Sisteme de alimentare cu energie electrică cu utilizarea simultană a sursei tradiționale de energie electrică și electrică de la soare - o soluție sănătoasă din punct de vedere economic pentru gospodăriile private, cabana, satele de vacanță și spațiile industriale.
Un element indispensabil al complexului este un invertor hibrid pentru celulele solare, care determină modurile de alimentare cu tensiune, asigurând funcționarea neîntreruptă și eficiența sistemului solar.
Pentru ca sistemul să funcționeze eficient, aveți nevoie nu doar să alegeți modelul optim, ci și să îl conectați corect. Și cum să procedăm - vom analiza în articolul nostru. De asemenea, luați în considerare tipurile existente de convertoare și cele mai bune oferte de pe piață de astăzi.
Evaluarea caracteristicilor hibride a invertorului
Utilizarea energiei solare regenerabile în combinație cu o sursă de alimentare centralizată oferă mai multe avantaje. Funcționarea normală a sistemului solar este asigurată de funcționarea coordonată a principalelor sale modele: baterii solare, controler de încărcare, baterie, precum și unul dintre elementele cheie - invertorul.
Un invertor de sistem solar este un dispozitiv pentru transformarea curentului direct (DC) de la panourile fotovoltaice în electricitate alternativă. Este pe tensiunea curentă de 220 V lucrări aparate de uz casnic. Fără un invertor, generarea de energie nu are sens.
Schema de funcționare a sistemului: 1 - module solare, 2 - regulator de încărcare, 3 - baterie reîncărcabilă, convertizor 4 (invertor) cu alimentare alternativă (AC)
Este mai bine să evalueze capabilitățile modelului hibrid în comparație cu particularitățile activității celor mai apropiați concurenți - "convertori" autonomi și de rețea.
Tipul convertorului de rețea
Dispozitivul funcționează pe o sarcină electrică comună. Ieșirea de la invertor este conectată la consumatorii de energie electrică, rețeaua difuzoarelor.
Schema este simplă, dar are mai multe limitări:
- operabilitatea la disponibilitatea curentului alternativ în rețea;
- tensiunea rețelei trebuie să fie relativ stabilă și să corespundă domeniului de funcționare al convertizorului.
Varietatea este solicitată în case particulare cu tariful curent "verde" pentru electrificare.
În după-amiaza, cu un consum minim de energie, curentul generat curge în rețea la rate "verzi", de la seara până dimineață clădirea este "alimentată" din alimentarea cu energie electrică centralizată
Opțiune autonomă a dispozitivului
Dispozitivul este alimentat de o baterie care se încarcă de la panourile solare prin intermediul controlerului MPPT. Sistemul utilizează diferite tipuri de baterii, inclusiv baterii de litiu de înaltă tehnologie.
La "umplerea" maximă a acumulatorului, excesul de energie este transmis la intrarea invertorului, ieșirea căruia este conectată la utilizatorii finali ai UA.
În cazul lipsei activității solare, energia este extrasă din baterii și este "convertită" prin invertorul de tensiune.
Caracteristicile instalației autonome:
- posibilitatea funcționării independente în absența rețelei de alimentare cu curent electric;
- unele modele suportă modul de funcționare la tariful "verde";
- Eficiența instalațiilor - 90-93%.
Pentru a asigura autonomia absolută a obiectului, este necesar un calcul exact al puterii heliopanelor și un consum suficient de energie al bateriei.
Folosiți opțiunea independentă a invertorului fără a include o conexiune centralizată la rețea. Convertorul autonom este solicitat în zone cu o lipsă completă sau o calitate scăzută a alimentării cu energie electrică
Tip invertor hibrid
Modelul diferă de dispozitivele descrise mai sus printr-o "arhitectură" specială de fabricație. În interior există o diagramă specială de conectare care permite ca convertorul să funcționeze în paralel cu sursa de curent (rețea, generator).
În același timp, sarcina este furnizată de rețeaua centrală și panourile solare, în timp ce funcția de prioritate este atribuită furnizorului de curent continuu.
Convertorul hibrid vă permite să consumați energia soarelui cât mai eficient posibil fără a trece de la rețeaua de alimentare de la stația centrală sau generator
Avantajele competitive constau în versatilitatea invertoarelor de tip hibrid:
- Rețeaua este un fel de baterie capabilă, cu o eficiență de 100%. Toate surplusurile produse de plăcile fotovoltaice pot fi redirecționate către rețeaua centrală la un tarif "verde".
- Furnizarea unei puteri neîntrerupte . Atunci când alimentarea principală este deconectată, sistemul este reconstruit într-un mod autonom, protejând toți consumatorii de supratensiuni.
- Creșteți limita de putere a rețelei la încărcările de vârf prin adăugarea de energie din complexul bateriei-invertor.
Când consumul de heliocomplex scade, acesta trece în modul de încărcare și, după un timp, este din nou gata de utilizare. Funcția de alimentare dublă poate fi indicată: Boots Smart, Power Shaving, Grid support.
Puterea de adunare are loc în conformitate cu următoarele principii:
- dacă puterea utilizată este mai mică decât consumul maxim de rețea, în plus față de puterea de încărcare, acumulatorul este încărcat;
- în absența tensiunii în rețea, consumă energia electrică generată de baterie și transformată de invertor;
- dacă sarcina depășește valoarea limită a puterii rețelei, atunci deficiența este compensată de energia acumulată acumulată de bateria solare.
Modurile de operare enumerate sunt capabile să suporte modele hibride cu un încărcător.
Anumiți invertoare multifuncționale sunt proiectate pentru conectarea simultană a mai multor linii de curent alternativ pentru transferul automat al rezervelor. Modelele high-tech reglează în mod independent încărcarea bateriei
Varietățile traductoarelor actuale
Alegerea "inimii" sistemului autonom de alimentare, ar trebui să comparați corect sarcinile atribuite echipamentului cu potențialul acestuia.
Principalele caracteristici ale clasificării convertizoarelor hibride sunt: un algoritm pentru schimbarea modurilor de funcționare, forma tensiunii de ieșire și posibilitatea de întreținere a rețelei monofazate sau trifazate.
Comparație între instalația BBP și cea hibridă
Unele companii induce în eroare consumatorul involuntar, numind unitatea de alimentare neîntreruptibilă (FOB) un invertor hibrid. Se pare că ambele dispozitive îndeplinesc sarcini similare, dar există o diferență semnificativă.
BBP este un invertor de încărcare. Modulul asigură în primul rând consumul de energie de la instalația fotovoltaică și, atunci când aceasta este deficitară, comută la consumul de energie din rețea.
BBP nu este capabil să efectueze funcția de "amestecare" a energiei acumulate din baterii cu rețeaua. Consumul prioritar de la o sursă de curent continuu se realizează prin deconectarea de la rețea și trecerea la funcționarea bateriei
Funcționarea sistemului în modul "trântit" provoacă o ciclism suplimentar al bateriei și accelerează uzura acesteia. În majoritatea BBP-urilor cu costuri reduse, tensiunea de prag este stabilită fără posibilitatea de reglare.
În modelele hibride de invertor pentru celulele solare, astfel de salturi sunt excluse - unitatea se adaptează la puterea necesară și funcționează simultan cu diferite surse curente.
Puteți alege în mod independent consumul prioritar. De regulă, accentul se pune pe cheltuielile cu energia din panourile solare. În unele unități hibride, există o opțiune de a limita energia provenită din rețeaua orașului.
Compararea funcțiilor de modificări populare ale convertoarelor hibride și BBP. Seria de modele Victron oferă posibilitatea creșterii puterii invertorului datorată rețelei
Soiurile formei de undă a invertorului
Celulele traductoare de curent solar sunt clasificate după tipul semnalului de ieșire.
Există:
- pur sinusoidal;
- sine modificată (cvasisinusoid);
- meandru.
Ultima opțiune practic nu este utilizată în practică, deoarece o schimbare bruscă a polarității provoacă disfuncționalități în echipament.
Un invertor cu semnal "în formă de U" nu va putea proteja dispozitivele de supratensiuni. În plus, partea principală a aparatelor de uz casnic nu percepe curentul "meander"
Ce este un val sinusoidal pur?
Convertorul oferă un semnal de înaltă calitate care depășește forma curentului de rețea. Aceasta este cea mai bună opțiune care asigură funcționarea echipamentelor "sensibile": cazane de încălzire, compresoare, motoare electrice, echipamente medicale și dispozitive bazate pe surse de alimentare cu transformator.
Dezavantaje ale oscilațiilor valurilor sine ale invertorului: costuri ridicate și dimensiuni mari. Cumpărarea unui convertor cu un sinus pur va costa de două ori mai mult decât un model cu un cvasi-sinusoid la rate egale de putere finală
Caracteristici cvasi-sinusoidale
Transmisia semnalului de energie sub forma unui val sinusoidal modificat poate reduce eficiența anumitor dispozitive, provoca zgomot, poate cauza interferențe sau poate duce la defectarea echipamentului.
La alimentarea transformatoarelor cu frecvență joasă, motoarele asincrone, sincrone, au înregistrat pierderi de putere cu 20-30%. Acest "defect" este transformat în energie termică, supraîncălzind dispozitivele.
Invertoarele cu semnal pseudo sinusoidal sunt compacte și accesibile. Utilizarea lor este adecvată pentru alimentarea dispozitivelor fără sarcini inductive, concepute pentru a consuma componentele active ale energiei electrice.
Acest grup include: încălzitoare termoelectrice, sisteme de iluminare cu incandescență și alte structuri rezistente.
Variante sinusoidale modificate: 1 - forma complicată a meandrului cu o pauză, 2 - apropierea sinusului pur prin creșterea numărului de tranziții
Forma semnalului de ieșire este indicată în pașaportul invertorului sau al lui bespereboynik. Notă posibilă: "Înapoi" - o garanție a absenței unui sinus pur, "Smart" - probabilitatea obținerii unui curent de calitate la ieșire.
Unii producători din documentul de însoțire notează coeficientul armonic (indicele de distorsiune neliniară). Dacă parametrul este mai mic de 8%, atunci unitatea produce o sinusoidă aproape perfectă.
Modele monofazate și trifazate
Invertoarele monofazate sunt în mod predominant încorporate într-un sistem fotovoltaic de uz casnic cu o tensiune standard de 220V.
Domeniul de tensiune de ieșire la conectarea la o fază în diferite modele variază de la 210-240V, frecvența de ieșire este de 47-55 Hz, puterea este de 300-5000 wați.
Convertoarele monofazate sunt produse sub valorile standard ale tensiunii bateriei: 12, 24 și 48 V. Pentru ca convertorul să nu funcționeze la limita capacităților sale, este necesar să se potrivească puterea convertizorului cu tensiunea bateriei sau a bateriei solare.
Domeniul de dependență de caracteristicile bateriei (tensiune - V) și convertorul solar (puterea nominală - W): 12 V - în limitele a 600 W, 24 V - până la 1, 5 kW, 48 V - peste 1, 5 kW
Invertoarele trifazate sunt utilizate pentru alimentarea curentului trifazat, alimentând motoarele electrice. Aplicație primară - producție, ateliere, scop comercial.
Invertoarele trifazate se disting prin puterea mare (3-30 kW), o gamă largă de tensiune de ieșire AC (220V / 400V).
Pe piață există, de asemenea, modele combinate. Acestea includ invertoare monofazate cu capacitatea de a sincroniza ieșirile convertorului cu o schimbare de fază - aceasta vă permite să furnizați sarcini trifazate. Toate tipurile de tehnologie pentru conversia curentului de la panourile solare, am discutat în celălalt articol.
Opțiunile de selectare a invertorului solar
Eficiența convertizorului și a întregului sistem de alimentare electrică depinde în mare măsură de alegerea corectă a parametrilor echipamentului.
În plus față de caracteristicile de mai sus ar trebui să fie evaluate:
- puterea de ieșire;
- tipul de protecție;
- temperatura de funcționare;
- dimensiuni de instalare;
- eficiență;
- disponibilitatea funcțiilor suplimentare.
Luați în considerare toate aceste caracteristici în detaliu.
Criteriul # 1 - puterea dispozitivului
Valoarea invertorului "solar" este selectată pe baza încărcării maxime a rețelei și a duratei de viață estimate a bateriei. În modul de pornire, convertizorul este capabil să producă o creștere pe termen scurt a puterii la momentul punerii în funcțiune a sarcinilor capacitive.
Această perioadă este tipică la pornirea mașinilor de spălat vase, a mașinilor de spălat sau a frigiderelor.
Când se utilizează lămpi de iluminat și televizorul se va apropia invertorul cu putere redusă la 500-1000 W. De regulă, este necesar calculul puterii totale a echipamentului utilizat. Valoarea dorită este indicată direct pe carcasa instrumentului sau în documentul însoțitor.
Valoarea rezultată este de dorit să crească cu 20-30% - aceasta va fi puterea de ieșire necesară a invertorului. De exemplu, puterea totală a echipamentului este de 500 W / h, durata de viață a bateriei este de 5 ore. Calcul: 500 W / h * 5 h * 1.2 = 3000 W / h
Criteriul # 2 - nivelul de protecție
Un invertor solar de calitate trebuie să aibă mai multe niveluri de protecție. Opțiuni posibile: sistem de răcire forțată, avertizare de scurtcircuit, protecție împotriva defecțiunilor și supratensiuni în rețea.
Este important - prezența unei carcase armate sigilate, care împiedică pătrunderea particulelor de praf, umiditate. Rata de protecție a echipamentului electric este standardizată în conformitate cu standardizarea IEC-952.
Indicele este desemnat ca IP AB, unde A este nivelul de protecție împotriva pătrunderii particulelor străine în interiorul dispozitivului, B este rezistența la umiditate.
Pentru condițiile de funcționare în aer liber, sunt adecvate modelele cu indicele IP65 - rezistența și fiabilitatea invertorului permit utilizarea sa în atmosfera exterioară.
Criteriul # 3 - temperatura și dimensiunile de lucru
O gamă largă de valori este un indicator al calității decente a ansamblului invertorului. Valoarea indicatorului este deosebit de relevantă atunci când plasați convertizorul 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 datorează prezenței în echipamentele de mare putere ale transformatorului.
În modelele "ușoare", absența unui transformator poate provoca întreruperea invertorului atunci când se aplică un curent de pornire ridicat.
Conform observațiilor, un kilogram din greutatea convertorului solar corespunde unei puteri de ieșire de 100 wați. Dimensiunile inversorului determină modul în care sunt instalate
Criteriul nr. 4 - Eficiența
Experții recomandă achiziționarea "convertoarelor" de curent cu o eficiență de 90%. Numai cu un astfel de parametru sistemul solar funcționează eficient, iar aranjamentul său este avantajos. Pierderea a 10% din energia solară este un "lux" inacceptabil.
Funcționalitate suplimentară. Caracteristicile avansate afectează costul echipamentelor și nu sunt întotdeauna în căutare. Cu toate acestea, unele opțiuni justifică banii cheltuiți.
"Dispozitivele" utile și necesare includ:
- adăugarea automată a puterii invertorului la rețeaua de electricitate;
- ajustarea perioadei de încărcare a bateriei;
- selectarea sursei de curent prioritare;
- întreținerea muncii cu baterii de diferite tipuri (alcaline, fosfat de fier litiu, heliu, AGM, acid);
- posibilitatea lucrului combinat cu un convertor de rețea;
- setarea indicatorului de tensiune - avertizare de "supratensiuni" ale tensiunii rețelei;
- posibilitatea de a moderniza invertorul prin actualizarea firmware-ului.
Convertoarele moderne pot fi conectate la un PC pentru programare și monitorizare.
Pentru a urmări activitatea echipamentului și a rețelelor electrice, producătorii oferă software liber. O opțiune interesantă este abilitatea de a trimite alerte SMS privind starea sistemului la solicitarea utilizatorului
Prezentare generală a convertoarelor hibride populare
În rândul consumatorilor, au fost primite recenzii bune de către invertoarele companiilor străine: Xtender (Elveția), Prosolar (China), Victor Energy (Țările de Jos), SMA (Germania) și Xantrex (Canada). Reprezentant național - MAP Sine.
Linia invertor multifuncțională Xtender
Traductorul hibrid Studber al lui Xtender este simbolul standardului elvețian de calitate în domeniul electronicii de putere. Invertoarele solare din seria Xtender se disting prin caracteristicile lor de rezistență exponențială și funcționalitate extinsă.
Varietate de modele: ХТS - reprezentanți cu putere redusă, HTM - modele de putere medie, ХТН - invertoare de mare putere.
Intervale de putere Xtender: ХТS - 0.9-1.4 kW, ХТМ - 1.5-4 kW, ХТН - 3-8 kW. Tensiunea de ieșire - 230 W, frecvența - 50 Hz
Fiecare serie de convertoare hibride Xtender are următoarele caracteristici și opțiuni:
- pură alimentare sinusoidală;
- "Amestecați" energia la rețea din baterie;
- în timp ce reducerea consumului de tensiune din rețeaua de alimentare centrală este redusă;
- două moduri de selectare prioritară: primul este "soft" cu alimentare în rețea în limita a 10%, al doilea este comutator complet la baterie;
- varietate de setări de instiler;
- gestionarea generatorului de rezervă;
- modul de așteptare cu o gamă largă de reglementări;
- monitorizarea de la distanță a parametrilor sistemului.
În toate versiunile există o funcție de creștere inteligentă - conectarea la diferiți "furnizori" de energie (generator de generatoare, invertor de rețea) și Power Shaving - acoperire garantată a încărcărilor de vârf.
Prosolar Convertoare optime
Modelul realizat de chinezi are caracteristici bune și un cost acceptabil (aproximativ 1200 cu). Convertorul optimizează funcționarea celulelor solare, economisind energia neutilizată în baterie.
Specificatii: forma tensiune - sinusoid, eficienta conversiei - 90%, greutate instalatie - 15, 5 kg, umiditate admisa - 90% fara condens, temperatura -25 ° С - +60 ° С
Caracteristici distinctive:
- opțiunea de urmărire a punctului de putere de frontieră a bateriei solare;
- afișaj LCD cu afișarea parametrilor de funcționare a sistemului;
- Încărcător de 3 niveluri;
- регулировка максимального тока до 25А;
- коммуникативность инвертора.
Преобразователь подсоединяется к ПК посредством программного обеспечения (поставляется комплектом). Есть возможность модернизации инвертора путем инновационной перепрошивки.
Синусоидальные инверторы Phoenix Inverter
Инверторы Phoenix удовлетворяют высоким требованиям и подходят для производственного применения. Серия Phoenix Inverter выпущена без встроенного зарядного устройства.
Преобразователи оснащены информационной шиной VE.Bus и допускают эксплуатацию в параллельных или трехфазных конфигурациях.
Диапазон мощностей модельного ряда – 1, 2-5 кВт, КПД – 95%, тип напряжения – синусоида.
В таблице приведены характеристики гибридной модификации инвертора 48/5000 от компании Victron Energy. Ориентировочная стоимость Phoenix Inverter мощностью 5 кВт – 2500 у.е.
Конкурентные преимущества:
- технология «SinusMax» поддерживает запуск «тяжелых нагрузок»;
- два режима сбережения энергии – опция поиска нагрузки и понижение тока холостого хода;
- наличие реле сигнализации – оповещение о перегреве, недостаточном напряжении батареи и т.д.;
- настройка программируемых параметров через ПК.
Для достижения высокой мощности возможно параллельное подключение к фазе до шести преобразователей. Например, комбинация из шести приборов номиналом 48/5000 способна обеспечить выходную мощность – 48кВт/30кВА.
Отечественные приборы МАП Gibrid и Dominator
Компания МАП «Энергия» разработала две модификации гибридного преобразователя: Gibrid и Dominator.
Диапазон мощностей оборудования составляет 1, 3-20 кВт, временной промежуток на переключение между режимами – до 4-х мс, предусмотрена возможность «подкачки» электроэнергии в городскую сеть.
Сравнительная таблица возможностей преобразователей. Оба вида способны работать в ЭКО режиме, каждая модель «связывается» с Web-сервером для удаленного мониторинга и корректировки
Общие характеристики конвертеров напряжения Gibrid и Dominator:
- трансформатор на базе тора;
- стабилизация входного напряжения отсутствует;
- режим «подкачки» мощности;
- выход – чистый синус;
- генерация переизбытка энергии в сеть;
- ограничение тока потребления на входе АС;
- класс IP21;
- расход в «спящем» режиме – 2-5Вт.
КПД преобразователей достигает 93-96%. Приборы успешно прошли испытания на использование при сверхнизких температурах (граничное значение -25°, допустимы кратковременное снижение до -50 °С).
Posibile diagrame de conexiuni
При построении фотоэлектрического комплекса, комбинированного с центральной сетью, существуют разные варианты подсоединения инвертора.
Вариант #1 – схема с контроллером заряда DC
Наиболее популярный вариант, где заряжение аккумуляторной батареи осуществляется через солнечный контроллер МРРТ (анализ точки пиковой мощности).
В схеме используется преобразователь, поддерживающий передачу электричества в сеть или нагрузку, если напряжение аккумулятора превосходит заданный пользователем параметр
Особенности решения:
- эффективное использование возобновляемой энергии при наличии/отключении сети;
- возможность активации работы от солнечной системы после разрядки аккумулятора.
А также еще одним решением является несколько увеличенные потери на преобразование энергии на участке «контроллер-аккумулятор-инвертор».
Вариант #2 – схема с гибридным и сетевым преобразователем
Сетевой преобразователь на выходе батарейного инвертора. Согласно схеме два конвертера подсоединены к разным солнечным батареям.
Гибридный преобразователь подведен к опционной фотоэлектрической панели для подзарядки аккумулятора, сетевой – соединен с основным солнечным модулем.
При нормальных условиях (наличие сетевого тока) сетевой преобразователь питает резервируемую нагрузку, КПД преобразование – около 95%. Излишек энергии поступает на аккумулятор, а при его наполнении – в общую сеть
Характеристики системы:
- бесперебойная работа независимо от наличия центрального сетевого напряжения;
- высокий КПД и минимизация потерь на стороне DC благодаря достаточному уровню напряжения солнечной батареи;
- аккумуляторы почти всегда функционируют в буферном режиме, что увеличивает их срок службы;
- использование гибридных инверторов, рассчитанных на заряд аккумулятора с выхода;
- необходимость регулировки работы сетевого инвертора.
Суммарная мощность сетевого преобразователя не должна превышать мощность гибридного «конвертера» – это позволяет утилизировать энергию солнечных батарей в случае разряда аккумулятора, отключения сети.
Независимо от выбранной схемы, при подключении инвертора следует учитывать ряд нюансов:
- Проводные соединения для DC не должны быть длинными. Инвертор желательно располагать в близости (до 3-х м) от солнечных батарей, а далее «наращивать» магистраль с AC.
- Преобразователь недопустимо монтировать на конструкции из горючих материалов.
- Стеновой инвертор располагается на уровне глаз для удобства считывания информации с дисплея.
К подключению моделей мощностью более 500 Вт предъявляются особые требования. Соединение должно быть жестким с надежным контактом между клеммами прибора и проводами.
Также на нашем сайте есть другие статьи по солнечной энергетике и подключению отдельных компонентов и модулей при сборке автономной системы.
Рекомендуем к ознакомлению следующие материалы:
- Схема подключения солнечных батарей: к контроллеру, к аккумулятору и обслуживаемым системам
- Зарядное устройство на солнечных батареях: устройство и принцип работы зарядки от солнца
- Как сделать солнечную батарею своими руками: способы сборки и монтажа солнечной панели
Concluzii și video util pe această temă
Понятие «гибридного инвертора», его устройство, функции и варианты исполнения:
Обзор возможностей, режимов работы и эффективности использования многофункционального преобразователя InfiniSolar на 3 кВт:
Проектирование солнечной системы электроснабжения – сложная и ответственная задача. Расчет необходимых параметров, подбор составных компонентов гелиокомплекса, подключение и ввод в эксплуатацию лучше доверить профессионалам.
Допущенные ошибки могут привести к сбоям в системе и неэффективному использованию дорогостоящего оборудования .
Подбираете оптимальный вариант преобразователя для функционирования автономной системы энергоснабжения на солнечной энергии? У вас возникли вопросы, которые мы не затронули в этой статье? Задавайте их в комментариях ниже – мы постараемся вам помочь.
А может вы заметили неточности или несоответствия в изложенном материале? Или хотите дополнить теорию практическими рекомендациями, основываясь на личном опыте? Напишите нам об этом, поделитесь своим мнением.