Инвертор для солнечных батарей зачем

Гибридный инвертор для солнечных батарей: что это, как работает и зачем нужен

Дата публикации: 22 декабря 2019

Энергия, полученная от солнечных батарей, преобразуется в постоянный ток (DC) небольшого напряжения. Но, как вы наверняка знаете, бытовые приборы работают от переменного тока (AC). Чтобы наладить передачу электричества между гелиосистемой и конечными устройствами-потребителями, в систему домашнего электроснабжения включают гибридный инвертор для солнечных батарей.

Как работает гибридный солнечный инвертор

Инвертор — это преобразователь напряжения. Вначале он трансформирует постоянный ток в переменный, а затем повышает его напряжение до нужного уровня (220 или 380 Вольт). Такой подход называется двойным преобразованием. Без двойного преобразования электричество, получаемое от гелиопанелей, бесполезно — бытовые приборы не работают от постоянного тока. Поэтому схема электроснабжения, включающая в себя альтернативные источники питания, обязательно включает в себя преобразователь и контроллер заряда. Задача последнего — контролировать уровень заряда аккумулятора и ограничивать подачу энергии, если он наполнен. Так батарея защищается от перегрузки и служит дольше.

Гибридный преобразователь исключает необходимость отдельной установки контроллера — этот функционал уже реализован в его схеме. Это устройство фактически состоит из двух — инвертора и контроллера.

Гибридный инвертор отличается от автономного и сетевого тем, что может подключаться параллельно к центральной сети и солнечным батареям — работа одной системы не прерывает другую. С помощью этого прибора владелец дома может реализовать комбинированное электропитание, используя обычные и альтернативные источники энергии. В прибор поступает электричество и от внешней сети, и от солнечного модуля. Излишки энергии от гелиомодуля поступают в аккумуляторы, а когда те заполнены, отправляются во внешнюю электросеть — за это отвечает контроллер заряда.

Схема гибридного инвертора для солнечных батарей

Мастер должен подключить устройство к:

• внешней электросети. Перед внешней сетью устанавливают счётчик;
• солнечным модулям;
• аккумуляторам. Если они заполнены, встроенный микроконтроллер перенаправляет энергию от модуля во внешнюю электросеть;
• домашней электросети, откуда получают питание бытовые приборы.

Плюсы и минусы преобразователей со встроенным контроллером

К преимуществам моделей относят:

• возможность параллельной работы в системах с разным напряжением;
• управление выходным напряжением — можно переключаться между линейным и фазным;
• тихая работа;
• экологичность — прибор не выделяет вредные вещества при работе;
• простота монтажа — встроенный контроллер заряда исключает необходимость установки ещё одного устройства;
• компактность — корпус большинства моделей не больше современного кондиционера.

Среди минусов отмечают:

• обязательное питание через внешнюю электросеть. Если в ней нет напряжения, преобразователь не будет работать исключительно на альтернативном источнике энергии;
• полная разрядка аккумуляторов вызовет сбой всей электросистемы владельца;
• выход из строя отдельно контроллера или преобразователя вынуждает владельца заменить устройство целиком, а это дорого.

Дополнительные функции

Некоторые производители оснащают свои модели дополнительными функциями, упрощающими работу с устройством:

• выбор приоритетной сети (встречается у швейцарских Xtender);
• подсчёт выработанного и отданного в сеть электричества (немецкие Sunny Island);
• удобное управление с помощью микропроцессора (китайские Prosolar);
• подключение к компьютеру через Wi-Fi для управления и контроля работы (немецкие Schnieder Electric Conext).

• В будущее на «солнечном» автомобиле
• «Солнечные» игрушки: в восторге не только дети, но и взрослые
• Плодотворное сотрудничество солнечных батарей и светодиодов
• Российская солнечная регата

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

Инверторы для солнечных батарей

Здесь вы узнаете:

Инвертор для солнечных батарей используется для преобразования постоянного тока в переменный. Инверторы бывают сетевые, автономные и гибридные, с прямоугольным, синусоидальным и псевдосинусоидальным сигналом.

Для чего нужен солнечный инвертор

Сетевой инвертор для солнечных батарей используется в полнофункциональных солнечных комплексах для преобразования постоянного тока в переменный с одновременным повышением напряжения. Рассмотрим подробнее, зачем нужен инвертор для солнечных батарей для 12 вольт.

Панели преобразуют энергию солнечного света в электрический ток, который через контроллер поступает на аккумуляторную батарею. Она накапливает заряд и отдает его по мере надобности, одновременно пополняя недостаток от солнечных модулей. Однако, пользоваться энергией от аккумуляторов могут лишь немногие приборы потребления, поскольку АКБ выдают постоянный ток низкого напряжения — 12, 24 или (редко) 48 В.

Необходим преобразователь напряжения для солнечных батарей, способный эти показатели превратить в стандартные значения, аналогичные сетевым. Эту задачу выполняет инвертор для солнечных панелей, который получает от аккумуляторов 12 (24, 48) В постоянного тока, а отдает потребителям обычные 220 В переменного.

Наиболее распространены обычные конвертеры, мощность которых находится в пределах 250-8000 Вт. Габариты таких приборов зависят от величины нагрузки, поскольку мощность обеспечивается дополнительными узлами в конструкции инвертора.

Особенности устройства:

• КПД (в среднем) — 94 %, максимальное значение доходит до 99 %
• полное отсутствие радиопомех
• стабилизированное выходное напряжение
• низкий коэффициент гармоник
• температура эксплуатации влияет на качество, поэтому необходимо обеспечивать максимально широкий диапазон
• наличие защиты от перегрузок
• потери в режиме холостого хода минимальные
• наличие защиты от воздействия влаги и механических повреждений

Отсутствие инвертора резко ограничивает возможности солнечных батарей. Они могут только заряжать аккумуляторы, обеспечивать питание для низковольтного освещения или иных специфических приборов. Солнечные инверторы для дома позволяют получить максимальную эффективность от панелей, обеспечить питание для любых бытовых технических устройств.

Примечательно, что при соединении трех инверторов в каскад можно получить трехфазное напряжение со стандартными параметрами, способное стать источником для мощных электродвигателей и прочих установок.

Принцип работы инвертора солнечных батарей

Основное назначение инвертора в гелиосистеме – это преобразование постоянного тока от солнечной батареи в переменный напряжением 220 В. Такой ток уже потребляют бытовые электроприборы. Без инвертора выработка тока теряет смысл. Если только вы не собираетесь заряжать постоянным током какие-нибудь аккумуляторы от солнечных батарей. Есть несколько видов солнечных инверторов, которые имеют разное назначение и характеристики.

Инвертор для солнечных батарей

К примеру, автономные инверторы представляют собой конвертеры постоянного тока в переменный от аккумулятора. Обычно мощность таких инверторов лежит в диапазоне 250─8000 ватт. Стоит отметить, что габариты инвертора сильно зависят от общей нагрузки электрических приборов, подключённых через него. При планировании инвертора для гелиосистемы нужно спланировать, какие устройства будут к нему подключаться. А затем сложить вместе их максимальную мощность в единицу времени. Мощность инвертора должна браться с запасом.

В случае автономных инверторов важное значение имеет пиковый скачок напряжения. Это объясняется тем, что ряд бытовых приборов при включении вызывают скачок напряжения. Если потребляемая мощность во время этого скачка будет близка к пиковому значению, инвертор может выйти из строя. Все эти моменты следует учитывать при покупке.

Инверторы синхронного типа умеют накапливать электрическую энергию в батареях. Устройства подобного типа при работе в связке с солнечными батареями отправляют излишки энергии в общую электрическую сеть. А если не хватит энергии от солнечных батарей для приборов у вас дома, то нехватку инвертор предоставит из общей сети. Это очень удобно, поскольку в этом случае у вас не будет перебоев с энергоснабжением. Даже если не будет напряжения в электросети, всегда будет готов к работе аккумулятор для солнечных батарей.

Автономный инвертор для солнечных батарей

Более дорогостоящими являются многофункциональные инверторы. Они представляют собой гибридный вариант из вышеописанных типов устройств. Их можно назвать лучшим выбором, но здесь всё упирается в финансовые возможности.

Виды инверторов для солнечных панелей

Без инвертора, вырабатываемая гелиосистемой энергия, для бытовых нужд будет совершенно бесполезной. Существует 3 вида инверторов по типу использования:

• автономные;
• сетевые;
• многофункциональные.

Инверторы первого вида имеют обозначение «off grid». Они подсоединены к солнечному модулю, являются частью обособленной фотоэлектрической системы и никак не контактируют с внешней электрической сетью. Их мощность варьирует в пределах 100 – 8000 Вт.

Синхронные или сетевые инверторы функционируют синхронно с централизованной системой электроснабжения. Преобразователи с обозначением «on grid» не только выполняют роль преобразователя, но и корректируют такие параметры сети как амплитудные перепады, показатели частоты и другие.

Если во внешней сети наблюдаются неполадки, инвертор автоматически отключается. Такие инверторы накапливают электроэнергию в аккумуляторных батареях.

Автономные инверторы обеспечивают независимость электроснабжения дома от работы централизованного источника. Параметры инвертора со стороны переменного напряжения определяют исходя из суммарной потребляемой мощности всех приборов, подключенных к электрической сети потребителя. Со стороны постоянного тока инвертор подбирают исходя из номинальной мощности солнечных панелей

Если суммарная мощность используемых в доме приборов меньше потенциальных возможностей солнечной электростанции, то излишки выработанной электроэнергии попадают во внешние электрические сети. Если же мощности недостаточно для нормальной работы бытовых приборов, то осуществляется подпитка извне.

При отсутствии напряжения питание подается от заряженного аккумулятора. В случае когда в систему не включены аккумуляторные батареи, энергия, произведенная солнечной электростанцией, уходит в общую сеть.

Сетевые фотоэлектрические инверторы с большой эффективностью используют энергию, получаемую от солнечных батарей. Они являются гарантией стабильности электроснабжения и отличаются высоким КПД, превышающим 90%

Гибридный или многофункциональный инвертор — оборудование надежное. Он сочетает свойства первых двух преобразователей, обладает большим числом настроек. Это лучший вариант для устройства домашней солнечной станции, но и самый дорогой.

Все существующие солнечные инверторы делят на виды и по напряжению на выходе. В зависимости от этого параметра они бывают синусоидальными и меандровыми. Так как у первого величина выходного напряжения почти такая же, как и у питающей электрической сети, это хороший вариант, когда в доме присутствует высокочувствительная техника.

Постоянное значение напряжения является гарантией безопасности для домашнего электротехнического оборудования. Графически форма сигнала на выходе у такого инвертора синосуидального типа изображается в виде чистой синусоиды.

При работе оборудования лучшая форма меандра — идеальный синус. Особенно это важно для телекоммуникационной аппаратуры, медтехники, высокоточных приборов измерения, поэтому, даже не смотря на высоту цены сложных инверторов, других вариантов в этом случае нет. Сведения о форме выходного сигнала производители указывают в его характеристиках

Меандровые или несинусоидальные преобразователи в отличие от синусоидальных имеют геометрию сигнала на выходе в виде импульсов прямоугольной формы так называемый модифицированный синус. Инверторы, относящиеся к этому типу, нельзя использовать для отдельных видов нагрузки, но для приборов, использующих активную составляющую мощности, они вполне подходят.

Сетевые модификации

Эта разновидность инверторов создается на основе емкостных диодов (варикапов) с низкочастотным модулятором для вариаций. Использование сетевых конструкций чаще всего подходит для солнечных панелей в виде тарелки. Многие из них имеют проводимость больше 40 мк, с подкладками в изоляторах, некоторые функционируют сквозь контролер заряда. Что касается инверторных выпрямителей, то их частота превышает показатель в 30 Гц.

Преимущества: компактность, высокая защищенность, приемлемая скорость преобразования с низким уровнем энергопотребления.

Гибридный инвертор может все, что сетевой, плюс дополнительно имеет несколько функций: повышать мощность сети при перегрузках, продолжать работу при потере сети в 220 В, убирает проблему со счетчиками. Некоторые производители, совмещая в приборе инвертор и контроллер, пытаются убедить клиентов, что их преобразователи являются гибридными, хотя это неправда, эти устройства называются комбинированными.

Особенность гибридного инвертора заключается в умении параллельно получать нагрузку из сети и от аккумуляторной батареи и имеет приоритетное значение от источника с постоянным током, не пренебрегая источниками с постоянной подачей электричества. При определении приоритетного ресурса, основная нагрузка ложится на него, недостающее электричество берется от второго элемента питания.

Автономные инверторы

Подходят для солнечных панелей различных мощностей, приспособлены функционировать при перенапряжении силы тока до 4 А, оборудуются на три обкладывания.

Преимущества: можно установить низкоомный варикап, электропроводимость низкая, возможность настройки частотности вариантов. Стабильно действуют при повышенной влажности, скоростное преобразование, рыночная цена вполне приемлемая для потребителя.

Классификация по признаку формы на выходе: прямоугольный, синусоидальный и псевдосинусоидальный сигнал.

С прямоугольным сигналом

По рекомендациям специалистов эти устройства лучше применять для подачи энергии к осветительным приборам.

• Преимущества: проходная цена, простота в использовании.
• Недостатки: нет прикрытия от перепадов напряжения, узкий круг применения (не для всех приборов и устройств в быту походит по причине несовместимости).

Синусоидальный сигнал

Вырабатывают высококачественный ток с правильной синусоидой, чище идущего из розеток электричества. Подходит для подключения массивных бытовых приборов: холодильников, котлов, кондиционеров, насосов.

• Преимущества: дает защиту бытовым приборам от скачков напряжения.
• Недостаток: высокая стоимость.

Псевдосинусоидальный сигнал

Компромисс вариантов, представленных выше.

• Преимущества: обеспечивают функционирование всех бытовых устройств и техники, стоят недорого.
• Недостатки: не подходят для работы чувствительных приборов, создают помехи и шумовые волны.

Критерии выбора преобразователя

При выборе такого элемента гелиосистемы как инвертор важна не только геометрия сигнала на выходе, но и его мощность. Специалисты советуют укомплектовывать солнечные батареи преобразователями, номинальная мощность которых выше суммарной мощности, имеющейся в томе техники, процентов на 25 – 30.

Необходимо также учитывать нагрузку, возникающую при единовременном включении нескольких приборов с большой пусковой мощностью.

Еще одним критерием при выборе инвертора является его КПД, определяющей потери энергии на сопутствующие процессы. В зависимости от модели он имеет разное значение, находящееся в пределах 85-95%. Оптимальный выбор — КПД не ниже 90%.

Инверторы бывают как однофазными, так и трехфазными. Первые отличаются более низкой стоимостью, но выбор их оправдан, когда потребляемая мощность составляет менее 10 кВт. Величина напряжения у них составляет 220В, а частота 50Гц. Трехфазные инверторы имеют диапазон напряжений более широкий — 315, 400, 690В.

Производители качественного оборудования укомплектовывают свои изделия трансформаторами выхода. Существует зависимость между весом инвертора и его техническими характеристиками — если на каждый кг его массы приходится 100 Вт мощности, значит, трансформатор включен в его схему

Разным может быть и количество инверторов в системе. В этом вопросе следует руководствоваться следующими рекомендациями: если мощность солнечных батарей не превышает 5 кВт, то для такой системы достаточно одного инвертора. Для батарей большей мощности может потребоваться 2 и больше инвертора. Оптимально, когда один инвертор приходится на каждые 5 кВт.

Для работы в сети, сочетающей использование стандартной электроэнергии и энергии, поставляемой солнечными батареями, применяются гибридные инверторы. С особенностями устройства и правилами их выбора ознакомит рекомендуемая нами статья.

Преобразователи могут отличаться друг от друга схемами, геометрией выходного сигнала, другими определяющими величинами. Отдельные преобразователи комплектуют зарядными устройствами. Если выйдет со строя один из инверторов, система не прекратит свою работу.

Основные технические характеристики

При выборе типа инвертора и возможности его установки в той или иной схеме электроснабжения, основными параметрами, определяющими выбор, служат его технические характеристики, каковыми являются:

• Мощность – определяет количество нагрузки (приборов и устройств), которое можно подключить к конкретному устройству. Номинальная мощность, указывает на длительно допустимую нагрузку, при подключении которой инвертор способен работать продолжительное время. Максимально допустимая (пиковая) мощность, определяет способность преобразовывать электрический ток не продолжительное время, в моменты запуска электрических двигателей или иных устройств, при включении которых в работу происходит скачек электрического тока (ток запуска).
• Вид выходного сигнала (форма синусоиды) – определяет возможность подключения того или иного оборудования к конкретной модели инвертора. При использовании более дешевых устройств, с квази-синусоидальной формой сигнала по электрическому току, возможны сложности в процессе эксплуатации приборов и агрегатов, чувствительных к качеству электрического тока (отопительные котлы, насосы, электронные устройства).
• Напряжение на входе и выходе – определяет возможность установки с определенным видом солнечных панелей, вырабатывающих электрический ток напряжением 12/24/48 В, и в соответствии с этим, напряжением сети питания потребителей – 220 и 380 В.
• Наличие защитных элементов – зависит от конкретной модели устройства. Основными видами защиты являются – защита от короткого замыкания и перегрузки.
• Дополнительные опции – также зависит от модели устройства. Это может быть установка встроенной розетки, жидкокристаллического дисплея, зарядного устройства и прочих элементов.

Как подключить инвертор для солнечных батарей

Прежде чем это сделать следует ознакомиться с некоторыми нюансами.

1. Узнайте какая частота сигнала: синусоидальная, прямоугольная или псевдо синусоидальная.
2. Провода для монтажа следует брать средней длины. Лучше всего 3 м.
3. В зависимости от мощности нужно подбирать сечение кабеля.
4. Проверьте какая форма имеется выходного сигнала.
5. Использование бесперебойников позволяет встраивать выключатели напрямую в цепь.
6. Следует надежно закрепить кабель чтобы не возникало замыканий и пожаров.
7. Если электростанция далеко от дома, то придется увеличивать кабель. Желательно чтобы инвертор находился рядом с АКБ.

В результате все просто и каждый сможет запустить инвертор для солнечных батарей.

Если мощность солнечной установки не превышает 5 квт, то хватит 1-го инвертора.

Обзор моделей

Конструктивные отличия инверторов напрямую определяются типом, к которому они относятся. Сетевые инверторы для систем солнечного энергоснабжения без применения дополнительных аккумуляторов, оснащаются регуляторами отбора максимальной мощности и специальными устройствами для контроля мощности солнечных батарей.

Такие схемотехнические решения позволяют инвертору включаться автоматически в тот момент, когда мощность солнечных батарей достаточна для генерирования переменного тока. Кроме того сетевые инверторы оснащаются стандартными электрическими розетками для подключения различных устройств.

Автономные инверторы конструктивно отличаются от сетевых наличием устройств, которые обеспечивают зарядку аккумуляторных батарей. Кроме того, их оснащают целым рядом конструктивных узлов, защищающих аккумуляторы от перезаряда, неправильной полярности аккумуляторов и недозаряда.

Существует огромное количество моделей инверторов для солнечных батарей, которые выпускаются во многих странах мира.

Рассмотрим некоторые из числа тех, что присутствуют на рынке России:

Сетевые инверторы Conext компании Schneider Electric

Эти инверторы разработаны с целью повышения эффективности использования солнечных батарей, устанавливаемых на крышах частных и многоквартирных жилых домов. Они выдержали испытания на надежность MEOST (Multiple Environmental over Stressed Testing) и могут эксплуатироваться в самых тяжелых климатических условиях.

ПД инверторов Conext составляет 97,5% даже при пиковых нагрузках. Линейка инверторов, присутствующих на рынке обеспечивает функционирование солнечных энергоустановок мощностью от 3 до 20 кВт.

Стоимость инверторов Conext находится в ценовом диапазоне 86900-327300 руб.

Инверторы голландской компании TBS Electronics

Компания с 1996 года выпускает только синусоидальные инверторы Poversine. Ее продукция представлена как маломощными инверторами для отдельных потребителей (номинальная мощность от 175 до 600 Вт) по цене 9400-21600 руб., так и более мощными (номинальная мощность от 850 Вт до 3,5 кВт) стоимостью 37050-79800 руб.

Инверторы российского производства (МАП “Энергия”)

Ассортимент российского производителя очень широк и представлен инверторами мощностью от 800 Вт до 1,2 кВт.

Существует несколько серий инверторов:

• МАП SIN– инверторы с чистым синусом, ценовой диапазон составляет 22700-130500 руб.;
• МАП HYBRID – синусоидальные инверторы с возможностью подкачки дополнительной энергии от аккумуляторов, стоимостью от 29700 до 166500 руб.;
• МАП HYBRID 3 фазы – инверторы с трехфазной конфигурацией.

Все инверторы МАП “Энергия” оснащены мощным зарядным устройством, позволяющим осуществлять зарядку любых типов аккумуляторов.

Китайская компания GoodWE

Продукция которой представлена сетевыми инверторами различной мощности. Компания отличается от остальных тем, что вместе с инверторами предоставляет программу для расчета сетевой системы на солнечных батареях, которая учитывает ориентацию солнечных батарей по углу их наклона, сторонам света и пр.

Кроме того, установив сетевой солнечный инвертор GoodWE, потенциальный потребитель получает возможность наблюдать за его работой с помощью планшетного компьютера или смартфона. Для этого необходимо установить специальное приложение, построенное на операционной системе Android. Также китайский производитель приятно удивляет невысокой ценой на свою продукцию.

Так, широко применяемый в Крыму, трехфазный сетевой инвертор GW20K-DT мощностью 20 кВт стоит 4800 долларов США при установленной гарантии 5 лет. Предлагается также увеличение гарантийного срока до 10 лет, правда тогда его цена возрастает до 5500 долларов США.

Источник