Onduleur hybride pour panneaux solaires: le choix et les principes de l'appareil

Systèmes d'alimentation avec utilisation simultanée de l'alimentation traditionnelle et de l'électricité solaire - solution économiquement judicieuse pour les ménages privés, chalets, villages de vacances et industriels les locaux.

Un élément indispensable du complexe est un onduleur hybride pour cellules solaires, qui détermine les modes d’alimentation en tension, assurant ainsi le fonctionnement et l’efficacité ininterrompus du système solaire.

Pour que le système fonctionne efficacement, vous devez non seulement choisir le modèle optimal, mais également le connecter correctement. Et comment le faire - nous analyserons dans notre article. Prenez également en compte les types de convertisseurs existants et les meilleures offres du marché.

Évaluation des caractéristiques de l'onduleur hybride

L'utilisation de l'énergie solaire renouvelable en combinaison avec une alimentation électrique centralisée présente plusieurs avantages. Le fonctionnement normal du système solaire assure le bon fonctionnement de ses principaux modèles: panneaux solaires, contrôleur de charge, la batterie, ainsi que l’un des éléments clés: l’onduleur.

Un onduleur de système solaire est un dispositif permettant de convertir le courant continu (CC) provenant de panneaux photovoltaïques en électricité alternative. Il est sur la tension actuelle de 220 V fonctionne des appareils ménagers. Sans onduleur, la production d'électricité n'a pas de sens.

Il est préférable d’évaluer les capacités du modèle hybride par rapport aux particularités du travail de ses concurrents les plus proches - convertisseurs autonomes et en réseau.

Type de convertisseur de réseau

L'appareil fonctionne sur une charge électrique commune. La sortie de l'onduleur est connectée aux consommateurs d'électricité, le réseau de haut-parleurs.

Le schéma est simple, mais comporte plusieurs limitations:

• opérabilité à la disponibilité du courant alternatif dans le réseau;
• la tension du secteur doit être relativement stable et correspondre à la plage de fonctionnement du convertisseur.

La variété est en demande dans les maisons privées avec le tarif "vert" actuel pour l'électrification.

Option de périphérique autonome

L'appareil est alimenté par batteriequi reçoit la charge des panneaux solaires via le contrôleur MPPT. Le système utilise différents types de piles, y compris des piles au lithium de haute technologie.

Au "remplissage" maximum de l'accumulateur, l'énergie excédentaire est transmise à l'entrée de l'onduleur, dont la sortie est connectée aux utilisateurs finaux de l'UA.

En cas de manque d'activité solaire, l'énergie provient des batteries et est "convertie" par l'inverseur de tension.

Caractéristiques de l'installation autonome:

• la possibilité d'un fonctionnement indépendant en l'absence de courant alternatif;
• certains modèles prennent en charge le mode de fonctionnement au tarif "vert";
• Efficacité des installations - 90-93%.

Assurer l'autonomie absolue de l'objet nécessite des précisions calcul de la puissance des héliopanels et consommation de batterie suffisante.

Type d'inverseur hybride

Le modèle se distingue des appareils décrits ci-dessus par une «architecture» de fabrication particulière. À l'intérieur, un schéma de câblage spécial permet au convertisseur de fonctionner en parallèle avec la source de courant (réseau, générateur).

Dans le même temps, la charge est alimentée par le réseau central et cellule solaire, avec la fonction de priorité attribuée au fournisseur de CD.

Les avantages concurrentiels résident dans la polyvalence des onduleurs de type hybride:

1. Réseau - une sorte de batterie spacieuse avec une efficacité de 100%. Tout le surplus produit par les plaques photovoltaïques peut être redirigé vers le réseau central à un tarif "vert".
2. Alimentation électrique ininterrompue. Lorsque l'alimentation principale est déconnectée, le système est reconstruit en mode autonome, protégeant tous les consommateurs des surtensions.
3. Augmentez la limite de puissance du réseau pendant les pics de charge en ajoutant de l'énergie du complexe batterie-onduleur.

Lorsque la consommation de l'héliocomplexe diminue, il passe en mode de charge et est de nouveau prêt à être utilisé. La fonction double alimentation peut être indiquée: bottes intelligentes, rasage électrique, support réseau.

L'addition de puissance se fait selon les principes suivants:

• si la puissance utilisée est inférieure à la consommation maximale du réseau, la batterie de stockage est chargée en plus de la puissance de charge;
• en l'absence de tension dans le réseau consomme de l'électricité générée par la batterie et convertie par l'onduleur;
• si la charge dépasse la valeur limite de la puissance du réseau, le déficit est compensé par l'électricité accumulée par la batterie solaire.

Les modes de fonctionnement répertoriés sont capables de prendre en charge des modèles hybrides avec un chargeur.

Variétés de transducteurs de courant

En choisissant le "cœur" du système d'alimentation autonome, vous devez comparer correctement les tâches attribuées à l'équipement avec son potentiel.

Les principales caractéristiques de la classification des onduleurs hybrides sont les suivantes: un algorithme permettant de modifier les modes de fonctionnement, la forme de la tension de sortie et la possibilité de gérer un réseau monophasé ou triphasé.

Comparaison d'installation BBP et hybride

Certaines entreprises induisent involontairement en erreur le consommateur en appelant l'unité d'alimentation sans coupure (FOB) un onduleur hybride. Il semblerait que les deux appareils effectuent des tâches similaires, mais il existe une différence significative.

BBP est un inverseur de chargeur. Le module assure principalement la dépense d’énergie de la centrale photovoltaïque et, lorsqu’elle est déficiente, il passe à la consommation électrique du réseau.

Le fonctionnement du système en mode "jerk" provoque un cycle supplémentaire de la batterie et accélère son usure. Dans la plupart des BBP à faible coût, la tension de seuil est définie sans possibilité de régulation.

Dans les modèles d'onduleurs hybrides pour cellules solaires, de tels sauts sont exclus - l'unité s'ajuste à la puissance requise et fonctionne simultanément avec différentes sources de courant.

Vous pouvez choisir indépendamment la consommation prioritaire. En règle générale, l’accent est mis sur la dépense d’énergie provenant de panneaux solaires. Dans certaines unités hybrides, il existe une option pour limiter l’énergie provenant du réseau urbain.

Variétés de forme d'onde inverseur

Les transducteurs de courant de cellules solaires sont classés par type de signal de sortie.

Il y a:

• onde sinusoïdale pure;
• sinus modifié (quasi-sinusoïde);
• méandre

La dernière option n’est pratiquement pas utilisée dans la pratique, puisqu’un brusque changement de polarité provoque des dysfonctionnements dans l’équipement.

Qu'est-ce qu'une onde sinusoïdale pure?

Le convertisseur fournit un signal de haute qualité qui dépasse la forme du courant réseau. C’est la meilleure option pour assurer le fonctionnement des équipements "sensibles": chaudières de chauffage, compresseurs, moteurs électriques, équipements médicaux et dispositifs à base de transformateur alimentation

Caractéristiques du quasi-sinus

La transmission d'un signal d'énergie sous la forme d'une onde sinusoïdale modifiée peut réduire l'efficacité certains appareils provoquent du bruit, des interférences ou des dégâts équipement.

Lors de l’alimentation de transformateurs basse fréquence, les moteurs asynchrones et synchrones ont subi une perte de puissance de 20-30%. Ce "défaut" est converti en énergie thermique, provoquant une surchauffe des appareils.

Les onduleurs avec un signal pseudo-sinusoïdal sont compacts et abordables. Leur utilisation est appropriée pour alimenter des dispositifs sans charge inductive, conçus pour consommer les composants actifs de l’alimentation électrique.

Ce groupe comprend: les appareils de chauffage thermoélectriques, les systèmes d'éclairage à incandescence et autres structures résistives.

La forme du signal de sortie est indiquée dans le passeport de l'onduleur ou bespereboynik. Notation possible: «Retour» - une garantie de l’absence d’un sinus pur, «Smart» - la probabilité d’obtenir un courant de qualité à la sortie.

Dans le document d'accompagnement, certains fabricants notent le coefficient harmonique (indice de distorsion non linéaire). Si le paramètre est inférieur à 8%, l'unité produit un sinus presque parfait.

Modèles monophasés et triphasés

Les onduleurs monophasés sont principalement intégrés dans un système photovoltaïque domestique avec une tension standard de 220V.

La plage de tension de sortie lorsque connecté à une phase dans différents modèles varie de 210 à 240 V, la fréquence de sortie est de 47 à 55 Hz, la puissance est de 300 à 5 000 watts.

Les onduleurs monophasés sont disponibles pour des valeurs de tension de batterie standard de 12, 24 et 48 V. Pour que le convertisseur ne fonctionne pas à la limite des possibilités, il est nécessaire de coordonner la puissance du «convertisseur» avec la tension de la batterie solaire ou de la batterie.

Les inverseurs triphasés sont utilisés pour fournir du courant triphasé, fournissant ainsi de l'énergie aux moteurs électriques. Application principale - production, ateliers, fins commerciales.

Les onduleurs triphasés se distinguent par une puissance élevée (3-30 kW), une large plage de tension alternative de sortie (220V / 400V).

Sur le marché, il existe également des modèles combinés. Ceux-ci incluent des inverseurs monophasés avec la possibilité de synchroniser les sorties du convertisseur avec un déphasage - ceci vous permet d'alimenter des charges triphasées. Nous avons examiné tous les types de technologie pour la conversion actuelle de panneaux solaires en notre autre article.

Options de sélection de l'onduleur solaire

L'efficacité du convertisseur et de l'ensemble du système d'alimentation électrique dépend en grande partie du bon choix des paramètres de l'équipement.

Outre les caractéristiques ci-dessus, il convient d'évaluer:

• puissance de sortie;
• type de protection;
• température de fonctionnement;
• dimensions d'installation;
• L'efficacité
• disponibilité de fonctions supplémentaires.

Considérez plus en détail toutes ces caractéristiques.

Critère n ° 1 - alimentation de l'appareil

La valeur de l'onduleur "solaire" est sélectionnée en fonction de la charge maximale sur le réseau et de la durée de vie estimée de la batterie. En mode de démarrage, le convertisseur est capable de générer une augmentation de puissance à court terme lors de la mise en service de charges capacitives.

Cette période est typique lorsque vous allumez des lave-vaisselle, des machines à laver ou des réfrigérateurs.

Lorsque vous utilisez des lampes d’éclairage et le téléviseur, l’onduleur basse consommation de 500-1000 W s’approche. En règle générale, le calcul de la puissance totale de l'équipement utilisé est requis. La valeur souhaitée est indiquée directement sur le boîtier de l'instrument ou dans le document d'accompagnement.

Critère n ° 2 - niveau de protection

Un onduleur solaire de qualité devrait avoir plusieurs niveaux de protection. Options possibles: système de refroidissement forcé, avertissement de court-circuit, protection contre les pannes et les surtensions du réseau.

Il est important - la présence d'un boîtier renforcé scellé, empêchant la pénétration de particules de poussière, d'humidité. Le taux de protection des équipements électriques est normalisé conformément à la normalisation IEC-952.

Pour les conditions de fonctionnement en plein air, les modèles avec indice IP65 conviennent: la puissance et la fiabilité de l'onduleur permettent son utilisation dans l'atmosphère extérieure.

Critère n ° 3 - température de travail et dimensions

Une large plage de valeurs est un indicateur de la qualité décente de l’ensemble onduleur. La valeur de l'indicateur est particulièrement pertinente lorsque vous placez le convertisseur dans une pièce non chauffée.

Le poids est un indicateur indirect de la qualité de l'onduleur. Il existe un avis - plus le convertisseur est lourd, plus il est puissant. Cela est dû à la présence dans l'équipement de haute puissance du transformateur.

Dans les modèles "légers", l'absence de transformateur peut provoquer la coupure de l'onduleur lorsqu'un courant de démarrage élevé est appliqué.

Critère n ° 4 - Efficacité

Les experts recommandent l’achat de "convertisseurs" de courant avec une efficacité de 90%. Le système solaire ne peut fonctionner efficacement qu'avec un tel paramètre et son agencement est opportun. Une perte de 10% d'énergie solaire est un "luxe" inacceptable.

Fonctionnalité supplémentaire. Les fonctionnalités avancées affectent le coût des équipements et ne sont pas toujours demandées. Cependant, certaines options justifient les dépenses.

Les "dispositifs" utiles et nécessaires incluent:

• ajout automatique de l'alimentation de l'onduleur au réseau électrique;
• réglage de la période de charge de la batterie;
• sélection de la source de courant prioritaire;
• entretien du travail avec des piles de différents types (alcalines, lithium-phosphate de fer, hélium, AGM, acide);
• possibilité de travail combiné avec un convertisseur de réseau;
• réglage de l’indicateur de tension - avertissement de "surtensions" de la tension du secteur;
• la possibilité de mettre à niveau l'onduleur en mettant à jour le firmware.

Les convertisseurs modernes peuvent être connectés à un PC pour la programmation et la surveillance.

Vue d'ensemble des convertisseurs hybrides populaires

Parmi les consommateurs, les onduleurs de sociétés étrangères ont reçu de bonnes critiques: Xtender (Suisse), Prosolar (Chine), Victor Energy (Pays-Bas), SMA (Allemagne) et Xantrex (Canada). Représentant national - MAP Sine.

Xtender Multifunction Inverter Line

Le transducteur Studer hybride d'Xtender est la quintessence du standard de qualité suisse en électronique de puissance. Les onduleurs solaires de la série Xtender se distinguent par leurs caractéristiques de résistance exponentielle et leurs fonctionnalités étendues.

Variété de modèles: ХТS - Représentants de faible puissance, HTM - Modèles de moyenne puissance, ТН - Onduleurs de forte puissance.

Chaque série de convertisseurs hybrides Xtender présente les caractéristiques et options suivantes:

• alimentation sinusoïdale pure;
• "Mixer" le pouvoir au réseau de la batterie;
• tout en réduisant la consommation de tension du secteur de l'alimentation centrale est réduite;
• deux modes de sélection prioritaires: le premier est «soft» avec une alimentation réseau dans les 10%, le second est la commutation complète à la batterie;
• variété de paramètres instiller;
• gestion du générateur de secours;
• mode veille avec une large plage de régulation;
• surveillance à distance des paramètres du système.

Dans toutes les versions, il existe une fonction Smart Boost - connexion à différents «fournisseurs» de puissance (groupe électrogène, onduleur secteur) et de Power Shaving - couverture garantie des charges de pointe.

Convertisseurs Prosolaires Optimum

Le modèle fabriqué en Chine présente de bonnes caractéristiques et un coût acceptable (environ 1200 cu). Le convertisseur optimise le fonctionnement des cellules solaires en économisant l'énergie non utilisée de la batterie.

Caractéristiques distinctives:

• option suivi du point de la puissance limite de la batterie solaire;
• information LCD avec affichage des paramètres de fonctionnement du système;
• Chargeur de batterie à 3 niveaux;
• ajustement du courant maximum jusqu'à 25A;
• communicateur inverseur.

Le convertisseur est connecté au PC via un logiciel (fourni en kit). Il est possible de mettre à niveau l'onduleur grâce à un clignotement innovant.

Onduleurs sinusoïdaux Phoenix Inverter

Les onduleurs Phoenix répondent aux exigences les plus strictes et conviennent aux applications industrielles. La série Phoenix Inverter est commercialisée sans chargeur intégré.

Les convertisseurs sont équipés d’un bus d’information VE.Bus et peuvent fonctionner en parallèle ou en triphasé.

La plage de puissance de la gamme de modèles est comprise entre 1,2 et 5 kW, le rendement est de 95%, le type de tension est une sinusoïde.

Avantages compétitifs:

• la technologie "SinusMax" facilite le lancement de "charges lourdes";
• deux modes d'économie d'énergie - option de recherche de charge et courant de repos plus faible;
• présence de relais d'alarme - alerte en cas de surchauffe, de tension de batterie insuffisante, etc.
• Réglage des paramètres programmables via PC.

Pour atteindre une puissance élevée, une connexion parallèle à la phase de six convertisseurs maximum est possible. Par exemple, une combinaison de six appareils avec une valeur nominale de 48/5000 est capable de fournir une puissance de sortie de 48 kW / 30 kVA.

Appareils domestiques MAP Gibrid et Dominator

MAP Energia a développé deux versions d'un convertisseur hybride: Gibrid et Dominator.

La plage de puissance de l'équipement est comprise entre 1,3 et 20 kW, l'intervalle de temps pour la commutation entre les modes est inférieur à 4 ms, la possibilité de «pomper» de l'électricité dans le réseau urbain est fournie.

Caractéristiques générales des convertisseurs de tension Gibrid et Dominator:

• un transformateur à base de tore;
• la stabilisation de la tension d'entrée est absente;
• mode d'échange d'énergie;
• sortie - pur sinus;
• génération d'énergie excédentaire dans le réseau;
• limiter la consommation de courant à l'entrée de l'UA;
• classe IP21;
• consommation en mode "veille" - 2-5W.

L'efficacité des convertisseurs atteint 93-96%. Les appareils ont passé avec succès les tests pour une utilisation à des températures très basses (la valeur limite est de -25 ° C, une réduction à court terme jusqu'à -50 ° C est autorisée).

Schémas de câblage possibles

Lors de la construction d'un complexe photovoltaïque combiné à un réseau central, différentes options sont disponibles pour connecter l'onduleur.

L'option n ° 1 est un circuit avec un contrôleur de charge CC

L'option la plus populaire, où la charge de la batterie est effectuée via le contrôleur solaire MRRT (analyse du point de puissance de pointe).

Caractéristiques de la solution:

• utilisation efficace des énergies renouvelables en présence / déconnexion du réseau;
• la possibilité d'activer le travail du système solaire lorsque la batterie est faible.

Une autre solution consiste à augmenter légèrement les pertes de conversion d'énergie dans le segment «contrôleur-batterie-onduleur».

Option n ° 2 - circuit de conversion hybride et de réseau

Convertisseur de réseau à la sortie de l'onduleur à batterie. Selon le schéma, deux convertisseurs sont connectés à différentes batteries solaires.

Le convertisseur hybride est connecté à un panneau photovoltaïque optionnel pour recharger la batterie, le secteur est connecté au module solaire principal.

Caractéristiques du système:

• bon fonctionnement indépendamment de la présence d'une tension de réseau central;
• rendement élevé et minimisation des pertes côté courant continu dues au niveau de tension suffisant de la batterie solaire;
• les piles fonctionnent presque toujours en mode tampon, ce qui augmente leur durée de vie;
• l'utilisation d'onduleurs hybrides, conçus pour charger la batterie à partir de la sortie;
• la nécessité de régler le fonctionnement de l'onduleur de réseau.

La puissance totale du convertisseur de secteur ne doit pas dépasser celle du "convertisseur" hybride. Cela vous permet de recycler l'énergie des panneaux solaires en cas de décharge de la batterie, de déconnexion du réseau.

Indépendamment du schéma choisi, lors de la connexion de l’onduleur, il convient de prendre en compte un certain nombre de nuances:

1. Les connexions câblées pour le courant continu ne devraient pas être longues. Il est souhaitable de placer l'onduleur à proximité (jusqu'à 3 m) des panneaux solaires, puis de «construire» la ligne principale avec AC.
2. Le convertisseur ne doit pas être monté sur des matériaux combustibles.
3. L'onduleur mural est situé au niveau des yeux pour une lecture facile des informations de l'écran.

Il existe des exigences particulières pour le raccordement de modèles d’une capacité supérieure à 500 watts. La connexion doit être étanche avec un contact fiable entre les bornes de l'instrument et les fils.

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Nous vous recommandons de lire les documents suivants:

• Schéma de connexion des batteries solaires: au contrôleur, à la batterie et aux systèmes desservis
• Chargeur solaire de batterie: l'appareil et le principe de fonctionnement de la charge du soleil
• Comment fabriquer une batterie solaire vous-même: comment assembler et installer un panneau solaire

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le concept d '"onduleur hybride", son appareil, ses fonctions et ses versions:

Aperçu des caractéristiques, des modes de fonctionnement et de l'efficacité d'utilisation du convertisseur multifonction InfiniSolar de 3 kW:

Concevoir un système d'énergie solaire est une tâche complexe et exigeante. Il est préférable de confier le calcul des paramètres requis, la sélection des composants composites du complexe solaire, la connexion et la mise en service à des professionnels.

Les erreurs peuvent conduire à des défaillances du système et à une utilisation inefficace d'équipements coûteux..

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