Inversor híbrido para painéis solares: a escolha e os princípios do dispositivo

Sistemas de fornecimento de energia com uso simultâneo de fonte de alimentação tradicional e eletricidade do sol - solução economicamente viável para uso doméstico, casa de campo, aldeamentos turísticos e industrial instalações.

Um elemento indispensável do complexo é um inversor híbrido para células solares, que determina os modos de fornecimento de tensão, garantindo operação ininterrupta e eficiência do sistema solar.

Para que o sistema funcione com eficiência, você não precisa apenas escolher o modelo ideal, mas também conectá-lo corretamente. E como fazer isso - vamos analisar em nosso artigo. Considere também os tipos existentes de conversores e as melhores ofertas no mercado hoje.

Avaliação dos recursos do inversor híbrido

O uso de energia solar renovável em combinação com uma fonte de alimentação centralizada fornece várias vantagens. O funcionamento normal do sistema solar garante o bom funcionamento dos seus principais modelos: painéis solares, controlador de carregamento, a bateria, bem como um dos elementos-chave - o inversor.

Um inversor de sistema solar é um dispositivo para converter corrente contínua (CC) de painéis fotovoltaicos em eletricidade alternada. É na tensão atual de 220 V trabalha eletrodomésticos. Sem um inversor, a geração de energia não tem sentido.

É melhor avaliar as capacidades do modelo híbrido em comparação com as peculiaridades do trabalho de seus concorrentes mais próximos - "conversores" autônomos e de rede.

Tipo de conversor de rede

O dispositivo opera com uma carga elétrica comum. A saída do inversor é conectada aos consumidores de eletricidade, a rede de alto-falante.

O esquema é simples, mas tem várias limitações:

• operabilidade na disponibilidade de corrente alternada na rede;
• a tensão da rede deve ser relativamente estável e corresponder à faixa de operação do conversor.

A variedade está em demanda em casas particulares com a atual tarifa "verde" para eletrificação.

Opção de dispositivo autônomo

O dispositivo é alimentado por bateriaque recebe carga dos painéis solares através do controlador MPPT. O sistema usa diferentes tipos de baterias, incluindo baterias de lítio de alta tecnologia.

No “enchimento” máximo do acumulador, o excesso de energia é transmitido para a entrada do inversor, cuja saída é conectada aos usuários finais da UA.

No caso de falta de atividade solar, a energia é retirada das baterias e é "convertida" através do inversor de tensão.

Características da instalação autônoma:

• a possibilidade de operação independente na ausência de corrente alternada;
• alguns modelos suportam o modo de operação na tarifa "verde";
• Eficiência de instalações - 90-93%.

Para garantir a autonomia absoluta do objeto, é preciso cálculo de poder de heliopanels e consumo de energia suficiente da bateria.

Tipo de inversor híbrido

O modelo difere dos dispositivos descritos acima por uma “arquitetura” especial de fabricação. No interior, há um diagrama de fiação especial que permite ao conversor operar em paralelo com a fonte atual (rede, gerador).

Ao mesmo tempo, a carga é alimentada pela rede central e célula solar, com a função prioritária atribuída ao fornecedor DC.

Vantagens competitivas estão na versatilidade de inversores do tipo híbrido:

1. Network - uma espécie de bateria espaçosa com uma eficiência de 100%. Todo excedente produzido por placas fotovoltaicas pode ser redirecionado para a rede central a uma tarifa "verde".
2. Fonte de alimentação ininterrupta. Quando a fonte de alimentação principal é desconectada, o sistema é reconstruído em um modo autônomo, protegendo todos os consumidores contra surtos de tensão.
3. Aumentar o limite de energia da rede durante cargas de pico adicionando energia do complexo inversor de bateria.

Quando o consumo de heliocomplex diminui, ele muda para o modo de carregamento e depois de um tempo está novamente pronto para uso. A função de dupla potência pode ser indicada: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.

A adição de energia ocorre de acordo com os seguintes princípios:

• se a energia usada for menor que o consumo máximo da rede, além da energia da carga, a bateria de armazenamento é carregada;
• na ausência de tensão na rede consome eletricidade gerada a partir da bateria e convertida pelo inversor;
• se a carga exceder o valor limite da energia da rede, a deficiência é compensada pela eletricidade acumulada da bateria solar.

Os modos de operação listados são capazes de suportar modelos híbridos com um carregador.

Variedades de transdutores de corrente

Escolhendo o "coração" do sistema de alimentação autônoma, você deve comparar corretamente as tarefas atribuídas ao equipamento com seu potencial.

As principais características da classificação dos inversores híbridos são: um algoritmo para alterar os modos de operação, a forma da tensão de saída e a possibilidade de manutenção de uma rede monofásica ou trifásica.

Comparação de BBP e instalação híbrida

Algumas empresas involuntariamente enganam o consumidor, chamando a unidade de fonte de alimentação ininterrupta (FOB) de um inversor híbrido. Parece que ambos os dispositivos executam tarefas semelhantes, mas há uma diferença significativa.

BBP é um inversor de carga. O módulo garante principalmente o gasto de energia da usina fotovoltaica e, quando deficiente, muda para o consumo de energia da rede.

O funcionamento do sistema no modo "jerk" provoca um ciclo adicional da bateria e acelera o seu desgaste. Na maioria dos BBPs de baixo custo, a tensão limite é definida sem a possibilidade de regulação.

Nos modelos de inversores híbridos para células solares, esses saltos são excluídos - a unidade se ajusta à potência necessária e trabalha simultaneamente com diferentes fontes de corrente.

Você pode escolher independentemente o consumo prioritário. Por via de regra, a ênfase está no gasto de energia de painéis solares. Em algumas unidades híbridas, existe uma opção para limitar a energia proveniente da rede da cidade.

Variedades de formas de onda do inversor

Os transdutores de corrente da célula solar são classificados por tipo de sinal de saída.

Existem:

• onda senoidal pura;
• seno modificado (quase sinusoidal);
• meandro

A última opção praticamente não é usada na prática, uma vez que uma mudança brusca na polaridade causa mau funcionamento no equipamento.

O que é uma onda senoidal pura?

O conversor fornece um sinal de alta qualidade que excede a forma da corrente da rede. Esta é a melhor opção para garantir o funcionamento de equipamentos "sensíveis": caldeiras de aquecimento, compressores, motores elétricos, equipamentos médicos e dispositivos baseados em fontes de transformadores fonte de alimentação.

Recursos quase senoidais

Transmissão de sinal de energia na forma de uma onda senoidal modificada pode reduzir a eficiência alguns aparelhos, provocar ruído, causar interferências ou causar danos equipamento.

Ao energizar transformadores de baixa frequência, os motores assíncronos e síncronos observaram a perda de energia em 20-30%. Esse "defeito" é convertido em energia térmica, superaquecendo os dispositivos.

Inversores com sinal pseudo-sinusoidal são compactos e acessíveis. Seu uso é apropriado para alimentar dispositivos sem cargas indutivas, projetados para consumir os componentes ativos de energia elétrica.

Este grupo inclui: aquecedores termoelétricos, sistemas de iluminação incandescente e outras estruturas resistivas.

A forma do sinal de saída é indicada no passaporte do inversor ou bespereboynik. Possível notação: “Back” - uma garantia da ausência de um seno puro, “Smart” - a probabilidade de obter uma corrente de qualidade na saída.

Alguns fabricantes no documento anexo observam o coeficiente harmônico (índice de distorção não linear). Se o parâmetro for menor que 8%, a unidade produzirá um seno quase perfeito.

Modelos monofásicos e trifásicos

Os inversores monofásicos são predominantemente incorporados em um sistema fotovoltaico doméstico com uma tensão padrão de 220V.

O intervalo da tensão de saída quando conectado a uma fase em diferentes modelos varia de 210-240V, a freqüência de saída é de 47 a 55 Hz, a potência é de 300 a 5000 watts.

Inversores monofásicos estão disponíveis para valores padrão de tensão da bateria de 12, 24 e 48 V. Para que o conversor não funcione no limite de possibilidades, é necessário coordenar a potência do “conversor” com a voltagem da bateria ou bateria solar.

Inversores trifásicos são usados ​​para fornecer corrente trifásica, fornecendo energia para os motores elétricos. Aplicação primária - produção, oficinas, finalidade comercial.

Os inversores trifásicos distinguem-se pela alta potência (3-30 kW), uma ampla gama de tensão CA de saída (220V / 400V).

No mercado existem também modelos combinados. Estes incluem inversores monofásicos com a capacidade de sincronizar as saídas do conversor com um deslocamento de fase - isso permite que você forneça cargas trifásicas. Consideramos todos os tipos de tecnologia para conversão atual de painéis solares em nosso outro artigo.

Opções de seleção de inversor solar

A eficiência do conversor e todo o sistema de alimentação elétrica depende em grande parte da escolha correta dos parâmetros do equipamento.

Além das características acima devem ser avaliadas:

• potência de saída;
• tipo de proteção;
• temperatura de operação;
• dimensões de instalação;
• Eficiência;
• disponibilidade de funções adicionais.

Considere além disso todas estas características mais detalhadamente.

Critério nº 1 - poder do dispositivo

O valor do inversor "solar" é selecionado com base na carga máxima na rede e na vida útil estimada da bateria. No modo de partida, o conversor é capaz de fornecer um aumento de curto prazo na energia no momento do comissionamento de cargas capacitivas.

Este período é típico ao ligar lava-louças, máquinas de lavar ou refrigeradores.

Ao usar lâmpadas de iluminação e a TV, o inversor de baixa potência em 500-1000 W se aproximará. Como regra, o cálculo da potência total do equipamento sendo operado é necessário. O valor desejado é indicado diretamente no estojo do instrumento ou no documento anexo.

Critério nº 2 - nível de proteção

Um inversor solar de qualidade deve ter vários níveis de proteção. Possíveis opções: sistema de resfriamento forçado, aviso de curto-circuito, proteção contra falhas e surtos de tensão na rede.

É importante - a presença de uma caixa reforçada selada, impedindo a entrada de partículas de poeira, umidade. A taxa de proteção do equipamento elétrico é padronizada de acordo com a padronização IEC-952.

Para condições de operação ao ar livre, modelos com o índice IP65 são adequados - a força e confiabilidade do inversor permite seu uso na atmosfera externa.

Critério nº 3 - temperatura e dimensões de trabalho

Uma ampla gama de valores é um indicador de qualidade decente do conjunto do inversor. O valor do indicador é particularmente relevante ao colocar o conversor em uma sala sem aquecimento.

O peso é um indicador indireto da qualidade do inversor. Existe uma opinião - quanto mais pesado o conversor, mais poderoso ele é. Isto é devido à presença no equipamento de alta potência do transformador.

Em modelos "leves", a ausência de um transformador pode causar a quebra do inversor quando uma alta corrente de partida é aplicada.

Critério # 4 - Eficiência

Os especialistas recomendam a compra de "conversores" de corrente com uma eficiência de 90%. Somente com esse parâmetro o sistema solar funcionará eficientemente, e seu arranjo é conveniente. Perda de 10% da energia solar é um "luxo" inaceitável.

Funcionalidade adicional. Recursos avançados afetam o custo do equipamento e nem sempre estão em demanda. No entanto, algumas opções justificam o dinheiro gasto.

Os "dispositivos" úteis e necessários incluem:

• adição automática de energia do inversor à rede elétrica;
• ajuste do período de carregamento da bateria;
• seleção da fonte atual prioritária;
• manutenção do trabalho com baterias de diferentes tipos (alcalina, fosfato de ferro-lítio, hélio, AGM, ácido);
• possibilidade de trabalho combinado com um conversor de rede;
• definir o indicador de tensão - aviso de "surtos" da tensão da rede;
• a possibilidade de atualizar o inversor atualizando o firmware.

Os conversores modernos podem ser conectados a um PC para programação e monitoramento.

Visão geral de conversores híbridos populares

Entre os consumidores, boas críticas foram recebidas por inversores de empresas estrangeiras: Xtender (Suíça), Prosolar (China), Victor Energy (Holanda), SMA (Alemanha) e Xantrex (Canadá). Representante doméstico - MAP Sine.

Linha de Inversores Multifunções Xtender

O transdutor híbrido Studer da Xtender é o epítome do padrão de qualidade suíço em eletrônica de potência. Os inversores solares da série Xtender distinguem-se pelas suas características de resistência exponencial e extensa funcionalidade.

Variedade de modelos: ХТS - representantes de baixa potência, HTM - modelos de média potência, ХТН - inversores de alta potência.

Cada série de conversores híbridos Xtender possui as seguintes características e opções:

• alimentação de onda senoidal pura;
• "Mix" poder para a rede da bateria;
• enquanto reduz o consumo de tensão da rede da fonte de alimentação central é reduzido;
• dois modos de seleção de prioridade: o primeiro é “suave” com alimentação de rede dentro de 10%, o segundo está cheio comutando para a bateria;
• variedade de configurações do instiller;
• gerenciamento do gerador de backup;
• modo de espera com uma ampla gama de regulação;
• monitoramento remoto dos parâmetros do sistema.

Em todas as versões há uma função Smart Boost - conexão a diferentes “fornecedores” de energia (grupo gerador, inversor de rede) e Power Shaving - cobertura garantida de cargas de pico.

Conversores ótimos do Prosolar

O modelo chinês possui boas características e um custo aceitável (cerca de 1200 cu). O conversor otimiza o funcionamento das células solares, economizando energia não utilizada na bateria.

Características distintivas:

• opção de rastreamento do ponto de potência limite da bateria solar;
• display LCD de informações com exibição dos parâmetros operacionais do sistema;
• Carregador de bateria de 3 níveis;
• ajuste da corrente máxima até 25A;
• inversor do comunicador.

O conversor é conectado ao PC via software (fornecido como um conjunto). É possível atualizar o inversor através de piscadas inovadoras.

Inversores sinusoidais Phoenix Inverter

Os inversores Phoenix atendem a altas exigências e são adequados para aplicações industriais. A série Phoenix Inverter é lançada sem um carregador embutido.

Os conversores são equipados com um barramento de informação VE.Bus e podem ser operados em configurações paralelas ou trifásicas.

A faixa de potência da gama do modelo é de 1,2-5 kW, a eficiência é de 95%, o tipo de tensão é uma sinusóide.

Vantagens competitivas:

• tecnologia "SinusMax" suporta o lançamento de "cargas pesadas";
• dois modos de economia de energia - opção de busca de carga e menor corrente ociosa;
• presença de relé de alarme - aviso de sobreaquecimento, tensão insuficiente da bateria, etc .;
• Configurando parâmetros programáveis ​​via PC.

Para obter alta potência, é possível a conexão paralela à fase de até seis conversores. Por exemplo, uma combinação de seis dispositivos com um valor nominal de 48/5000 é capaz de fornecer uma potência de saída de 48kW / 30kVA.

Aparelhos domésticos MAP Gibrid and Dominator

A MAP Energia desenvolveu duas versões de um conversor híbrido: Gibrid e Dominator.

A faixa de potência do equipamento é de 1,3 a 20 kW, o intervalo de tempo para alternar entre os modos é de até 4 ms, a possibilidade de “bombear” a eletricidade para a rede da cidade é fornecida.

Características gerais dos conversores de tensão Gibrid e Dominator:

• um transformador baseado em toros;
• a estabilização da tensão de entrada está ausente;
• modo de troca de energia;
• saída - seno puro;
• geração de excesso de energia na rede;
• limitando o consumo atual na entrada da UA;
• classe IP21;
• consumo no modo "sleep" - 2-5W.

A eficiência dos conversores atinge 93-96%. Os dispositivos passaram com sucesso nos testes para uso em temperaturas ultra-baixas (o valor limite é de -25 °, uma redução de curto prazo para -50 ° C é permitida).

Possíveis diagramas de fiação

Ao construir um complexo fotovoltaico combinado com uma rede central, existem várias opções para conectar o inversor.

Opção nº 1 é um circuito com um controlador de carregamento de CC

A opção mais popular, onde o carregamento da bateria é realizado através do controlador solar MRRT (análise do ponto de potência de pico).

Recursos da solução:

• uso eficiente de energia renovável na presença / desconexão da rede;
• a capacidade de ativar o trabalho do sistema solar depois que a bateria estiver fraca.

E outra solução é aumentar ligeiramente as perdas de conversão de energia no segmento “controlador-inversor-bateria”.

Opção nº 2 - circuito conversor híbrido e de rede

Conversor de rede na saída do inversor de bateria. De acordo com o diagrama, dois conversores são conectados a diferentes baterias solares.

O conversor híbrido é conectado a um painel fotovoltaico opcional para recarregar a bateria, a rede elétrica é conectada ao módulo solar principal.

Recursos do sistema:

• operação suave, independentemente da presença de uma tensão de rede central;
• alta eficiência e minimização de perdas no lado CC devido ao nível de tensão suficiente da bateria solar;
• as baterias quase sempre funcionam em modo buffer, o que aumenta sua vida útil;
• o uso de inversores híbridos, projetados para carregar a bateria a partir da saída;
• a necessidade de ajustar o funcionamento do inversor de rede.

A potência total do conversor de energia não deve exceder a potência do "conversor" híbrido - isso permite reciclar a energia dos painéis solares em caso de descarga da bateria, desconexão da rede.

Independentemente do esquema escolhido, ao conectar o inversor deve considerar um número de nuances:

1. Conexões com fio para DC não devem ser longas. É desejável colocar o inversor em proximidade (até 3 m) dos painéis solares e, em seguida, “construir” a linha principal com CA.
2. O conversor não deve ser montado em materiais combustíveis.
3. O inversor de parede está localizado no nível dos olhos para facilitar a leitura das informações do monitor.

Existem requisitos especiais para conectar modelos com uma capacidade de mais de 500 watts. A conexão deve ser apertada com contato confiável entre os terminais do instrumento e os fios.

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• Diagrama de conexão das baterias solares: ao controlador, à bateria e aos sistemas servidos
• Carregador de bateria solar: o dispositivo e o princípio de operação de carregamento do sol
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Conclusões e vídeos úteis sobre o tema

O conceito de "inversor híbrido", seu dispositivo, funções e versões:

Uma visão geral dos recursos, modos de operação e eficiência do uso do conversor multifuncional InfiniSolar de 3 kW:

Projetar um sistema de energia solar é uma tarefa complexa e exigente. É melhor confiar o cálculo dos parâmetros necessários, a seleção dos componentes compostos do complexo solar, conexão e comissionamento para profissionais.

Erros podem levar a falhas no sistema e uso ineficiente de equipamentos caros..

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