Hibridni pretvarač za solarne ploče: vrste, pregled najboljih modela + značajke povezivanja
Sustavi napajanja s istovremenim korištenjem tradicionalne struje i električne energije iz sunca su ekonomski prihvatljivo rješenje za privatna kućanstva, vikendice i vikend naselja te industrijske prostore.
Neizostavan element kompleksa je hibridni pretvarač za solarne panele, koji određuje načine napajanja naponom, osiguravajući nesmetan i učinkovit rad solarnog sustava.
Da bi sustav učinkovito radio, morate ne samo odabrati optimalni model, već i pravilno ga povezati. A kako to učiniti, pogledat ćemo u našem članku. Također ćemo razmotriti postojeće vrste pretvarača i najbolje ponude na tržištu danas.
Sadržaj članka:
Procjena mogućnosti hibridnog pretvarača
Korištenje obnovljive sunčeve energije u kombinaciji s centraliziranim napajanjem pruža brojne prednosti. Normalno funkcioniranje solarnog sustava osigurano je usklađenim radom njegovih glavnih modela: solarnih panela, regulator punjenja, baterija, kao i jedan od ključnih elemenata - pretvarač.
Inverter solarnog sustava je uređaj za pretvaranje istosmjerne struje (DC) koja dolazi iz fotonaponskih panela u izmjeničnu električnu energiju. Kućanski aparati rade na struji od 220 V. Bez pretvarača proizvodnja energije je besmislena.
Mogućnosti hibridnog modela bolje je procijeniti u usporedbi s radnim karakteristikama njegovih najbližih konkurenata - autonomnih i umreženih "pretvarača".
Pretvarač vrste mreže
Uređaj radi na opterećenju opće električne mreže. Izlaz iz pretvarača spojen je na potrošače električne energije, AC mrežu.
Shema je jednostavna, ali ima nekoliko ograničenja:
- operativnost kada je AC napajanje dostupno u mreži;
- Mrežni napon mora biti relativno stabilan i unutar radnog područja pretvarača.
Ova sorta je tražena u privatnim kućama s trenutnom "zelenom" tarifom za elektrifikaciju.
Autonomna verzija uređaja
Uređaj se napaja iz baterija, koji prima punjenje od solarnih panela preko MPPT kontrolera.Sustav koristi različite vrste baterija, uključujući visokotehnološke litijeve baterije.
Pri maksimalnom “punjenju” spremnika, višak električne energije se prenosi na ulaz pretvarača, čiji je izlaz spojen na krajnje potrošače AC.
U slučaju nedovoljne sunčeve aktivnosti, energija se uzima iz baterija i prolazi kroz "pretvorbu" preko pretvarača napona.
Značajke autonomne instalacije:
- mogućnost neovisnog rada u nedostatku mrežne izmjenične struje;
- neki modeli podržavaju feed-in tarifu;
- Učinkovitost instalacija je 90-93%.
Osigurati apsolutnu autonomiju objekta, precizan izračun snage solarnih panela i dovoljnog kapaciteta baterije.
Tip hibridnog pretvarača
Model se razlikuje od gore opisanih uređaja u svojoj posebnoj proizvodnoj "arhitekturi". Unutra je predviđen poseban električni krug koji mu omogućuje da radi paralelno s izvorom struje (mreža, generator) u modu pretvarača.
U isto vrijeme, opterećenje se napaja iz središnje mreže i solarni paneli, s prioritetom danim istosmjernom dobavljaču.
Konkurentske prednosti leže u svestranosti hibridnih pretvarača:
- Neto - vrsta kapacitetne baterije s učinkovitošću od 100%.Sav višak koji generiraju fotonaponske ploče može se preusmjeriti u centralnu mrežu po „zelenoj“ tarifi.
- Osiguravanje neprekidnog napajanja. Kada se glavno napajanje isključi, sustav se prebacuje u autonomni način rada, štiteći sve potrošače od prenapona.
- Povećanje ograničenja mrežne snage tijekom vršnih opterećenja dodavanjem energije iz kompleksa baterija-inverter.
Kada potrošnja padne, solarni kompleks prelazi u način punjenja i nakon nekog vremena ponovno je spreman za korištenje. Funkcija dvostrukog napajanja može se označiti kao: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.
Dodavanje snage odvija se prema sljedećim načelima:
- ako je korištena snaga ispod maksimalne potrošnje mreže, tada se osim napajanja opterećenja puni i akumulatorska baterija;
- u nedostatku napona u mreži, troši se električna energija primljena iz baterije i pretvara pretvarač;
- ako opterećenje prekorači graničnu vrijednost mrežne snage, tada se nedostatak popunjava akumuliranom električnom energijom iz solarne baterije.
Navedeni načini rada mogu podržati hibridne modele s punjačem.
Vrste strujnih pretvarača
Prilikom odabira "srca" autonomnog sustava napajanja, trebali biste pravilno usporediti zadatke koji su dodijeljeni opremi s njezinim potencijalnim mogućnostima.
Glavne značajke klasifikacije hibridnih pretvarača su: algoritam za promjenu načina rada, oblik izlaznog napona i mogućnost servisiranja jednofazne ili trofazne mreže.
Usporedba PSU i hibridne instalacije
Neke tvrtke nesvjesno dovode potrošače u zabludu nazivajući jedinicu za neprekidno napajanje (UPS) hibridnim pretvaračem. Čini se da oba uređaja obavljaju slične zadatke, ali postoji značajna razlika.
BPS je pretvarač s punjačem. Modul primarno osigurava potrošnju energije iz fotonaponske instalacije, a ako nema dovoljno energije prelazi na potrošnju iz mreže.
Rad sustava u "trzavom" načinu rada izaziva dodatno cikliranje baterije i ubrzava njeno trošenje. U većini jeftinih PSU-a, napon praga je postavljen bez mogućnosti regulacije.
U modelima hibridnih pretvarača za solarne ploče takvi skokovi su isključeni - jedinica se prilagođava potrebnoj snazi i radi istodobno s različitim izvorima struje.
Prioritetnu potrošnju možete odabrati sami. Obično je naglasak na potrošnji energije iz solarnih panela.Neke hibridne jedinice imaju mogućnost ograničenja napajanja iz gradske mreže.
Varijante prema obliku signala pretvarača
Strujni pretvarači solarnih ćelija klasificirani su prema vrsti izlaznog signala.
Tamo su:
- čisti sinusni val;
- modificirani sinus (kvazi-sinusni val);
- vijugati.
Potonja se opcija praktički ne koristi u praksi, jer oštra promjena polariteta uzrokuje kvarove u opremi.
Što je čisti sinusni val?
Pretvarač proizvodi signal visoke kvalitete koji je bolji od valnog oblika mrežne struje. Ovo je najbolja opcija za osiguranje rada "osjetljive" opreme: kotlovi za grijanje, kompresori, elektromotori, medicinska oprema i uređaji temeljeni na transformatorskim izvorima napajanja.
Značajke kvazi-sinusa
Prijenos energije signala u obliku modificiranog sinusnog vala može smanjiti učinkovitost nekih uređaja, izazvati pojavu šuma, izazvati smetnje ili dovesti do kvara opreme.
Kod napajanja niskofrekventnih transformatora, asinkronih, sinkronih motora vidljiv je gubitak snage od 20-30%.Ova se "greška" pretvara u toplinsku energiju, pretjerano zagrijavajući uređaje.
Inverteri s pseudo-sinusnim signalom su kompaktni i pristupačni. Njihova uporaba je preporučljiva za napajanje uređaja bez induktivnih opterećenja, dizajniranih za potrošnju aktivnih komponenti električne energije.
Ova skupina uključuje: termoelektrične grijače, žarulje sa žarnom niti za sustave rasvjete i druge otporne strukture.
Oblik izlaznog signala naveden je u putovnici pretvarača ili neprekidnog napajanja. Moguće oznake: "Natrag" - jamstvo odsutnosti čistog sinusnog vala, "Pametno" - vjerojatnost primanja visokokvalitetne struje na izlazu.
Neki proizvođači bilježe faktor harmonijskog izobličenja (indeks nelinearnog izobličenja) u popratnom dokumentu. Ako je parametar manji od 8%, tada jedinica daje gotovo savršen sinus.
Jednofazni i trofazni modeli
Jednofazni pretvarači uglavnom su integrirani u krug stambenog fotonaponskog sustava sa standardnim naponom od 220V.
Raspon izlaznog napona kada je spojen na jednu fazu u različitim modelima kreće se od 210-240V, izlazna frekvencija - 47-55 Hz, snaga - 300-5000 W.
Jednofazni inverteri se proizvode za standardne napone baterija: 12, 24 i 48 V. Kako bi se osiguralo da pretvarač ne bi radio maksimalnom snagom, potrebno je uskladiti snagu “pretvarača” s naponom solarne baterije. ili baterija.
Trofazni pretvarači služe za napajanje trofaznom strujom za napajanje elektromotora. Primarna namjena: proizvodnja, radionice, komercijalne namjene.
Trofazni pretvarači odlikuju se velikom snagom (3-30 kW), širokim rasponom izlaznog izmjeničnog napona (220V/400V).
Na tržištu su dostupni i kombinirani modeli. To uključuje jednofazne pretvarače s mogućnošću sinkronizacije izlaza pretvarača s faznim pomakom - to vam omogućuje napajanje trofaznih opterećenja. Pregledali smo sve vrste opreme za pretvaranje struje iz solarnih panela u naš drugi članak.
Odabir parametara solarnog pretvarača
Učinkovitost pretvarača i cijelog sustava napajanja uvelike ovisi o pravilnom odabiru parametara opreme.
Osim gore opisanih karakteristika, trebali biste procijeniti:
- izlazna snaga;
- vrsta zaštite;
- Radna temperatura;
- dimenzije ugradnje;
- učinkovitost;
- dostupnost dodatnih funkcija.
Razmotrimo zatim detaljnije sve ove karakteristike.
Kriterij broj 1 - snaga uređaja
Oznaka solarnog pretvarača odabire se na temelju maksimalnog opterećenja mreže i očekivanog trajanja baterije. U načinu pokretanja, pretvarač je sposoban isporučiti kratkoročno povećanje snage u trenutku puštanja u rad kapacitivnih opterećenja.
Ovo razdoblje je tipično za uključivanje perilica posuđa, perilica rublja ili hladnjaka.
Kada koristite rasvjetne svjetiljke i TV, prikladan je pretvarač male snage od 500-1000 W.U pravilu je potrebno izračunati ukupnu snagu opreme koja se koristi. Potrebna vrijednost naznačena je izravno na tijelu uređaja ili u popratnom dokumentu.
Kriterij #2 - razina zaštite
Kvalitetan solarni pretvarač trebao bi imati više stupnjeva zaštite. Moguće opcije: sustav prisilnog hlađenja, sprječavanje kratkog spoja, zaštita od padova napona i prenapona u mreži.
Također je važno imati zatvoreno, ojačano kućište koje sprječava da čestice prašine i vlage uđu unutra. Indikator zaštite električne opreme standardiziran je prema normi IEC-952.
Za vanjske uvjete rada prikladni su modeli s indeksom "IP65" - snaga i pouzdanost pretvarača omogućuje njegovu upotrebu u vanjskoj atmosferi.
Kriterij #3 - radna temperatura i dimenzije
Širok raspon vrijednosti pokazatelj je pristojne kvalitete izrade pretvarača. Vrijednost indikatora posebno je relevantna pri postavljanju pretvarača u negrijanu prostoriju.
Težina je neizravni pokazatelj kvalitete pretvarača. Postoji mišljenje - što je pretvarač teži, to je moćniji. To se objašnjava prisutnošću transformatora u opremi velike snage.
U "laganim" modelima, odsutnost transformatora može uzrokovati kvar pretvarača kada se dovodi velika startna struja.
Kriterij #4 - učinkovitost
Stručnjaci preporučuju kupnju trenutnih "pretvarača" s učinkovitošću od 90% ili više. Samo s ovim parametrom će rad solarnog sustava biti učinkovit i njegovo uređenje svrsishodno. Gubitak 10% solarne energije nedopustiv je luksuz.
Dodatna funkcionalnost. Napredne mogućnosti utječu na cijenu opreme i nisu uvijek tražene. Međutim, neke su opcije vrijedne potrošenog novca.
Korisni i potrebni "uređaji" uključuju:
- automatsko dodavanje snage pretvarača u električnu mrežu;
- podešavanje razdoblja punjenja baterije;
- izbor prioritetnog izvora struje;
- održavanje rada s različitim vrstama baterija (alkalne, litij željezo fosfat, helij, AGM, kiselina);
- mogućnost kombiniranog rada s mrežnim pretvaračem;
- postavljanje indikatora napona - sprječavanje "skokova" u mrežnom naponu;
- mogućnost nadogradnje pretvarača ažuriranjem firmware-a.
Moderni pretvarači mogu se spojiti na računalo za programiranje i nadzor.
Pregled popularnih hibridnih pretvarača
Među potrošačima, pretvarači stranih tvrtki dobili su dobre recenzije: Xtender (Švicarska), Prosolar (Kina), Victor Energy (Nizozemska), SMA (Njemačka) i Xantrex (Kanada). Domaći predstavnik - MAP Sine.
Xtender asortiman višenamjenskih pretvarača
Studer hibridni pretvarač tvrtke Xtender utjelovljenje je švicarskog standarda kvalitete u energetskoj elektronici. Solarni pretvarači serije Xtender odlikuju se svojim impresivnim karakteristikama čvrstoće i širokom funkcionalnošću.
Raznolikost modela: XTS - predstavnici male snage, XTM - modeli srednje snage, XTN - pretvarači velike snage.
Svaka Xtender Hybrid serija nudi sljedeće značajke i opcije:
- dovod čistog sinusnog vala;
- "dodavanje" napajanja mreži iz baterije;
- kada se mrežni napon smanji, smanjuje se potrošnja iz centralnog napajanja;
- dva načina odabira prioriteta: prvi je "meki" s napajanjem unutar 10%, drugi je potpuni prijelaz na bateriju;
- razne postavke instalatera;
- upravljanje rezervnim generatorom;
- stanje pripravnosti sa širokim rasponom upravljanja;
- daljinski nadzor parametara sustava.
Sve modifikacije imaju funkciju Smart Boost - povezivanje s različitim opskrbljivačima strujom (agregat, mrežni pretvarač) i Power Shaving - zajamčeno pokrivanje vršnih opterećenja.
Optimalni Prosolar Hybrid pretvarači
Model kineske proizvodnje ima dobre karakteristike i prihvatljivu cijenu (oko 1200 USD). Pretvarač optimizira rad solarnih panela pohranjujući neiskorištenu energiju u bateriju.
Izrazite značajke:
- mogućnost praćenja granične točke snage solarne baterije;
- informacijski LCD zaslon koji prikazuje radne parametre sustava;
- Punjač baterija u 3 razine;
- maksimalno podešavanje struje do 25A;
- inverterska komunikacija.
Pretvarač je povezan s računalom putem softvera (isporučuje se u kompletu). Inverter je moguće modernizirati inovativnim flashingom.
Sinusni pretvarači Phoenix Inverter
Inverteri Phoenix ispunjavaju visoke zahtjeve i prikladni su za industrijske primjene. Phoenix Inverter serija se izdaje bez ugrađenog punjača.
Pretvarači su opremljeni informacijskom sabirnicom VE.Bus i omogućuju rad u paralelnim ili trofaznim konfiguracijama.
Raspon snage raspona modela je 1,2-5 kW, učinkovitost je 95%, vrsta napona je sinusoidna.
Konkurentska prednost:
- Tehnologija "SinusMax" podržava pokretanje "teških opterećenja";
- dva načina uštede energije – opcija traženja opterećenja i smanjenje struje praznog hoda;
- prisutnost alarmnog releja - obavijest o pregrijavanju, nedovoljnom naponu baterije itd.;
- postavljanje programabilnih parametara putem računala.
Da bi se postigla velika snaga, do šest pretvarača može se spojiti paralelno na fazu. Na primjer, kombinacija šest uređaja s ocjenom 48/5000 može osigurati izlaznu snagu od 48 kW/30 kVA.
Domaći MAP uređaji Hybrid i Dominator
Tvrtka MAP Energia razvila je dvije modifikacije hibridnog pretvarača: Gibrid i Dominator.
Raspon snage opreme je 1,3-20 kW, vremensko razdoblje za prebacivanje između načina rada je do 4 ms, omogućena je mogućnost "pumpanja" električne energije u gradsku mrežu.
Opće karakteristike pretvarača napona Hybrid i Dominator:
- transformator na temelju torusa;
- Nema stabilizacije ulaznog napona;
- način "pumpanja" snage;
- izlaz je čisti sinus;
- stvaranje viška energije u mrežu;
- ograničenje potrošnje struje na AC ulazu;
- klasa IP21;
- potrošnja u “sleep” modu je 2-5W.
Učinkovitost pretvarača doseže 93-96%. Uređaji su uspješno prošli testove za korištenje na ultra-niskim temperaturama (granična vrijednost -25°, prihvatljivo je kratkotrajno smanjenje do -50°C).
Mogući dijagrami spajanja
Kod izgradnje fotonaponskog kompleksa u kombinaciji s centralnom mrežom postoje različite mogućnosti povezivanja pretvarača.
Opcija # 1 - krug s DC regulatorom punjenja
Najpopularnija opcija je kada se baterija puni preko MPPT solarnog regulatora (analiza vršne točke snage).
Značajke rješenja:
- učinkovito korištenje obnovljive energije kada je mreža uključena/isključena;
- mogućnost aktiviranja rada iz solarnog sustava nakon što se baterija isprazni.
I još jedno rješenje su malo povećani gubici za pretvorbu energije u odjeljku "kontroler-baterija-inverter".
Opcija # 2 - shema s hibridnim i mrežnim pretvaračem
Mrežni pretvarač na izlazu baterijskog pretvarača. Prema dijagramu, dva pretvarača spojena su na različite solarne ploče.
Hibridni pretvarač spojen je na opcijski fotonaponski panel za punjenje baterije, a mrežni pretvarač spojen je na glavni solarni modul.
Karakteristike sustava:
- neprekinuti rad bez obzira na prisutnost središnjeg mrežnog napona;
- visoka učinkovitost i minimiziranje gubitaka na istosmjernoj strani zbog dovoljne razine napona solarne baterije;
- baterije gotovo uvijek rade u načinu rada međuspremnika, što povećava njihov životni vijek;
- korištenje hibridnih pretvarača dizajniranih za punjenje baterije iz izlaza;
- potreba za podešavanjem rada mrežnog pretvarača.
Ukupna snaga mrežnog pretvarača ne smije premašiti snagu hibridnog "pretvarača" - to vam omogućuje da iskoristite energiju solarnih panela u slučaju pražnjenja baterije ili prekida mreže.
Bez obzira na odabrani krug, prilikom spajanja pretvarača treba uzeti u obzir niz nijansi:
- Žičani spojevi za DC ne moraju biti dugi. Preporučljivo je postaviti pretvarač u neposrednoj blizini (do 3 m) solarnih panela, a zatim "izgraditi" glavni vod s AC.
- Pretvarač se ne smije montirati na konstrukcije od zapaljivih materijala.
- Zidni inverter nalazi se u visini očiju radi lakšeg očitavanja informacija sa zaslona.
Za spajanje modela snage veće od 500 W postoje posebni zahtjevi. Veza mora biti kruta s pouzdanim kontaktom između stezaljki uređaja i žica.
Također na našoj web stranici postoje i drugi članci o solarnoj energiji i povezivanju pojedinačnih komponenti i modula prilikom sastavljanja autonomnog sustava.
Preporučujemo da pročitate sljedeće materijale:
- Dijagram spajanja solarnih panela: na regulator, na bateriju i servisirane sustave
- Solarni punjač baterija: uređaj i princip rada solarnog punjenja
- Kako napraviti solarnu bateriju vlastitim rukama: metode sastavljanja i ugradnje solarne ploče
Zaključci i koristan video na tu temu
Koncept “hibridnog pretvarača”, njegova struktura, funkcije i mogućnosti:
Pregled mogućnosti, načina rada i učinkovitosti korištenja višenamjenskog pretvarača InfiniSolar od 3 kW:
Projektiranje solarnog sustava napajanja složen je i odgovoran zadatak. Izračun potrebnih parametara, odabir komponenti solarnog kompleksa, spajanje i puštanje u pogon najbolje je povjeriti stručnjacima.
Učinjene greške mogu dovesti do kvarova sustava i neučinkovitog korištenja skupe opreme.
Odabirete li najbolju opciju pretvarača za rad autonomnog sustava opskrbe solarnom energijom? Imate li pitanja koja nismo obradili u ovom članku? Pitajte ih u komentarima ispod - pokušat ćemo vam pomoći.
Ili ste možda primijetili netočnosti ili nedosljednosti u predstavljenom materijalu? Ili želite nadopuniti teoriju praktičnim preporukama na temelju osobnog iskustva? Pišite nam o ovome, podijelite svoje mišljenje.
Ako odaberete pravi i kvalitetni pretvarač, možete čak i zaraditi na svom eko domu. Najveći problem za Rusiju u slučaju organiziranja potpuno energetski neovisnog doma je nedostatak "zelene tarife", zahvaljujući kojoj će biti moguće prodati višak energije u mrežu. I tako je koncept eko-kuće vrlo atraktivan za Daleki istok, gdje ima puno sunca i nerazvijenih teritorija.
U čemu je problem? Nema toliko sunca u godini, možete uštedjeti energiju za kasnije. To uopće nije problem. Hoćete li državu okriviti za sve? I onda, recimo, da postoji takav zakon, prodali biste svu struju u slučaju potrebe, i što onda raditi zimi ili neko drugo vrijeme? Ovo je također vrlo kontroverzna mogućnost. Druga je stvar što smo generalno daleko zaostali. Ali nema smisla u svemu preuveličavati probleme.
Problem je u tome što "zelena tarifa" u Rusiji nije usvojena na zakonodavnoj razini. Već treću godinu aktivno se raspravlja o prijedlogu zakona koji je, usput rečeno, prilično dobro zamišljen.
Suština ovog prijedloga zakona je da Vlada želi regulirati proizvodnju električne energije u mikrogeneracijskim postrojenjima snage do 15 kW. Ova posebna snaga odabrana je jer spajanje takvih stanica neće dovesti do prekomjernog opterećenja električne mreže.
Na primjer, u susjednoj Ukrajini stanovnici već nekoliko godina uživaju u blagodatima “zelene tarife” prodajući višak električne energije državi. To se posebno odnosi na vrhunac produktivnosti solarnih panela, od svibnja do kolovoza, kada je zapravo moguće prodati višak električne energije po “feed-in tarifi”.
Anatolij, kako možete uštedjeti energiju da je možete koristiti kasnije zimi? Podijelite svoju tajnu s globalnom energetskom zajednicom.
Recite mi, molim vas, kako / gdje spojiti hibridni pretvarač za opskrbu električnom energijom u mrežu ako na ulazu postoje jednofazni stabilizatori napona triac: prije ili poslije stabilizatora? Predviđena je ugradnja pretvarača na jednu fazu s naknadnim proširenjem sustava na trofazni.