Hibridni inverter za sončne kolektorje: izbira in načela naprave

Sistemi oskrbe z električno energijo s hkratno uporabo tradicionalnega napajanja in električne energije iz sonca - ekonomsko sprejemljiva rešitev za zasebno gospodinjstvo, kočo, počitniška naselja in industrijsko prostorih.

Nepogrešljiv element kompleksa je hibridni inverter za sončne celice, ki določa načine napajalnega napajanja, ki zagotavlja nemoteno delovanje in učinkovitost sončnega sistema.

Da bi sistem deloval učinkovito, morate izbrati ne le optimalni model, ampak ga tudi pravilno povezati. In kako to narediti - bomo analizirali v našem članku. Upoštevajte tudi obstoječe vrste pretvornikov in najboljše ponudbe na trgu danes.

Vrednotenje značilnosti hibridnih pretvornikov

Uporaba obnovljive sončne energije v kombinaciji s centraliziranim napajanjem zagotavlja več prednosti. Normalno delovanje solarnega sistema zagotavlja nemoteno delovanje njegovih glavnih modelov: sončne celice, krmilnik polnjenja, akumulator, kot tudi eden od ključnih elementov - pretvornik.

Pretvornik solarnega sistema je naprava za pretvorbo enosmernega toka (DC) iz fotovoltaičnih plošč v izmenično elektriko. Na trenutni napetosti 220 V deluje gospodinjski aparati. Brez inverterja je proizvodnja energije brez pomena.

Bolje je ovrednotiti zmožnosti hibridnega modela v primerjavi s posebnostmi dela njegovih najbližjih konkurentov - avtonomnih in omrežnih "pretvornikov".

Vrsta omrežnega pretvornika

Naprava deluje na skupni električni obremenitvi. Izhod pretvornika je priključen na porabnike električne energije, omrežje zvočnikov.

Shema je preprosta, vendar ima več omejitev:

• uporabnost pri razpoložljivosti izmeničnega toka v omrežju;
• omrežna napetost mora biti relativno stabilna in ustrezati delovnemu območju pretvornika.

Raznolikost je v povpraševanju v zasebnih domovih s sedanjo "zeleno" tarifo za elektrifikacijo.

Možnost avtonomne naprave

Napravo napaja baterijoki prejema polnjenje iz sončnih celic preko MPPT krmilnika. Sistem uporablja različne vrste baterij, vključno z visokotehnološkimi litijskimi baterijami.

Pri največjem "polnjenju" akumulatorja se presežek energije prenaša na vhod pretvornika, katerega izhod je povezan s končnimi uporabniki AU.

V primeru pomanjkanja sončne aktivnosti se iz baterij vzame energija in se "pretvori" skozi pretvornik napetosti.

Značilnosti avtonomne namestitve:

• možnost neodvisnega delovanja v odsotnosti omrežnega napajanja;
• nekateri modeli podpirajo način delovanja po "zeleni" tarifi;
• Učinkovitost naprav - 90-93%.

Da bi zagotovili absolutno avtonomijo objekta, je potrebno natančno Izračun moči heliopanelov in zadostno porabo baterije.

Vrsta hibridnega pretvornika

Model se od zgoraj opisanih naprav razlikuje po posebni "arhitekturi" proizvodnje. V notranjosti je posebna vezalna shema, ki omogoča, da pretvornik deluje vzporedno s tokovnim virom (omrežjem, generatorjem).

Hkrati se obremenitev napaja iz centralnega omrežja in sončna celica, s prednostno funkcijo, dodeljeno dobavitelju enosmernega toka.

Konkurenčne prednosti so vsestranskost hibridnih tipskih pretvornikov:

1. Omrežje - nekakšna prostorna baterija z učinkovitostjo 100%. Vse presežke, ki jih proizvedejo fotovoltaične plošče, lahko preusmerite v centralno omrežje po "zeleni" tarifi.
2. Neprekinjeno napajanje. Ko je glavno napajanje odklopljeno, se sistem ponovno vzpostavi v avtonomni način, ki ščiti vse potrošnike pred napetostnimi sunki.
3. Povečajte omejitev moči omrežja med največjimi obremenitvami z dodajanjem energije iz kompleksa akumulatorskih inverterjev.

Ko se zmanjša poraba heliokompleksa, se preklopi na način polnjenja in čez nekaj časa spet pripravljen za uporabo. Možna je dvojna funkcija moči: Pametni čevlji, Power Shaving, Grid support.

Dodajanje moči poteka v skladu z naslednjimi načeli:

• če je porabljena energija nižja od največje porabe omrežja, se poleg obremenitvene moči napolni akumulatorska baterija;
• v odsotnosti napetosti v omrežju porabi električno energijo, proizvedeno iz akumulatorja in jo pretvornik pretvori;
• če obremenitev presega mejno vrednost omrežne moči, se pomanjkljivost kompenzira z zbrano električno energijo iz sončne baterije.

Navedeni načini delovanja omogočajo hibridne modele s polnilnikom.

Vrste tokovnih pretvornikov

Če izberete "srce" avtonomnega sistema oskrbe z električno energijo, morate pravilno primerjati naloge, ki so dodeljene opremi, s svojim potencialom.

Glavne značilnosti klasifikacije hibridnih pretvornikov so: algoritem za spreminjanje načinov delovanja, oblika izhodne napetosti in možnost servisiranja enofaznega ali trifaznega omrežja.

Primerjava BBP in hibridne instalacije

Nekatera podjetja nehote zavajajo potrošnika in kličejo enoto za neprekinjeno napajanje (FOB) kot hibridni pretvornik. Zdi se, da obe napravi opravljata podobne naloge, vendar obstaja velika razlika.

BBP je pretvornik polnilnika. Modul zagotavlja predvsem porabo energije iz fotovoltaične elektrarne in ko je pomanjkljiv, preklopi na porabo energije iz omrežja.

Delovanje sistema v "kretenskem" načinu povzroča dodatno kroženje akumulatorja in pospešuje njegovo obrabo. V večini nizkocenovnih BBP-jev je napetost praga določena brez možnosti regulacije.

Pri hibridnih inverterskih modelih za sončne celice so taki skoki izključeni - enota se prilagodi zahtevani moči in deluje sočasno z različnimi viri toka.

Neodvisno lahko izberete prednostno porabo. Praviloma je poudarek na porabi energije iz sončnih kolektorjev. V nekaterih hibridnih enotah obstaja možnost omejitve moči, ki prihaja iz mestnega omrežja.

Vrste valovnih oblik pretvornika

Tokovni pretvorniki sončne celice so razvrščeni po vrsti izhodnega signala.

Obstajajo:

• čisti sinusni val;
• modificiran sinus (kvazi-sinusoid);
• meandra

Zadnja možnost se v praksi praktično ne uporablja, saj ostra sprememba polarnosti povzroča motnje v delovanju opreme.

Kaj je čisti sinusni val?

Pretvornik zagotavlja visokokakovosten signal, ki presega obliko toka omrežja. To je najboljša možnost za zagotovitev delovanja "občutljive" opreme: kotlov za ogrevanje, kompresorji, elektromotorji, medicinska oprema in naprave na osnovi transformatorskih virov napajanje.

Značilnosti kvazi-sinusov

Prenos energijskega signala v obliki spremenjenega sinusnega vala lahko zmanjša učinkovitost nekateri aparati, povzročajo hrup, povzročajo motnje ali povzročajo poškodbe opreme.

Pri napajanju nizkofrekvenčnih transformatorjev, asinhronih, sinhronih motorjev je prišlo do izgube moči za 20-30%. Ta "napaka" se pretvori v toplotno energijo in pregreje naprave.

Pretvorniki s psevdo-sinusnim signalom so kompaktni in cenovno ugodni. Njihova uporaba je primerna za napajanje naprav brez induktivnih bremen, ki so namenjene porabi aktivnih komponent električne energije.

V to skupino spadajo: termoelektrični grelniki, sistemi za razsvetljavo z žarilno nitko in druge uporovne strukture.

Oblika izhodnega signala je prikazana v potnem listu pretvornika ali bespereboynik. Možen zapis: “Nazaj” - jamstvo za odsotnost čistega sinusa, “Smart” - verjetnost, da se na izhodu dobi kakovostni tok.

Nekateri proizvajalci v spremnem dokumentu upoštevajo harmonski koeficient (nelinearni indeks popačenja). Če je parameter manjši od 8%, potem naprava proizvaja skoraj popoln sinus.

Enofazni in trifazni modeli

Enofazni pretvorniki so pretežno vgrajeni v gospodinjski fotovoltaični sistem s standardno napetostjo 220V.

Območje izhodne napetosti, ko je priključen na eno fazo v različnih modelih, sega od 210-240V, izhodna frekvenca je 47-55 Hz, moč 300-5000 W.

Za standardne vrednosti napetosti akumulatorja 12, 24 in 48 V. so na voljo enofazni pretvorniki. Da pretvornik ne deluje na mejah možnosti, je potrebno uskladiti moč »pretvornika« z napetostjo sončne baterije ali baterije.

Trifazni pretvorniki se uporabljajo za napajanje trifaznega toka, ki napaja elektromotorje. Primarna uporaba - proizvodnja, delavnice, komercialni namen.

Trifazne pretvornike odlikuje velika moč (3-30 kW), širok razpon izhodne AC napetosti (220V / 400V).

Na trgu so tudi kombinirani modeli. Med njimi so enofazni pretvorniki, ki omogočajo sinhronizacijo izhodov pretvornika s faznim premikom - to omogoča napajanje trifaznih obremenitev. Upoštevali smo vse vrste tehnologij za pretvorbo toka iz sončnih kolektorjev v naš drugi članek.

Možnosti izbire solarnega inverterja

Učinkovitost pretvornika in celotnega električnega napajalnega sistema sta v veliki meri odvisna od pravilne izbire parametrov opreme.

Poleg zgoraj navedenih značilnosti je treba oceniti:

• izhodna moč;
• vrsta zaščite;
• delovna temperatura;
• namestitvene mere;
• Učinkovitost;
• razpoložljivosti dodatnih funkcij.

Podrobneje preučite vse te značilnosti.

Merilo # 1 - moč naprave

Vrednost "sončnega" pretvornika se izbere na podlagi največje obremenitve omrežja in ocenjene življenjske dobe baterije. V zagonskem načinu je pretvornik zmožen kratkoročno povečati moč ob zagonu kapacitivnih obremenitev.

To obdobje je značilno za vklop pomivalnih strojev, pralnih strojev ali hladilnikov.

Pri uporabi svetilk za osvetlitev in televizorja se bo približal pretvornik nizke moči na 500-1000 W. Praviloma je potreben izračun skupne moči opreme, ki se upravlja. Želena vrednost je navedena neposredno na ohišju instrumenta ali v spremnem dokumentu.

Merilo št. 2 - stopnja zaščite

Kakovostni solarni inverter mora imeti več stopenj zaščite. Možne možnosti: prisilni hladilni sistem, opozorilo o kratkem stiku, zaščita pred napakami in napetostni sunki v omrežju.

Pomembno je - prisotnost zapečatenega ojačanega ohišja, ki preprečuje vdor prašnih delcev, vlage. Stopnja zaščite električne opreme je standardizirana v skladu s standardizacijo IEC-952.

Za pogoje delovanja na prostem so primerni modeli z indeksom IP65 - trdnost in zanesljivost pretvornika omogoča njegovo uporabo v zunanji atmosferi.

Merilo # 3 - delovna temperatura in dimenzije

Širok razpon vrednosti je indikator dostojne kakovosti sklopa pretvornika. Vrednost indikatorja je še posebej pomembna pri nameščanju pretvornika v neogrevanem prostoru.

Teža je posredni pokazatelj kakovosti pretvornika. Obstaja mnenje - težji je pretvornik, močnejši je. Razlog za to je prisotnost v močni opremi transformatorja.

Pri "lahkih" modelih lahko odsotnost transformatorja povzroči prekinitev pretvornika pri visokem zagonskem toku.

Merilo št. 4 - Učinkovitost

Strokovnjaki priporočajo nakup "pretvornikov" toka z učinkovitostjo 90%. Samo s takim parametrom bo sončni sistem deloval učinkovito, njegova ureditev pa je primerna. Izguba 10% sončne energije je nesprejemljivo "razkošje".

Dodatne funkcije. Napredne funkcije vplivajo na stroške opreme in niso vedno v povpraševanju. Vendar pa nekatere možnosti upravičujejo porabljen denar.

Koristne in potrebne "naprave" vključujejo:

• avtomatsko dodajanje moči pretvornika električnemu omrežju;
• prilagoditev obdobja polnjenja baterije;
• izbor prednostnega tokovnega vira;
• vzdrževanje dela z baterijami različnih tipov (alkalne, litijevega železovega fosfata, helija, AGM, kisline);
• možnost kombiniranega dela z omrežnim pretvornikom;
• nastavitev indikatorja napetosti - opozorilo o "prenapetostih" omrežne napetosti;
• možnost nadgradnje pretvornika s posodobitvijo vdelane programske opreme.

Sodobni pretvorniki se lahko priključijo na osebni računalnik za programiranje in nadzor.

Pregled priljubljenih hibridnih pretvornikov

Med potrošniki so dobre preglede prejeli razsmerniki tujih podjetij: Xtender (Švica), Prosolar (Kitajska), Victor Energy (Nizozemska), SMA (Nemčija) in Xantrex (Kanada). Domači predstavnik - MAP Sine.

Večfunkcijski razsmernik Xtender

Xtenderjev hibridni pretvornik Studer je simbol švicarskega standarda kakovosti v energetski elektroniki. Solarne pretvornike serije Xtender odlikujejo njihove eksponentne lastnosti moči in široka funkcionalnost.

Različni modeli: HTS - predstavniki majhne moči, modeli HTM - srednje moči, HTN - visokofrekvenčni pretvorniki.

Vsaka serija hibridnih pretvornikov Xtender ima naslednje značilnosti in možnosti:

• vir čistega sinusnega vala;
• "Mix" napajanje omrežja iz baterije;
• medtem ko se zmanjša poraba omrežne napetosti iz centralnega napajanja;
• dva prednostna načina izbire: prvi je "mehak" z omrežno napajanje v 10%, drugi je popolno preklop na akumulator;
• različne nastavitve;
• upravljanje rezervnega generatorja;
• pripravljenosti s širokim razponom regulacije;
• daljinski nadzor sistemskih parametrov.

V vseh izvedbah je funkcija Smart Boost - povezava z različnimi »dobavitelji« moči (generatorski agregat, omrežni inverter) in Power Shaving - zagotovljena pokritost najvišjih obremenitev.

Optimalni pretvorniki Prosolar

Kitajski model ima dobre lastnosti in sprejemljivo ceno (okoli 1200 cu). Pretvornik optimizira delovanje sončnih celic in tako prihrani neuporabljeno energijo v akumulatorju.

Posebnosti:

• možnost sledenja točki mejne moči sončne baterije;
• informacijski LCD prikazovalnik s prikazom parametrov delovanja sistema;
• 3-stopenjski polnilnik akumulatorjev;
• nastavitev največjega toka do 25A;
• pretvornik komunikatorja.

Pretvornik je priključen na osebni računalnik preko programske opreme (dobavljena kot komplet). Pretvornik je mogoče nadgraditi z inovativnim utripanjem.

Sinusoidni pretvorniki Phoenix Inverter

Razsmerniki Phoenix izpolnjujejo visoke zahteve in so primerni za industrijsko uporabo. Serija Phoenix Inverter je izdana brez vgrajenega polnilnika.

Pretvorniki so opremljeni z informacijskim vodilom VE.Bus in se lahko upravljajo v vzporednih ali trifaznih konfiguracijah.

Razpon moči modela je 1,2-5 kW, učinkovitost 95%, napetost sinusoid.

Konkurenčne prednosti:

• tehnologija "SinusMax" podpira zagon "težkih bremen";
• dva načina varčevanja z energijo - možnost iskanja tovora in nižji tok v prostem teku;
• prisotnost alarmnega releja - opozorilo o pregrevanju, nezadostna napetost akumulatorja itd.;
• Nastavitev parametrov prek osebnega računalnika.

Za doseganje visoke moči je možna vzporedna povezava do faze do šestih pretvornikov. Na primer, kombinacija šestih naprav z nominalno vrednostjo 48/5000 lahko zagotovi izhodno moč 48kW / 30kVA.

Domače naprave MAP Gibrid in Dominator

MAP Energia je razvil dve različici hibridnega pretvornika: Gibrid in Dominator.

Razpon moči opreme je 1,3–20 kW, časovni interval za preklapljanje med načini je do 4 ms, zagotovljena je možnost črpanja električne energije v mestno omrežje.

Splošne značilnosti napetostnih pretvornikov Gibrid in Dominator:

• transformator na osnovi torusa;
• stabilizacije vhodne napetosti ni;
• način zamenjave moči;
• izhod - čisti sinus;
• pridobivanje presežne energije v omrežju;
• omejevanje porabe toka na vhodu AU;
• razred IP21;
• poraba v načinu "spanja" - 2-5W.

Učinkovitost pretvornikov doseže 93-96%. Naprave so uspešno prestale preskuse za uporabo pri ultra nizkih temperaturah (mejna vrednost je -25 °, kratkotrajno zmanjšanje na -50 ° C je dovoljeno).

Možni načrti ožičenja

Pri izgradnji fotonapetostnega kompleksa v kombinaciji z osrednjim omrežjem obstajajo različne možnosti za priključitev pretvornika.

Možnost # 1 je vezje z DC krmilnikom polnjenja

Najbolj priljubljena možnost, kjer se polnjenje baterije opravi preko sončnega regulatorja MRRT (analiza konične moči točke).

Funkcije rešitve:

• učinkovita uporaba obnovljivih virov energije v prisotnosti / odklopu omrežja;
• možnost aktiviranja dela iz solarnega sistema, ko je baterija skoraj prazna.

Druga rešitev je nekoliko povečati izgube pri pretvorbi energije v segmentu "regulator-akumulator-pretvornik".

Možnost # 2 - hibridni in omrežni pretvornik

Omrežni pretvornik na izhodu pretvornika baterije. Po diagramu sta dva pretvornika priključena na različne sončne baterije.

Hibridni pretvornik je priključen na opcijsko fotonapetostno ploščo za polnjenje akumulatorja, omrežje je priključeno na glavni solarni modul.

Lastnosti sistema:

• nemoteno delovanje ne glede na prisotnost napetosti v centralnem omrežju;
• visoka učinkovitost in zmanjšanje izgub na strani enosmernega toka zaradi zadostne napetosti sončne baterije;
• baterije skoraj vedno delujejo v vmesnem načinu, kar poveča njihovo življenjsko dobo;
• uporaba hibridnih pretvornikov, zasnovanih za polnjenje akumulatorja z izhoda;
• potrebo po prilagoditvi delovanja omrežnega pretvornika.

Skupna moč omrežnega pretvornika ne sme presegati moči hibridnega "pretvornika" - to omogoča recikliranje energije sončnih kolektorjev v primeru izpraznitve baterije, izklopa omrežja.

Ne glede na izbrano shemo je treba pri povezovanju pretvornika upoštevati številne nianse:

1. Žične povezave za DC ne smejo biti dolge. Zaželeno je, da se razsmernik postavi v bližino (do 3 m) od sončnih kolektorjev, nato pa se „z izgradnjo“ poveže z AC.
2. Pretvornik ne sme biti nameščen na gorljive materiale.
3. Stenski pretvornik se nahaja v višini oči za enostavno branje informacij z zaslona.

Obstajajo posebne zahteve za priključne modele z zmogljivostjo več kot 500 vatov. Priključek mora biti tesen in zanesljiv stik med priključki instrumenta in žicami.

Na naši spletni strani so tudi drugi članki o sončni energiji in povezava posameznih komponent in modulov pri izgradnji avtonomnega sistema.

Priporočamo, da si preberete naslednje materiale:

• Priključna shema solarnih baterij: na krmilnik, na akumulator in na sisteme, ki se uporabljajo
• Solarni polnilec baterij: naprava in princip delovanja polnjenja od sonca
• Kako narediti sončno baterijo to storite sami: načini za sestavljanje in namestitev sončne celice

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Pojem "hibridni pretvornik", njegova naprava, funkcije in različice:

Pregled lastnosti, načinov delovanja in učinkovitosti uporabe večnamenskega pretvornika InfiniSolar 3 kW:

Oblikovanje sistema sončne energije je kompleksna in zahtevna naloga. Bolje je, da zaupate izračun potrebnih parametrov, izbiro kompozitnih komponent solarnega kompleksa, povezavo in zagon za strokovnjake.

Napake lahko vodijo do okvar sistema in neučinkovite uporabe drage opreme..

Izbira najboljše možnosti pretvornika za delovanje avtonomnega sistema oskrbe z energijo na osnovi sončne energije? Imate vprašanja, ki jih v tem članku nismo obravnavali? Vprašajte jih v komentarjih spodaj - poskušali vam bomo pomagati.

Ali ste morda opazili netočnosti ali nedoslednosti v predstavljenem gradivu? Ali želite teorijo dopolniti s praktičnimi priporočili, ki temeljijo na osebnih izkušnjah? Pišite nam o tem, delite svoje mnenje.