Hybrid inverter for solcellepaneler: typer, gjennomgang av de beste modellene + tilkoblingsfunksjoner

Strømforsyningsanlegg med samtidig bruk av tradisjonell strømforsyning og strøm fra solen er en økonomisk forsvarlig løsning for private husholdninger, hytter og feriesteder og industrilokaler.

Et uunnværlig element i komplekset er en hybrid inverter for solcellepaneler, som bestemmer spenningsforsyningsmodusene, og sikrer uavbrutt og effektiv drift av solsystemet.

For at systemet skal fungere effektivt, må du ikke bare velge den optimale modellen, men også koble den riktig. Og vi vil se på hvordan du gjør dette i artikkelen vår. Vi vil også vurdere eksisterende typer omformere og de beste tilbudene på markedet i dag.

Vurdere egenskapene til en hybrid omformer

Å bruke fornybar solenergi i kombinasjon med sentralisert strømforsyning gir en rekke fordeler. Den normale funksjonen til solsystemet er sikret ved koordinert drift av hovedmodellene: solcellepaneler, ladekontroller, batteri, samt et av nøkkelelementene - omformeren.

Solar system inverter er en enhet for å konvertere likestrøm (DC) som kommer fra solcellepaneler til alternerende elektrisitet. Det er på en strøm på 220 V at husholdningsapparater fungerer. Uten en inverter er energiproduksjon meningsløs.

Systemdriftsdiagram: 1 – solcellemoduler, 2 – laderegulator, 3 – batteri, 4 – spenningsomformer (inverter) med vekselstrøm (AC) forsyning

Det er bedre å evaluere egenskapene til en hybridmodell sammenlignet med driftsfunksjonene til dens nærmeste konkurrenter - autonome og nettverkstilkoblede "konverterere".

Nettverkstypekonverter

Enheten fungerer på belastningen til det generelle elektriske nettverket. Utgangen fra omformeren er koblet til strømforbrukere, AC-nettet.

Ordningen er enkel, men har flere begrensninger:

• drift når vekselstrøm er tilgjengelig i nettverket;
• Nettspenningen må være relativt stabil og innenfor driftsområdet til omformeren.

Denne varianten er etterspurt i private hjem med en gjeldende "grønn" tariff for elektrifisering.

På dagtid, med minimalt energiforbruk, tilføres den genererte strømmen til nettverket med "grønne" priser, fra kveld til morgen blir bygningen "drevet" fra sentralisert strømforsyning

Autonom versjon av enheten

Enheten får strøm fra batteri, som mottar ladning fra solcellepaneler gjennom en MPPT-kontroller.Systemet bruker forskjellige typer batterier, inkludert høyteknologiske litiumbatterier.

Ved maksimal "fylling" av lagringsenheten overføres overflødig elektrisitet til inngangen til omformeren, hvis utgang er koblet til sluttforbrukerne av AC.

Ved utilstrekkelig solaktivitet hentes energi fra batteriene og "konverteres" gjennom en spenningsomformer.

Funksjoner ved den autonome installasjonen:

• mulighet for uavhengig drift i fravær av nettvekselstrøm;
• noen modeller støtter innmatingstariffen;
• Effektiviteten til installasjonene er 90-93 %.

For å sikre absolutt autonomi til et objekt, presis solcellepanel strømberegning og tilstrekkelig batterikapasitet.

Et alternativ for å bruke omformeren uavhengig uten å inkludere en sentralisert nettverkstilkobling i systemet. En autonom omformer er etterspurt i områder med fullstendig fravær eller lav kvalitet på strømforsyningen

Hybrid inverter type

Modellen skiller seg fra enhetene beskrevet ovenfor i sin spesielle produksjons-"arkitektur". En spesiell elektrisk krets er gitt på innsiden, som lar den operere parallelt med en strømkilde (nettverk, generator) i omformermodus.

Samtidig drives lasten fra sentralnettet og solcellepaneler, med prioritet gitt til DC-leverandøren.

Hybridomformeren lar deg forbruke solenergi så effektivt som mulig uten å bytte fra strømforsyningen fra sentralstasjonen eller generatoren

Konkurransefordeler ligger i allsidigheten til hybride vekselrettere:

1. Nett - et slags romslig batteri med en effektivitet på 100 %.Alt overskudd generert av fotovoltaiske plater kan omdirigeres til sentralnettet til en "grønn" tariff.
2. Sikre uavbrutt strømforsyning. Når hovedstrømforsyningen er slått av, bytter systemet til autonom modus, og beskytter alle forbrukere mot spenningsstøt.
3. Øke nettverkseffektgrensen under toppbelastninger ved å tilføre energi fra batteri-inverter-komplekset.

Når forbruket går ned, går solcelleanlegget over til lademodus og er etter en stund klar til bruk igjen. Den doble strømfunksjonen kan angis: Smart Boots, Power Shaving, Grid-støtte.

Tilførsel av kraft skjer i henhold til følgende prinsipper:

• hvis strømmen som brukes er under maksimalt nettverksforbruk, lades lagringsbatteriet i tillegg til å drive lasten;
• i fravær av spenning i nettverket, forbrukes elektrisitet mottatt fra batteriet og konvertert av omformeren;
• hvis belastningen overskrider grenseverdien for nettverkskraften, så fylles mangelen med akkumulert strøm fra solbatteriet.

De oppførte driftsmodusene er i stand til å støtte hybridmodeller med lader.

Noen multifunksjonsomformere er designet for å koble til flere AC-linjer samtidig for å gi automatisk backup.Høyteknologiske modeller regulerer batteriladingen uavhengig

Typer strømomformere

Når du velger "hjertet" til et autonomt strømforsyningssystem, bør du korrekt sammenligne oppgavene som er tildelt utstyret med dets potensielle evner.

Hovedtrekkene i klassifiseringen av hybride omformere er: en algoritme for å endre driftsmoduser, formen på utgangsspenningen og muligheten til å betjene et en- eller trefaset nettverk.

Sammenligning av PSU og hybridinstallasjon

Noen selskaper villeder uforvarende forbrukere ved å kalle en avbruddsfri strømforsyningsenhet (UPS) for en hybrid omformer. Det ser ut til at begge enhetene utfører lignende oppgaver, men det er en betydelig forskjell.

BPS er en inverter med lader. Modulen sørger primært for energiforbruk fra solcelleanlegget, og dersom det ikke er nok energi går den over til forbruk fra nettet.

UPS-en er ikke i stand til å utføre funksjonen med å "blande" den akkumulerte elektrisiteten fra batteriene med nettverket. Prioritetsforbruk fra DC-kilden realiseres ved å koble fra nettverket og bytte til batteridrift

Funksjonen til systemet i en "rykkete" modus provoserer ytterligere sykling av batteriet og akselererer slitasjen. I de fleste rimelige PSU-er settes terskelspenningen uten mulighet for regulering.

I modeller av hybride vekselrettere for solcellepaneler er slike hopp ekskludert - enheten tilpasser seg den nødvendige kraften og fungerer samtidig med forskjellige strømkilder.

Du kan velge prioritert forbruk selv. Vanligvis er det lagt vekt på energiforbruk fra solcellepaneler.Noen hybridenheter har mulighet for å begrense strømtilførselen fra bynettet.

Sammenligning av funksjonene til populære modifikasjoner av hybride "omformere" og BPS. Victron-serien med modeller gir muligheten til å øke invertereffekten på grunn av nettverket

Varianter i henhold til invertersignalets form

Solcellestrømomformere er klassifisert etter type utgangssignal.

Det er:

• ren sinusbølge;
• modifisert sinus (kvasi-sinus bølge);
• meander.

Det siste alternativet brukes praktisk talt ikke i praksis, siden en skarp endring i polaritet forårsaker funksjonsfeil i utstyret.

En omformer som leverer et "U-formet" signal vil ikke være i stand til å beskytte enheter mot spenningsstøt. I tillegg godtar de fleste husholdningsapparater ikke meanderstrøm

Hva er en ren sinusbølge?

Omformeren produserer et signal av høy kvalitet som er overlegent nettstrømmens bølgeform. Dette er det beste alternativet for å sikre driften av "sensitivt" utstyr: varmekjeler, kompressorer, elektriske motorer, medisinsk utstyr og enheter basert på transformatorstrømforsyninger.

Ulemper med sinusbølgeomformere: høye kostnader og store dimensjoner. Å kjøpe en omformer med en ren sinusbølge vil koste dobbelt så mye som en modell med en kvasi-sinusbølge med like totaleffektindikatorer

Funksjoner av kvasi-sinus

Overføring av signalenergi i form av en modifisert sinusbølge kan redusere effektiviteten til enkelte enheter, provosere tilsynekomsten av støy, forårsake interferens eller føre til utstyrssvikt.

Ved drift av lavfrekvente transformatorer, asynkrone, synkrone motorer, er et effekttap på 20-30 % synlig.Denne "feilen" omdannes til termisk energi, og varmer enhetene for mye opp.

Invertere med et pseudo-sinusbølgesignal er kompakte og rimelige. Bruken av dem er tilrådelig for å drive enheter uten induktiv belastning, designet for å forbruke aktive komponenter av elektrisk kraft.

Denne gruppen inkluderer: termoelektriske varmeovner, glødelamper for belysningssystemer og andre resistive strukturer.

Modifiserte sinusalternativer: 1 – komplisert meanderform med pause, 2 – nærmer seg en ren sinus ved å øke antall overganger

Formen på utgangssignalet er angitt i passet til omformeren eller avbruddsfri strømforsyning. Mulige betegnelser: "Tilbake" - en garanti for fravær av en ren sinusbølge, "Smart" - sannsynligheten for å motta strøm av høy kvalitet ved utgangen.

Noen produsenter noterer seg den harmoniske forvrengningsfaktoren (ikke-lineær forvrengningsindeks) i det medfølgende dokumentet. Hvis parameteren er mindre enn 8 %, produserer enheten en nesten perfekt sinus.

Enfase- og trefasemodeller

Enfase-omformere er hovedsakelig integrert i kretsen til et fotovoltaisk boligsystem med en standardspenning på 220V.

Utgangsspenningsområdet når det er koblet til en fase i forskjellige modeller varierer fra 210-240V, utgangsfrekvens - 47-55 Hz, effekt - 300-5000 W.

Enfase-omformere produseres for standard batterispenninger: 12, 24 og 48 V. For å sikre at omformeren ikke fungerer med maksimal kapasitet, er det nødvendig å matche kraften til "omformeren" med spenningen til solbatteriet eller batteri.

Avhengighetsområde for egenskapene til batteriet (spenning - V) og solomformer (nominell effekt - W): 12 V - innenfor 600 W, 24 V - opptil 1,5 kW, 48 V - over 1,5 kW

Tre-fase omformere brukes til å levere tre-fase strøm til å drive elektriske motorer. Primærbruk: produksjon, verksteder, kommersielle formål.

Trefase-omformere utmerker seg med høy effekt (3-30 kW), et bredt spekter av utgangsvekselspenning (220V/400V).

Kombinasjonsmodeller er også tilgjengelige på markedet. Disse inkluderer enfase-omformere med muligheten til å synkronisere omformerutgangene med en faseforskyvning - dette lar deg drive trefasebelastninger. Vi har gjennomgått alle typer utstyr for å konvertere strøm fra solcellepaneler inn vår andre artikkel.

Parametre for valg av solomformer

Effektiviteten til omformeren og hele strømforsyningssystemet avhenger i stor grad av riktig valg av utstyrsparametere.

I tillegg til egenskapene beskrevet ovenfor, bør du vurdere:

• utgangseffekt;
• type beskyttelse;
• Driftstemperatur;
• installasjonsdimensjoner;
• effektivitet;
• tilgjengelighet av tilleggsfunksjoner.

La oss deretter vurdere alle disse egenskapene mer detaljert.

Kriterium #1 - enhetsstrøm

Rangeringen av solcelleomformeren velges basert på maksimal belastning på nettverket og forventet batterilevetid. I oppstartsmodus er omformeren i stand til å levere en kortsiktig effektøkning på tidspunktet for idriftsettelse av kapasitive belastninger.

Denne perioden er typisk når du slår på oppvaskmaskiner, vaskemaskiner eller kjøleskap.

Når du bruker belysningslamper og en TV, er en laveffektomformer på 500-1000 W egnet.Som regel er det nødvendig å beregne den totale effekten til utstyret som brukes. Den nødvendige verdien er angitt direkte på enhetens kropp eller i det medfølgende dokumentet.

Det anbefales å øke den resulterende verdien med 20-30% - dette vil være den nødvendige utgangseffekten til omformeren. For eksempel er den totale effekten til utstyret 500 W/t, batterilevetiden er 5 timer Beregning: 500 W/t*5t*1,2=3000 W/t

Kriterium #2 - beskyttelsesnivå

En solcelleinverter av høy kvalitet bør ha flere beskyttelsesstadier. Mulige alternativer: tvungen kjølesystem, kortslutningsforebygging, beskyttelse mot spenningsfall og overspenninger i nettverket.

Det er også viktig å ha et forseglet, forsterket hus som hindrer at støv og fuktighetspartikler kommer inn. Beskyttelsesindikatoren for elektrisk utstyr er standardisert i henhold til IEC-952-standardiseringen.

Indeksen er betegnet som IP AB, der A er nivået av beskyttelse mot inntrengning av fremmede partikler inn i enheten, B er motstand mot fuktighet.

For utendørs driftsforhold er modeller med indeksen "IP65" egnet - styrken og påliteligheten til omformeren tillater bruk i den eksterne atmosfæren.

Kriterium #3 - driftstemperatur og dimensjoner

Et bredt spekter av verdier er en indikator på anstendig byggekvalitet til omformeren. Verdien av indikatoren er spesielt relevant når du plasserer omformeren i et uoppvarmet rom.

Vekt er en indirekte indikator på kvaliteten på omformeren. Det er en mening - jo tyngre omformeren er, jo kraftigere er den. Dette forklares av tilstedeværelsen av en transformator i høyeffektsutstyr.

I "lette" modeller kan fraværet av en transformator føre til at omformeren bryter sammen når en høy startstrøm tilføres.

I følge observasjoner tilsvarer ett kilo solvekselrettervekt en utgangseffekt på 100 W. Dimensjonene til omformeren bestemmer metoden for installasjonen

Kriterium #4 - effektivitet

Eksperter anbefaler å kjøpe nåværende "omformere" med en effektivitet på 90% eller mer. Bare med denne parameteren vil driften av solsystemet være effektiv og dets ordning hensiktsmessig. Å miste 10 % av solenergien er en uakseptabel luksus.

Ekstra funksjonalitet. Avanserte funksjoner påvirker kostnadene for utstyr og er ikke alltid etterspurt. Noen alternativer er imidlertid verdt pengene brukt.

Nyttige og nødvendige "enheter" inkluderer:

• automatisk tillegg av inverterkraft til strømnettet;
• justere batteriets ladeperiode;
• valg av prioritert strømkilde;
• opprettholde arbeid med forskjellige typer batterier (alkalisk, litiumjernfosfat, helium, AGM, syre);
• mulighet for kombinert drift med en nettverksomformer;
• stille inn spenningsindikatoren - forhindre "hopp" i nettspenningen;
• mulighet for å oppgradere omformeren ved å oppdatere fastvaren.

Moderne omformere kan kobles til en PC for programmering og overvåking.

Produsenter tilbyr gratis programvare for å overvåke driften av selskapets utstyr og elektriske nettverk. Et interessant alternativ er muligheten til å sende SMS-varsler om systemstatus på brukerforespørsel

Gjennomgang av populære hybridomformere

Blant forbrukere fikk invertere fra utenlandske selskaper gode anmeldelser: Xtender (Sveits), Prosolar (Kina), Victor Energy (Holland), SMA (Tyskland) og Xantrex (Canada). Innenriksrepresentant - MAP Sine.

Xtender utvalg av multifunksjonelle omformere

Studer hybridkonverteren fra Xtender er legemliggjørelsen av den sveitsiske kvalitetsstandarden innen kraftelektronikk. Xtender-seriens solcelleomformere utmerker seg ved sine imponerende styrkeegenskaper og omfattende funksjonalitet.

Utvalg av modeller: XTS - laveffektsrepresentanter, XTM - mellomstore modeller, XTN - høyeffektomformere.

Xtender-effektområder: XTS - 0,9-1,4 kW, XTM - 1,5-4 kW, XTN - 3-8 kW. Utgangsspenning – 230 W, frekvens – 50 Hz

Hver Xtender Hybrid-serie tilbyr følgende funksjoner og alternativer:

• ren sinusbølge feed;
• "tillegg" av strøm til nettverket fra batteriet;
• når nettspenningen synker, reduseres forbruket fra den sentrale strømforsyningen;
• to prioriterte valgmoduser: den første er "myk" med strømforsyning innenfor 10 %, den andre er en fullstendig bytte til batteriet;
• en rekke installasjonsinnstillinger;
• styring av backup-generatoren;
• standby-modus med et bredt kontrollområde;
• fjernovervåking av systemparametere.

Alle modifikasjoner har Smart Boost-funksjonen - tilkobling til ulike strømleverandører (generatorsett, nettverksomformer) og Power Shaving - garantert dekning av topplaster.

Optimale Prosolar Hybrid-omformere

Den kinesiskproduserte modellen har gode egenskaper og en akseptabel kostnad (ca. 1200 USD). Omformeren optimerer driften av solcellepaneler ved å lagre ubrukt energi i batteriet.

Tekniske egenskaper: spenningsform - sinusformet, konverteringseffektivitet - 90%, installasjonsvekt - 15,5 kg, tillatt fuktighet - 90% uten kondens, temperatur -25 ° C - +60 ° C

Karakteristiske trekk:

• mulighet for å spore det begrensende strømpunktet til et solcellebatteri;
• informasjon LCD-skjerm som viser driftsparametere til systemet;
• 3-nivå batterilader;
• maksimal strømjustering opp til 25A;
• inverter kommunikasjon.

Konverteren kobles til en PC via programvare (leveres som et sett). Det er mulig å modernisere omformeren gjennom innovativ blinking.

Sinusbølgeomformere Phoenix Inverter

Phoenix invertere oppfyller høye krav og er egnet for industrielle applikasjoner. Phoenix Inverter-serien utgis uten innebygd lader.

Omformerne er utstyrt med VE.Bus informasjonsbussen og tillater drift i parallell- eller trefasekonfigurasjoner.

Effektområdet til modellserien er 1,2-5 kW, effektiviteten er 95%, spenningstypen er sinusformet.

Tabellen viser egenskapene til hybridmodifikasjonen til 48/5000-omformeren fra Victron Energy. Den estimerte kostnaden for en Phoenix Inverter med en effekt på 5 kW er 2500 USD.

Konkurransefordeler:

• "SinusMax"-teknologi støtter lansering av "tung last";
• to energisparemoduser – lastsøkealternativ og tomgangsstrømreduksjon;
• tilstedeværelse av et alarmrelé - melding om overoppheting, utilstrekkelig batterispenning, etc.;
• innstilling av programmerbare parametere via PC.

For å oppnå høy effekt kan opptil seks omformere kobles parallelt til en fase. For eksempel er en kombinasjon av seks enheter med en rating på 48/5000 i stand til å gi en utgangseffekt på 48 kW/30 kVA.

Innenriks MAP-enheter Hybrid og Dominator

MAP Energia-selskapet har utviklet to modifikasjoner av hybridomformeren: Gibrid og Dominator.

Effektområdet til utstyret er 1,3-20 kW, tidsperioden for å bytte mellom moduser er opptil 4 ms, muligheten for å "pumpe" strøm inn i bynettet er gitt.

Sammenlignende tabell over omformerfunksjoner. Begge typer er i stand til å fungere i ECO-modus; hver modell "kobles" til en webserver for ekstern overvåking og justering

Generelle egenskaper for hybrid- og dominatorspenningsomformere:

• transformator basert på en torus;
• Det er ingen inngangsspenningsstabilisering;
• kraft "pumpe" modus;
• utgangen er ren sinus;
• generering av overflødig energi inn i nettverket;
• begrensning av strømforbruk ved AC-inngangen;
• klasse IP21;
• forbruket i "sleep"-modus er 2-5W.

Effektiviteten til omformerne når 93-96%. Enhetene har bestått tester for bruk ved ultralave temperaturer (grenseverdi -25°, kortvarig reduksjon til -50°C er akseptabelt).

Mulige koblingsskjemaer

Når du bygger et solcelleanlegg kombinert med et sentralt nettverk, er det ulike alternativer for å koble til en omformer.

Alternativ #1 - krets med DC ladekontroller

Det mest populære alternativet er hvor batteriet lades gjennom en solcellekontroller MPPT (peak power point analysis).

Kretsen bruker en omformer som støtter overføring av elektrisitet til nettverket eller last hvis batterispenningen overskrider en brukerspesifisert parameter

Funksjoner ved løsningen:

• effektiv bruk av fornybar energi når nettet er på/av;
• muligheten til å aktivere drift fra solsystemet etter at batteriet er utladet.

Og en annen løsning er litt økte tap for energikonvertering i delen "kontroller-batteri-omformer".

Alternativ #2 - opplegg med hybrid- og nettverksomformer

Nettverksomformer ved utgangen av batteriomformeren. I følge diagrammet er to omformere koblet til forskjellige solcellepaneler.

Hybridkonverteren er koblet til det valgfrie solcellepanelet for å lade batteriet, og nettverksomformeren kobles til hovedsolcellemodulen.

Under normale forhold (tilstedeværelse av nettstrøm), driver nettomformeren den redundante belastningen, konverteringseffektiviteten er omtrent 95%. Overskuddsenergi går til batteriet, og når det er fullt, går det til det generelle nettverket

Systemegenskaper:

• uavbrutt drift uavhengig av tilstedeværelsen av sentral nettspenning;
• høy effektivitet og minimering av tap på DC-siden på grunn av et tilstrekkelig spenningsnivå på solbatteriet;
• batterier fungerer nesten alltid i buffermodus, noe som øker levetiden deres;
• bruk av hybride invertere designet for å lade batteriet fra utgangen;
• behovet for å justere driften av nettverksomformeren.

Den totale kraften til nettverksomformeren bør ikke overstige kraften til hybrid "omformeren" - dette lar deg utnytte energien til solcellepaneler i tilfelle batteriutladning eller nettverksbrudd.

Uavhengig av den valgte kretsen, bør en rekke nyanser tas i betraktning når du kobler til omformeren:

1. Ledningsforbindelser for DC trenger ikke være lange. Det anbefales å plassere omformeren i umiddelbar nærhet (opptil 3 m) til solcellepaneler, og deretter "bygge opp" hovedledningen med AC.
2. Omformeren må ikke monteres på konstruksjoner laget av brennbare materialer.
3. Veggomformeren er plassert i øyehøyde for enkel lesing av informasjon fra displayet.

Det er spesielle krav for tilkobling av modeller med en effekt på mer enn 500 W. Forbindelsen må være stiv med pålitelig kontakt mellom enhetens terminaler og ledningene.

Også på vår nettside er det andre artikler om solenergi og tilkobling av individuelle komponenter og moduler ved montering av et autonomt system.

Vi anbefaler at du leser følgende materiell:

• Tilkoblingsskjema for solcellepaneler: til kontrolleren, til batteri og betjente systemer
• Solcellebatterilader: enhet og driftsprinsipp for solenergilading
• Hvordan lage et solcellebatteri med egne hender: metoder for å montere og installere et solcellepanel

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Konseptet med en "hybrid inverter", dens struktur, funksjoner og alternativer:

Oversikt over mulighetene, driftsmodusene og effektiviteten ved bruk av 3 kW InfiniSolar multifunksjonsomformer:

Å designe et solenergisystem er en kompleks og ansvarlig oppgave. Det er best å overlate beregningen av de nødvendige parameterne, valg av solenergikomplekskomponenter, tilkobling og igangkjøring til fagfolk.

Feil som gjøres kan føre til systemfeil og ineffektiv bruk av dyrt utstyr.

Velger du det beste omformeralternativet for drift av et autonomt solenergiforsyningssystem? Har du spørsmål som vi ikke dekket i denne artikkelen? Spør dem i kommentarene nedenfor - vi vil prøve å hjelpe deg.

Eller kanskje du la merke til unøyaktigheter eller inkonsekvenser i materialet som ble presentert? Eller ønsker du å supplere teorien med praktiske anbefalinger basert på egen erfaring? Skriv til oss om dette, del din mening.