Inverter ibrido per pannelli solari: la scelta e i principi del dispositivo

Sistemi di alimentazione con uso simultaneo di alimentazione tradizionale ed elettricità dal sole - soluzione economicamente valida per case private, cottage, villaggi turistici e industriali locali.

Un elemento indispensabile del complesso è un inverter ibrido per celle solari, che determina le modalità di alimentazione di tensione, garantendo funzionamento ininterrotto ed efficienza del sistema solare.

Affinché il sistema funzioni in modo efficiente, è necessario non solo scegliere il modello ottimale, ma anche collegarlo correttamente. E come farlo - analizzeremo nel nostro articolo. Considerare anche i tipi di convertitori esistenti e le migliori offerte oggi sul mercato.

Valutazione delle caratteristiche degli inverter ibridi

L'uso di energia solare rinnovabile in combinazione con un alimentatore centralizzato offre diversi vantaggi. Il normale funzionamento del sistema solare garantisce il regolare funzionamento dei suoi principali modelli: pannelli solari, regolatore di carica, la batteria, nonché uno degli elementi chiave: l'inverter.

Un inverter di sistema solare è un dispositivo per convertire la corrente continua (CC) dai pannelli fotovoltaici in elettricità alternata. È sulla tensione corrente di 220 V funziona elettrodomestici. Senza un inverter, la generazione di energia non ha senso.

È meglio valutare le capacità del modello ibrido rispetto alle peculiarità del lavoro dei suoi concorrenti più stretti: "convertitori" autonomi e di rete.

Tipo di convertitore di rete

Il dispositivo funziona su un carico elettrico comune. L'uscita dall'inverter è collegata ai consumatori di elettricità, la rete di altoparlanti.

Lo schema è semplice, ma ha diverse limitazioni:

• operabilità a disponibilità di corrente alternata nella rete;
• la tensione di rete deve essere relativamente stabile e corrispondere al range operativo del convertitore.

La varietà è richiesta nelle case private con l'attuale tariffa "verde" per l'elettrificazione.

Opzione del dispositivo autonomo

Il dispositivo è alimentato da batteriache riceve la carica dai pannelli solari attraverso il controller MPPT. Il sistema utilizza diversi tipi di batterie, comprese le batterie al litio ad alta tecnologia.

Al massimo "riempimento" dell'accumulatore, l'energia in eccesso viene trasmessa all'ingresso dell'inverter, la cui uscita è collegata agli utenti finali dell'AU.

In caso di mancanza di attività solare, l'energia viene prelevata dalle batterie e "convertita" attraverso l'inverter di tensione.

Caratteristiche dell'installazione autonoma:

• la possibilità di funzionamento indipendente in assenza di rete CA;
• alcuni modelli supportano la modalità di funzionamento alla tariffa "verde";
• Efficienza degli impianti - 90-93%.

Per garantire l'assoluta autonomia dell'oggetto richiede accuratezza calcolo della potenza di eliopannelli e consumo di batteria sufficiente.

Tipo di inverter ibrido

Il modello si differenzia dai dispositivi sopra descritti da una speciale "architettura" di fabbricazione. All'interno, vi è uno schema elettrico speciale che consente al convertitore di funzionare in parallelo con la sorgente di corrente (rete, generatore).

Allo stesso tempo, il carico è alimentato dalla rete centrale e cella solare, con la funzione prioritaria assegnata al fornitore DC.

I vantaggi competitivi risiedono nella versatilità degli inverter di tipo ibrido:

1. rete - Una specie di batteria spaziosa con un'efficienza del 100%. Tutte le eccedenze prodotte dalle lastre fotovoltaiche possono essere reindirizzate alla rete centrale con una tariffa "verde".
2. Alimentazione ininterrotta. Quando l'alimentazione principale viene scollegata, il sistema viene ricostruito in modalità autonoma, proteggendo tutti i consumatori da picchi di tensione.
3. Aumentare il limite di potenza della rete durante i picchi di carico aggiungendo energia dal complesso batteria-inverter.

Quando il consumo di eliocomplesso diminuisce, passa alla modalità di carica e dopo un po 'è di nuovo pronto per l'uso. La doppia funzione di potenza può essere indicata: Smart Boots, Power Shaving, Grid Support.

L'aggiunta di energia avviene secondo i seguenti principi:

• se la potenza utilizzata è inferiore al consumo massimo della rete, oltre alla potenza del carico, viene caricata la batteria di accumulo;
• in assenza di tensione nella rete consuma l'elettricità generata dalla batteria e convertita dall'inverter;
• se il carico supera il valore limite della potenza di rete, allora l'insufficienza viene compensata dall'energia accumulata dalla batteria solare.

Le modalità di funzionamento elencate sono in grado di supportare modelli ibridi con caricabatterie.

Varietà di trasduttori di corrente

Scegliendo il "cuore" del sistema di alimentazione autonomo, dovresti confrontare correttamente i compiti assegnati all'apparecchiatura con il suo potenziale.

Le caratteristiche principali della classificazione degli inverter ibridi sono: un algoritmo per la modifica delle modalità operative, la forma della tensione di uscita e la possibilità di manutenzione di una rete monofase o trifase.

Confronto tra BBP e installazione ibrida

Alcune aziende involontariamente ingannano il consumatore, chiamando l'unità di alimentazione ininterrotta (FOB) un inverter ibrido. Sembrerebbe che entrambi i dispositivi svolgano compiti simili, ma c'è una differenza significativa.

BBP è un inverter di ricarica. Il modulo garantisce principalmente il dispendio di energia dall'impianto fotovoltaico e, quando è carente, passa al consumo di energia dalla rete.

Il funzionamento del sistema nella modalità "jerk" provoca un ulteriore ciclo della batteria e accelera la sua usura. Nella maggior parte dei BBP a basso costo, la tensione di soglia viene impostata senza possibilità di regolazione.

Nei modelli di inverter ibridi per celle solari, tali salti sono esclusi - l'unità si adatta alla potenza richiesta e funziona contemporaneamente con diverse fonti di corrente.

Puoi scegliere autonomamente il consumo prioritario. Di norma, l'enfasi è sulla spesa di energia dai pannelli solari. In alcune unità ibride, esiste un'opzione per limitare la potenza proveniente dalla rete della città.

Varietà di forme d'onda dell'inverter

I trasduttori di corrente per celle solari sono classificati per tipo di segnale di uscita.

Ci sono:

• onda sinusoidale pura;
• seno modificato (quasi sinusoide);
• meandro.

L'ultima opzione non è praticamente utilizzata nella pratica, poiché un brusco cambiamento di polarità causa malfunzionamenti nell'apparecchiatura.

Cos'è un'onda sinusoidale pura?

Il convertitore fornisce un segnale di alta qualità che supera la forma della corrente di rete. Questa è l'opzione migliore per garantire il funzionamento di apparecchiature "sensibili": riscaldamento di caldaie, compressori, motori elettrici, apparecchiature mediche e dispositivi basati su fonti di trasformatori alimentazione

Caratteristiche quasi-sinusoidali

La trasmissione del segnale di energia sotto forma di un'onda sinusoidale modificata può ridurre l'efficienza alcuni apparecchi, provocare rumori, causare interferenze o causare danni attrezzature.

Quando si alimentano trasformatori a bassa frequenza, i motori sincroni asincroni hanno visto una perdita di potenza del 20-30%. Questo "difetto" viene convertito in energia termica, surriscaldando i dispositivi.

Gli inverter con segnale pseudo-sinusoidale sono compatti e convenienti. Il loro uso è appropriato per alimentare dispositivi senza carichi induttivi, progettati per consumare i componenti attivi di energia elettrica.

Questo gruppo comprende: riscaldatori termoelettrici, sistemi di illuminazione a incandescenza e altre strutture resistive.

La forma del segnale di uscita è indicata nel passaporto dell'inverter o bespereboynik. Eventuale notazione: "Back" - una garanzia dell'assenza di un seno puro, "Smart" - la probabilità di ottenere una corrente di qualità all'uscita.

Alcuni produttori nel documento di accompagnamento annotano il coefficiente di armoniche (indice di distorsione non lineare). Se il parametro è inferiore all'8%, l'unità produce un seno quasi perfetto.

Modelli monofase e trifase

Gli inverter monofase sono prevalentemente integrati in un impianto fotovoltaico domestico con una tensione standard di 220V.

La gamma della tensione di uscita quando collegata a una fase in diversi modelli va da 210-240 V, la frequenza di uscita è 47-55 Hz, la potenza è di 300-5000 Watt.

Gli inverter monofase sono disponibili per valori di tensione della batteria standard di 12, 24 e 48 V. Affinché il convertitore non funzioni al limite delle possibilità, è necessario coordinare la potenza del "convertitore" con la tensione della batteria solare o della batteria.

Gli inverter trifase vengono utilizzati per fornire corrente trifase, fornendo energia ai motori elettrici. Applicazione principale: produzione, laboratori, scopo commerciale.

Gli inverter trifase si distinguono per l'elevata potenza (3-30 kW), un'ampia gamma di tensione CA in uscita (220 V / 400 V).

Sul mercato ci sono anche modelli combinati. Questi includono inverter monofase con la possibilità di sincronizzare le uscite del convertitore con uno sfasamento - questo consente di fornire carichi trifase. Abbiamo considerato tutti i tipi di tecnologia per la conversione corrente da pannelli solari in il nostro altro articolo.

Opzioni di selezione dell'inverter solare

L'efficienza del convertitore e dell'intero sistema di alimentazione elettrica dipende in gran parte dalla scelta corretta dei parametri dell'apparecchiatura.

Oltre alle caratteristiche di cui sopra dovrebbe essere valutato:

• potenza di uscita;
• tipo di protezione;
• temperatura di esercizio;
• dimensioni di installazione;
• efficienza;
• disponibilità di funzioni aggiuntive.

Considerare ulteriormente tutte queste caratteristiche in modo più dettagliato.

Criterio n. 1 - Potenza del dispositivo

Il valore dell'inverter "solare" viene selezionato in base al carico massimo sulla rete e alla durata stimata della batteria. Nella modalità di avvio, il convertitore è in grado di fornire un aumento di potenza a breve termine al momento della messa in servizio di carichi capacitivi.

Questo periodo è tipico quando si accendono lavastoviglie, lavatrici o frigoriferi.

Quando si utilizzano lampade di illuminazione e TV, l'inverter a bassa potenza su 500-1000 W si avvicina. Di norma, è richiesto il calcolo della potenza totale dell'apparecchiatura azionata. Il valore desiderato è indicato direttamente sulla custodia dello strumento o nel documento di accompagnamento.

Criterio n. 2 - livello di protezione

Un inverter solare di qualità dovrebbe avere diversi livelli di protezione. Possibili opzioni: sistema di raffreddamento forzato, avviso di cortocircuito, protezione da guasti e sovratensioni nella rete.

È importante - la presenza di una custodia rinforzata sigillata, che impedisce l'ingresso di particelle di polvere, umidità. La velocità di protezione delle apparecchiature elettriche è standardizzata secondo la standardizzazione IEC-952.

Per le condizioni di funzionamento all'aperto, sono adatti i modelli con indice IP65: la resistenza e l'affidabilità dell'inverter ne consentono l'uso nell'atmosfera esterna.

Criterio n. 3: temperatura e dimensioni di lavoro

Una vasta gamma di valori è un indicatore di qualità decente del gruppo inverter. Il valore dell'indicatore è particolarmente rilevante quando si posiziona il convertitore in una stanza non riscaldata.

Il peso è un indicatore indiretto della qualità dell'inverter. C'è un'opinione: più è pesante il convertitore, più è potente. Ciò è dovuto alla presenza nell'attrezzatura ad alta potenza del trasformatore.

Nei modelli "leggeri", l'assenza di un trasformatore può causare la rottura dell'inverter quando viene applicata una corrente di avviamento elevata.

Criterio n. 4 - Efficienza

Gli esperti consigliano di acquistare "convertitori" di corrente con un'efficienza del 90%. Solo con un tale parametro il sistema solare funzionerà in modo efficiente e la sua disposizione è opportuna. La perdita del 10% dell'energia solare è un "lusso" inaccettabile.

Funzionalità aggiuntive. Le funzionalità avanzate influiscono sul costo delle apparecchiature e non sono sempre richieste. Tuttavia, alcune opzioni giustificano il denaro speso.

I "dispositivi" utili e necessari includono:

• aggiunta automatica di potenza dell'inverter alla rete elettrica;
• regolazione del periodo di carica della batteria;
• selezione della sorgente corrente prioritaria;
• mantenimento del lavoro con batterie di diverso tipo (alcaline, ferro-fosfato di litio, elio, AGM, acido);
• possibilità di lavoro combinato con un convertitore di rete;
• impostazione dell'indicatore di tensione - avviso di "picchi" della tensione di rete;
• la possibilità di aggiornare l'inverter aggiornando il firmware.

I convertitori moderni possono essere collegati a un PC per la programmazione e il monitoraggio.

Panoramica dei convertitori ibridi più diffusi

Tra i consumatori, gli inverter di aziende straniere hanno ricevuto buone recensioni: Xtender (Svizzera), Prosolar (Cina), Victor Energy (Paesi Bassi), SMA (Germania) e Xantrex (Canada). Rappresentante nazionale: MAP Sine.

Xtender Multifunction Inverter Line

Il trasduttore ibrido Studer di Xtender è la quintessenza dello standard di qualità svizzero nell'elettronica di potenza. Gli inverter solari della serie Xtender si distinguono per le loro caratteristiche di resistenza esponenziale e funzionalità estesa.

Varietà di modelli: ХТS - rappresentanti a bassa potenza, HTM - modelli a media potenza, ХТН - inverter ad alta potenza.

Ogni serie di convertitori ibridi Xtender ha le seguenti caratteristiche e opzioni:

• alimentazione a onda sinusoidale pura;
• "Mescolare" l'alimentazione alla rete dalla batteria;
• riducendo al contempo il consumo di tensione di rete dalla rete di alimentazione elettrica;
• due modalità di selezione della priorità: la prima è "soft" con alimentazione di rete entro il 10%, la seconda è piena commutazione alla batteria;
• varietà di impostazioni di instillatore;
• gestione del generatore di backup;
• modalità standby con una vasta gamma di regolazione;
• monitoraggio remoto dei parametri di sistema.

In tutte le versioni è prevista una funzione Smart Boost: collegamento a diversi "fornitori" di alimentazione (gruppo elettrogeno, inverter di rete) e Power Shaving - copertura garantita dei picchi di carico.

Convertitori ottimali Prosolar

Il modello fatto in Cina ha buone caratteristiche e un costo accettabile (circa 1200 cu). Il convertitore ottimizza il funzionamento delle celle solari, risparmiando energia inutilizzata nella batteria.

Caratteristiche distintive:

• opzione che rileva il punto della potenza al contorno della batteria solare;
• display LCD informativo con visualizzazione dei parametri operativi del sistema;
• Caricabatterie a 3 livelli;
• regolazione della corrente massima fino a 25 A;
• invertitore di comunicazione.

Il convertitore è collegato al PC tramite software (fornito come set). È possibile aggiornare l'inverter tramite un innovativo flashing.

Inverter sinusoidali Phoenix Inverter

Gli inverter Phoenix soddisfano elevati requisiti e sono adatti per applicazioni industriali. La serie Phoenix Inverter viene rilasciata senza un caricatore incorporato.

I convertitori sono dotati di un bus informazioni VE.Bus e possono essere utilizzati in configurazioni parallele o trifase.

La gamma di potenza del modello è di 1,2-5 kW, l'efficienza è del 95%, il tipo di tensione è sinusoidale.

Vantaggi competitivi:

• la tecnologia "SinusMax" supporta il lancio di "carichi pesanti";
• due modalità di risparmio energetico: carica l'opzione di ricerca e abbassa la corrente di riposo;
• presenza di relè di allarme - avviso di surriscaldamento, tensione della batteria insufficiente, ecc .;
• Impostazione dei parametri programmabili tramite PC.

Per ottenere una potenza elevata, è possibile il collegamento in parallelo alla fase fino a sei convertitori. Ad esempio, una combinazione di sei dispositivi con un valore nominale di 48/5000 è in grado di fornire una potenza di uscita di 48kW / 30kVA.

Dispositivi domestici MAP Gibrid e Dominator

MAP Energia ha sviluppato due versioni di un convertitore ibrido: Gibrid e Dominator.

La gamma di potenza dell'apparecchiatura è di 1,3-20 kW, l'intervallo di tempo per il passaggio da una modalità all'altra è di fino a 4 ms, viene fornita la possibilità di "pompare" l'elettricità nella rete della città.

Caratteristiche generali dei convertitori di tensione Gibrid e Dominator:

• un trasformatore a base di toro;
• la stabilizzazione della tensione di ingresso è assente;
• modalità power swap;
• uscita - seno puro;
• generazione di energia in eccesso nella rete;
• limitare il consumo corrente all'ingresso dell'AU;
• classe IP21;
• consumo nella modalità "sleep" - 2-5W.

L'efficienza dei convertitori raggiunge il 93-96%. I dispositivi hanno superato con successo i test per l'uso a temperature ultra-basse (il valore limite è -25 °, è consentita una riduzione a breve termine a -50 ° C).

Possibili schemi elettrici

Quando si costruisce un complesso fotovoltaico combinato con una rete centrale, ci sono varie opzioni per il collegamento dell'inverter.

L'opzione # 1 è un circuito con un regolatore di carica DC

L'opzione più popolare, in cui la ricarica della batteria viene effettuata tramite il regolatore solare MRRT (analisi del picco di potenza).

Caratteristiche della soluzione:

• uso efficiente delle energie rinnovabili in presenza / disconnessione della rete;
• la capacità di attivare il lavoro dal sistema solare dopo che la batteria è scarica.

Un'altra soluzione è aumentare leggermente le perdite di conversione di energia nel segmento "controller-batteria-inverter".

Opzione n. 2: circuito convertitore ibrido e di rete

Convertitore di rete sull'uscita dell'inverter della batteria. Secondo lo schema, due convertitori sono collegati a diverse batterie solari.

Il convertitore ibrido è collegato a un pannello fotovoltaico opzionale per ricaricare la batteria, la rete elettrica è collegata al modulo solare principale.

Caratteristiche del sistema:

• funzionamento regolare indipendentemente dalla presenza di una tensione di rete centrale;
• alta efficienza e riduzione al minimo delle perdite sul lato CC a causa del livello di tensione sufficiente della batteria solare;
• le batterie funzionano quasi sempre in modalità buffer, il che aumenta la loro durata;
• l'uso di inverter ibridi, progettati per caricare la batteria dall'uscita;
• la necessità di regolare il funzionamento dell'inverter di rete.

La potenza totale del convertitore di rete non deve superare la potenza del "convertitore" ibrido - questo consente di riciclare l'energia dei pannelli solari in caso di scarica della batteria, scollegamento della rete.

Indipendentemente dallo schema scelto, quando si collega l'inverter è necessario considerare una serie di sfumature:

1. Le connessioni cablate per DC non dovrebbero essere lunghe. È consigliabile posizionare l'inverter in prossimità (fino a 3 m) dai pannelli solari, quindi "accumulare" la linea principale con AC.
2. Il convertitore non deve essere montato su materiali combustibili.
3. L'inverter a parete si trova a livello degli occhi per una facile lettura delle informazioni dal display.

Esistono requisiti speciali per il collegamento di modelli con una capacità di oltre 500 watt. Il collegamento deve essere stretto con un contatto affidabile tra i terminali dello strumento e i fili.

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• Schema di collegamento delle batterie solari: al controller, alla batteria e agli impianti serviti
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Conclusioni e video utili sull'argomento

Il concetto di "inverter ibrido", il suo dispositivo, le sue funzioni e versioni:

Una panoramica delle caratteristiche, modalità di funzionamento ed efficienza dell'utilizzo del convertitore multifunzione InfiniSolar da 3 kW:

Progettare un sistema di energia solare è un compito complesso ed impegnativo. È meglio affidare a professionisti il ​​calcolo dei parametri richiesti, la selezione dei componenti compositi del complesso solare, la connessione e la messa in servizio.

Gli errori possono portare a guasti del sistema e uso inefficiente di costose apparecchiature..

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