Invertor hibrid pentru panouri solare: tipuri, revizuire a celor mai bune modele + caracteristici de conectare
Sistemele de alimentare cu energie electrică cu utilizarea simultană a curentului tradițional și a energiei electrice de la soare sunt o soluție solidă din punct de vedere economic pentru gospodăriile private, cabanele și satele de vacanță și spațiile industriale.
Un element indispensabil al complexului este un invertor hibrid pentru panouri solare, care determină modurile de alimentare cu tensiune, asigurând funcționarea neîntreruptă și eficientă a sistemului solar.
Pentru ca sistemul să funcționeze eficient, trebuie nu numai să alegeți modelul optim, ci și să îl conectați corect. Și vom vedea cum să facem acest lucru în articolul nostru. Vom lua în considerare, de asemenea, tipurile de convertoare existente și cele mai bune oferte de pe piață astăzi.
Conținutul articolului:
Evaluarea capacităților unui invertor hibrid
Utilizarea energiei solare regenerabile în combinație cu alimentarea centralizată cu energie oferă o serie de avantaje. Funcționarea normală a sistemului solar este asigurată de funcționarea coordonată a principalelor sale modele: panouri solare, controler de încărcare, baterie, precum și unul dintre elementele cheie - invertorul.
Invertorul sistemului solar este un dispozitiv pentru transformarea curentului continuu (DC) provenit de la panourile fotovoltaice în energie electrică alternativă. Este pe un curent de 220 V care funcționează electrocasnicele. Fără un invertor, generarea de energie este lipsită de sens.
Este mai bine să evaluăm capacitățile unui model hibrid în comparație cu caracteristicile de operare ale celor mai apropiați concurenți ai săi - „convertoare” autonome și în rețea.
Convertor de tip de rețea
Aparatul funcționează la sarcina rețelei electrice generale. Ieșirea de la convertor este conectată la consumatorii de energie electrică, rețeaua AC.
Schema este simplă, dar are câteva limitări:
- operabilitate atunci când alimentarea CA este disponibilă în rețea;
- Tensiunea de rețea trebuie să fie relativ stabilă și în intervalul de funcționare al convertorului.
Această varietate este solicitată în casele particulare cu un tarif „verde” actual pentru electrificare.
Versiune autonomă a dispozitivului
Dispozitivul este alimentat de la baterie, care primește încărcare de la panourile solare printr-un controler MPPT.Sistemul folosește diferite tipuri de baterii, inclusiv baterii cu litiu de înaltă tehnologie.
La „umplerea” maximă a dispozitivului de stocare, excesul de electricitate este transferat la intrarea invertorului, a cărui ieșire este conectată la consumatorii finali ai AC.
În caz de activitate solară insuficientă, energia este preluată din baterii și este supusă „conversiei” printr-un invertor de tensiune.
Caracteristicile instalației autonome:
- posibilitatea de funcționare independentă în absența curentului alternativ de rețea;
- unele modele acceptă tariful alimentar;
- Eficiența instalațiilor este de 90-93%.
Pentru a asigura autonomia absolută a unui obiect, precis calculul puterii panoului solar și capacitate suficientă a bateriei.
Tip invertor hibrid
Modelul diferă de dispozitivele descrise mai sus în „arhitectura” sa specială de producție. În interior este prevăzut un circuit electric special, care îi permite să funcționeze în paralel cu o sursă de curent (rețea, generator) în modul convertor.
În același timp, sarcina este alimentată de la rețeaua centrală și panouri solare, cu prioritate furnizorului DC.
Avantajele competitive constau în versatilitatea invertoarelor hibride:
- Net - un fel de baterie incapatoare cu o eficienta de 100%.Tot surplusul generat de plăcile fotovoltaice poate fi redirecționat către rețeaua centrală la un tarif „verde”.
- Asigurarea alimentării neîntrerupte. Când sursa de alimentare principală este oprită, sistemul trece în modul autonom, protejând toți consumatorii de supratensiuni.
- Creșterea limitei de putere a rețelei în timpul sarcinilor de vârf prin adăugarea de energie din complexul baterie-invertor.
Când consumul scade, complexul solar trece în modul de încărcare și după un timp este gata de utilizare din nou. Funcția de putere dublă poate fi desemnată: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.
Adăugarea puterii are loc conform următoarelor principii:
- dacă puterea utilizată este sub consumul maxim al rețelei, atunci pe lângă alimentarea încărcăturii, bateria de stocare este încărcată;
- în absența tensiunii în rețea, se consumă energie electrică primită de la baterie și convertită de invertor;
- dacă sarcina depășește valoarea limită a puterii rețelei, atunci deficiența este completată cu energie electrică acumulată din bateria solară.
Modurile de operare enumerate sunt capabile să accepte modele hibride cu încărcător.
Tipuri de convertoare de curent
Atunci când alegeți „inima” unui sistem de alimentare autonomă, ar trebui să comparați corect sarcinile atribuite echipamentului cu potențialele sale capabilități.
Principalele caracteristici ale clasificării invertoarelor hibride sunt: un algoritm pentru schimbarea modurilor de funcționare, forma tensiunii de ieșire și capacitatea de a deservi o rețea monofazată sau trifazată.
Comparație între PSU și instalarea hibridă
Unele companii induc în eroare consumatorii fără să vrea, denumind o unitate de alimentare neîntreruptibilă (UPS) un invertor hibrid. S-ar părea că ambele dispozitive îndeplinesc sarcini similare, dar există o diferență semnificativă.
BPS este un invertor cu încărcător. Modulul asigura in primul rand consumul de energie din instalatia fotovoltaica, iar in cazul in care este energie insuficienta trece la consumul din retea.
Funcționarea sistemului într-un mod „sacadat” provoacă cicluri suplimentare ale bateriei și accelerează uzura acesteia. În majoritatea PSU-urilor ieftine, tensiunea de prag este setată fără posibilitatea de reglare.
În modelele de invertoare hibride pentru panouri solare, astfel de salturi sunt excluse - unitatea se adaptează la puterea necesară și funcționează simultan cu diferite surse de curent.
Îți poți alege singur consumul prioritar. De obicei, accentul se pune pe consumul de energie de la panourile solare.Unele unități hibride au opțiunea de a limita puterea furnizată din rețeaua orașului.
Varietăți în funcție de forma semnalului invertorului
Convertizoarele de curent pentru celule solare sunt clasificate după tipul de semnal de ieșire.
Sunt:
- undă sinusoidală pură;
- sinusoidal modificat (undă cvasi-sinusoidală);
- meandre.
Ultima opțiune practic nu este utilizată în practică, deoarece o schimbare bruscă a polarității provoacă defecțiuni în echipament.
Ce este o undă sinusoidală pură?
Convertorul produce un semnal de înaltă calitate care este superior formei de undă a curentului de rețea. Aceasta este cea mai bună opțiune pentru asigurarea funcționării echipamentelor „sensibile”: cazane de încălzire, compresoare, motoare electrice, echipamente medicale și dispozitive bazate pe surse de alimentare cu transformatoare.
Caracteristici de cvasi-sinus
Transmiterea energiei semnalului sub formă de undă sinusoidală modificată poate reduce eficiența unor dispozitive, poate provoca apariția zgomotului, poate provoca interferențe sau poate duce la defecțiunea echipamentului.
La alimentarea transformatoarelor de joasă frecvență, a motoarelor asincrone, sincrone, este vizibilă o pierdere de putere de 20-30%.Acest „defect” este transformat în energie termică, încălzind excesiv dispozitivele.
Invertoarele cu semnal pseudo-sinusoid sunt compacte și accesibile. Utilizarea lor este recomandată pentru alimentarea dispozitivelor fără sarcini inductive, concepute pentru a consuma componente active ale energiei electrice.
Această grupă include: încălzitoare termoelectrice, lămpi cu incandescență pentru sisteme de iluminat și alte structuri rezistive.
Forma semnalului de ieșire este indicată în pașaportul invertorului sau al sursei de alimentare neîntreruptibilă. Denumiri posibile: „Înapoi” – o garanție a absenței unei unde sinusoidale pure, „Inteligent” – probabilitatea de a primi curent de înaltă calitate la ieșire.
Unii producători notează factorul de distorsiune armonică (indicele de distorsiune neliniară) în documentul însoțitor. Dacă parametrul este mai mic de 8%, atunci unitatea produce un sinus aproape perfect.
Modele monofazate și trifazate
Invertoarele monofazate sunt integrate în principal în circuitul unui sistem fotovoltaic rezidențial cu o tensiune standard de 220V.
Gama de tensiune de ieșire atunci când este conectată la o fază în diferite modele variază de la 210-240V, frecvența de ieșire - 47-55 Hz, putere - 300-5000 W.
Invertoarele monofazate sunt produse pentru tensiuni standard ale bateriei: 12, 24 și 48 V. Pentru a se asigura că convertorul nu funcționează la capacitatea sa maximă, este necesar să se potrivească puterea „convertorului” cu tensiunea bateriei solare. sau baterie.
Invertoarele trifazate sunt folosite pentru a furniza curent trifazat pentru alimentarea motoarelor electrice. Utilizare primară: producție, ateliere, scopuri comerciale.
Invertoarele trifazate se disting prin putere mare (3-30 kW), o gamă largă de tensiune alternativă de ieșire (220V/400V).
Pe piață sunt disponibile și modele combinate. Acestea includ invertoare monofazate cu capacitatea de a sincroniza ieșirile convertorului cu o schimbare de fază - acest lucru vă permite să alimentați sarcini trifazate. Am analizat toate tipurile de echipamente pentru conversia curentului de la panourile solare în celălalt articol al nostru.
Parametrii de selecție a invertorului solar
Eficiența convertorului și a întregului sistem de alimentare depinde în mare măsură de alegerea corectă a parametrilor echipamentului.
Pe lângă caracteristicile descrise mai sus, ar trebui să evaluați:
- putere de iesire;
- tip de protecție;
- Temperatura de Operare;
- dimensiuni de instalare;
- eficienţă;
- disponibilitatea funcțiilor suplimentare.
În continuare, să luăm în considerare toate aceste caracteristici mai detaliat.
Criteriul #1 - puterea dispozitivului
Evaluarea invertorului solar este selectată în funcție de sarcina maximă a rețelei și de durata de viață așteptată a bateriei. În modul de pornire, convertorul este capabil să furnizeze o creștere pe termen scurt a puterii în momentul punerii în funcțiune a sarcinilor capacitive.
Această perioadă este tipică când pornesc mașinile de spălat vase, mașinile de spălat sau frigiderele.
Când utilizați lămpi de iluminat și un televizor, este potrivit un invertor de putere redusă de 500-1000 W.De regulă, este necesar să se calculeze puterea totală a echipamentului utilizat. Valoarea necesară este indicată direct pe corpul dispozitivului sau în documentul de însoțire.
Criteriul #2 - nivelul de protecție
Un invertor solar de înaltă calitate ar trebui să aibă mai multe etape de protecție. Opțiuni posibile: sistem de răcire forțată, prevenire a scurtcircuitelor, protecție împotriva căderilor de tensiune și a supratensiunii în rețea.
De asemenea, este important să aveți o carcasă etanșă, întărită, care împiedică pătrunderea particulelor de praf și umiditate. Indicatorul de protecție al echipamentelor electrice este standardizat conform standardizării IEC-952.
Pentru condiții de funcționare în aer liber, modelele cu indicele „IP65” sunt potrivite - rezistența și fiabilitatea invertorului permit utilizarea acestuia în atmosfera exterioară.
Criteriul #3 - temperatura de funcționare și dimensiuni
O gamă largă de valori este un indicator al calității decente de construcție a invertorului. Valoarea indicatorului este deosebit de relevantă atunci când plasați convertorul într-o încăpere neîncălzită.
Greutatea este un indicator indirect al calității invertorului. Există o opinie - cu cât convertorul este mai greu, cu atât este mai puternic. Acest lucru se explică prin prezența unui transformator în echipamentele de mare putere.
La modelele „ușoare”, absența unui transformator poate cauza defectarea invertorului atunci când este furnizat un curent mare de pornire.
Criteriul #4 - eficiență
Experții recomandă achiziționarea de „convertoare” curente cu o eficiență de 90% sau mai mult. Numai cu acest parametru funcționarea sistemului solar va fi eficientă și amenajarea lui oportună. Pierderea a 10% din energia solară este un lux inacceptabil.
Funcționalitate suplimentară. Capacitățile avansate afectează costul echipamentelor și nu sunt întotdeauna solicitate. Cu toate acestea, unele opțiuni merită banii cheltuiți.
„Dispozitivele” utile și necesare includ:
- adăugarea automată a puterii invertorului la rețeaua electrică;
- reglarea perioadei de încărcare a bateriei;
- selectarea sursei de curent prioritare;
- menținerea lucrului cu diferite tipuri de baterii (alcaline, litiu fier fosfat, heliu, AGM, acid);
- posibilitatea de funcționare combinată cu un convertor de rețea;
- setarea indicatorului de tensiune - prevenirea „salturilor” în tensiunea de rețea;
- posibilitatea de a actualiza invertorul prin actualizarea firmware-ului.
Convertoarele moderne pot fi conectate la un PC pentru programare și monitorizare.
Revizuirea convertoarelor hibride populare
Dintre consumatori, invertoarele de la companii străine au primit recenzii bune: Xtender (Elveția), Prosolar (China), Victor Energy (Olanda), SMA (Germania) și Xantrex (Canada). Reprezentant intern - MAP Sine.
Gama Xtender de invertoare multifuncționale
Convertorul hibrid Studer de la Xtender este întruchiparea standardului de calitate elvețian în electronica de putere. Invertoarele solare din seria Xtender se disting prin caracteristicile lor impresionante de rezistență și funcționalitatea extinsă.
Varietate de modele: XTS - reprezentanți de putere mică, XTM - modele de putere medie, XTN - invertoare de mare putere.
Fiecare serie Xtender Hybrid oferă următoarele caracteristici și opțiuni:
- alimentare cu undă sinusoidală pură;
- „adăugarea” de energie la rețea de la baterie;
- când tensiunea de rețea scade, se reduce consumul de la sursa centrală de alimentare;
- două moduri de selecție prioritare: primul este „moale” cu sursă de alimentare în limita a 10%, al doilea este o comutare completă la baterie;
- varietate de setări de instalare;
- gestionarea generatorului de rezervă;
- modul standby cu o gamă largă de control;
- monitorizarea de la distanță a parametrilor sistemului.
Toate modificările au funcția Smart Boost - conectare la diferiți furnizori de energie (grup generator, invertor de rețea) și Power Shaving - acoperire garantată a sarcinilor de vârf.
Convertoare optime Prosolar Hybrid
Modelul de fabricație chinezească are caracteristici bune și un cost acceptabil (aproximativ 1200 USD). Convertorul optimizează funcționarea panourilor solare prin stocarea energiei neutilizate în baterie.
Trăsături distinctive:
- opțiunea de a urmări punctul de limitare de putere al unei baterii solare;
- display LCD cu informații care afișează parametrii de funcționare ai sistemului;
- încărcător de baterie cu 3 niveluri;
- reglarea curentului maxim până la 25A;
- comunicare cu invertor.
Convertorul este conectat la un PC prin intermediul unui software (furnizat ca kit). Este posibilă modernizarea invertorului prin intermitent inovator.
Invertoare cu undă sinusoidală Phoenix Inverter
Invertoarele Phoenix îndeplinesc cerințe ridicate și sunt potrivite pentru aplicații industriale. Seria Phoenix Inverter este lansată fără încărcător încorporat.
Convertizoarele sunt echipate cu magistrala de informații VE.Bus și permit funcționarea în configurații paralele sau trifazate.
Gama de putere a gamei de modele este de 1,2-5 kW, eficiența este de 95%, tipul de tensiune este sinusoid.
Avantaje competitive:
- Tehnologia „SinusMax” sprijină lansarea de „încărcări grele”;
- două moduri de economisire a energiei – opțiunea de căutare a sarcinii și reducerea curentului fără sarcină;
- prezența unui releu de alarmă - notificare de supraîncălzire, tensiune insuficientă a bateriei etc.;
- setarea parametrilor programabili prin PC.
Pentru a obține o putere mare, până la șase convertoare pot fi conectate în paralel la o fază. De exemplu, o combinație de șase dispozitive cu un rating de 48/5000 este capabilă să furnizeze o putere de ieșire de 48 kW/30 kVA.
Dispozitive MAP domestice Hybrid și Dominator
Compania MAP Energia a dezvoltat două modificări ale convertorului hibrid: Gibrid și Dominator.
Gama de putere a echipamentului este de 1,3-20 kW, perioada de timp pentru comutarea între moduri este de până la 4 ms, este oferită posibilitatea de „pompare” a energiei electrice în rețeaua orașului.
Caracteristici generale ale convertoarelor de tensiune Hybrid și Dominator:
- transformator bazat pe un tor;
- Nu există stabilizare a tensiunii de intrare;
- modul de „pompare” de putere;
- ieșirea este sinus pur;
- generarea de energie în exces în rețea;
- limitarea consumului de curent la intrarea AC;
- clasa IP21;
- consumul în modul „sleep” este de 2-5W.
Eficiența convertoarelor ajunge la 93-96%. Dispozitivele au trecut cu succes testele de utilizare la temperaturi foarte scăzute (valoarea limită -25°, reducerea pe termen scurt la -50°C este acceptabilă).
Scheme posibile de conectare
La construirea unui complex fotovoltaic combinat cu o rețea centrală, există diferite opțiuni pentru conectarea unui invertor.
Opțiunea #1 - circuit cu controler de încărcare DC
Cea mai populară opțiune este în cazul în care bateria este încărcată printr-un controler solar MPPT (analiza punctului de vârf al puterii).
Caracteristicile soluției:
- utilizarea eficientă a energiei regenerabile atunci când rețeaua este pornită/ oprită;
- capacitatea de a activa funcționarea din sistemul solar după descărcarea bateriei.
Și o altă soluție este pierderile ușor crescute pentru conversia energiei în secțiunea „controller-baterie-invertor”.
Opțiunea #2 - schemă cu un convertor hibrid și de rețea
Convertor de rețea la ieșirea invertorului de baterie. Conform diagramei, două convertoare sunt conectate la panouri solare diferite.
Convertorul hibrid este conectat la panoul fotovoltaic opțional pentru a reîncărca bateria, iar convertorul de rețea este conectat la modulul solar principal.
Caracteristicile sistemului:
- funcționare neîntreruptă indiferent de prezența tensiunii rețelei centrale;
- eficienta ridicata si minimizarea pierderilor pe partea DC datorita unui nivel suficient de tensiune al bateriei solare;
- bateriile funcționează aproape întotdeauna în modul tampon, ceea ce le crește durata de viață;
- utilizarea de invertoare hibride concepute pentru a încărca bateria de la ieșire;
- necesitatea de a regla funcționarea invertorului de rețea.
Puterea totală a convertorului de rețea nu trebuie să depășească puterea „convertorului” hibrid - acest lucru vă permite să utilizați energia panourilor solare în cazul unei descărcări a bateriei sau al unei întreruperi de rețea.
Indiferent de circuitul ales, la conectarea invertorului trebuie luate în considerare o serie de nuanțe:
- Conexiunile cablurilor pentru DC nu trebuie să fie lungi. Este recomandabil să plasați invertorul în imediata apropiere (până la 3 m) de panourile solare și apoi „construiți” linia principală cu AC.
- Convertorul nu trebuie montat pe structuri din materiale inflamabile.
- Invertorul de perete este amplasat la nivelul ochilor pentru citirea ușoară a informațiilor de pe afișaj.
Există cerințe speciale pentru conectarea modelelor cu o putere mai mare de 500 W. Conexiunea trebuie să fie rigidă, cu contact sigur între bornele dispozitivului și fire.
De asemenea, pe site-ul nostru există și alte articole despre energia solară și conectarea componentelor și modulelor individuale la asamblarea unui sistem autonom.
Vă recomandăm să citiți următoarele materiale:
- Schema de conectare pentru panouri solare: la controler, la baterie și la sistemele de service
- Încărcător de baterii solare: dispozitiv și principiul de funcționare al încărcării solare
- Cum să faci o baterie solară cu propriile mâini: metode de asamblare și instalare a unui panou solar
Concluzii și video util pe această temă
Conceptul de „invertor hibrid”, structura, funcțiile și opțiunile sale:
Prezentare generală a capabilităților, modurilor de funcționare și eficienței utilizării convertorului multifuncțional InfiniSolar de 3 kW:
Proiectarea unui sistem de alimentare cu energie solară este o sarcină complexă și responsabilă. Cel mai bine este să încredințați profesioniștilor calculul parametrilor necesari, selecția componentelor complexului solar, conectarea și punerea în funcțiune.
Greșelile făcute pot duce la defecțiuni ale sistemului și la utilizarea ineficientă a echipamentelor scumpe.
Alegeți cea mai bună opțiune de convertor pentru operarea unui sistem autonom de alimentare cu energie solară? Aveți întrebări pe care nu le-am acoperit în acest articol? Întrebați-i în comentariile de mai jos - vom încerca să vă ajutăm.
Sau poate ai observat inexactități sau inconsecvențe în materialul prezentat? Sau vrei să completezi teoria cu recomandări practice bazate pe experiența personală? Scrie-ne despre asta, împărtășește-ți părerea.
Dacă alegeți invertorul potrivit și de înaltă calitate, puteți chiar să câștigați bani cu casa dvs. ecologică. Cea mai mare problemă pentru Rusia în cazul organizării unei locuințe complet independente din punct de vedere energetic este lipsa unui „tarif verde”, datorită căruia va fi posibilă vânzarea excesului de energie către rețea. Și astfel conceptul de casă ecologică este foarte atractiv pentru Orientul Îndepărtat, unde există mult soare și teritorii nedezvoltate.
Care este problema? Nu există atât de mult soare într-un an, puteți economisi energie pentru a o folosi mai târziu. Aceasta nu este deloc o problemă. Vrei să dai vina pe țară pentru toate? Și atunci, de exemplu, dacă ar exista o astfel de lege, ai vinde toată energia electrică în caz de nevoie și apoi ce să faci iarna sau altădată? Aceasta este, de asemenea, o posibilitate foarte controversată. Un alt lucru este că, în general, suntem cu mult în urmă. Dar nu are rost să exagerăm problemele din toate.
Problema este că „tariful verde” nu a fost adoptat în Rusia la nivel legislativ. Pentru al treilea an, s-a discutat activ proiectul de lege, care, de altfel, este destul de bine gândit.
Esența acestui proiect de lege este că guvernul dorește să reglementeze producția de energie electrică la instalațiile de microgenerare cu o capacitate de până la 15 kW. Această putere specială a fost aleasă deoarece conectarea unor astfel de stații nu va implica o sarcină excesivă pe rețeaua electrică.
De exemplu, în Ucraina vecină, locuitorii se bucură de beneficiile „tarifului verde” de câțiva ani, vânzând surplusul de energie electrică către stat. Acest lucru este valabil mai ales în perioada de vârf a productivității panourilor solare, din mai până în august, când este de fapt posibil să vindeți excesul de energie electrică la un „tarif de alimentare”.
Anatoly, cum poți economisi energie pentru a o putea folosi mai târziu în timpul iernii? Împărtășește-ți secretul comunității globale a energiei.
Vă rog să-mi spuneți cum/unde să conectez un invertor hibrid pentru a furniza energie electrică la rețea dacă există stabilizatoare de tensiune triac monofazate la intrare: înainte sau după stabilizatori? Este planificată instalarea unui invertor pe o fază, cu extinderea ulterioară a sistemului la trifazat.