Хибридни инвертер за соларне панеле: типови, преглед најбољих модела + карактеристике повезивања

Системи за напајање са истовременим коришћењем традиционалног струјног напајања и електричне енергије од сунца су економично решење за приватна домаћинства, викендице и викендице и индустријске просторе.

Неизоставан елемент комплекса је хибридни инвертер за соларне панеле, који одређује режиме напајања напоном, обезбеђујући несметан и ефикасан рад соларног система.

Да би систем ефикасно функционисао, потребно је не само да изаберете оптимални модел, већ и да га правилно повежете. И погледаћемо како то учинити у нашем чланку. Такође ћемо размотрити постојеће типове претварача и најбоље понуде на тржишту данас.

Процена могућности хибридног претварача

Коришћење обновљиве соларне енергије у комбинацији са централизованим напајањем даје низ предности. Нормално функционисање соларног система је обезбеђено координисаним радом његових главних модела: соларних панела, контролер пуњења, батерија, као и један од кључних елемената - претварач.

Инвертер соларног система је уређај за претварање једносмерне струје (ДЦ) која долази са фотонапонских панела у наизменичну електричну енергију. Кућни апарати раде на струји од 220 В. Без претварача, производња енергије је бесмислена.

Шема рада система: 1 – соларни модули, 2 – контролер пуњења, 3 – батерија, 4 – претварач напона (инвертер) са напајањем наизменичном струјом (АЦ)

Боље је проценити могућности хибридног модела у поређењу са оперативним карактеристикама његових најближих конкурената - аутономних и умрежених „конвертера“.

Конвертор типа мреже

Уређај ради на оптерећењу опште електричне мреже. Излаз из претварача је прикључен на потрошаче електричне енергије, наизменичну мрежу.

Шема је једноставна, али има неколико ограничења:

• оперативност када је напајање наизменичном струјом доступно у мрежи;
• Мрежни напон мора бити релативно стабилан и унутар радног опсега претварача.

Ова сорта је тражена у приватним кућама са тренутном „зеленом“ тарифом за електрификацију.

Током дана, уз минималну потрошњу енергије, генерисана струја се испоручује у мрежу „зеленим” стопама, од вечери до јутра зграда се „напаја” из централизованог снабдевања електричном енергијом.

Аутономна верзија уређаја

Уређај се напаја из батерија, који прима пуњење од соларних панела преко МППТ контролера.Систем користи различите типове батерија, укључујући и високотехнолошке литијумске батерије.

При максималном "пуњењу" уређаја за складиштење, вишак електричне енергије се преноси на улаз претварача, чији је излаз повезан са крајњим потрошачима наизменичне струје.

У случају недовољне соларне активности, енергија се узима из батерија и подвргава се „конверзији“ преко напонског претварача.

Карактеристике аутономне инсталације:

• могућност независног рада у одсуству наизменичне струје у мрежи;
• неки модели подржавају фид-ин тарифу;
• Ефикасност инсталација је 90-93%.

Да би се осигурала апсолутна аутономија објекта, прецизно прорачун снаге соларних панела и довољан капацитет батерије.

Опција за самостално коришћење претварача без укључивања централизоване мрежне везе у систем. Аутономни претварач је тражен у подручјима са потпуним одсуством или ниским квалитетом снабдевања електричном енергијом

Хибридни инвертерски тип

Модел се разликује од горе описаних уређаја по специјалној производној „архитектури“. Унутра је обезбеђен посебан електрични круг, који му омогућава да ради паралелно са извором струје (мрежа, генератор) у режиму претварача.

Истовремено, оптерећење се напаја из централне мреже и соларни панели, са приоритетом ДЦ добављача.

Хибридни претварач вам омогућава да што ефикасније трошите соларну енергију без преласка са напајања са централне станице или генератора

Конкурентске предности леже у разноврсности хибридних претварача:

1. Нет - врста капацитетне батерије са ефикасношћу од 100%.Сав вишак генерисан фотонапонским плочама може се преусмерити у централну мрежу по „зеленој“ тарифи.
2. Обезбеђивање непрекидног напајања. Када је главно напајање искључено, систем прелази у аутономни режим, штитећи све потрошаче од напона.
3. Повећање ограничења снаге мреже током вршног оптерећења додавањем енергије из комплекса батерија-инвертер.

Када потрошња опадне, соларни комплекс прелази у режим пуњења и након неког времена поново је спреман за употребу. Функција двоструког напајања може бити означена: Смарт Боотс, Повер Схавинг, Мрежна подршка.

Додавање снаге се дешава према следећим принципима:

• ако је коришћена снага испод максималне потрошње мреже, тада се поред напајања оптерећења пуни и батерија за складиштење;
• у одсуству напона у мрежи, троши се електрична енергија која се добија из батерије и претвара у претварач;
• ако оптерећење прелази граничну вредност снаге мреже, онда се недостатак попуњава акумулираном електричном енергијом из соларне батерије.

Наведени режими рада могу да подрже хибридне моделе са пуњачем.

Неки мултифункционални претварачи су дизајнирани да повежу више линија наизменичне струје истовремено да обезбеде аутоматску резервну копију.Високотехнолошки модели независно регулишу пуњење батерије

Врсте струјних претварача

Приликом избора „срца“ аутономног система напајања, требало би да правилно упоредите задатке који су додељени опреми са њеним потенцијалним могућностима.

Главне карактеристике класификације хибридних претварача су: алгоритам за промену режима рада, облик излазног напона и могућност сервисирања једнофазне или трофазне мреже.

Поређење ПСУ и хибридне инсталације

Неке компаније несвесно обмањују потрошаче називајући јединицу за непрекидно напајање (УПС) хибридним претварачем. Чини се да оба уређаја обављају сличне задатке, али постоји значајна разлика.

БПС је инвертер са пуњачем. Модул првенствено обезбеђује потрошњу енергије из фотонапонске инсталације, а ако нема довољно енергије, прелази на потрошњу из мреже.

УПС није у стању да обавља функцију „мешања“ акумулиране електричне енергије из батерија са мрежом. Приоритетна потрошња из извора једносмерне струје се остварује искључивањем из мреже и преласком на батеријски рад

Функционисање система у „трзавом“ режиму изазива додатно циклирање батерије и убрзава њено трошење. У већини јефтиних ПСУ-а, гранични напон се поставља без могућности регулације.

У моделима хибридних претварача за соларне панеле, такви скокови су искључени - јединица се прилагођава потребној снази и ради истовремено са различитим изворима струје.

Приоритетну потрошњу можете одабрати сами. Типично, нагласак је на потрошњи енергије из соларних панела.Неке хибридне јединице имају опцију ограничавања напајања из градске мреже.

Поређење функција популарних модификација хибридних „конвертера” и БПС. Вицтрон серија модела пружа могућност повећања снаге инвертера захваљујући мрежи

Сорте према облику сигнала претварача

Претварачи струје соларних ћелија се класификују према врсти излазног сигнала.

Постоје:

• чисти синусни талас;
• модификовани синус (квази-синусни талас);
• меандар.

Последња опција се практично не користи у пракси, јер оштра промена поларитета узрокује кварове у опреми.

Претварач који даје сигнал у облику слова У неће моћи да заштити уређаје од напона. Поред тога, већина кућних апарата не прихвата струју меандра

Шта је чисти синусни талас?

Конвертор производи сигнал високог квалитета који је супериорнији од таласног облика струје у мрежи. Ово је најбоља опција за обезбеђивање рада „осетљиве“ опреме: котлова за грејање, компресора, електромотора, медицинске опреме и уређаја на бази трансформаторског напајања.

Недостаци синусних претварача: висока цена и велике димензије. Куповина претварача са чистим синусним таласом коштаће дупло више од модела са квази-синусним таласом са једнаким показатељима укупне снаге

Карактеристике квази-синуса

Пренос енергије сигнала у облику модификованог синусног таласа може смањити ефикасност неких уређаја, изазвати појаву шума, изазвати сметње или довести до квара опреме.

При напајању нискофреквентних трансформатора, асинхроних, синхроних мотора видљив је губитак снаге од 20-30%.Ова „мана“ се претвара у топлотну енергију, прекомерно загревајући уређаје.

Инвертори са псеудо-синусним сигналом су компактни и приступачни. Њихова употреба је препоручљива за напајање уређаја без индуктивних оптерећења, дизајнираних да троше активне компоненте електричне енергије.

У ову групу спадају: термоелектрични грејачи, жаруље са жарном нити за системе осветљења и друге отпорне структуре.

Модификоване опције синуса: 1 – компликован облик меандра са паузом, 2 – приближавање чистом синусу повећањем броја прелаза

Облик излазног сигнала је назначен у пасошу претварача или непрекидног напајања. Могуће ознаке: "Назад" - гаранција одсуства чистог синусног таласа, "Смарт" - вероватноћа добијања висококвалитетне струје на излазу.

Неки произвођачи наводе фактор хармонијске дисторзије (индекс нелинеарне дисторзије) у пратећем документу. Ако је параметар мањи од 8%, онда јединица производи скоро савршен синус.

Једнофазни и трофазни модели

Монофазни инвертори су углавном интегрисани у коло стамбеног фотонапонског система са стандардним напоном од 220В.

Опсег излазног напона када је повезан на једну фазу у различитим моделима креће се од 210-240В, излазна фреквенција - 47-55 Хз, снага - 300-5000 В.

Монофазни претварачи се производе за стандардне напоне батерија: 12, 24 и 48 В. Да би се осигурало да претварач не ради на свом максималном капацитету, потребно је ускладити снагу „конвертера“ са напоном соларне батерије. или батерија.

Опсег зависности карактеристика батерије (напон - В) и соларног претварача (номинална снага - В): 12 В - унутар 600 В, 24 В - до 1,5 кВ, 48 В - преко 1,5 кВ

Трофазни претварачи се користе за напајање трофазном струјом за напајање електромотора. Основна употреба: производња, радионице, комерцијалне сврхе.

Трофазни претварачи се одликују великом снагом (3-30 кВ), широким опсегом излазног наизменичног напона (220В/400В).

Комбиновани модели су такође доступни на тржишту. Ово укључује једнофазне претвараче са могућношћу синхронизације излаза претварача са фазним помаком - ово вам омогућава да напајате трофазна оптерећења. Прегледали смо све врсте опреме за претварање струје из соларних панела у наш други чланак.

Параметри избора соларног претварача

Ефикасност претварача и читавог система напајања у великој мери зависи од правилног избора параметара опреме.

Поред горе описаних карактеристика, требало би да процените:

• Излазна снага;
• врста заштите;
• Радна температура;
• уградне димензије;
• ефикасност;
• доступност додатних функција.

Размотримо све ове карактеристике детаљније.

Критеријум #1 - снага уређаја

Оцена соларног претварача се бира на основу максималног оптерећења на мрежи и очекиваног века трајања батерије. У режиму покретања, претварач је способан да испоручи краткорочно повећање снаге у време пуштања у рад капацитивних оптерећења.

Овај период је типичан када се укључују машине за прање судова, машине за прање веша или фрижидери.

Када користите лампе за осветљење и ТВ, погодан је претварач мале снаге од 500-1000 В.По правилу је потребно израчунати укупну снагу опреме која се користи. Потребна вредност је назначена директно на телу уређаја или у пратећем документу.

Препоручљиво је повећати резултујућу вредност за 20-30% - ово ће бити потребна излазна снага претварача. На пример, укупна снага опреме је 500 В/х, трајање батерије је 5 сати Обрачун: 500 В/х*5х*1.2=3000 В/х

Критеријум #2 - ниво заштите

Висококвалитетни соларни инвертер треба да има неколико степена заштите. Могуће опције: систем присилног хлађења, превенција кратког споја, заштита од падова напона и пренапона у мрежи.

Такође је важно имати запечаћено, ојачано кућиште које спречава да честице прашине и влаге уђу унутра. Индикатор заштите електричне опреме је стандардизован према стандардизацији ИЕЦ-952.

Индекс је означен као ИП АБ, где је А ниво заштите од продирања страних честица у уређај, Б је отпорност на влагу.

За услове рада на отвореном погодни су модели са индексом „ИП65“ - снага и поузданост претварача омогућавају његову употребу у спољашњој атмосфери.

Критеријум #3 - радна температура и димензије

Широк распон вредности је показатељ пристојног квалитета израде претварача. Вредност индикатора је посебно релевантна када се претварач поставља у неогревану просторију.

Тежина је индиректни показатељ квалитета претварача. Постоји мишљење - што је тежи претварач, то је моћнији. Ово се објашњава присуством трансформатора у опреми велике снаге.

У „лаким“ моделима, одсуство трансформатора може довести до квара претварача када се напаја велика стартна струја.

Према запажањима, један килограм тежине соларног претварача одговара излазној снази од 100 В. Димензије претварача одређују начин његове уградње

Критеријум #4 - ефикасност

Стручњаци препоручују куповину тренутних "конвертера" са ефикасношћу од 90% или више. Само са овим параметром ће рад соларног система бити ефикасан и његово уређење сврсисходно. Губитак 10% соларне енергије је неприхватљив луксуз.

Додатна функционалност. Напредне могућности утичу на цену опреме и нису увек тражене. Међутим, неке опције су вредне потрошеног новца.

Корисни и неопходни „уређаји“ укључују:

• аутоматско додавање снаге инвертера у електричну енергију мреже;
• подешавање периода пуњења батерије;
• избор приоритетног извора струје;
• одржавање рада са различитим типовима батерија (алкалне, литијум гвожђе фосфатне, хелијумске, АГМ, киселе);
• могућност комбинованог рада са мрежним претварачем;
• подешавање индикатора напона - спречавање "скокова" у мрежном напону;
• могућност надоградње претварача ажурирањем фирмвера.

Модерни претварачи се могу повезати са рачунаром ради програмирања и праћења.

Произвођачи нуде бесплатан софтвер за праћење рада опреме компаније и електричних мрежа. Занимљива опција је могућност слања СМС обавештења о статусу система на захтев корисника

Преглед популарних хибридних претварача

Међу потрошачима, добре критике су добили инвертори страних компанија: Кстендер (Швајцарска), Просолар (Кина), Вицтор Енерги (Холандија), СМА (Немачка) и Ксантрек (Канада). Домаћи представник - МАП Сине.

Кстендер асортиман мултифункционалних претварача

Студер хибридни претварач из Кстендер-а је оличење швајцарског стандарда квалитета у енергетској електроници. Соларни инвертори серије Кстендер одликују се импресивним карактеристикама чврстоће и широком функционалношћу.

Разноврсност модела: КСТС - представници мале снаге, КСТМ - модели средње снаге, КСТН - претварачи велике снаге.

Опсег снаге Кстендер: КСТС - 0,9-1,4 кВ, КСТМ - 1,5-4 кВ, КСТН - 3-8 кВ. Излазни напон – 230 В, фреквенција – 50 Хз

Свака Кстендер хибридна серија нуди следеће карактеристике и опције:

• чисто синусно напајање;
• „додавање“ напајања мрежи из батерије;
• када се мрежни напон смањује, потрошња из централног напајања се смањује;
• два режима избора приоритета: први је "меки" са напајањем унутар 10%, други је потпуни прелазак на батерију;
• разноврсност подешавања инсталатера;
• управљање резервним генератором;
• режим приправности са широким опсегом контроле;
• даљинско праћење параметара система.

Све модификације имају функцију Смарт Боост - повезивање са различитим напајачима (генераторски сет, мрежни инвертер) и Повер Схавинг - гарантовано покривање вршних оптерећења.

Оптимални Просоларни хибридни претварачи

Модел кинеске производње има добре карактеристике и прихватљиву цену (око 1200 УСД). Конвертор оптимизује рад соларних панела складиштењем неискоришћене енергије у батерији.

Техничке карактеристике: облик напона - синусоида, ефикасност конверзије - 90%, тежина уградње - 15,5 кг, дозвољена влажност - 90% без кондензације, температура -25 °Ц - +60 °Ц

Обележја:

• могућност праћења граничне тачке напајања соларне батерије;
• информациони ЛЦД дисплеј који приказује радне параметре система;
• пуњач батерија на 3 нивоа;
• максимално подешавање струје до 25А;
• инвертерска комуникација.

Конвертор је повезан са рачунаром преко софтвера (испоручује се као комплет). Инвертер је могуће модернизовати иновативним бљескањем.

Инвертори синусног таласа Пхоеник Инвертер

Пхоеник инвертори испуњавају високе захтеве и погодни су за индустријску примену. Серија Пхоеник Инвертер је објављена без уграђеног пуњача.

Претварачи су опремљени ВЕ.Бус информационом магистралом и омогућавају рад у паралелним или трофазним конфигурацијама.

Опсег снаге модела је 1,2-5 кВ, ефикасност је 95%, тип напона је синусоидан.

У табели су приказане карактеристике хибридне модификације претварача 48/5000 компаније Вицтрон Енерги. Процењена цена Пхоеник Инвертера снаге 5 кВ је 2500 УСД.

Конкурентске предности:

• „СинусМак“ технологија подржава покретање „тешких терета“;
• два режима уштеде енергије – опција претраживања оптерећења и смањење струје празног хода;
• присуство алармног релеја - обавештење о прегревању, недовољном напону батерије итд.;
• подешавање програмабилних параметара преко рачунара.

Да би се постигла велика снага, до шест претварача се може повезати паралелно на фазу. На пример, комбинација шест уређаја са оценом 48/5000 може да обезбеди излазну снагу од 48 кВ/30 кВА.

Домаћи МАП уређаји Хибрид и Доминатор

Компанија МАП Енергиа развила је две модификације хибридног претварача: Гибрид и Доминатор.

Опсег снаге опреме је 1,3-20 кВ, временски период за пребацивање између режима је до 4 мс, обезбеђена је могућност "пумпања" електричне енергије у градску мрежу.

Упоредна табела могућности претварача. Оба типа могу да раде у ЕЦО режиму; сваки модел се „повезује“ са веб сервером за даљинско праћење и прилагођавање

Опште карактеристике хибридних и Доминатор претварача напона:

• трансформатор на бази торуса;
• Нема стабилизације улазног напона;
• режим "пумпања" снаге;
• излаз је чисти синус;
• стварање вишка енергије у мрежу;
• ограничење потрошње струје на улазу наизменичне струје;
• класа ИП21;
• потрошња у "слееп" режиму је 2-5В.

Ефикасност претварача достиже 93-96%. Уређаји су успешно прошли тестове за употребу на ултра ниским температурама (гранична вредност -25°, прихватљиво је краткотрајно смањење на -50°Ц).

Могући дијаграми повезивања

Приликом изградње фотонапонског комплекса у комбинацији са централном мрежом, постоје различите опције за повезивање претварача.

Опција #1 - коло са ДЦ контролером пуњења

Најпопуларнија опција је када се батерија пуни преко соларног контролера МППТ (анализа тачке вршне снаге).

Коло користи претварач који подржава пренос електричне енергије у мрежу или оптерећење ако напон батерије премашује параметар који је одредио корисник

Карактеристике решења:

• ефикасно коришћење обновљиве енергије када је мрежа укључена/искључена;
• могућност активирања рада из соларног система након што се батерија испразни.

И друго решење су незнатно повећани губици за конверзију енергије у одељку „контролор-батерија-инвертер”.

Опција #2 - шема са хибридним и мрежним претварачем

Мрежни претварач на излазу батеријског претварача. Према дијаграму, два претварача су повезана на различите соларне панеле.

Хибридни претварач је повезан са опционим фотонапонским панелом за пуњење батерије, а мрежни претварач је повезан са главним соларним модулом.

У нормалним условима (присуство електричне струје), мрежни претварач напаја редундантно оптерећење, ефикасност конверзије је око 95%. Вишак енергије иде на батерију, а када се напуни, одлази у општу мрежу

Карактеристике система:

• непрекидан рад без обзира на присуство централног мрежног напона;
• висока ефикасност и минимизација губитака на страни једносмерне струје због довољног нивоа напона соларне батерије;
• батерије скоро увек раде у бафер режиму, што повећава њихов радни век;
• употреба хибридних претварача дизајнираних за пуњење батерије из излаза;
• потреба за подешавањем рада мрежног претварача.

Укупна снага мрежног претварача не би требало да пређе снагу хибридног "конвертера" - ово вам омогућава да користите енергију соларних панела у случају пражњења батерије или нестанка мреже.

Без обзира на изабрано коло, приликом повезивања претварача треба узети у обзир низ нијанси:

1. Жичане везе за ДЦ не морају бити дугачке. Препоручљиво је поставити инвертер у непосредној близини (до 3 м) соларних панела, а затим „изградити“ главни вод помоћу наизменичне струје.
2. Претварач се не сме монтирати на конструкције од запаљивих материјала.
3. Зидни претварач се налази у нивоу очију ради лакшег читања информација са дисплеја.

Постоје посебни захтеви за повезивање модела снаге веће од 500 В. Веза мора бити чврста са поузданим контактом између терминала уређаја и жица.

Такође на нашој веб страници постоје и други чланци о соларној енергији и повезивању појединачних компоненти и модула приликом склапања аутономног система.

Препоручујемо вам да прочитате следеће материјале:

• Шема повезивања за соларне панеле: на контролер, на батерију и сервисиране системе
• Соларни пуњач батерија: уређај и принцип рада соларног пуњења
• Како направити соларну батерију својим рукама: методе састављања и уградње соларне плоче

Закључци и користан видео на тему

Концепт "хибридног претварача", његова структура, функције и опције:

Преглед могућности, режима рада и ефикасности коришћења вишенаменског претварача ИнфиниСолар од 3 кВ:

Пројектовање соларног система напајања је сложен и одговоран задатак. Прорачун потребних параметара, избор компоненти соларног комплекса, повезивање и пуштање у рад најбоље је поверити професионалцима.

Учињене грешке могу довести до кварова система и неефикасне употребе скупе опреме.

Да ли бирате најбољу опцију претварача за рад аутономног система за снабдевање соларном енергијом? Имате ли питања која нисмо покрили у овом чланку? Питајте их у коментарима испод - покушаћемо да вам помогнемо.

Или сте можда приметили нетачности или недоследности у представљеном материјалу? Или желите да допуните теорију практичним препорукама заснованим на личном искуству? Пишите нам о томе, поделите своје мишљење.