Hybrydowy falownik do paneli słonecznych: wybór i zasady działania urządzenia

Systemy zasilania z jednoczesnym wykorzystaniem tradycyjnego zasilania i energii elektrycznej ze słońca - ekonomiczne rozwiązanie dla prywatnych gospodarstw domowych, domków letniskowych, wiosek wakacyjnych i przemysłowych lokale.

Niezbędnym elementem kompleksu jest hybrydowy inwerter do ogniw słonecznych, który określa tryby zasilania napięciem, zapewniając nieprzerwaną pracę i wydajność układu słonecznego.

Aby system działał wydajnie, musisz nie tylko wybrać optymalny model, ale także prawidłowo go połączyć. I jak to zrobić - przeanalizujemy w naszym artykule. Weź również pod uwagę istniejące typy konwerterów i najlepsze oferty na rynku.

Ocena właściwości falownika hybrydowego

Wykorzystanie odnawialnej energii słonecznej w połączeniu ze scentralizowanym zasilaniem zapewnia kilka korzyści. Normalne funkcjonowanie układu słonecznego zapewnia płynne działanie jego głównych modeli: paneli słonecznych, kontroler ładowania, akumulator, a także jeden z kluczowych elementów - falownik.

Inwerter układu słonecznego jest urządzeniem do przekształcania prądu stałego (DC) z paneli fotowoltaicznych w prąd przemienny. Jest na napięcie prądu 220 V działa sprzęt AGD. Bez falownika wytwarzanie energii jest bez znaczenia.

Lepiej jest ocenić możliwości modelu hybrydowego w porównaniu ze specyfiką pracy jego najbliższych konkurentów - autonomicznych i sieciowych „konwerterów”.

Typ konwertera sieci

Urządzenie działa na wspólnym obciążeniu elektrycznym. Wyjście z falownika jest podłączone do odbiorników energii elektrycznej, sieci głośników.

Schemat jest prosty, ale ma kilka ograniczeń:

• operatywność przy dostępności prądu zmiennego w sieci;
• napięcie sieciowe musi być względnie stabilne i odpowiadać zakresowi pracy konwertera.

Popyt w domach prywatnych jest zróżnicowany, a obecna „zielona” taryfa na elektryfikację.

Autonomiczna opcja urządzenia

Urządzenie jest zasilane przez bateriaktóry otrzymuje ładunek z paneli słonecznych za pośrednictwem kontrolera MPPT. System wykorzystuje różne rodzaje baterii, w tym zaawansowane baterie litowe.

Przy maksymalnym „napełnieniu” akumulatora nadmiar energii jest przesyłany na wejście falownika, którego wyjście jest podłączone do użytkowników końcowych AU.

W przypadku braku aktywności słonecznej energia jest pobierana z baterii i jest „przekształcana” przez falownik napięcia.

Cechy autonomicznej instalacji:

• możliwość niezależnej pracy przy braku zasilania sieciowego;
• niektóre modele obsługują tryb pracy przy „zielonej” taryfie;
• Wydajność instalacji - 90-93%.

Aby zapewnić absolutną autonomię obiektu, wymaga dokładności obliczanie mocy heliopaneli i wystarczające zużycie energii baterii.

Hybrydowy typ falownika

Model różni się od wyżej opisanych urządzeń specjalną „architekturą” produkcji. Wewnątrz znajduje się specjalny schemat okablowania, który pozwala konwerterowi pracować równolegle ze źródłem prądu (sieć, generator).

Jednocześnie obciążenie jest zasilane z sieci centralnej i ogniwo słoneczne, z funkcją priorytetu przypisaną dostawcy DC.

Przewaga konkurencyjna polega na wszechstronności falowników hybrydowych:

1. Sieć - rodzaj pojemnej baterii o wydajności 100%. Cała nadwyżka wytworzona przez płyty fotowoltaiczne może zostać przekierowana do centralnej sieci po „zielonej” taryfie.
2. Nieprzerwane zasilanie. Gdy główne źródło zasilania zostanie odłączone, system zostanie odbudowany do trybu autonomicznego, chroniąc wszystkich odbiorców przed skokami napięcia.
3. Zwiększ limit mocy sieci podczas szczytowych obciążeń przez dodanie energii z kompleksu falownika baterii.

Gdy zużycie heliokompleksu spada, przełącza się w tryb ładowania i po chwili znów jest gotowy do użycia. Funkcja podwójnej mocy może być wskazana: Inteligentne buty, Golenie mocy, Obsługa siatki.

Dodanie mocy następuje zgodnie z następującymi zasadami:

• jeśli używana moc jest niższa niż maksymalne zużycie sieci, to oprócz mocy ładowania akumulator jest ładowany;
• w przypadku braku napięcia w sieci zużywa energię elektryczną generowaną z baterii i konwertowaną przez falownik;
• jeśli obciążenie przekracza wartość graniczną mocy sieci, wówczas niedobór jest kompensowany przez zgromadzoną energię elektryczną z baterii słonecznej.

Wymienione tryby pracy są w stanie obsługiwać modele hybrydowe za pomocą ładowarki.

Odmiany przetworników prądu

Wybierając „serce” autonomicznego systemu zasilania, należy poprawnie porównać zadania przypisane do sprzętu z jego potencjałem.

Głównymi cechami klasyfikacji falowników hybrydowych są: algorytm zmiany trybów pracy, kształt napięcia wyjściowego i możliwość serwisowania sieci jedno lub trójfazowej.

Porównanie BBP i instalacji hybrydowej

Niektóre firmy mimowolnie wprowadzają konsumenta w błąd, nazywając jednostkę zasilania awaryjnego (FOB) urządzeniem hybrydowym. Wydaje się, że oba urządzenia wykonują podobne zadania, ale istnieje znaczna różnica.

BBP to inwerter ładowarki. Moduł zapewnia przede wszystkim wydatek energii z elektrowni fotowoltaicznej, a gdy jest niedostateczny, przełącza się na zużycie energii z sieci.

Funkcjonowanie systemu w trybie „szarpnięcia” powoduje dodatkowy cykl pracy akumulatora i przyspiesza jego zużycie. W większości tanich BBP napięcie progowe jest ustawiane bez możliwości regulacji.

W hybrydowych modelach inwerterów do ogniw słonecznych takie skoki są wykluczone - urządzenie dostosowuje się do wymaganej mocy i pracuje jednocześnie z różnymi źródłami prądu.

Możesz samodzielnie wybrać priorytetowe zużycie. Z reguły nacisk kładzie się na wydatkowanie energii z paneli słonecznych. W niektórych jednostkach hybrydowych istnieje możliwość ograniczenia mocy pochodzącej z sieci miejskiej.

Odmiany przebiegu falownika

Przetworniki prądu ogniw słonecznych są klasyfikowane według rodzaju sygnału wyjściowego.

Są:

• czysta fala sinusoidalna;
• zmodyfikowany sinus (quasi-sinusoidalny);
• meander

Ostatnia opcja nie jest praktycznie stosowana w praktyce, ponieważ ostra zmiana polaryzacji powoduje nieprawidłowe działanie sprzętu.

Co to jest czysta sinusoida?

Konwerter zapewnia sygnał wysokiej jakości, który przekracza kształt prądu sieciowego. Jest to najlepsza opcja zapewniająca działanie „wrażliwych” urządzeń: kotłów grzewczych, sprężarki, silniki elektryczne, sprzęt medyczny i urządzenia oparte na źródłach transformatorów zasilanie.

Funkcje quasi-sinusoidalne

Transmisja sygnału energii w postaci zmodyfikowanej fali sinusoidalnej może zmniejszyć wydajność niektóre urządzenia wywołują hałas, powodują zakłócenia lub powodują uszkodzenia sprzęt.

Podczas zasilania transformatorów niskiej częstotliwości asynchroniczne silniki synchroniczne odnotowały spadek mocy o 20-30%. Ta „wada” jest przekształcana w energię cieplną, przegrzewając urządzenia.

Falowniki z pseudo-sinusoidalnym sygnałem są kompaktowe i niedrogie. Ich zastosowanie jest odpowiednie do zasilania urządzeń bez obciążeń indukcyjnych, zaprojektowanych do zużywania aktywnych składników energii elektrycznej.

Do tej grupy należą: grzejniki termoelektryczne, systemy oświetlenia żarowego i inne struktury oporowe.

Kształt sygnału wyjściowego jest wskazany w paszporcie falownika lub bespereboynika. Możliwy zapis: „Wstecz” - gwarancja braku czystego sinusa, „Inteligentny” - prawdopodobieństwo uzyskania prądu wysokiej jakości na wyjściu.

Niektórzy producenci w dokumencie towarzyszącym zwracają uwagę na współczynnik harmoniczny (nieliniowy wskaźnik zniekształceń). Jeśli parametr jest mniejszy niż 8%, jednostka wytwarza niemal doskonały sinus.

Modele jednofazowe i trójfazowe

Falowniki jednofazowe są głównie wbudowane w domowy system fotowoltaiczny o standardowym napięciu 220V.

Zakres napięcia wyjściowego po podłączeniu do jednej fazy w różnych modelach waha się od 210-240 V, częstotliwość wyjściowa wynosi 47-55 Hz, moc wynosi 300-5000 watów.

Falowniki jednofazowe są dostępne dla standardowych wartości napięcia akumulatora 12, 24 i 48 V. Aby konwerter nie działał na granicy możliwości, konieczne jest skoordynowanie mocy „konwertera” z napięciem baterii słonecznej lub akumulatora.

Falowniki trójfazowe służą do zasilania prądu trójfazowego, dostarczając zasilanie do silników elektrycznych. Podstawowa aplikacja - produkcja, warsztaty, przeznaczenie komercyjne.

Falowniki trójfazowe wyróżniają się dużą mocą (3-30 kW), szerokim zakresem napięcia wyjściowego AC (220 V / 400 V).

Na rynku dostępne są także modele kombinowane. Obejmują one jednofazowe falowniki z możliwością synchronizacji wyjść konwertera z przesunięciem fazowym - umożliwia to zasilanie odbiorników trójfazowych. Rozważaliśmy wszystkie rodzaje technologii do konwersji prądu z paneli słonecznych w nasz inny artykuł.

Opcje wyboru falownika solarnego

Sprawność konwertera i całego systemu zasilania elektrycznego zależy w dużej mierze od właściwego doboru parametrów sprzętu.

Oprócz powyższych cech należy ocenić:

• moc wyjściowa;
• rodzaj ochrony;
• temperatura robocza;
• wymiary instalacyjne;
• Wydajność;
• dostępność dodatkowych funkcji.

Rozważmy bardziej szczegółowo wszystkie te cechy.

Kryterium # 1 - moc urządzenia

Wartość falownika „solar” jest wybierana na podstawie maksymalnego obciążenia sieci i szacowanego czasu pracy baterii. W trybie rozruchu konwerter jest w stanie zapewnić krótkotrwały wzrost mocy w momencie uruchamiania obciążeń pojemnościowych.

Ten okres jest typowy przy włączaniu zmywarek, pralek lub lodówek.

Podczas korzystania z lamp oświetlenia i telewizora zbliża się falownik małej mocy na 500-1000 W. Z reguły wymagane jest obliczenie całkowitej mocy obsługiwanego sprzętu. Żądana wartość jest podana bezpośrednio na obudowie przyrządu lub w dokumencie towarzyszącym.

Kryterium 2 - poziom ochrony

Wysokiej jakości inwerter solarny powinien mieć kilka poziomów ochrony. Możliwe opcje: wymuszony system chłodzenia, ostrzeżenie o zwarciu, ochrona przed awariami i przepięciami w sieci.

Jest to ważne - obecność uszczelnionej wzmocnionej obudowy, zapobiegającej przedostawaniu się cząstek kurzu, wilgoci. Stopień ochrony urządzeń elektrycznych jest znormalizowany zgodnie z normalizacją IEC-952.

Dla warunków pracy na wolnym powietrzu odpowiednie są modele o indeksie IP65 - wytrzymałość i niezawodność falownika pozwala na jego zastosowanie w atmosferze zewnętrznej.

Kryterium 3 - temperatura pracy i wymiary

Szeroki zakres wartości jest wskaźnikiem przyzwoitej jakości zespołu falownika. Wartość wskaźnika jest szczególnie istotna przy umieszczaniu konwertera w nieogrzewanym pomieszczeniu.

Waga jest pośrednim wskaźnikiem jakości falownika. Jest opinia - im cięższy konwerter, tym mocniejszy. Wynika to z obecności w transformatorze urządzeń dużej mocy.

W modelach „lekkich” brak transformatora może spowodować przerwanie falownika, gdy zostanie zastosowany wysoki prąd rozruchowy.

Kryterium 4 - Wydajność

Eksperci zalecają zakup „konwerterów” prądu z wydajnością 90%. Tylko dzięki takiemu parametrowi układ słoneczny będzie działał wydajnie, a jego układ jest celowy. Utrata 10% energii słonecznej jest niedopuszczalnym „luksusem”.

Dodatkowa funkcjonalność. Zaawansowane funkcje wpływają na koszt sprzętu i nie zawsze są pożądane. Niektóre opcje uzasadniają jednak wydane pieniądze.

Użyteczne i niezbędne „urządzenia” obejmują:

• automatyczne dodawanie mocy falownika do sieci elektrycznej;
• regulacja okresu ładowania baterii;
• wybór priorytetowego źródła prądu;
• utrzymanie pracy z bateriami różnych typów (alkaliczne, litowo-żelazowo-fosforanowe, helowe, AGM, kwasowe);
• możliwość połączenia pracy z konwerterem sieciowym;
• ustawienie wskaźnika napięcia - ostrzeżenie o „przepięciach” napięcia sieciowego;
• możliwość aktualizacji falownika poprzez aktualizację oprogramowania.

Nowoczesne konwertery można podłączyć do komputera w celu programowania i monitorowania.

Przegląd popularnych konwerterów hybrydowych

Wśród konsumentów dobre recenzje otrzymały inwertery firm zagranicznych: Xtender (Szwajcaria), Prosolar (Chiny), Victor Energy (Holandia), SMA (Niemcy) i Xantrex (Kanada). Przedstawiciel krajowy - MAP Sine.

Wielofunkcyjna linia falowników Xtender

Hybrydowy przetwornik Studera Xtender jest uosobieniem szwajcarskiego standardu jakości w energoelektronice. Inwertery solarne z serii Xtender wyróżniają się wykładniczą charakterystyką siły i szeroką funkcjonalnością.

Różnorodność modeli: ТS - przedstawiciele niskiej mocy, HTM - modele średniej mocy, ХТН - falowniki dużej mocy.

Każda seria konwerterów hybrydowych Xtender ma następujące cechy i opcje:

• czysta fala sinusoidalna;
• „Wymieszać” zasilanie z sieci z baterii;
• przy jednoczesnym zmniejszeniu poboru napięcia sieciowego z centralnego źródła zasilania zmniejsza się;
• dwa tryby wyboru priorytetu: pierwszy jest „miękki”, a kanał sieciowy w 10%, drugi to pełne przełączenie na baterię;
• różnorodność ustawień instill;
• zarządzanie generatorem zapasowym;
• tryb gotowości z szerokim zakresem regulacji;
• zdalne monitorowanie parametrów systemu.

We wszystkich wersjach dostępna jest funkcja Smart Boost - połączenie z różnymi „dostawcami” mocy (agregat prądotwórczy, falownik sieciowy) i Power Shaving - gwarantowane pokrycie szczytowych obciążeń.

Prosolarne optymalne konwertery

Model wykonany w Chinach ma dobre właściwości i akceptowalny koszt (około 1200 cu). Konwerter optymalizuje działanie ogniw słonecznych, oszczędzając niewykorzystaną energię w akumulatorze.

Cechy wyróżniające:

• opcja śledzenia punktu mocy granicznej baterii słonecznej;
• informacyjny wyświetlacz LCD z wyświetlaniem parametrów pracy systemu;
• 3-poziomowa ładowarka baterii;
• regulacja prądu maksymalnego do 25A;
• falownik komunikatora.

Konwerter jest podłączony do komputera za pomocą oprogramowania (dostarczanego jako zestaw). Możliwe jest uaktualnienie falownika poprzez innowacyjne flashowanie.

Falowniki sinusoidalne Phoenix Inverter

Falowniki Phoenix spełniają wysokie wymagania i nadają się do zastosowań przemysłowych. Seria Phoenix Inverter jest dostępna bez wbudowanej ładowarki.

Konwertery są wyposażone w magistralę informacyjną VE.Bus i mogą pracować w konfiguracjach równoległych lub trójfazowych.

Zakres mocy modelu wynosi 1,2-5 kW, wydajność wynosi 95%, typ napięcia jest sinusoidalny.

Przewagi konkurencyjne:

• technologia „SinusMax” wspiera uruchamianie „ciężkich ładunków”;
• dwa tryby oszczędzania energii - opcja wyszukiwania obciążenia i niższy prąd jałowy;
• obecność przekaźnika alarmu - ostrzeżenie o przegrzaniu, niewystarczającym napięciu akumulatora itp .;
• Ustawianie parametrów programowalnych przez PC.

Aby uzyskać wysoką moc, możliwe jest połączenie równoległe z fazą do sześciu konwerterów. Na przykład połączenie sześciu urządzeń o nominalnej wartości 48/5000 jest w stanie zapewnić moc wyjściową 48 kW / 30 kVA.

Urządzenia domowe MAP Gibrid i Dominator

MAP Energia opracowała dwie wersje konwertera hybrydowego: Gibrid i Dominator.

Zakres mocy urządzeń wynosi 1,3–20 kW, przedział czasowy przełączania między trybami wynosi do 4 ms, zapewniona jest możliwość „pompowania” energii elektrycznej do sieci miejskiej.

Ogólna charakterystyka przetworników napięcia Gibrid i Dominator:

• transformator oparty na torusie;
• brak stabilizacji napięcia wejściowego;
• tryb wymiany energii;
• wyjście - czysty sinus;
• generowanie nadmiaru energii w sieci;
• ograniczenie poboru prądu na wejściu AU;
• klasa IP21;
• zużycie w trybie „uśpienia” - 2-5W.

Wydajność przetworników sięga 93-96%. Urządzenia pomyślnie przeszły testy do stosowania w bardzo niskich temperaturach (wartość graniczna wynosi -25 °, dopuszczalne jest krótkotrwałe obniżenie do -50 ° C).

Możliwe schematy połączeń

Budując kompleks fotowoltaiczny w połączeniu z siecią centralną, istnieją różne opcje podłączenia falownika.

Opcja # 1 to obwód z kontrolerem ładowania DC

Najpopularniejsza opcja, w której ładowanie baterii odbywa się za pomocą sterownika słonecznego MRRT (analiza szczytowego punktu mocy).

Funkcje rozwiązania:

• efektywne wykorzystanie energii odnawialnej w obecności / odłączeniu sieci;
• możliwość aktywacji pracy z układu słonecznego po wyczerpaniu akumulatora.

Innym rozwiązaniem jest nieznaczne zwiększenie strat konwersji energii w segmencie „kontroler-bateria-inwerter”.

Opcja # 2 - układ konwertera hybrydowego i sieciowego

Konwerter sieci na wyjściu falownika baterii. Zgodnie ze schematem dwa konwertery są podłączone do różnych baterii słonecznych.

Konwerter hybrydowy jest podłączony do opcjonalnego panelu fotowoltaicznego do ładowania akumulatora, sieć jest podłączona do głównego modułu słonecznego.

Funkcje systemu:

• płynna praca bez względu na obecność napięcia sieci centralnej;
• wysoka wydajność i minimalizacja strat po stronie DC dzięki wystarczającemu poziomowi napięcia baterii słonecznej;
• baterie prawie zawsze działają w trybie buforowym, co zwiększa ich żywotność;
• zastosowanie hybrydowych inwerterów, zaprojektowanych do ładowania baterii z wyjścia;
• potrzeba dostosowania działania falownika sieciowego.

Całkowita moc konwertera sieci nie powinna przekraczać mocy hybrydowego „konwertera” - pozwala to na recykling energii paneli słonecznych w przypadku rozładowania baterii, odłączenia sieci.

Niezależnie od wybranego schematu, podczas podłączania falownika należy wziąć pod uwagę wiele niuansów:

1. Połączenia przewodowe dla DC nie powinny być długie. Pożądane jest umieszczenie falownika w pobliżu (do 3 m) od paneli słonecznych, a następnie „zbudowanie” głównej linii z AC.
2. Konwertera nie wolno montować na materiałach łatwopalnych.
3. Falownik ścienny znajduje się na wysokości oczu, co ułatwia odczyt informacji z wyświetlacza.

Istnieją specjalne wymagania dotyczące podłączania modeli o pojemności większej niż 500 watów. Połączenie musi być szczelne, z niezawodnym kontaktem między zaciskami przyrządu a przewodami.

Również na naszej stronie znajdują się inne artykuły na temat energii słonecznej i połączenia poszczególnych komponentów i modułów podczas budowy systemu autonomicznego.

Zalecamy przeczytanie następujących materiałów:

• Schemat podłączenia baterii słonecznych: do sterownika, do akumulatora i obsługiwanych systemów
• Ładowarka baterii słonecznych: urządzenie i zasada działania ładowania ze słońca
• Jak zrobić baterię słoneczną, zrób to sam: sposoby montażu i instalacji panelu słonecznego

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Koncepcja „falownika hybrydowego”, jego urządzenia, funkcji i wersji:

Przegląd funkcji, trybów pracy i wydajności korzystania z wielofunkcyjnego konwertera InfiniSolar o mocy 3 kW:

Projektowanie systemu energii słonecznej jest złożonym i wymagającym zadaniem. Lepiej powierzyć obliczenia wymaganych parametrów, wybór komponentów kompozytowych kompleksu solarnego, podłączenie i uruchomienie dla profesjonalistów.

Błędy mogą prowadzić do awarii systemu i nieefektywnego wykorzystania drogiego sprzętu..

Wybór najlepszej opcji konwertera dla funkcjonowania autonomicznego systemu zasilania opartego na energii słonecznej? Czy masz pytania, których nie poruszyliśmy w tym artykule? Zapytaj ich w komentarzach poniżej - postaramy się pomóc.

A może zauważyłeś nieścisłości lub niespójności w prezentowanym materiale? A może chcesz uzupełnić teorię praktycznymi zaleceniami opartymi na osobistym doświadczeniu? Napisz do nas o tym, podziel się swoją opinią.