotovoltaických panelov na striedavú elektrinu. Domáce spotrebiče pracujú pri prúdovom napätí 220 V. Bez invertora je výroba energie zbytočná.
Je lepšie posúdiť schopnosti hybridného modelu v porovnaní s vlastnosťami práce jeho najbližších konkurentov - autonómnych a sieťových „prevádzačov“.
Sieť typu konvertora
Zariadenie pracuje na zdieľanom sieťovom zaťažení. Výstup z prevodníka je pripojený k odberateľom elektrickej energie, sieťou striedavého prúdu.
Schéma je jednoduchá, má však niekoľko obmedzení:
- prevádzkyschopnosť pri dostupnosti striedavého prúdu v sieti;
- Sieťové napätie musí byť relatívne stabilné a konzistentné s prevádzkovým rozsahom prevodníka.
V súkromných domoch je táto odroda požadovaná so súčasnou „zelenou“ tarifou za elektrifikáciu.
Samostatná verzia zariadenia
Zariadenie je napájané batériektorý prijíma náboj zo solárnych panelov prostredníctvom ovládača MRPT. Systém používa rôzne typy batérií, vrátane vysoko technologických lítiových batérií.
Pri maximálnom „naplnení“ zásobníka sa prebytočná elektrina prenáša na vstup meniča, ktorého výstup je pripojený ku koncovým používateľom AC.
V prípade nedostatočnej slnečnej aktivity sa energia získava z akumulátorov a prechádza „konverziou“ cez menič napätia.
Vlastnosti autonómnej inštalácie:
- možnosť nezávislej prevádzky pri absencii striedavého prúdu;
- niektoré modely podporujú režim „zelenej“ tarify;
- Účinnosť zariadení je 90-93%.
Na zabezpečenie absolútnej autonómie objektu je potrebné presné výpočet slnečnej energie a dostatočnú energiu batérie.
Typ hybridného invertora
Model sa líši od vyššie opísaných zariadení v špeciálnej „architektúre“ výroby. Vo vnútri je umiestnený špeciálny elektrický obvod, ktorý umožňuje paralelnú prevádzku so zdrojom prúdu (sieť, generátor) v režime meniča.
Zároveň sa záťaž dodáva z centrálnej siete a solárne panelyzatiaľ čo prioritná funkcia je priradená dodávateľovi DC.
Konkurenčné výhody spočívajú vo multifunkčnosti hybridných invertorov:
- sieť - Druh priestrannej batérie s účinnosťou 100%. Všetky prebytky generované fotovoltaickými doskami môžu byť presmerované do centrálnej siete za „zelený“ tarif.
- Nepretržité napájanie, Keď vypnete hlavný zdroj napájania, systém sa prepne do režimu offline a chráni všetkých spotrebiteľov pred prepätím.
- Zvýšený limit kapacity siete počas špičkového zaťaženia kvôli pridaniu energie z komplexu batériový menič.
Pri poklese spotreby sa solárny komplex prepne do režimu nabíjania a po chvíli je opäť pripravený na použitie. Možno uviesť dvojitú funkciu napájania: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.
Napájanie sa uskutočňuje podľa nasledujúcich zásad:
- ak je použitý výkon nižší ako maximálna spotreba siete, potom sa okrem napájania záťaže nabíja aj batéria
- pri neprítomnosti napätia v sieti sa energia spotrebúva z batérie a prevádza ju menič;
- ak záťaž prekračuje limitnú hodnotu výkonu siete, potom je nedostatok kompenzovaný akumulovanou elektrinou zo solárnej batérie.
Uvedené prevádzkové režimy dokážu pomocou nabíjačky podporovať hybridné modely.
Odrody súčasných prevodníkov
Pri výbere „srdca“ autonómneho systému napájania by ste mali správne porovnať úlohy priradené zariadeniu s jeho potenciálnymi schopnosťami.
Hlavnými znakmi klasifikácie hybridných invertorov sú: algoritmus na zmenu prevádzkových režimov, tvar výstupného napätia a schopnosť obsluhovať jedno alebo trojfázovú sieť.
Porovnanie inštalácie UPS a hybridného systému
Niektoré spoločnosti neúmyselne zavádzajú spotrebiteľa a nazývajú neprerušiteľný zdroj napájania (UPS) hybridným meničom. Zdá sa, že obe zariadenia vykonávajú podobné úlohy, ale je tu významný rozdiel.
BBP je menič s nabíjačkou. Modul poskytuje predovšetkým spotrebu energie z fotovoltaického zariadenia a ak chýba, prepne sa na spotrebu zo siete.
Fungovanie systému v režime „trhania“ vyvoláva ďalšie cyklovanie batérie a urýchľuje jej opotrebovanie. Vo väčšine lacných systémov napájania je prahové napätie nastavené bez regulácie.
V modeloch hybridných invertorov pre solárne batérie sú takéto prepätia vylúčené - jednotka sa prispôsobí požadovanej energii a pracuje súčasne s rôznymi zdrojmi prúdu.
Prioritnú spotrebu si môžete zvoliť sami. Dôraz sa spravidla kladie na využívanie energie zo solárnych panelov. Niektoré hybridné jednotky majú možnosť obmedziť energiu prichádzajúcu z mestskej siete.
Rozmanitosť tvarov vĺn invertora
Prevodníky solárneho prúdu sú klasifikované podľa typu výstupného signálu.
rozlišovať:
- čistá sinusová vlna;
- modifikovaná sínus (kvázi sínusová vlna);
- meander.
Druhá možnosť sa prakticky nevyužíva v praxi, pretože prudká zmena polarity spôsobuje poruchy zariadenia.
Čo je to čistá sinusová vlna?
Prevodník vytvára vysoko kvalitný signál, ktorý presahuje tvar sieťového prúdu. Toto je najlepšia voľba pre prevádzku „citlivého“ zariadenia: vykurovacie kotly, kompresory, elektrické motory, lekárske vybavenie a zariadenia založené na napájacích zdrojoch transformátorov.
Kvázi-sínusové rysy
Prenos energetického signálu vo forme modifikovaného sínusoidu môže znížiť účinnosť niektorých zariadení, vyvolať výskyt hluku, spôsobiť rušenie alebo poškodiť zariadenie.
Pri napájaní nízkofrekvenčnými transformátormi, asynchrónnymi synchrónnymi motormi, je viditeľná strata výkonu 20 - 30%. Táto „chyba“ sa premieňa na tepelnú energiu a prehrieva zariadenia.
Pseudo-sínusové invertory sú kompaktné a cenovo dostupné. Ich použitie je vhodné pre napájanie zariadení bez induktívneho zaťaženia, určených na spotrebu aktívnych komponentov elektrickej energie.
Táto skupina zahŕňa: termoelektrické ohrievače, žiarovky a iné odporové štruktúry.
Tvar výstupného signálu je uvedený v pase meniča alebo je neprerušiteľný. Možný zápis: „Späť“ - záruka absencie čistého sínusu, „Smart“ - pravdepodobnosť získania vysoko kvalitného prúdu na výstupe.
Niektorí výrobcovia v sprievodnom dokumente zaznamenávajú harmonický koeficient (index nelineárneho skreslenia). Ak je parameter menší ako 8%, jednotka vytvorí takmer dokonalý sínus.
Jednofázové a trojfázové modely
Jednofázové meniče sú zabudované hlavne do okruhu domáceho fotovoltaického systému so štandardným napätím 220V.
Rozsah výstupného napätia pri pripojení k jednej fáze v rôznych modeloch je v rozsahu od 210 do 240 V, výstupná frekvencia je 47 až 55 Hz a výkon je 300 až 5 000 wattov.
Jednofázové meniče sú k dispozícii pre štandardné hodnoty napätia batérie: 12, 24 a 48 V. Aby menič nefungoval na hranici možností, je potrebné koordinovať výkon „meniča“ s napätím solárnej batérie alebo batérie.
Trojfázové meniče sa používajú na napájanie trojfázového prúdu a dodávajú energiu elektrickým motorom.Primárne použitie - výroba, dielne, komerčné využitie.
Meniče pre tri fázy sa vyznačujú vysokým výkonom (3 - 30 kW), širokou škálou výstupného striedavého napätia (220 V / 400 V).
Na trhu sú aj kombinované modely. Patria sem jednofázové meniče so schopnosťou synchronizovať výstupy prevodníka s fázovým posunom - to vám umožňuje napájať trojfázové záťaže. Všetky druhy techník na konverziu prúdu zo solárnych panelov sme preskúmali v náš ďalší článok.
Parametre výberu solárneho invertora
Účinnosť prevodníka a celého napájacieho systému do značnej miery závisí od kvalifikovaného výberu parametrov zariadenia.
Okrem vyššie uvedených charakteristík by ste mali vyhodnotiť:
- výstupný výkon;
- druh ochrany;
- pracovná teplota;
- inštalačné rozmery;
- účinnosť;
- dostupnosť ďalších funkcií.
Ďalej všetky tieto vlastnosti posudzujeme podrobnejšie.
Kritérium č. 1 - výkon zariadenia
Hodnotenie „solárneho“ meniča sa vyberá na základe výpočtu maximálneho zaťaženia v sieti a odhadovanej životnosti batérie. V režime uvedenia do prevádzky je menič schopný krátkodobo zvýšiť výkon pri uvedení kapacitných záťaží do prevádzky.
Toto obdobie je typické, keď zapnete umývačky riadu, práčky alebo chladničky.
Pri používaní osvetľovacích žiaroviek a televízora je vhodný menič s nízkym príkonom na 500 - 1 000 wattov. Spravidla sa vyžaduje výpočet celkového výkonu prevádzkovaného zariadenia. Požadovaná hodnota je uvedená priamo na tele zariadenia alebo v sprievodnom dokumente.
Kritérium č. 2 - úroveň ochrany
Kvalitný solárny invertor musí mať niekoľko stupňov ochrany. Možné možnosti: systém núteného chladenia, varovanie pred skratom, ochrana pred poklesom napätia a prepätím.
Je tiež dôležité - prítomnosť utesneného opevneného krytu, ktorý zabraňuje prenikaniu prachu a vlhkosti dovnútra. Hodnoty elektrickej ochrany sú štandardizované podľa štandardizácie IEC-952.
Pre vonkajšie prevádzkové podmienky sú vhodné modely s indexom IP65 - sila a spoľahlivosť meniča umožňuje jeho použitie vo vonkajšej atmosfére.
Kritérium č. 3 - prevádzková teplota a rozmery
Široký rozsah hodnôt je ukazovateľom slušnej kvality vyhotovenia meniča. Hodnota ukazovateľa je dôležitá najmä pri umiestňovaní prevodníka do nevykurovanej miestnosti.
Hmotnosť je nepriamym ukazovateľom kvality meniča. Existuje názor - čím ťažší je prevodník, tým silnejší je. Je to kvôli prítomnosti transformátora vo vysoko výkonných zariadeniach.
V „ľahkých“ modeloch môže neprítomnosť transformátora spôsobiť zlyhanie meniča, keď sa použije vysoký nábehový prúd.
Kritérium č. 4 - koeficient výkonnosti
Odborníci odporúčajú nákup súčasných „prevádzačov“ s účinnosťou 90%. Len s týmto parametrom bude práca solárnej sústavy účinná a jej usporiadanie prospešné. Strata 10% slnečnej energie je neprijateľným „luxusom“.
Dodatočná funkčnosť. Pokročilé funkcie ovplyvňujú náklady na vybavenie a nie sú vždy požadované. Niektoré možnosti však oprávňujú vynaložené peniaze.
Medzi užitočné a potrebné „zariadenia“ patria:
- automatické pridávanie energie meniča do elektrickej siete;
- nastavenie doby nabíjania batérie;
- výber prioritného zdroja prúdu;
- údržba práce s batériami rôznych typov (alkalické, lítno-fosforečnan železo-lítny, hélium, AGM, kyseliny);
- možnosť kombinovanej práce so sieťovým prevodníkom;
- nastavenie indikátora napätia - upozornenie na „prepätie“ sieťového napätia;
- možnosť aktualizácie meniča aktualizáciou firmvéru.
Moderné prevodníky môžu byť pripojené k PC na programovanie a monitorovanie.
Prehľad populárnych hybridných prevodníkov
Invertori od zahraničných spoločností dostali dobré recenzie medzi spotrebiteľmi: Xtender (Švajčiarsko), Prosolar (Čína), Victor Energy (Holandsko), SMA (Nemecko) a Xantrex (Kanada). Domáci zástupca - MAP Sine.
Multifunkčné inverzné vedenie Xtender
Hybridný prevodník Xtender Studer Hybrid je stelesnením švajčiarskych štandardov kvality výkonovej elektroniky. Solárne invertory série Xtender sa vyznačujú indikatívnymi pevnostnými charakteristikami a rozsiahlou funkčnosťou.
Rôzne modely: ХТS - predstavitelia nízkej spotreby, ХТМ - modely strednej spotreby, ХТН - vysokovýkonné meniče.
Každá séria hybridných pohonov Xtender má nasledujúce vlastnosti a možnosti:
- čistá sínusová vlna;
- „Zmiešanie“ energie z batérie z batérie;
- pri poklese sieťového napätia klesá spotreba z centrálneho zdroja energie;
- dva režimy výberu priority: prvý je „mäkký“ s dobíjaním zo siete do 10%, druhý je úplne prepnutý na batériu;
- rôzne nastavenia inštalátora;
- riadenie záložného generátora;
- pohotovostný režim so širokým rozsahom regulácie;
- vzdialené monitorovanie systémových parametrov.
Vo všetkých verziách je k dispozícii funkcia Smart Boost - pripojenie k rôznym „dodávateľom“ energie (generátorový agregát, sieťový menič) a Power Shaving - zaručené pokrytie špičkového zaťaženia.
Optimálne hybridné prevodníky Prosolar
Čínsky model má dobré vlastnosti a prijateľné náklady (približne 1 200 cu). Menič optimalizuje výkon solárnych článkov ukladaním nevyčerpanej energie v batérii.
Charakteristické znaky:
- možnosť sledovania koncového bodu solárnej batérie;
- informačný LCD displej so zobrazením prevádzkových parametrov systému;
- 3-úrovňová nabíjačka batérií;
- nastavenie maximálneho prúdu na 25A;
- menič komunikátora.
Prevodník je pripojený k počítaču pomocou softvéru (dodáva sa ako súprava). Inovovať menič je možné inovatívnym blikaním.
Sínusové vlnové meniče Phoenix Inverter
Invertory Phoenix spĺňajú najvyššie nároky a sú vhodné pre priemyselné aplikácie. Rad Phoenix Inverter je uvedený na trh bez vstavanej nabíjačky.
Prevodníky sú vybavené informačnou zbernicou VE.Bus a môžu sa používať v paralelnej alebo trojfázovej konfigurácii.
Rozsah výkonu modelového radu je 1,2 - 5 kW, účinnosť je 95%, typ napätia je sínusoid.
Konkurenčné výhody:
- Technológia SinusMax podporuje spúšťanie „ťažkých bremien“;
- dva režimy úspory energie - možnosť nájsť záťaž a znížiť prúd bez záťaže;
- prítomnosť výstražného relé - varovanie pred prehriatím, nedostatočným napätím batérie atď .;
- nastavenie programovateľných parametrov cez PC.
Na dosiahnutie vysokého výkonu je možné paralelne zapojiť až šesť prevodníkov vo fáze. Napríklad kombinácia šiestich zariadení s menovitou hodnotou 48/5000 môže poskytnúť výstupný výkon 48kW / 30kVA.
Domáce prístroje MAP Gibrid a Dominator
Spoločnosť MAP "Energy" vyvinula dve modifikácie hybridného prevodníka: Gibrid a Dominator.
Rozsah výkonov zariadenia je 1,3 - 20 kW, časový interval pre prepínanie medzi režimami je až 4 ms, je zabezpečená možnosť „čerpania“ elektriny do mestskej siete.
Všeobecné vlastnosti napäťových prevodníkov Gibrid a Dominator:
- transformátor na báze torusu;
- chýba stabilizácia vstupného napätia;
- režim výmeny napájania;
- výstup - čistý sínus;
- generovanie prebytku energie v sieti;
- obmedzenie spotreby prúdu na vstupe reproduktora;
- trieda IP21;
- spotreba v režime spánku - 2-5 W.
Účinnosť prevodníkov dosahuje 93-96%. Zariadenia úspešne prešli testami na použitie pri extrémne nízkych teplotách (limitná hodnota -25 °, krátkodobé zníženie na -50 ° C je prípustné).
Možné schémy pripojenia
Pri výstavbe fotovoltaického komplexu kombinovaného s centrálnou sieťou existujú rôzne možnosti pripojenia meniča.
Variant # 1 - obvod s regulátorom nabíjania DC
Najobľúbenejšou možnosťou je nabíjanie batérie pomocou solárneho regulátora MRPT (analýza špičkového výkonu).
Vlastnosti riešenia:
- efektívne využívanie obnoviteľnej energie v prítomnosti / odpojení siete;
- schopnosť aktivovať prácu zo solárneho systému po vybití batérie.
Ďalším riešením je mierne zvýšená strata premeny energie v sekcii regulátor-batéria-invertor.
Variant # 2 - obvod s hybridným a sieťovým prevodníkom
Sieťový prevodník na výstupe z meniča batérie. Podľa schémy sú dva konvertory pripojené k rôznym solárnym panelom.
Hybridný prevodník je pripojený k voliteľnému fotovoltaickému panelu na dobíjanie batérie, sieť je pripojená k hlavnému solárnemu modulu.
Funkcie systému:
- nepretržitá prevádzka bez ohľadu na prítomnosť sieťového napätia;
- vysoká účinnosť a minimalizácia strát na strane jednosmerného prúdu v dôsledku dostatočnej úrovne napätia solárnej batérie;
- batérie takmer vždy pracujú vo vyrovnávacom režime, čo zvyšuje ich životnosť;
- použitie hybridných invertorov určených na nabíjanie batérie z výstupu;
- potreba prispôsobiť činnosť sieťového meniča.
Celkový výkon sieťového konvertora by nemal prekročiť výkon hybridného „konvertora“ - to vám umožní využiť energiu solárnych panelov v prípade vybitia batérie a odpojiť sieť.
Bez ohľadu na zvolený obvod by sa pri pripojení meniča malo brať do úvahy množstvo nuancií:
- Káblové pripojenia DC by nemali byť dlhé. Je vhodné umiestniť menič do blízkosti (do 3 m) od solárnych panelov a potom „kmeň“ vybudovať pomocou AC.
- Prevodník nesmie byť namontovaný na horľavej konštrukcii.
- Stenový menič je umiestnený na úrovni očí, aby sa ľahko čítali informácie z displeja.
Spojením modelov s výkonom viac ako 500 wattov sa kladú špeciálne požiadavky. Spojenie musí byť pevné so spoľahlivým kontaktom medzi svorkami zariadenia a vodičmi.
Na našej stránke sa nachádzajú aj ďalšie články o slnečnej energii a prepojení jednotlivých komponentov a modulov počas montáže autonómneho systému.
Odporúčame vám oboznámiť sa s nasledujúcimi materiálmi:
- Schéma zapojenia solárnych panelov: do ovládača, do batérie a do servisovaných systémov
- Solárna nabíjačka: zariadenie a princíp fungovania nabíjania zo slnka
- Ako vyrobiť solárnu batériu vlastnými rukami: spôsoby montáže a inštalácie solárneho panelu
Závery a užitočné video na túto tému
Pojem „hybridný invertor“, jeho zariadenie, funkcie a možnosti:
Prehľad funkcií, prevádzkových režimov a účinnosti použitia multifunkčného prevodníka InfiniSolar s výkonom 3 kW:
Navrhovanie solárneho systému je zložitá a náročná úloha. Výpočet potrebných parametrov, výber komponentov heliokomplexu, pripojenie a uvedenie do prevádzky sú najlepšie na odborníkoch.
Urobené chyby môžu viesť k poruchám systému a neefektívnemu použitiu drahého zariadenia.
Výber najlepšej možnosti prevodníka pre prevádzku autonómneho systému napájania solárnou energiou? Máte otázky, na ktoré sme sa v tomto článku nezaoberali? Opýtajte sa ich na komentáre nižšie - pokúsime sa vám pomôcť.
Alebo ste si všimli nepresnosti alebo nezrovnalosti v predloženom materiáli? Alebo chcete túto teóriu doplniť praktickými odporúčaniami založenými na osobných skúsenostiach? Napíšte nám o tom, podeľte sa o svoj názor.
Pri výbere správneho a kvalitného meniča môžete dokonca zarobiť peniaze na svojom eko-dome. Najväčším problémom Ruska v prípade organizácie úplne neprchavého domu je nedostatok „zeleného tarifu“, vďaka ktorému bude možné do siete predávať prebytočnú energiu. Koncept eko domu je teda veľmi atraktívny pre Ďaleký východ, kde je veľa slnka a neprimeraných území.
A aký je problém? Nie je toľko slnka ročne, môžete ušetriť energiu, takže ju môžete využiť neskôr. To vôbec nie je problém. Chcete viniť krajinu za všetko? A potom, napríklad, keby taký zákon existoval, predali by ste všetku elektrinu v prípade potreby a čo potom robiť v zime alebo jedného dňa? Tiež veľmi kontroverzná príležitosť. Ďalšia vec je, že sme vo všeobecnosti výrazne pozadu. Zveličovanie problému vo všetkom však nestojí za to.
Rovnaký problém je v tom, že „zelený tarif“ nebol v Rusku prijatý na legislatívnej úrovni. Už tretí rok sa aktívne diskutuje o návrhu zákona, ktorý je mimochodom dobre premyslený.
Podstatou tohto návrhu zákona je, že vláda chce regulovať výrobu elektriny v zariadeniach na výrobu elektriny s kapacitou do 15 kW. Je to taká energia, ktorá bola vybraná, pretože spojenie takýchto staníc nebude mať za následok prekročenie povolených zaťažení v energetickej sieti.
Napríklad na susednej Ukrajine už niekoľko rokov obyvatelia využívajú výhody „zeleného tarifu“ predajom prebytočnej elektriny štátu. Platí to najmä na vrchole výkonu solárnych panelov, od mája do augusta, kedy je skutočne príležitosť predať prebytočnú elektrinu za „zelenú tarifu“.