Выбор и установка гибридного инвертора для солнечных батарей

Виды инверторов для солнечной батареи

Существует множество разновидностей данных приборов. И выбрать их не так-то просто.

Модифицированные или сетевые инверторы

В основе производства лежат диоды варикапы. У них есть низкочастотный модулятор. Это позволяет совершать вариации. Они отлично подойдут к круглым солнечным панелям. Большинство из них обладают проводностью более 40 мк. У них есть подкладки в изоляторах. Существуют даже такие, которые работают сквозь контроллер подзарядки.

У выпрямителей для инверторов имеется частота около 30 Гц, а иногда и выше.

Сетевой инвертор для солнечных батарей имеет следующие плюсы:

• Малый размер.
• Хорошая защита.
• Малое потребление энергии.
• Быстрая конвертация напряжения.

Иногда в корпусе инвертора встроен контроллер. Многие продавцы называют данный прибор гибридным. Но в действительности это не так, он комбинированный.

Гибридный инвертор

Сочетает в себе особенности всех остальных устройств данного типа. Это самый дорогой, но наиболее подходящий инвертор для солнечных батарей.

Гибридный прибор может дополнительно приобретать нагрузку из сети и АКБ. У него в приоритете постоянное напряжение. Если по каким-то причинам в аккумуляторе будет мало тока, то он возьмет его из сети.

Инверторы работающие в автономном режиме

Отлично подойдут для СБ разной мощности. Работают даже в момент возникновения перенапряжения до 4А. Идут на 3-и обкладывания. На них можно встретить обозначение «OFF Grid». Они не контактируют с бытовой сетью. Мощность может быть от 100 – 8000 ват.

Если встретился прибор с пометкой On Grid то это означает что у него есть дополнительная функция. Он может контролировать амплитудные перепады и частоту.

Если внешняя сеть выдает неисправность автономный инвертор отключится.

• Со стороны многократного тока инвертор выбирают как следует из номинальной мощности солнечных панелей.
• Ежели суммарная мощность применяемых в жилище устройств меньше возможных полномочий солнечной электростанции, тогда избытки произведенной электричества попадают во наружные электрические сети.
• В случае если же мощности мало для нормальной работы домашних устройств, тогда осуществляется подпитка извне.
• При неимении напряжения кормление сервируется от заряженного аккума. В случае, когда в систему не интегрированы аккумуляторные батареи, энергия, сделанная солнечной электростанцией, уходит в единую сеть.
• Сетевые фотоэлектрические инверторы с великой эффективностью употребляют энергию, получаемую от солнечных батарей.

Основные плюсы:

1. Стоимость в пределах нормы.
2. Быстро преобразуют напряжение.
3. Стабильно работают при высокой влажности.
4. Легко устанавливается пониженный варикап.
5. Имеется подстройка частоты.
6. Электрическая проводимость пониженная.

Генерируют сигнал: 1) псевдо синусоидальный; 2) прямоугольный; 3) синусоидальный. Может встречаться название миандровые. То есть это не синусоидальные.

Первый имеет следующие особенности

Нечто среднее между двумя другими сигналами. Его особенности:

• Небольшая стоимость.
• Все приборы отлично работают.
• Генерирует шумовые волны, создает помехи.
• Чувствительные приборы при наличие данного сигнала работать не могут.

Характеристики второго

Лучше всего использовать этот тип для передачи напряжения к световым устройствам.

Особенности:

• Работают просто и понятно.
• Стоимость низкая.
• Не защищены от скачков напряжения.
• Подходят не для каждого бытового прибора. Могут быть с ним просто не совместимы.

Синусоидальный сигнал и его характеристики

Продуцируют хороший ток с нужной синусоидой. Отлично подойдет для крупной бытовой техники.

Основные особенности:

• Защищает технику от резкого изменения напряжения.
• Стоят дорого.

Чем отличаются сетевые инверторы от автономных?

Автономные способны функционировать без доп АКБ. Работают данные приборы только с теми устройствами, которые способны выполнять контроль мощности. Когда мощность в норме они подключаются автоматически и генерируют электричество. В них встроены стандартные розетки.

Сетевые требуют приборы, которые будут заряжать АКБ. Так же у них есть специальные штуки, позволяющие не перепутать полярность при подключении. Они контролируют зарядку батареи.

Принцип работы

Принцип работы солнечного инвертора такой же, как и у других подобных устройств: в его основе лежит двойное преобразование исходных параметров. В начале электрический ток, подаваемый на вход агрегата, преобразуется в переменный. В конструкции солнечной батареи роль входа выполняют фотоэлектрические панели. Затем напряжение повышается до необходимой для работы величины.

Главное отличие гибридного инвертора от других типов — это комбинация двух источников питания: от центральной электросети и от солнечной батареи. С одной стороны, преобразователь подключен к потребителям электричества, сети энергоснабжения. С другой стороны, питание идет от аккумулятора. Аккумулирующее устройство получает питание через МРРТ-контроллер.

Такой тип подачи тока позволяет контролировать количество поступающей энергии и при необходимости замещать ее недостаток. Зарядное устройство и центральная сеть прекрасно дополняют друг друга. Когда аккумулятор переполнен — то излишки электричества через вход инвертора подаются в центральную электросеть (на выход). В пасмурную погоду, когда солнечного излучения недостаточно, недостаток питания компенсируется запасами, скопленными в зарядном устройстве. Схема гибридного инвертора:

Коэффициент полезного действия аккумулятора равняется 100%. Питание происходит бесперебойно. Когда потребление спадает — вся система переходит в режим зарядки и через некоторое время вновь готова к работе. Гибридные инверторы оснащены функцией удвоенной мощности. Маркировка от производителя выглядит таким образом: Smart Boots, Grid support, Power Shaving.

Что такое гибридный инвертор для солнечных батарей

Гибридный солнечный инвертор — это агрегат, благодаря которому постоянный электрический ток преобразуется в переменный. Электричество вырабатывается системой солнечной генерации (солнечной батареей). Величина напряжения постоянного тока в таких устройствах равняется 12 В, 24 В, или 48 В. После преобразования в переменный показатель величины U меняется и равняется 220 В или 380 В.

Для СБ используются 3 вида инверторов:

• Автономные. Работают только от внешнего источника питания (солнце), не подключаются к электрическим сетям.
• Сетевые. Их работа синхронизирована с внешними сетями электроснабжения. Устройства этого типа, помимо выполнения своей главной задачи (преобразование тока), выполняют еще две — контролируют v и U.
• Гибридные — многофункциональное устройство, которое совмещает в себе функции предыдущих двух видов.

Выбор гибридного инвертора для использования в быту — наиболее рациональное решение. В отличие от автономных и сетевых, используемых в основном в промышленности, гибридные имеют компактные размеры и поэтому удобны в эксплуатации.

Из школьного курса физики известно, что постоянный ток используется для бытовых и промышленных нужд, и спектр применения его широк — от освещения помещений до работы промышленных механизмов. В отличие от постоянного тока, который при передаче его на расстояния несет существенные потери, переменный можно передавать на огромных территориях без ущерба. Инвертор необходим, чтобы преобразовывать постоянный ток в переменный.

Передовые технологии

Ошибка №2
Гонка за инновациями.

Типичный покупатель солнечной электростанции в магазине после просмотра десятка роликов по тематике в ютубе — “А у вас есть мощные панели 500-550-600Вт? А еще трекинговая система, а еще чтобы панели были двухсторонние, безрамочные и только американского производителя?”

Для 90% рядовых пользователей все это лишнее. Покупайте только надежные, проверенные временем бренды.

Как их подобрать расскажем дальше. Упор в статье сделаем именно на панелях. Подробно осветить все нюансы по аккумуляторам, инверторам, контролерам, методам крепежа, в одной статье просто нереально.

Подключение и роль инверторов

Даже небольшая СЭС, как правило, снабжает энергией значительное количество разнообразного оборудования и бытовой техники. Практически все потребляющий ток устройства – системы отопления, осветительные приборы, домашняя электроника – работает от переменного тока, а гелио панели вырабатывают постоянный. Роль инвертора солнечной электростанции – осуществить преобразование одного вида тока в другой, параллельно гарантируя непрерывность его подачи и стабильность напряжения. 

Обязательным условием качественной работы преобразователя является его грамотная установка.

1. Инвертор включается в сеть между фотоэлектрическими батареями и приборами-потребителями системы.
2. При соединении с соседними устройствами необходимо внимательно следить за полярностью клемм. Ошибка при подключении грозит выходом из строя не только инвертора, но и системы в целом.
3. Размещать оборудование следует так, чтобы длина соединительных кабелей была минимальной, а их сечение пропорционально мощности из такого расчета для медного провода:

• 4 мм – 9 кВт:
• 6 мм – 11 кВт;
• 10 мм – 17,6 кВт;
• 16 мм – 22 кВт;
• 25 мм – 30,8 кВт;
• 35 мм – 37 кВт.

Соблюдение первого условия позволит минимизировать потери, а второго защитит провода от перегорания.

Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию инверторов для солнечных батарей

Для того чтобы инвертор для солнечной батареи работал наиболее эффективно и долго, необходимо следовать некоторым рекомендациям:

• Регулярно проверяйте состояние инвертора и проводите техническое обслуживание.
• Устанавливайте инвертор в чистом и сухом месте, защищенном от пыли и влаги.
• Следите за температурой окружающей среды, в которой установлен инвертор, и убедитесь, что он работает в допустимых температурных условиях.
• Не подключайте к инвертору нагрузку, превышающую его максимальную мощность.
• В случае возникновения любых неполадок, обратитесь к специалистам по ремонту инверторов.

Разновидности преобразователей тока

При выборе «сердца» автономной системы электроснабжения важно соотнести решаемые задачи с потенциальными возможностями оборудования. Наиболее важными критериями для классификации гибридных инверторов являются: алгоритм изменения режима работы, формат выходного напряжения и возможность обслуживания однофазной или трехфазной сети

Наиболее важными критериями для классификации гибридных инверторов являются: алгоритм изменения режима работы, формат выходного напряжения и возможность обслуживания однофазной или трехфазной сети.

Сравнение ББП и гибридной установки

Некоторые компании непреднамеренно вводят потребителей в заблуждение, называя источник бесперебойного питания (ИБП) гибридным инвертором. Эти два устройства, казалось бы, выполняют схожие задачи, но есть существенное различие.

ИБП представляет собой инвертор с зарядным устройством. Устройство в основном заботится о потреблении энергии от фотоэлектрической системы и переключается на потребление от сети в случае нехватки электроэнергии.

ИБП не способен «смешивать» накопленную энергию из батарей с энергией из сети. Приоритетное потребление от источника постоянного тока достигается путем отключения от сети и перехода на работу от аккумулятора.

Работа системы в режиме «рывка» приводит к дополнительной замене батарей и ускоряет их износ. В большинстве недорогих ИБП пороговое напряжение устанавливается без регулировки.

С гибридными инверторами для солнечных панелей таких скачков нет — устройство подстраивается под необходимую мощность и работает одновременно с разными источниками питания.

Вы можете самостоятельно выбрать приоритет потребления

Обычно основное внимание уделяется потреблению солнечной энергии. Некоторые гибридные устройства способны ограничивать подачу электроэнергии от муниципальной сети

Сравнение функций распространенных гибридных инверторов и ИБП. Линейка моделей Victron предлагает возможность увеличения мощности инвертора за счет сети

Разновидности по форме сигнала инвертора

Инверторы солнечной энергии классифицируются в зависимости от типа выходного сигнала.

• чистая синусоида;
• модифицированный синус (квази-синусоида);
• меандр.

Последний тип практически никогда не используется на практике, так как внезапное изменение полярности приводит к сбоям в работе устройств.

Инвертор с «U»-образным сигналом не может защитить приборы от колебаний напряжения. Кроме того, большинство бытовых приборов не переносят меандрирующий ток Что такое чистая синусоидальная волна?

Инвертор обеспечивает высококачественный сигнал, который превосходит форму волны сетевого тока. Это правильный выбор для чувствительного оборудования, такого как котлы, компрессоры, электродвигатели, медицинское оборудование и источники питания с трансформаторами.

Недостатками синусоидальных инверторов являются высокая стоимость и большие размеры. Покупка инвертора с чистой синусоидой стоит в два раза дороже, чем покупка инвертора с квазисинусоидой при той же выходной мощности.

Передача энергии в виде модифицированной синусоиды может снизить производительность определенного оборудования, вызвать шум, помехи или привести к выходу оборудования из строя.

При питании низкочастотных трансформаторов, асинхронных и синхронных двигателей потери мощности составляют 20-30%. Эта «нехватка» преобразуется в тепловую энергию, что приводит к излишнему нагреву оборудования.

Сколько инверторов должно быть в системе

В теории 1 прибора необходимой мощности должно хватить для всей электростанции. Но, если у вас большое количество фотоэлементов и они собраны в несколько линий, лучшу на каждую их них поставить такой преобразователь.

Почему так? Дело в том что нестабильная работа одной линии, например она расположена не на солнечной стороне, будет негативно сказываться на работе инвертора и его КПД будет в целом ниже

Если важно получить максимальную эффективность электростанции, такой вариант не подходит

Альтернативный вариант, это инвертор на несколько независимых MMP входов. Их может быть 2-4  и стоят такие модели значительно дороже.

Гибридный инвертор: оценка возможностей

Использование возобновляемой энергии солнца в комбинации с централизованным электроснабжением дает ряд преимуществ. Нормальное функционирование гелиосистемы невозможно без одного из ключевых элементов – инвертора.

Инвертор гелиосистемы – устройство для конвертации постоянного тока (DC), поступающего от фотоэлектрических панелей, в переменную электроэнергию. Именно на токе напряжением 220 В работает бытовая техника. Без инвертора выработка энергии бессмысленна.

Провести оценку возможностей гибридной модели лучше в сравнении с особенностями работы его ближайших конкурентов – автономных и сетевых «конвекторов».

Сетевой инвертор. Устройство работает на нагрузки общей электросети. Выход от преобразователя подсоединен к потребителям электроэнергии, сети АС. Схема отличается простотой, но имеет несколько ограничений:

• работоспособность при доступности переменного тока в сети;
• напряжение электросети должно быть относительно стабильным и соответствовать рабочему диапазону преобразователя.

Разновидность востребована в частных домах с действующим «зеленым» тарифом на электрификацию.

Днем при минимальном энергопотреблении, выработанный ток поступает в сеть по «зеленым» расценкам, с вечера до утра здание «подпитывается» от централизованного снабжения электричеством

Автономный инвертор. Прибор запитывается от аккумулятора, который получает заряд от солнечных панелей через МРРТ-контроллер. В системе используются батареи разных типов, в том числе высокотехнологичные литиевые аккумуляторы.

При максимальном «наполнении» аккумулирующего устройства излишек электроэнергии передается на вход инвертора, выход которого подсоединен с конечными потребителями АС. В случае недостатка солнечной активности энергия берется из аккумуляторных батарей и проходит «конвертацию» через инвертор напряжения.

Особенности работы автономной установки:

• возможность независимой работы при отсутствии сетевого переменного тока;
• некоторые модели поддерживают режим функционирования по «зеленому» тарифу;
• КПД установок – 90-93%.

Для обеспечения абсолютной автономности объекта требуется точный расчет мощности гелиопанелей и достаточная энергоемкость аккумулятора.

Вариант независимого использования инвертора без включения в систему централизованного сетевого подключения. Автономный преобразователь востребован в местности с полным отсутствием или низким качеством подачи электричества

Гибридный инвертор. Модель отличается от выше описанных устройств особой «архитектурой» изготовления. Внутри предусмотрена особая электросхема, позволяющая в режиме преобразователя параллельно функционировать с источником тока (сетью, генератором).

Одновременно идет питание нагрузки от центральной сети и солнечных батарей, при этом функция приоритета отведена поставщику постоянного тока.

Гибридный преобразователь позволяет максимально эффективно потреблять энергию солнца, не переключаясь с сети электроснабжения от центральной станции или генератора

Конкурентные преимущества заложены в многофункциональности инверторов гибридного типа:

1. Сеть – своего рода вместительный аккумулятор с КПД в 100%. Все излишки, выработанные фотоэлектрическими пластинами можно перенаправить в центральную сеть по «зеленому» тарифу.
2. Обеспечение бесперебойного питания. При отключении основного электропитания система перестраивается в автономный режим, защищая всех потребителей от «скачков» напряжения.
3. Повышение лимита мощности сети при пиковых нагрузках за счет добавления энергии от аккумуляторно-инверторного комплекса.

При спаде потребления гелиокомплекс переход в режим зарядки и через время вновь готов к использованию. Функция удвоенной мощности может обозначаться: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.

Добавление мощности происходит по следующим принципам:

• если используемая мощность ниже предельного сетевого потребления, то кроме питания нагрузки осуществляется заряд аккумулирующей батареи;
• в отсутствии напряжения в сети расходуется электроэнергия, полученная от аккумулятора и преобразованная инвертором;
• если нагрузка превышает граничное значение мощности сети, то недостаток восполняется аккумулированной электроэнергией от солнечной батареи.

Перечисленные режимы работы способны поддерживать гибридные модели с зарядным устройством.

Некоторые многофункциональные инверторы рассчитаны на одновременное подключение нескольких линий переменного тока для автоматического ввода резерва. Высокотехничные модели самостоятельно регулируют заряд аккумулятора

Критерии выбора

Выбор инвертора для установки солнечной электростанции очень важен. От того, какое устройство будет подключено, зависит будущая работа всей системы. Есть несколько основных технических параметров, от которых стоит отталкиваться перед тем, как выбрать подходящий инвертор.

Мощность — от этой величины зависит мощность работы всей электростанции. Через инвертор проходит весь ток, который потом предается в помещение и питает подключенные приборы. Номинальная мощность указывает на допустимую нагрузку, которую может испытывать преобразователь, как во время подключения, так и на протяжении всей работы. Выбирают мощность исходя из следующих критериев:инвертор в12 В подойдет для системы мощностью до 600 Вт, устройство на 24 В устанавливают при мощности 600-1500 Вт и 48 В при мощности свыше 1500 Вт.
Возможность превышения номинальной нагрузки

Эта крайне важно для таких приборов, как стиральные машины, холодильники и кондиционеры, в которых присутствуют электродвигатели. При их запуске, требуется немного больше электроэнергии, и если мощности инвертора не достаточно для этого, то устройства могу в лучшем случае не запуститься, а в худшем — выйти из строя.
Вид выходного сигнала — синусоидальная форма отвечает за возможность подключения какого-либо оборудования к конкретной модели инвертора. Преимущества в том, что такой тип выходного сигнала защищает электроприборы от перепадов напряжения.
Коэффициент полезного действия — определяется количеством пустой энергии, которую прибор потратил, например, на самого себя

Этот показатель не должен превышать 5-15%, иначе установка солнечных батарей будет невыгодной, а их работа малоэффективной. КПД основной массы поставляемых на рынок инверторов составляет 85-95%.
Однофазные или трехфазные инверторы. Первые стоят дешевле вторых, но они подходят только тогда, когда потребляемая мощность менее 10 кВт. Величина напряжения у таких преобразователей энергии 220 В, частота 50 Гц. Трехфазные инверторы имеют более широкий выбор в плане напряжения — 315 В, 400 В, 690 В.
Количество инверторов в системе. Сколько устройств устанавливать зависит от мощности мощность солнечных батарей. Если она не больше 5 кВт, то достаточно одного инвертора. При большей мощности потребуется от двух устройств. Определяют необходимое количество из расчета, что на каждые 5 кВт необходим один инвертор.
Масса инверторов указывает в первую очередь на их качество. Легкими хорошие устройства не могут быть. Но некоторые производители предлагают низкопробные преобразователи для солнечных аккумуляторов. В них нет трансформатора. Это чревато тем, что, если ток повысится, то вся систем может выйти из строя.

Преимущества в том, что такой тип выходного сигнала защищает электроприборы от перепадов напряжения.
Коэффициент полезного действия — определяется количеством пустой энергии, которую прибор потратил, например, на самого себя. Этот показатель не должен превышать 5-15%, иначе установка солнечных батарей будет невыгодной, а их работа малоэффективной. КПД основной массы поставляемых на рынок инверторов составляет 85-95%.
Однофазные или трехфазные инверторы. Первые стоят дешевле вторых, но они подходят только тогда, когда потребляемая мощность менее 10 кВт. Величина напряжения у таких преобразователей энергии 220 В, частота 50 Гц. Трехфазные инверторы имеют более широкий выбор в плане напряжения — 315 В, 400 В, 690 В.
Количество инверторов в системе. Сколько устройств устанавливать зависит от мощности мощность солнечных батарей. Если она не больше 5 кВт, то достаточно одного инвертора. При большей мощности потребуется от двух устройств. Определяют необходимое количество из расчета, что на каждые 5 кВт необходим один инвертор.
Масса инверторов указывает в первую очередь на их качество. Легкими хорошие устройства не могут быть. Но некоторые производители предлагают низкопробные преобразователи для солнечных аккумуляторов. В них нет трансформатора. Это чревато тем, что, если ток повысится, то вся систем может выйти из строя.

При выборе инвертора для солнечных батарей нужно учитывать его мощность

Кроме этого разные модели имеют ряд дополнительных опций и защитных элементов. Это может быть встроенная розетка, ЖК-дисплей, зарядное устройство и др. При проблемах с электричеством лучше подобрать инвертор с защитой от короткого замыкания и перегрузки.

Также нужно учитывать пусковую мощность преобразователя. Она используется всего в течение нескольких секунд, но очень важна для запуска устройства. После этого инвертор начинает работать в обычном режиме. Пусковая мощность должна в 1,5 раза превышать величину номинальной мощности.

Выводы и полезное видео по теме

Здесь менеджер продающей компании рассказывает о принципах выбора инвертора:

В этом видео освещен вопрос подключения инвертора:

Фотоэлектрический сетевой инвертор, как неотъемлемая часть гелиосистемы, позволяет получить полную независимость от централизованного электроснабжения и роста цен на электроносители.

«Умные системы», включающие сетевой преобразователь, делают доступным, надежным и управляемым процесс потребления энергии. При этом никак не нарушается комфорт в доме.

Хотите рассказать, как собрали собственную мини-электростанцию с инвертором для гелиобатарей? Владеете ценной информацией по теме, которая может быть полезна посетителям сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, публикуйте фото и задавайте вопросы.

Выводы и полезное видео по теме

Понятие «гибридного инвертора», его устройство, функции и варианты исполнения:

Обзор возможностей, режимов работы и эффективности использования многофункционального преобразователя InfiniSolar на 3 кВт:

Проектирование солнечной системы электроснабжения – сложная и ответственная задача. Расчет необходимых параметров, подбор составных компонентов гелиокомплекса, подключение и ввод в эксплуатацию лучше доверить профессионалам.

Допущенные ошибки могут привести к сбоям в системе и неэффективному использованию дорогостоящего оборудования.

А может вы заметили неточности или несоответствия в изложенном материале? Или хотите дополнить теорию практическими  рекомендациями, основываясь на личном опыте? Напишите нам об этом, поделитесь своим мнением.

Список источников

• sovet-ingenera.com
• solar-energ.ru
• altenergiya.ru
• kachestvolife.club
• SamElectric.ru
• ArduinoPlus.ru
• electricavdome.ru