Hibrid inverter napelemekhez: típusok, a legjobb modellek áttekintése + csatlakozási jellemzők
A hagyományos áramellátást és a napból származó áramot egyidejűleg használó áramellátó rendszerek gazdaságos megoldást jelentenek magánháztartások, nyaralók és üdülőfalvak, ipari létesítmények számára.
A komplexum elmaradhatatlan eleme a napelemes hibrid inverter, amely meghatározza a feszültségellátási módokat, biztosítva a napelemes rendszer zavartalan és hatékony működését.
A rendszer hatékony működéséhez nemcsak az optimális modellt kell kiválasztania, hanem helyesen kell csatlakoztatnia. És megnézzük, hogyan kell ezt megtenni cikkünkben. Figyelembe vesszük a meglévő konvertertípusokat és a mai piacon elérhető legjobb ajánlatokat is.
A cikk tartalma:
A hibrid inverter képességeinek felmérése
A megújuló napenergia és a központi áramellátás kombinációja számos előnnyel jár. A napelemes rendszer normál működését főbb modelljei összehangolt működése biztosítja: napelemek, töltésvezérlő, akkumulátor, valamint az egyik kulcselem - az inverter.
A napelemes rendszer inverter egy olyan eszköz, amely a fotovoltaikus panelekből érkező egyenáramot (DC) váltakozó árammá alakítja. A háztartási készülékek 220 V áramerősséggel működnek. Inverter nélkül az energiatermelés értelmetlen.
Jobb, ha értékeljük a hibrid modell képességeit a legközelebbi versenytársak - az autonóm és hálózati „konverterek” - működési jellemzőihez képest.
Hálózati típusú konverter
A készülék az általános elektromos hálózat terhelésén működik. Az átalakító kimenete a villamosenergia-fogyasztókhoz, az AC hálózathoz csatlakozik.
A séma egyszerű, de számos korlátozása van:
- működőképesség, ha a hálózatban váltóáram áll rendelkezésre;
- A hálózati feszültségnek viszonylag stabilnak és az átalakító működési tartományán belül kell lennie.
Ez a fajta kereslet a magánházakban a jelenlegi „zöld” villamosítási tarifával.
A készülék autonóm változata
A készülék áramellátása a akkumulátor, amely egy MPPT vezérlőn keresztül kap töltést a napelemektől.A rendszer különböző típusú akkumulátorokat használ, beleértve a csúcstechnológiás lítium akkumulátorokat is.
A tárolóeszköz maximális „töltésekor” a felesleges villamos energia az inverter bemenetére kerül, melynek kimenete a váltóáram végfelhasználóira van kötve.
Elégtelen naptevékenység esetén az energiát az akkumulátorokból veszik, és egy feszültséginverteren keresztül „átalakításon” megy keresztül.
Az autonóm telepítés jellemzői:
- a független működés lehetősége hálózati váltóáram hiányában;
- egyes modellek támogatják az átvételi tarifát;
- A telepítések hatásfoka 90-93%.
Egy objektum abszolút autonómiájának biztosítása érdekében pontos napelem teljesítmény számítás és elegendő akkumulátorkapacitás.
Hibrid inverter típus
A modell különleges gyártási „architektúrájában” különbözik a fent leírt készülékektől. A belsejében egy speciális elektromos áramkör található, amely lehetővé teszi, hogy áramforrással (hálózat, generátor) párhuzamosan működjön konverter üzemmódban.
Ugyanakkor a terhelést a központi hálózatról táplálják és napelemek, előnyben részesítve az egyenáramú szolgáltatót.
A versenyelőnyök a hibrid inverterek sokoldalúságában rejlenek:
- Háló - egyfajta nagy kapacitású akkumulátor, amelynek hatékonysága 100%.A fotovoltaikus lemezek által termelt összes többlet „zöld” tarifával a központi hálózatba irányítható.
- A zavartalan áramellátás biztosítása. Amikor a fő tápegységet kikapcsolják, a rendszer autonóm üzemmódba kapcsol, megvédve minden fogyasztót a feszültségingadozásoktól.
- A hálózati teljesítménykorlát növelése csúcsterhelések idején az akkumulátor-inverter komplex energia hozzáadásával.
Amikor a fogyasztás csökken, a szolárkomplexum töltési módba kapcsol, és egy idő után újra használatra kész. A kettős teljesítmény funkció kijelölhető: Smart Boots, Power Shaving, Grid támogatás.
A teljesítmény hozzáadása a következő elvek szerint történik:
- ha a felhasznált teljesítmény a maximális hálózati fogyasztás alatt van, akkor a terhelés táplálása mellett a tároló akkumulátor is töltődik;
- a hálózatban feszültség hiányában az akkumulátortól kapott és az inverter által átalakított villamos energiát fogyasztják;
- ha a terhelés meghaladja a hálózati teljesítmény határértékét, akkor a hiányt a napelemből felhalmozott elektromosság tölti fel.
A felsorolt üzemmódok alkalmasak a töltővel ellátott hibrid modellek támogatására.
Áramátalakítók típusai
Az autonóm áramellátó rendszer „szívének” kiválasztásakor helyesen kell összehasonlítani a berendezéshez rendelt feladatokat annak potenciális képességeivel.
A hibrid inverterek osztályozásának főbb jellemzői: az üzemmódok megváltoztatására szolgáló algoritmus, a kimeneti feszültség alakja és az egy- vagy háromfázisú hálózat kiszolgálásának képessége.
A tápegység és a hibrid telepítés összehasonlítása
Egyes cégek akaratlanul is félrevezetik a fogyasztókat azzal, hogy egy szünetmentes tápegységet (UPS) hibrid inverternek neveznek. Úgy tűnik, hogy mindkét eszköz hasonló feladatokat lát el, de van egy jelentős különbség.
A BPS egy inverter töltővel. A modul elsősorban a fotovoltaikus berendezés energiafelhasználását biztosítja, és ha nincs elegendő energia, átkapcsol a hálózatról történő fogyasztásra.
A rendszer „rángatós” üzemmódban történő működése az akkumulátor további ciklusát váltja ki, és felgyorsítja annak kopását. A legtöbb olcsó tápegységben a küszöbfeszültséget szabályozási lehetőség nélkül állítják be.
A napelemek hibrid invertereinek modelljeiben az ilyen ugrások kizártak - az egység alkalmazkodik a szükséges teljesítményhez, és egyidejűleg működik különböző áramforrásokkal.
Az elsőbbségi fogyasztást saját maga választhatja ki. Jellemzően a napelemek energiafogyasztásán van a hangsúly.Egyes hibrid egységeknél lehetőség van a városi hálózatról szolgáltatott teljesítmény korlátozására.
Változatok az inverter jelalakja szerint
A napelemes áramváltókat a kimeneti jel típusa szerint osztályozzák.
Vannak:
- tiszta szinuszhullám;
- módosított szinusz (kvázi-szinuszhullám);
- kanyarog.
Ez utóbbi lehetőséget gyakorlatilag nem használják a gyakorlatban, mivel a polaritás éles változása meghibásodást okoz a berendezésben.
Mi az a tiszta szinuszhullám?
Az átalakító kiváló minőségű jelet állít elő, amely felülmúlja a hálózati áram hullámformáját. Ez a legjobb megoldás az „érzékeny” berendezések működésének biztosítására: fűtőkazánok, kompresszorok, villanymotorok, orvosi berendezések és transzformátoros tápegységeken alapuló eszközök.
A kvázi-szinusz jellemzői
A jelenergia módosított szinuszhullám formájában történő átvitele csökkentheti egyes eszközök hatékonyságát, zaj megjelenését idézheti elő, interferenciát okozhat, vagy a berendezés meghibásodásához vezethet.
Alacsony frekvenciájú transzformátorok, aszinkron, szinkron motorok táplálásakor 20-30%-os teljesítményveszteség látható.Ez a „hiba” hőenergiává alakul, túlzottan felmelegítve az eszközöket.
A pszeudoszinuszjellel rendelkező inverterek kompaktak és megfizethetőek. Használatuk induktív terhelés nélküli eszközök táplálására javasolt, amelyek az elektromos energia aktív összetevőinek fogyasztására szolgálnak.
Ebbe a csoportba tartoznak: termoelektromos fűtőtestek, világítási rendszerek izzólámpái és egyéb ellenállásos szerkezetek.
A kimeneti jel alakja az inverter vagy a szünetmentes tápegység útlevelében van feltüntetve. Lehetséges jelölések: „Vissza” – a tiszta szinuszhullám hiányának garanciája, „Smart” – a kimeneten a jó minőségű áram vételének valószínűsége.
Egyes gyártók megjegyzik a harmonikus torzítási tényezőt (nemlineáris torzítási indexet) a kísérő dokumentumban. Ha a paraméter kisebb, mint 8%, akkor az egység szinte tökéletes szinust ad.
Egyfázisú és háromfázisú modellek
Az egyfázisú invertereket főként egy lakossági fotovoltaikus rendszer áramkörébe építik be, szabványos 220 V feszültséggel.
A kimeneti feszültség tartomány egy fázishoz csatlakoztatva a különböző modellekben 210-240 V, kimeneti frekvencia - 47-55 Hz, teljesítmény - 300-5000 W.
Az egyfázisú invertereket szabványos akkumulátorfeszültségekre gyártják: 12, 24 és 48 V. Annak érdekében, hogy az átalakító ne működjön a maximális kapacitáson, össze kell hangolni az „átalakító” teljesítményét a napelem feszültségével. vagy akkumulátort.
A háromfázisú invertereket háromfázisú áramellátásra használják az elektromos motorok táplálására. Elsődleges felhasználás: termelés, műhelyek, kereskedelmi célok.
A háromfázisú invertereket a nagy teljesítmény (3-30 kW), a váltakozó feszültség széles tartománya (220V/400V) jellemzi.
Kombinált modellek is kaphatók a piacon. Ezek közé tartoznak az egyfázisú inverterek, amelyek képesek a konverter kimeneteit fáziseltolással szinkronizálni - ez lehetővé teszi a háromfázisú terhelések táplálását. Áttekintettünk minden típusú berendezést a napelemekből származó áram átalakítására másik cikkünk.
A szoláris inverter kiválasztásának paraméterei
Az átalakító és a teljes áramellátó rendszer hatékonysága nagymértékben függ a berendezés paramétereinek helyes megválasztásától.
A fent leírt jellemzők mellett értékelnie kell:
- kimeneti teljesítmény;
- védelem típusa;
- Üzemi hőmérséklet;
- beépítési méretek;
- hatékonyság;
- további funkciók elérhetősége.
A következőkben ezeket a jellemzőket nézzük meg részletesebben.
1. kritérium – az eszköz teljesítménye
A szoláris inverter besorolása a hálózat maximális terhelése és az akkumulátor várható élettartama alapján kerül kiválasztásra. Indítási módban a konverter képes a kapacitív terhelések üzembe helyezésekor rövid távú teljesítménynövekedést biztosítani.
Ez az időszak jellemző a mosogatógépek, mosógépek vagy hűtőszekrények bekapcsolásakor.
Világítólámpák és TV használatakor alacsony teljesítményű, 500-1000 W-os inverter megfelelő.Általában ki kell számítani a használt berendezés teljes teljesítményét. A szükséges érték közvetlenül a készülék testén vagy a kísérő dokumentumban van feltüntetve.
2. kritérium – védelmi szint
A jó minőségű szoláris inverternek több fokozatú védelemmel kell rendelkeznie. Lehetséges opciók: kényszerhűtési rendszer, rövidzárlat-megelőzés, védelem a hálózat feszültségesései és túlfeszültségei ellen.
Az is fontos, hogy legyen egy tömített, megerősített ház, amely megakadályozza a por és nedvességrészecskék bejutását. Az elektromos berendezések védelmi jelzője az IEC-952 szabvány szerint szabványosított.
Kültéri működési körülmények között az „IP65” indexű modellek alkalmasak - az inverter szilárdsága és megbízhatósága lehetővé teszi a külső légkörben történő használatát.
3. kritérium – üzemi hőmérséklet és méretek
Az értékek széles skálája jelzi az inverter megfelelő építési minőségét. A mutató értéke különösen fontos, ha az átalakítót fűtetlen helyiségbe helyezik.
A súly az inverter minőségének közvetett mutatója. Van egy vélemény - minél nehezebb a konverter, annál erősebb. Ezt a transzformátor jelenléte magyarázza a nagy teljesítményű berendezésekben.
A „könnyű” modellekben a transzformátor hiánya az inverter meghibásodását okozhatja nagy indítóáram esetén.
4. kritérium – hatékonyság
A szakértők 90% vagy annál nagyobb hatásfokú áramátalakítók beszerzését javasolják. Csak ezzel a paraméterrel lesz hatékony a napelemes rendszer működése és célszerű az elrendezése. A napenergia 10%-ának elvesztése elfogadhatatlan luxus.
További funkciók. A fejlett képességek befolyásolják a berendezések költségét, és nem mindig van rájuk kereslet. Néhány lehetőség azonban megéri az elköltött pénzt.
A hasznos és szükséges „eszközök” a következők:
- az inverteres teljesítmény automatikus hozzáadása a hálózathoz;
- az akkumulátor töltési idejének beállítása;
- prioritási áramforrás kiválasztása;
- különböző típusú akkumulátorokkal (alkáli, lítium-vas-foszfát, hélium, AGM, savas) végzett munka karbantartása;
- kombinált működés lehetősége hálózati átalakítóval;
- a feszültségjelző beállítása - a hálózati feszültség „ugrásának” megakadályozása;
- az inverter frissítésének lehetősége a firmware frissítésével.
A modern konverterek PC-hez csatlakoztathatók programozáshoz és felügyelethez.
A népszerű hibrid átalakítók áttekintése
A fogyasztók körében jó értékelést kaptak a külföldi cégek inverterei: Xtender (Svájc), Prosolar (Kína), Victor Energy (Hollandia), SMA (Németország) és Xantrex (Kanada). Belföldi képviselő - MAP Sine.
Xtender többfunkciós inverterek sorozata
Az Xtender Studer hibrid konvertere a svájci minőségi szabvány megtestesítője a teljesítményelektronikában. Az Xtender sorozatú szoláris invertereket lenyűgöző szilárdsági jellemzőik és széleskörű funkcionalitásuk jellemzi.
Változatos modellek: XTS - alacsony fogyasztású képviselők, XTM - közepes teljesítményű modellek, XTN - nagy teljesítményű inverterek.
Minden Xtender hibrid sorozat a következő funkciókat és opciókat kínálja:
- tiszta szinuszhullámú betáplálás;
- energia „hozzáadása” a hálózathoz az akkumulátorról;
- amikor a hálózati feszültség csökken, a központi tápegység fogyasztása csökken;
- két prioritásválasztási mód: az első „puha”, 10%-os tápellátással, a második az akkumulátorra való teljes átkapcsolás;
- sokféle telepítői beállítás;
- a tartalék generátor kezelése;
- készenléti üzemmód széles vezérlési tartománnyal;
- rendszerparaméterek távfelügyelete.
Minden módosítás rendelkezik Smart Boost funkcióval – csatlakozás különböző áramszolgáltatókhoz (generátorkészlet, hálózati inverter) és Power Shaving – a csúcsterhelések garantált lefedettsége.
Optimális Prosolar hibrid konverterek
A kínai gyártmányú modell jó tulajdonságokkal és elfogadható költséggel rendelkezik (körülbelül 1200 USD). Az átalakító optimalizálja a napelemek működését azáltal, hogy a fel nem használt energiát az akkumulátorban tárolja.
Megkülönböztető jellegzetességek:
- lehetőség a napelemes akkumulátor határteljesítményének nyomon követésére;
- információs LCD kijelző, amely megjeleníti a rendszer működési paramétereit;
- 3 fokozatú akkumulátortöltő;
- maximális áramerősség beállítása 25A-ig;
- inverteres kommunikáció.
Az átalakító szoftveren keresztül csatlakozik a számítógéphez (készletként szállítjuk). Lehetőség van az inverter korszerűsítésére innovatív villogással.
Szinuszos inverterek Phoenix Inverter
A Phoenix inverterek megfelelnek a magas követelményeknek és alkalmasak ipari alkalmazásokra. A Phoenix Inverter sorozat beépített töltő nélkül kerül kiadásra.
Az átalakítók VE.Bus információs busszal vannak felszerelve, és lehetővé teszik a párhuzamos vagy háromfázisú konfigurációkat.
A modellcsalád teljesítménytartománya 1,2-5 kW, hatásfoka 95%, feszültségtípusa szinuszos.
Versenyelőnyök:
- A „SinusMax” technológia támogatja a „nehéz terhek” indítását;
- két energiatakarékos mód – terheléskeresési opció és üresjárati áramcsökkentés;
- riasztórelé jelenléte - értesítés túlmelegedésről, elégtelen akkumulátorfeszültségről stb.;
- programozható paraméterek beállítása PC-n keresztül.
A nagy teljesítmény elérése érdekében akár hat átalakítót is lehet párhuzamosan csatlakoztatni egy fázishoz. Például hat készülék kombinációja 48/5000 névleges értékkel 48 kW/30 kVA kimeneti teljesítményt képes biztosítani.
Hazai MAP eszközök Hybrid és Dominator
A MAP Energia cég a hibrid konverter két változatát fejlesztette ki: a Gibridet és a Dominatort.
A berendezés teljesítménytartománya 1,3-20 kW, az üzemmódok közötti váltás időtartama legfeljebb 4 ms, biztosított a villamos energia városi hálózatba történő „szivattyúzásának” lehetősége.
A Hibrid és Dominator feszültségátalakítók általános jellemzői:
- tórusz alapú transzformátor;
- Nincs bemeneti feszültség stabilizálás;
- teljesítmény „szivattyúzás” üzemmód;
- a kimenet tiszta szinusz;
- többletenergia termelése a hálózatba;
- áramfelvétel korlátozása az AC bemeneten;
- IP21 osztály;
- fogyasztás „alvó” üzemmódban 2-5W.
A konverterek hatásfoka eléri a 93-96%-ot. A készülékek sikeresen átmentek az ultraalacsony hőmérsékleten való használatra vonatkozó teszteken (határérték -25°, rövid távú csökkentés -50°C-ra elfogadható).
Lehetséges csatlakozási rajzok
Központi hálózattal kombinált fotovoltaikus komplexum építésénél különböző lehetőségek állnak rendelkezésre az inverter csatlakoztatására.
1. lehetőség – áramkör DC töltésvezérlővel
A legnépszerűbb lehetőség az, amikor az akkumulátort egy MPPT (csúcsteljesítmény-elemzés) napelem-vezérlőn keresztül töltik.
A megoldás jellemzői:
- a megújuló energia hatékony felhasználása, amikor a hálózat be/ki van kapcsolva;
- az akkumulátor lemerülése után a napelemes rendszer működésének aktiválása.
Egy másik megoldás az energiaátalakítás enyhén megnövelt vesztesége a „vezérlő-akkumulátor-inverter” részben.
2. lehetőség - séma hibrid és hálózati konverterrel
Hálózati átalakító az akkumulátor inverter kimenetén. A diagram szerint két konverter csatlakozik különböző napelemekhez.
A hibrid konverter az opcionális fotovoltaikus panelhez csatlakozik az akkumulátor feltöltéséhez, a hálózati átalakító pedig a fő napelemmodulhoz.
A rendszer jellemzői:
- megszakítás nélküli működés, függetlenül a központi hálózati feszültség jelenlététől;
- nagy hatékonyság és a veszteségek minimalizálása az egyenáramú oldalon a napelem megfelelő feszültségszintje miatt;
- az akkumulátorok szinte mindig puffer üzemmódban működnek, ami növeli élettartamukat;
- hibrid inverterek használata, amelyek az akkumulátor kimenetről történő töltésére szolgálnak;
- a hálózati inverter működésének beállításának szükségessége.
A hálózati átalakító összteljesítménye nem haladhatja meg a hibrid „átalakító” teljesítményét - ez lehetővé teszi a napelemek energiájának hasznosítását akkumulátor lemerülése vagy hálózati kimaradás esetén.
A választott áramkörtől függetlenül az inverter csatlakoztatásakor számos árnyalatot kell figyelembe venni:
- Az egyenáramú vezetékcsatlakozásoknak nem kell hosszúnak lenniük. Célszerű az invertert a napelemek közvetlen közelébe (legfeljebb 3 m-re) elhelyezni, majd a fővezetéket váltakozó árammal „építeni”.
- Az átalakítót nem szabad gyúlékony anyagokból készült szerkezetekre szerelni.
- A fali inverter szemmagasságban található, így könnyen leolvasható a kijelzőről az információ.
Az 500 W-nál nagyobb teljesítményű modellek csatlakoztatására speciális követelmények vonatkoznak. A csatlakozásnak merevnek kell lennie, megbízható érintkezéssel a készülék kivezetései és a vezetékek között.
Weboldalunkon további cikkek találhatók a napenergiáról, valamint az egyes alkatrészek és modulok összekapcsolásáról az autonóm rendszer összeszerelésekor.
Javasoljuk, hogy olvassa el a következő anyagokat:
- Napelemek bekötési rajza: a vezérlőhöz, az akkumulátorhoz és a szervizelt rendszerekhez
- Napelemes akkumulátortöltő: a szoláris töltés eszköze és működési elve
- Hogyan készítsünk napelemet saját kezűleg: a napelem összeszerelésének és felszerelésének módszerei
Következtetések és hasznos videó a témában
A „hibrid inverter” fogalma, felépítése, funkciói és opciói:
A 3 kW-os InfiniSolar multifunkciós konverter képességeinek, üzemmódjainak és hatékonyságának áttekintése:
A napelemes rendszer tervezése összetett és felelősségteljes feladat. A szükséges paraméterek kiszámítását, a napelemes komplexumok kiválasztását, a bekötést és az üzembe helyezést célszerű szakemberekre bízni.
Az elkövetett hibák rendszerhibákhoz és a drága berendezések nem hatékony használatához vezethetnek.
A legjobb átalakító opciót választja az autonóm napenergia-ellátó rendszer működtetéséhez? Vannak olyan kérdései, amelyekre ebben a cikkben nem tértünk ki? Kérdezze meg őket az alábbi megjegyzésekben - megpróbálunk segíteni.
Vagy talán pontatlanságokat vagy következetlenségeket vett észre a bemutatott anyagban? Vagy szeretnéd kiegészíteni az elméletet személyes tapasztalatokon alapuló gyakorlati ajánlásokkal? Írjon nekünk erről, ossza meg véleményét.
Ha a megfelelő és jó minőségű invertert választja, akár pénzt is kereshet ökootthonán. Oroszország legnagyobb problémája egy teljesen energiafüggetlen otthon szervezése esetén a „zöld tarifa” hiánya, aminek köszönhetően a többletenergiát a hálózatba lehet majd értékesíteni. Így az ökoház koncepciója nagyon vonzó a Távol-Kelet számára, ahol sok a napsütés és a beépítetlen területek.
Mi a baj? Egy évben nincs annyi nap, energiát takaríthat meg, hogy később felhasználhassa. Ez egyáltalán nem probléma. Mindenért az országot akarod hibáztatni? És akkor például, ha lenne ilyen törvény, akkor szükség esetén eladná az összes áramot, és akkor mit tegyen télen vagy máskor? Ez is egy nagyon vitatott lehetőség. A másik dolog az, hogy általánosságban messze le vagyunk maradva. De nincs értelme mindenben eltúlozni a problémákat.
A probléma az, hogy Oroszországban törvényi szinten nem fogadták el a „zöld tarifát”. Immár harmadik éve folyik aktív tárgyalás a törvényjavaslatról, ami egyébként eléggé átgondolt.
Ennek a törvényjavaslatnak az a lényege, hogy a kormány szabályozni kívánja a legfeljebb 15 kW teljesítményű mikrotermelő létesítmények villamosenergia-termelését. Ezt a teljesítményt azért választották, mert az ilyen állomások csatlakoztatása nem jár túlterheléssel az elektromos hálózaton.
A szomszédos Ukrajnában például a lakosok már több éve élvezik a „zöld tarifa” előnyeit, és a felesleges áramot adják el az államnak. Ez különösen igaz a napelemek csúcstermelékenysége idején, májustól augusztusig, amikor ténylegesen „bevételi tarifán” lehet eladni a felesleges áramot.
Anatolij, hogyan takaríthat meg energiát, hogy később télen felhasználhassa? Ossza meg titkát a globális energiaközösséggel.
Kérem, mondja meg, hogyan/hova kell csatlakoztatni egy hibrid invertert a hálózat áramellátásához, ha a bemeneten egyfázisú triac feszültségstabilizátorok vannak: a stabilizátorok előtt vagy után? A tervek szerint egy invertert telepítenek egy fázisra, majd a rendszert háromfázisúvá bővítik.