Sistemas de suministro de energía con uso simultáneo de la fuente de alimentación tradicional y electricidad del sol - Solución económica para hogares privados, casas de campo, pueblos de vacaciones e industriales. locales.
Un elemento indispensable del complejo es un inversor híbrido para células solares, que determina los modos de suministro de voltaje, lo que garantiza el funcionamiento ininterrumpido y la eficiencia del sistema solar.
Para que el sistema funcione de manera eficiente, no solo debe elegir el modelo óptimo, sino también conectarlo correctamente. Y cómo hacerlo, lo analizaremos en nuestro artículo. También considere los tipos de convertidores existentes y las mejores ofertas en el mercado hoy en día.
Contenido del artículo:
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Evaluación de las características del inversor híbrido.
- Tipo de convertidor de red
- Opción de dispositivo autónomo
- Tipo inversor híbrido
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Variedades de transductores de corriente.
- Comparación de BBP e instalación híbrida
- Variedades de forma de onda del inversor.
- Modelos monofásicos y trifásicos.
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Opciones de selección de inversor solar
- Criterio # 1 - potencia del dispositivo
- Criterio # 2 - nivel de protección
- Criterio # 3 - temperatura de trabajo y dimensiones
- Criterio # 4 - Eficiencia
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Descripción general de los convertidores híbridos populares
- Línea inversora multifunción Xtender
- Convertidores de Prosolar Optimum
- Inversores sinusoidales Phoenix Inverter
- Dispositivos domésticos MAP Gibrid y Dominator
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Posibles diagramas de cableado
- La opción # 1 es un circuito con un controlador de carga DC
- Opción # 2 - circuito híbrido y convertidor de red
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
Evaluación de las características del inversor híbrido.
El uso de energía solar renovable en combinación con una fuente de alimentación centralizada ofrece varias ventajas. El funcionamiento normal del sistema solar garantiza el buen funcionamiento de sus principales modelos: paneles solares, controlador de carga, la batería, así como uno de los elementos clave - el inversor.
Un inversor de sistema solar es un dispositivo para convertir la corriente continua (CC) de paneles fotovoltaicos en electricidad alterna. Se encuentra en la tensión de corriente de 220 V funciona con electrodomésticos. Sin un inversor, la generación de energía no tiene sentido.
Diagrama de funcionamiento del sistema: 1 - módulos solares, 2 - controlador de carga, 3 - batería recargable, 4 - convertidor de voltaje (inversor) con alimentación de corriente alterna (CA)
Es mejor evaluar las capacidades del modelo híbrido en comparación con las peculiaridades del trabajo de sus competidores más cercanos: autónomos y "convertidores" de red.
Tipo de convertidor de red
El dispositivo funciona con una carga eléctrica común. La salida del inversor está conectada a los consumidores de electricidad, la red de altavoces.
El esquema es simple, pero tiene varias limitaciones:
- operabilidad a disponibilidad de corriente alterna en la red;
- La tensión de red debe ser relativamente estable y corresponder al rango de funcionamiento del convertidor.
La variedad está en demanda en casas privadas con la tarifa "verde" actual para la electrificación.
Por la tarde, con un consumo de energía mínimo, la corriente generada fluye a la red a tasas "verdes", desde la tarde hasta la mañana, el edificio se "alimenta" del suministro eléctrico centralizado.
Opción de dispositivo autónomo
El dispositivo es alimentado por bateríaque recibe la carga de los paneles solares a través del controlador MPPT. El sistema utiliza diferentes tipos de baterías, incluyendo baterías de litio de alta tecnología.
En el “llenado” máximo del acumulador, el exceso de energía se transmite a la entrada del inversor, cuya salida está conectada a los usuarios finales de la AU.
En el caso de una falta de actividad solar, la energía se toma de las baterías y se "convierte" a través del inversor de voltaje.
Características de la instalación autónoma:
- la posibilidad de operación independiente en ausencia de red de CA;
- algunos modelos admiten el modo de operación en la tarifa "verde";
- Eficiencia de las instalaciones - 90-93%.
Para garantizar la absoluta autonomía del objeto se precisa una cálculo de potencia de heliopaneles y suficiente consumo de energía de la batería.
Opción de uso independiente del inversor sin la inclusión de una conexión de red centralizada. El convertidor autónomo está en demanda en áreas con una falta completa o baja calidad de suministro de electricidad
Tipo inversor híbrido
El modelo se diferencia de los dispositivos descritos anteriormente por una "arquitectura" especial de fabricación. En el interior, hay un diagrama de cableado especial que permite que el convertidor funcione en paralelo con la fuente actual (red, generador).
Al mismo tiempo, la carga se alimenta desde la red central y célula solar, con la función de prioridad asignada al proveedor de corriente continua.
El convertidor híbrido le permite consumir la energía del sol de la manera más eficiente posible sin tener que cambiar de la red de suministro de energía desde la estación central o el generador
Las ventajas competitivas se encuentran en la versatilidad de los inversores de tipo híbrido:
- Red - Un tipo de batería espaciosa con una eficiencia del 100%. Todo el excedente producido por las placas fotovoltaicas se puede redirigir a la red central a una tarifa "verde".
- Fuente de alimentación ininterrumpida. Cuando se desconecta la fuente de alimentación principal, el sistema se reconstruye en un modo autónomo, protegiendo a todos los consumidores de las sobrecargas de voltaje.
- Aumente el límite de potencia de la red durante las cargas pico. añadiendo energía del complejo batería-inversor.
Cuando el consumo del heliocomplejo disminuye, cambia al modo de carga y después de un tiempo vuelve a estar listo para su uso. Se puede indicar la función de doble potencia: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.
La adición de poder se produce de acuerdo con los siguientes principios:
- Si la energía utilizada es menor que el consumo máximo de la red, además de la energía de carga, la batería de almacenamiento se carga.
- en ausencia de voltaje en la red consume electricidad generada por la batería y convertida por el inversor;
- Si la carga excede el valor límite de la alimentación de la red, entonces la deficiencia se compensa con la electricidad acumulada de la batería solar.
Los modos de operación enumerados son capaces de admitir modelos híbridos con un cargador.
Algunos inversores multifuncionales están diseñados para la conexión simultánea de varias líneas de CA para la transferencia automática de reserva. Los modelos de alta tecnología regulan de forma independiente la carga de la batería.
Variedades de transductores de corriente.
Al elegir el "corazón" del sistema de alimentación eléctrica autónomo, debe comparar correctamente las tareas asignadas al equipo con su potencial.
Las características principales de la clasificación de los inversores híbridos son: un algoritmo para cambiar los modos de operación, la forma de la tensión de salida y la posibilidad de servicio de una red monofásica o trifásica.
Comparación de BBP e instalación híbrida
Algunas compañías involuntariamente inducen a error al consumidor, llamando a la unidad de fuente de alimentación ininterrumpida (FOB) un inversor híbrido. Parece que ambos dispositivos realizan tareas similares, pero hay una diferencia significativa.
BBP es un inversor cargador. El módulo garantiza principalmente el gasto de energía de la planta fotovoltaica, y cuando es deficiente, cambia al consumo de energía de la red.
BBP no puede realizar la función de "mezclar" la electricidad acumulada de las baterías con la red. El consumo de prioridad de una fuente de CC se realiza desconectándose de la red y cambiando al funcionamiento de la batería
El funcionamiento del sistema en el modo "jerk" provoca un ciclo adicional de la batería y acelera su desgaste. En la mayoría de los BBP de bajo costo, el voltaje de umbral se establece sin la posibilidad de regulación.
En los modelos de inversores híbridos para células solares, estos saltos están excluidos: la unidad se ajusta a la potencia requerida y trabaja simultáneamente con diferentes fuentes de corriente.
Puede elegir de forma independiente el consumo prioritario. Como regla general, el énfasis está en el gasto de energía de los paneles solares. En algunas unidades híbridas, hay una opción para limitar la energía que proviene de la red de la ciudad.
Comparación de funciones de modificaciones populares de "convertidores" híbridos y BBP. La serie de modelos Victron ofrece la posibilidad de aumentar la potencia del inversor debido a la red
Variedades de forma de onda del inversor.
Los transductores de corriente de células solares se clasifican por tipo de señal de salida.
Hay
- onda sinusoidal pura;
- seno modificado (cuasi-sinusoide);
- meandro
La última opción prácticamente no se usa en la práctica, ya que un cambio brusco en la polaridad causa un mal funcionamiento en el equipo.
Un inversor con una señal "en forma de U" no podrá proteger los dispositivos contra las sobrecargas de energía. Además, la parte principal de los electrodomésticos no percibe corriente de "meandro".
¿Qué es una onda sinusoidal pura?
El convertidor proporciona una señal de alta calidad que supera la forma de la corriente de la red. Esta es la mejor opción para garantizar el funcionamiento de equipos "sensibles": calderas de calefacción, Compresores, motores eléctricos, equipos médicos y dispositivos basados en fuentes de transformadores. fuente de alimentación
Desventajas de las oscilaciones sinusoidales del inversor: alto costo y gran tamaño. Comprar un convertidor con un seno puro costará el doble que un modelo con una cuasi sinusoide a tasas iguales de potencia final
Características cuasi-senoidales
La transmisión de la señal de energía en forma de onda sinusoidal modificada puede reducir la eficiencia Algunos aparatos, provocan ruidos, provocan interferencias o dañan. equipamiento
Al alimentar transformadores de baja frecuencia, los motores asíncronos y síncronos observan una pérdida de potencia en un 20-30%. Este "defecto" se convierte en energía térmica, sobrecalentando los dispositivos.
Los inversores con una señal pseudo-sinusoidal son compactos y asequibles. Su uso es apropiado para alimentar dispositivos sin cargas inductivas, diseñados para consumir los componentes activos de la energía eléctrica.
Este grupo incluye: calentadores termoeléctricos, sistemas de iluminación incandescentes y otras estructuras resistivas.
Variantes de seno modificadas: 1 - forma complicada del meandro con una pausa, 2 - acercándose al seno puro aumentando el número de transiciones
La forma de la señal de salida se indica en el pasaporte del inversor o bespereboynik Posible notación: "Atrás" - una garantía de la ausencia de un seno puro, "Inteligente" - la probabilidad de obtener una corriente de calidad en la salida.
Algunos fabricantes en el documento adjunto notan el coeficiente armónico (índice de distorsión no lineal). Si el parámetro es inferior al 8%, la unidad produce un seno casi perfecto.
Modelos monofásicos y trifásicos.
Los inversores monofásicos están integrados principalmente en un sistema fotovoltaico doméstico con un voltaje estándar de 220V.
El rango del voltaje de salida cuando se conecta a una fase en diferentes modelos varía de 210-240V, la frecuencia de salida es de 47-55 Hz, la potencia es de 300-5000 vatios.
Los inversores monofásicos están disponibles para valores de voltaje de batería estándar de 12, 24 y 48 V. Para que el convertidor no funcione al límite de posibilidades, es necesario coordinar la potencia del "convertidor" con el voltaje de la batería solar o la batería.
Rango de dependencia de las características de la batería (voltaje - V) y convertidor solar (potencia nominal - W): 12 V - dentro de 600 W, 24 V - hasta 1.5 kW, 48 V - más de 1.5 kW
Los inversores trifásicos se utilizan para suministrar corriente trifásica, proporcionando energía a los motores eléctricos. Aplicación primaria - producción, talleres, fines comerciales.
Los inversores trifásicos se distinguen por su alta potencia (3-30 kW), una amplia gama de voltaje de CA de salida (220V / 400V).
En el mercado también existen modelos combinados. Estos incluyen inversores monofásicos con la capacidad de sincronizar las salidas del convertidor con un cambio de fase, lo que le permite suministrar cargas trifásicas. Consideramos todo tipo de tecnología para la conversión actual de paneles solares en nuestro otro articulo.
Opciones de selección de inversor solar
La eficiencia del convertidor y todo el sistema de suministro eléctrico depende en gran medida de la elección correcta de los parámetros del equipo.
Además de las características anteriores se deben evaluar:
- potencia de salida;
- tipo de protección;
- temperatura de funcionamiento;
- dimensiones de la instalación;
- Eficiencia;
- Disponibilidad de funciones adicionales.
Considere además todas estas características con más detalle.
Criterio # 1 - potencia del dispositivo
El valor del inversor "solar" se selecciona en función de la carga máxima en la red y la vida útil estimada de la batería. En el modo de arranque, el convertidor es capaz de entregar un aumento de potencia a corto plazo en el momento de la puesta en servicio de cargas capacitivas.
Este período es típico cuando se encienden lavaplatos, lavadoras o refrigeradores.
Cuando utilice lámparas de iluminación y el televisor, se acercará el inversor de baja potencia de 500-1000 W. Como regla general, se requiere el cálculo de la potencia total del equipo que se está operando. El valor deseado se indica directamente en la caja del instrumento o en el documento adjunto.
Es deseable que el valor resultante se incremente en un 20-30%; esta será la potencia de salida requerida del inversor. Por ejemplo, la potencia total del equipo es de 500 W / h, la vida útil de la batería es de 5 horas. Cálculo: 500 W / h * 5h * 1.2 = 3000 W / h
Criterio # 2 - nivel de protección
Un inversor solar de calidad debe tener varios niveles de protección. Posibles opciones: sistema de enfriamiento forzado, advertencia de cortocircuito, protección contra fallas y sobrecargas de voltaje en la red.
Es importante: la presencia de una caja reforzada sellada, que evita la entrada de partículas de polvo y la humedad. La tasa de protección de equipos eléctricos está estandarizada de acuerdo con la estandarización IEC-952.
El índice se denota como IP AB, donde A es el nivel de protección contra la penetración de partículas extrañas dentro del dispositivo, B es la resistencia a la humedad.
Para condiciones de operación al aire libre, los modelos con el índice IP65 son adecuados: la resistencia y confiabilidad del inversor permite su uso en la atmósfera externa.
Criterio # 3 - temperatura de trabajo y dimensiones
Una amplia gama de valores es un indicador de calidad decente del ensamblaje del inversor. El valor del indicador es particularmente relevante cuando se coloca el convertidor en una habitación sin calefacción.
El peso es un indicador indirecto de la calidad del inversor. Hay una opinión: cuanto más pesado es el convertidor, más poderoso es. Esto se debe a la presencia en el equipo de alta potencia del transformador.
En los modelos "livianos", la ausencia de un transformador puede causar que el inversor se rompa cuando se aplica una corriente de arranque alta.
Según las observaciones, un kilogramo del peso del convertidor solar corresponde a una potencia de salida de 100 vatios. Las dimensiones del inversor determinan cómo se instala.
Criterio # 4 - Eficiencia
Los expertos recomiendan comprar "convertidores" de corriente con una eficiencia del 90%. Solo con un parámetro de este tipo funcionará el sistema solar de manera eficiente, y su disposición es conveniente. La pérdida del 10% de la energía solar es un "lujo" inaceptable.
Funcionalidad adicional. Las características avanzadas afectan el costo del equipo y no siempre están en demanda. Sin embargo, algunas opciones justifican el dinero gastado.
Los "dispositivos" útiles y necesarios incluyen:
- adición automática de energía del inversor a la red eléctrica;
- ajuste del periodo de carga de la batería;
- selección de la fuente actual de prioridad;
- Mantenimiento del trabajo con baterías de diferentes tipos (alcalinas, litio-fosfato de hierro, helio, AGM, ácido);
- posibilidad de trabajo combinado con un convertidor de red;
- ajuste del indicador de tensión - advertencia de "sobretensiones" de la tensión de red;
- la posibilidad de actualizar el inversor actualizando el firmware.
Los convertidores modernos se pueden conectar a una PC para programar y monitorear.
Para rastrear el trabajo de equipos y redes eléctricas, los fabricantes ofrecen software gratuito. Una opción interesante es la posibilidad de enviar alertas por SMS sobre el estado del sistema a petición del usuario
Descripción general de los convertidores híbridos populares
Entre los consumidores, los inversores de empresas extranjeras recibieron buenas críticas: Xtender (Suiza), Prosolar (China), Victor Energy (Países Bajos), SMA (Alemania) y Xantrex (Canadá). Representante doméstico - MAP Sine.
Línea inversora multifunción Xtender
El transductor Studer híbrido de Xtender es el epítome del estándar de calidad suizo en electrónica de potencia. Los inversores solares de la serie Xtender se distinguen por sus características de fuerza exponencial y su amplia funcionalidad.
Variedad de modelos: ХТS - representantes de baja potencia, HTM - modelos de media potencia, ХТН - inversores de alta potencia.
Rangos de potencia de Xtender: ХТS - 0.9-1.4 kW, ТМ - 1.5-4 kW, ХТН - 3-8 kW. Tensión de salida - 230 W, frecuencia - 50 Hz
Cada serie de convertidores híbridos Xtender tiene las siguientes características y opciones:
- alimentación de onda sinusoidal pura;
- "Mezcla" la alimentación a la red desde la batería;
- mientras se reduce el consumo de tensión de red de la fuente de alimentación central se reduce;
- dos modos de selección de prioridad: el primero es "suave" con alimentación de red dentro del 10%, el segundo es el cambio completo a la batería;
- variedad de configuraciones de instiller;
- gestión del generador de respaldo;
- modo de espera con una amplia gama de regulación;
- Monitorización remota de los parámetros del sistema.
En todas las versiones hay una función Smart Boost - conexión a diferentes "proveedores" de energía (grupo electrógeno, inversor de red) y Power Shaving - cobertura garantizada de las cargas máximas.
Convertidores de Prosolar Optimum
El modelo de fabricación china tiene buenas características y un costo aceptable (alrededor de 1200 pies cúbicos). El convertidor optimiza el funcionamiento de las células solares, ahorrando energía no utilizada en la batería.
Especificaciones: forma de voltaje - sinusoide, eficiencia de conversión - 90%, peso de la instalación - 15.5 kg, humedad permisible - 90% sin condensación, temperatura -25 ° С - +60 ° С
Características distintivas:
- opción de seguimiento del punto de la energía límite de la batería solar;
- pantalla LCD de información con visualización de los parámetros operativos del sistema;
- Cargador de batería de 3 niveles;
- Ajuste de la corriente máxima hasta 25A;
- comunicador inversor.
El convertidor se conecta a la PC a través del software (suministrado como un conjunto). Es posible actualizar el inversor a través de un flasheo innovador.
Inversores sinusoidales Phoenix Inverter
Los inversores Phoenix cumplen con los altos requisitos y son adecuados para aplicaciones industriales. La serie Phoenix Inverter se lanza sin un cargador incorporado.
Los convertidores están equipados con un bus de información VE.Bus y pueden operarse en configuraciones paralelas o trifásicas.
El rango de potencia del rango del modelo es 1.2-5 kW, la eficiencia es del 95%, el tipo de voltaje es una sinusoide.
La tabla muestra las características de la modificación híbrida del inversor 48/5000 de Victron Energy. El costo estimado de Phoenix Inverter con una capacidad de 5 kW - 2500 USD
Ventajas competitivas:
- La tecnología "SinusMax" apoya el lanzamiento de "cargas pesadas";
- dos modos de ahorro de energía: opción de búsqueda de carga y menor corriente de ralentí;
- presencia de relé de alarma - advertencia de sobrecalentamiento, voltaje insuficiente de la batería, etc .;
- Configuración de parámetros programables a través de PC.
Para lograr una alta potencia, es posible una conexión paralela a la fase de hasta seis convertidores. Por ejemplo, una combinación de seis dispositivos con un valor nominal de 48/5000 es capaz de proporcionar una potencia de salida de 48kW / 30kVA.
Dispositivos domésticos MAP Gibrid y Dominator
MAP Energia ha desarrollado dos versiones de un convertidor híbrido: Gibrid y Dominator.
El rango de potencia del equipo es de 1.3–20 kW, el intervalo de tiempo para cambiar entre los modos es de hasta 4 ms, se ofrece la posibilidad de “bombear” electricidad a la red de la ciudad.
Tabla comparativa de posibilidades de convertidores. Ambos tipos pueden trabajar en modo ECO, cada modelo está "conectado" con un servidor web para monitoreo y ajuste remotos.
Características generales de los convertidores de voltaje Gibrid y Dominator:
- un transformador a base de toro;
- la estabilización de la tensión de entrada está ausente;
- modo de intercambio de energía;
- salida - sinusoidal pura;
- Generación de exceso de energía en la red;
- limitando el consumo de corriente en la entrada de la UA;
- clase IP21;
- Consumo en modo "dormir" - 2-5W.
La eficiencia de los convertidores alcanza el 93-96%. Los dispositivos han superado con éxito las pruebas para su uso a temperaturas muy bajas (el valor límite es de -25 °, se permite una reducción a corto plazo a -50 ° C).
Posibles diagramas de cableado
Al construir un complejo fotovoltaico combinado con una red central, hay varias opciones para conectar el inversor.
La opción # 1 es un circuito con un controlador de carga DC
La opción más popular, donde la carga de la batería se realiza a través del controlador solar MRRT (análisis del punto de máxima potencia).
El circuito utiliza un convertidor que admite la transmisión de electricidad a la red o la carga, si el voltaje de la batería excede un parámetro especificado por el usuario
Características de la solución:
- Uso eficiente de energía renovable en presencia / desconexión de la red;
- la capacidad de activar el trabajo desde el sistema solar después de que la batería está baja.
Y otra solución es aumentar ligeramente las pérdidas de conversión de energía en el segmento "controlador-batería-inversor".
Opción # 2 - circuito híbrido y convertidor de red
Convertidor de red a la salida del inversor de batería. Según el diagrama, dos convertidores están conectados a diferentes baterías solares.
El convertidor híbrido está conectado a un panel fotovoltaico opcional para recargar la batería, la red eléctrica está conectada al módulo solar principal.
En condiciones normales (presencia de corriente de red), el convertidor de red suministra la carga redundante, la eficiencia de conversión es aproximadamente del 95%. El exceso de energía se suministra a la batería y, cuando se llena, a la red general
Características del sistema:
- funcionamiento suave independientemente de la presencia de un voltaje de red central;
- alta eficiencia y minimización de pérdidas en el lado de CC debido al nivel de voltaje suficiente de la batería solar;
- Las baterías casi siempre funcionan en un modo de búfer, lo que aumenta su vida útil;
- el uso de inversores híbridos, diseñados para cargar la batería desde la salida;
- La necesidad de ajustar el funcionamiento del inversor de red.
La potencia total del convertidor de red no debe exceder la potencia del "convertidor" híbrido; esto le permite reciclar la energía de los paneles solares en caso de descarga de la batería, desconexión de la red.
Independientemente del esquema elegido, al conectar el inversor se deben tener en cuenta varios matices:
- Las conexiones por cable para CC no deben ser largas. Es conveniente colocar el inversor cerca de los paneles solares (hasta 3 m) y luego "construir" la línea principal con CA.
- El convertidor no debe montarse sobre materiales combustibles.
- El inversor de pared está ubicado a la altura de los ojos para una fácil lectura de la información de la pantalla.
Existen requisitos especiales para conectar modelos con una capacidad de más de 500 vatios. La conexión debe estar apretada con un contacto confiable entre los terminales del instrumento y los cables.
También en nuestro sitio hay otros artículos sobre energía solar y la conexión de componentes y módulos individuales al construir un sistema autónomo.
Recomendamos leer los siguientes materiales:
- Diagrama de conexión de las baterías solares: al controlador, a la batería y a los sistemas atendidos.
- Cargador solar de baterías: el dispositivo y el principio de funcionamiento de la carga solar.
- Cómo hacer que una batería solar hágalo usted mismo: formas de ensamblar e instalar un panel solar
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El concepto de "inversor híbrido", su dispositivo, funciones y versiones:
Una descripción general de las características, modos de operación y eficiencia del uso del convertidor multifunción InfiniSolar de 3 kW:
Diseñar un sistema de energía solar es una tarea compleja y exigente. Es mejor confiar el cálculo de los parámetros requeridos, la selección de los componentes compuestos del complejo solar, la conexión y la puesta en servicio de los profesionales.
Los errores pueden llevar a fallas del sistema y al uso ineficiente de equipos costosos..
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