Виды инверторов для солнечных батарей

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.

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.

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.

Обзор популярных гибридных преобразователей

Среди потребителей хорошие отзывы получили инверторы иностранных компаний: Xtender (Швейцария), Prosolar (Китай), Victor Energy (Голландия), SMA (Германия) и Xantrex (Канада). Отечественный представитель – МАП Sine.

Линейка многофункциональных инверторов Xtender

Гибридный преобразователь Studer от компании Xtender – воплощение швейцарского стандарта качества в силовой электроники. Солнечные инверторы серии Xtender отличаются показательными прочностными характеристиками и обширной функциональностью.

Многообразие моделей: ХТS – маломощные представители, ХТМ – модели средней мощности, ХТН – высокомощные инверторы.

Диапазоны мощностей Xtender: ХТS – 0,9-1,4 кВт, ХТМ – 1,5-4 кВт, ХТН – 3-8 кВт. Напряжение на выходе – 230 Вт, частота – 50 Гц

Каждой серии гибридных преобразователей Xtender присущи следующие характеристики и опции:

• чистая синусоида подачи;
• «подмес» мощности к сети от аккумулятора;
• при снижении сетевого напряжения потребление от центрального электроснабжения сокращается;
• два режима выбора приоритета: первый – «мягкий» с подпиткой от сети в пределах 10%, второй – полное переключение на аккумулятор;
• многообразие инстайллерских настроек;
• управление работой резервного генератора;
• режим ожидания с широким диапазоном регулирования;
• удаленный мониторинг параметров системы.

Во всех модификациях есть функция Smart Boost –подключение к разным «поставщикам» питания (генераторная установка, сетевой инвертор) и Power Shaving – гарантированное покрытие пиковых нагрузок.

Prosolar Hibrid – оптимизация выработки электроэнергии

Модель китайского производства имеет хорошие характеристики и приемлемую стоимость (около 1200 у.е.). Преобразователь оптимизирует работу солнечных батарей, сохраняя неизрасходованную энергию в аккумуляторе.

Технические характеристики: форма напряжения – синусоида, КПД преобразования – 90%, вес установки – 15,5 кг, допустимая влажность – 90% без конденсации, температура -25°С – +60°С

Отличительные особенности:

• опция отслеживания за точкой граничной мощности солнечной батареи;
• информационный ЖК-дисплей с отображением рабочих параметров системы;
• 3-х уровневое зарядное устройство аккумулятора;
• регулировка максимального тока до 25А;
• коммуникативность инвертора.

Преобразователь подсоединяется к ПК посредством программного обеспечения (поставляется комплектом). Есть возможность модернизации инвертора путем инновационной перепрошивки.

Синусоидальные преобразователи Phoenix Inverter

Инверторы Phoenix удовлетворяют высоким требованиям и подходят для производственного применения. Серия Phoenix Inverter выпущена без встроенного зарядного устройства. Преобразователи оснащены информационной шиной VE.Bus и допускают эксплуатацию в параллельных или трехфазных конфигурациях.

Диапазон мощностей модельного ряда – 1,2-5 кВт, КПД – 95%, тип напряжения – синусоида.

В таблице приведены характеристики гибридной модификации инвертора 48/5000 от компании Victron Energy. Ориентировочная стоимость Phoenix Inverter мощностью 5 кВт – 2500 у.е.

Конкурентные преимущества:

• технология «SinusMax» поддерживает запуск «тяжелых нагрузок»;
• два режима сбережения энергии – опция поиска нагрузки и понижение тока холостого хода;
• наличие реле сигнализации – оповещение о перегреве, недостаточном напряжении батареи и т.д.;
• настройка программируемых параметров через ПК.

Для достижения высокой мощности возможно параллельное подключение к фазе до шести преобразователей. Например, комбинация из шести приборов номиналом 48/5000 способна обеспечить выходную мощность – 48кВт/30кВА.

Отечественные лидеры: МАП Gibrid и Dominator

Компания МАП «Энергия» разработала две модификации гибридного преобразователя: Gibrid и Dominator.

Диапазон мощностей оборудования составляет 1,3-20 кВт, временной промежуток на переключение между режимами – до 4-х мс, предусмотрена возможность «подкачки» электроэнергии в городскую сеть.

Сравнительная таблица возможностей преобразователей. Оба вида способны работать в ЭКО режиме, каждая модель «связывается» с Web-сервером для удаленного мониторинга и корректировки

Общие характеристики конверторов напряжения Gibrid и Dominator:

• трансформатор на базе тора;
• стабилизация входного напряжения отсутствует;
• режим «подкачки» мощности;
• выход – чистый синус;
• генерация переизбытка энергии в сеть;
• ограничение тока потребления на входе АС;
• класс IP21;
• расход в «спящем» режиме – 2-5Вт.

КПД преобразователей достигает 93-96%. Приборы успешно прошли испытания на использование при сверхнизких температурах (граничное значение -25°, допустимы кратковременное снижение до -50°С).

Выбор инвертора

Рассмотрим, как надо выбирать сетевой солнечный инвертор. Оптимальный вариант — приобретение готового комплекса приборов с подобранными параметрами. Выбор отдельного инвертора представляет собой задачу, довольно сложную для неподготовленного человека. Однако, часто приходится покупать прибор под готовый набор солнечных модулей.

Принято руководствоваться следующими показателями:

• согласование входного напряжения и мощности
• способы защиты
• диапазон рабочих температур
• наличие нескольких режимов
• КПД

Необходимо иметь в виду, что многие потребителя в момент запуска создают повышенную пусковую нагрузку. Если мощность инвертора подобрана неправильно, пиковые значения быстро выведут прибор из строя

Кроме этого, надо обращать внимание на допустимые значения температуры, так как инвертор чувствителен к этому показателю

Нюансы подключения: возможные схемы

При построении фотоэлектрического комплекса, комбинированного с центральной сетью, существуют разные варианты подсоединения инвертора.

Вариант 1. Схема с контроллером заряда DC. Наиболее популярный вариант, где заряжение аккумуляторной батареи осуществляется через солнечный контроллер МРРТ (анализ точки пиковой мощности).

В схеме используется преобразователь, поддерживающий передачу электричества в сеть или нагрузку, если напряжение аккумулятора превосходит заданный пользователем параметр

Особенности решения:

• эффективное использование возобновляемой энергии при наличии/отключении сети;
• возможность активации работы от солнечной системы после разрядки аккумулятора;
• несколько увеличенные потери на преобразование энергии на участке «контроллер-аккумулятор-инвертор».

Вариант 2. Сетевой преобразователь на выходе батарейного инвертора. Согласно схеме два «конвектора» подсоединены к разным солнечным батареям. Гибридный преобразователь подведен к опционной фотоэлектрической панели для подзарядки аккумулятора, сетевой – соединен с основным солнечным модулем.

При нормальных условиях (наличие сетевого тока) сетевой преобразователь питает резервируемую нагрузку, КПД преобразование – около 95%. Излишек энергии поступает на аккумулятор, а при его наполнении – в общую сеть

• бесперебойная работа независимо от наличия центрального сетевого напряжения;
• высокий КПД и минимизация потерь на стороне DC благодаря достаточному уровню напряжения солнечной батареи;
• аккумуляторы почти всегда функционируют в буферном режиме, что увеличивает их срок службы;
• использование гибридных инверторов, рассчитанных на заряд аккумулятора с выхода;
• необходимость регулировки работы сетевого инвертора;
• суммарная мощность сетевого преобразователя не должна превышать мощность гибридного «конвертора» — это позволяет утилизировать энергию солнечных батарей в случае разряда аккумулятора, отключения сети.

Независимо от выбранной схемы, при подключении инвертора следует учитывать ряд нюансов:

1. Проводные соединения для DC не должны быть длинными. Инвертор желательно располагать в близости (до 3-х м) от солнечных батарей, а далее «наращивать» магистраль с AC.
2. Преобразователь недопустимо монтировать на конструкции из горючих материалов.
3. Стеновой инвертор располагается на уровне глаз для удобства считывания информации с дисплея.

К подключению моделей мощностью более 500 Вт предъявляются особые требования. Соединение должно быть жестким с надежным контактом между клеммами прибора и проводами.

Популярные модели

Каждый пользователь выбирает для себя сам какую модель выбрать и где ее купить. Конечно же оптимальным местом для выбора и приобретения сложных технических устройств, к каковым относится солнечный инвертор, являются компании дилеры производителей подобных изделий, но не везде они присутствуют, поэтому можно воспользоваться сетью интернет, где можно найти модель, соответствующую предъявляемым к ней требованиям.

В настоящее время наибольшей популярностью пользуются серии и модели:

• «СибВольт» (Россия) – сетевые инверторы, номинальной мощностью от 1,5 до 3,0 кВт, на напряжение 12/24/48 В.
• «Sunrise» (Китай) – гибридного типа, номинальной мощностью 3,2 и 4,0 кВт, на напряжение 48 В.
• «UMA» (Россия) – автономного типа, номинальной мощностью от 2,4 до 4,0 кВт, на напряжение 24/48 В.
• «S300» (Тайвань) – автономного типа, номинальной мощностью 300,0 Вт, на напряжение 12/24 В.
• «Stark Country» (Китай) — гибридного типа, номинальной мощностью от 1,6 до 4,0 кВт, на напряжение 12/24/48 В.
• «Sunville SV15000s» (Россия) – сетевое устройство, номинальной мощностью 15,0 кВт.

Серии и конкретные модели, на рынке подобных товаров, представлены достаточно обширно, как в плане технических характеристик, так и компаний их выпускающих. В связи с этим всегда есть возможность выбрать устройство в соответствии с личными пожеланиями пользователя основываясь на критериях выбора рассмотренных ниже.

Соответствие мощности солнечных батарей

Каждый инвертор имеет диапазон напряжения MPPT, указанный в техническом паспорте. Это параметр определяет, при каком напряжении на входе постоянного тока инвертора будет обнаружена максимальная точка мощности алгоритмом MPP. Другим важным параметром, является минимальное напряжение переключения инвертора. Это значение напряжения PV-модулей, при которых инвертор запускается и начинает генерировать энергию. В нашем случае (таблица выше) диапазон MPPT составляет 200-800 В, а минимальное напряжение — 200 В.

Оба указанных значения определяют структуру подключения солнечных батарей в стринг (цепь), их количество и способ соединения (последовательный, параллельный, параллельный-последовательный). Каждая панель в стринге генерирует определенное напряжение и ток в зависимости от мгновенного освещения и соответствует вольт-амперной характеристике. Солнечные батареи, подключенные друг к другу, в зависимости от схемы (последовательно, параллельно), добавляют напряжение или ток. В любом случае эта сумма не может превышать допустимых значений для выбранной модели инвертора на стороне постоянного тока.

Для примера рассмотрим, как рассчитывается количество панелей в стинг в соответствии с техническими параметрами инвертора. Для расчетов выбираем панели с мощностью 270 Вт, от компании LG с характеристиками ниже.

Технические характеристики солнечной батареи

Среди этих параметров наиболее важным для нас будет:

• максимальная мощность — P_mpp ;
• допуск мощности — ± DP_mpp (Power tolerance);
• напряжение холостого хода — U_ос ;
• ток короткого замыкания — I_sc ;
• напряжение при максимальной мощности — U_mpp ;
• ток при максимальной мощности — I_mpp ;
• рабочая температура модуля в номинальных условиях — NOCT (обычно около 43 ÷ 48 ° C);
• температурные коэффициенты для: I_sc, U_oc, P_mpp, — α_T, β_T, γ_T [%/°C].

Температурные коэффициенты позволяют рассчитать напряжение и мощность, генерируемые солнечной панелью в граничных условиях, с постоянным значением солнечной радиации. В Украине панели могут работать в температурном диапазоне от -25 до + 70 °C поэтому для таких граничных условий проводятся расчеты.

Технические характеристики инвертора

Рабочий диапазон инвертора расположен между значениями напряжения старта U_{dc start} и максимальным напряжением U_{dc max}. Как только напряжение постоянного тока со стороны солнечных батарей достигает значения U_{dc start}, преобразователь активируется и начинает поиск точки максимальной мощности MPP. Если эта точка находится между U_{dc min} и U_{dc start}, инвертор запустится и начнет работать. Пока напряжение не превышает минимальное значение диапазона MPPT U_{mpp min} – U_{mpp max}, инвертор работает с неполной мощностью. Наивысшая эффективность преобразователя достигается с напряжением V_nom, так что конфигурация цепей солнечных батарей должна выдавать напряжение, близкое к U_nom инвертора.

График работы инвертора солнечной электростанции

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin