Inversor híbrid per plaques solars: tipus, revisió dels millors models + característiques de connexió
Els sistemes d'alimentació amb l'ús simultani del subministrament de corrent tradicional i l'electricitat del sol són una solució econòmicament sòlida per a llars particulars, cases rurals i pobles de vacances i instal·lacions industrials.
Un element indispensable del complex és un inversor híbrid per a plaques solars, que determina els modes de subministrament de tensió, assegurant el funcionament ininterromput i eficient del sistema solar.
Perquè el sistema funcioni eficaçment, no només cal triar el model òptim, sinó també connectar-lo correctament. I veurem com fer-ho al nostre article. També tindrem en compte els tipus de convertidors existents i les millors ofertes del mercat actual.
El contingut de l'article:
Avaluació de les capacitats d'un inversor híbrid
L'ús d'energia solar renovable en combinació amb una font d'alimentació centralitzada ofereix una sèrie d'avantatges. El funcionament normal del sistema solar està garantit pel funcionament coordinat dels seus principals models: plaques solars, controlador de càrrega, bateria, així com un dels elements clau: l'inversor.
L'inversor del sistema solar és un dispositiu per convertir el corrent continu (CC) procedent de plaques fotovoltaiques en electricitat alterna. És amb un corrent de 220 V que funcionen els electrodomèstics. Sense un inversor, la producció d'energia no té sentit.
És millor avaluar les capacitats d'un model híbrid en comparació amb les característiques operatives dels seus competidors més propers: "convertidors" autònoms i en xarxa.
Convertidor de tipus de xarxa
El dispositiu funciona amb la càrrega de la xarxa elèctrica general. La sortida del convertidor està connectada als consumidors d'electricitat, la xarxa de CA.
L'esquema és senzill, però té diverses limitacions:
- operabilitat quan hi ha alimentació de CA disponible a la xarxa;
- La tensió de la xarxa ha de ser relativament estable i dins del rang de funcionament del convertidor.
Aquesta varietat és demanada a les cases particulars amb una tarifa “verda” actual per a l'electrificació.
Versió autònoma del dispositiu
El dispositiu s'alimenta des de bateria, que rep càrrega de plaques solars mitjançant un controlador MPPT.El sistema utilitza diferents tipus de bateries, incloses les de liti d'alta tecnologia.
Al "ompliment" màxim del dispositiu d'emmagatzematge, l'excés d'electricitat es transfereix a l'entrada de l'inversor, la sortida del qual està connectada als consumidors finals de la CA.
En cas d'activitat solar insuficient, l'energia s'agafa de les bateries i se sotmet a una "conversió" mitjançant un inversor de tensió.
Característiques de la instal·lació autònoma:
- possibilitat de funcionament independent en absència de corrent altern de la xarxa;
- alguns models admeten la tarifa d'alimentació;
- L'eficiència de les instal·lacions és del 90-93%.
Per garantir l'autonomia absoluta d'un objecte, precís càlcul de la potència del panell solar i capacitat de bateria suficient.
Tipus d'inversor híbrid
El model es diferencia dels dispositius descrits anteriorment en la seva "arquitectura" de fabricació especial. A l'interior s'ofereix un circuit elèctric especial, que li permet funcionar en paral·lel amb una font de corrent (xarxa, generador) en mode convertidor.
Al mateix temps, la càrrega s'alimenta des de la xarxa central i panells solars, amb prioritat al proveïdor de DC.
Els avantatges competitius es troben en la versatilitat dels inversors híbrids:
- Net - una mena de bateria àmplia amb una eficiència del 100%.Tot l'excedent generat per plaques fotovoltaiques es pot redirigir a la xarxa central a una tarifa "verda".
- Assegurar un subministrament elèctric ininterromput. Quan s'apaga la font d'alimentació principal, el sistema passa al mode autònom, protegint tots els consumidors de les pujades de tensió.
- Augment del límit de potència de la xarxa durant les càrregues punta afegint energia del complex bateria-inversor.
Quan el consum disminueix, el complex solar passa al mode de càrrega i al cap d'un temps està a punt per tornar-lo a utilitzar. La funció de doble potència es pot designar: Smart Boots, Power Shaving, suport de xarxa.
L'addició de poder es produeix d'acord amb els principis següents:
- si l'energia utilitzada és per sota del consum màxim de xarxa, a més d'alimentar la càrrega, la bateria d'emmagatzematge es carrega;
- en absència de tensió a la xarxa, es consumeix electricitat rebuda de la bateria i convertida per l'inversor;
- si la càrrega supera el valor límit de la potència de la xarxa, la deficiència s'omple amb l'electricitat acumulada de la bateria solar.
Els modes de funcionament enumerats són capaços de suportar models híbrids amb un carregador.
Tipus de convertidors de corrent
Quan escolliu el "cor" d'un sistema d'alimentació autònom, heu de comparar correctament les tasques assignades a l'equip amb les seves capacitats potencials.
Les principals característiques de la classificació dels inversors híbrids són: un algorisme per canviar els modes de funcionament, la forma de la tensió de sortida i la capacitat de donar servei a una xarxa monofàsica o trifàsica.
Comparació de la PSU i la instal·lació híbrida
Algunes empreses, sense voler-ho, enganyen els consumidors anomenant una unitat d'alimentació ininterrompuda (UPS) un inversor híbrid. Sembla que ambdós dispositius realitzen tasques similars, però hi ha una diferència significativa.
El BPS és un inversor amb carregador. El mòdul garanteix principalment el consum d'energia de la instal·lació fotovoltaica, i si no hi ha prou energia, passa al consum de la xarxa.
El funcionament del sistema en un mode "sobretot" provoca un cicle addicional de la bateria i accelera el seu desgast. A la majoria de les PSU barates, la tensió llindar s'estableix sense possibilitat de regulació.
En els models d'inversors híbrids per a panells solars, s'exclouen aquests salts: la unitat s'adapta a la potència requerida i funciona simultàniament amb diferents fonts de corrent.
Pots triar tu mateix el teu consum prioritari. Normalment, l'èmfasi es posa en el consum d'energia dels panells solars.Algunes unitats híbrides tenen l'opció de limitar la potència subministrada des de la xarxa de la ciutat.
Varietats segons la forma del senyal del inversor
Els convertidors de corrent de cèl·lules solars es classifiquen segons el tipus de senyal de sortida.
Hi ha:
- ona sinusoïdal pura;
- sinusoidal modificat (ona quasi-sinusoïdal);
- meandre.
Aquesta darrera opció pràcticament no s'utilitza a la pràctica, ja que un canvi brusc de polaritat provoca mal funcionament de l'equip.
Què és una ona sinusoïdal pura?
El convertidor produeix un senyal d'alta qualitat que és superior a la forma d'ona del corrent de la xarxa. Aquesta és la millor opció per garantir el funcionament d'equips "sensibles": calderes de calefacció, compressors, motors elèctrics, equips mèdics i dispositius basats en fonts d'alimentació de transformadors.
Característiques del quasi-sinusos
La transmissió de l'energia del senyal en forma d'ona sinusoïdal modificada pot reduir l'eficiència d'alguns dispositius, provocar l'aparició de soroll, provocar interferències o provocar una fallada de l'equip.
En alimentar transformadors de baixa freqüència, motors asíncrons i síncrons, es veu una pèrdua de potència del 20-30%.Aquest "defecte" es converteix en energia tèrmica, escalfant excessivament els dispositius.
Els inversors amb senyal d'ona pseudo-sinusoïdal són compactes i assequibles. El seu ús és aconsellable per alimentar dispositius sense càrregues inductives, dissenyats per consumir components actius d'energia elèctrica.
Aquest grup inclou: escalfadors termoelèctrics, làmpades incandescents per a sistemes d'il·luminació i altres estructures resistives.
La forma del senyal de sortida s'indica al passaport de l'inversor o a la font d'alimentació ininterrompuda. Possibles designacions: "Enrere" - una garantia de l'absència d'ona sinusoïdal pura, "Smart" - la probabilitat de rebre corrent d'alta qualitat a la sortida.
Alguns fabricants anoten el factor de distorsió harmònica (índex de distorsió no lineal) al document adjunt. Si el paràmetre és inferior al 8%, la unitat produeix un sinus gairebé perfecte.
Models monofàsics i trifàsics
Els inversors monofàsics s'integren principalment al circuit d'un sistema fotovoltaic residencial amb una tensió estàndard de 220V.
El rang de tensió de sortida quan es connecta a una fase en diferents models oscil·la entre 210-240 V, freqüència de sortida - 47-55 Hz, potència - 300-5000 W.
Els inversors monofàsics es produeixen per a tensions estàndard de la bateria: 12, 24 i 48 V. Per garantir que el convertidor no funcioni a la seva capacitat màxima, és necessari fer coincidir la potència del "convertidor" amb la tensió de la bateria solar. o bateria.
Els inversors trifàsics s'utilitzen per subministrar corrent trifàsic per alimentar motors elèctrics. Ús primari: producció, tallers, finalitats comercials.
Els inversors trifàsics es distingeixen per una gran potència (3-30 kW), una àmplia gamma de voltatge alterna de sortida (220V/400V).
Els models combinats també estan disponibles al mercat. Aquests inclouen inversors monofàsics amb la capacitat de sincronitzar les sortides del convertidor amb un canvi de fase; això us permet alimentar càrregues trifàsiques. Hem revisat tot tipus d'equips per convertir el corrent dels panells solars el nostre altre article.
Paràmetres de selecció de l'inversor solar
L'eficiència del convertidor i de tot el sistema d'alimentació depèn en gran mesura de l'elecció correcta dels paràmetres de l'equip.
A més de les característiques descrites anteriorment, hauríeu d'avaluar:
- potència de sortida;
- tipus de protecció;
- Temperatura de funcionament;
- dimensions d'instal·lació;
- eficiència;
- disponibilitat de funcions addicionals.
A continuació, analitzem totes aquestes característiques amb més detall.
Criteri #1: potència del dispositiu
La qualificació de l'inversor solar es selecciona en funció de la càrrega màxima de la xarxa i de la durada esperada de la bateria. En mode d'arrencada, el convertidor és capaç d'oferir un augment de potència a curt termini en el moment de posar en marxa càrregues capacitives.
Aquest període és típic quan s'encenen rentavaixelles, rentadores o neveres.
Quan utilitzeu llums d'il·luminació i un televisor, és adequat un inversor de baixa potència de 500-1000 W.Per regla general, cal calcular la potència total de l'equip que s'utilitza. El valor requerit s'indica directament al cos del dispositiu o al document adjunt.
Criteri #2: nivell de protecció
Un inversor solar d'alta qualitat hauria de tenir diverses etapes de protecció. Opcions possibles: sistema de refrigeració forçada, prevenció de curtcircuits, protecció contra caigudes de tensió i sobretensió a la xarxa.
També és important tenir una carcassa segellada i reforçada que impedeix que la pols i les partícules d'humitat entrin a l'interior. L'indicador de protecció dels equips elèctrics està estandarditzat segons l'estandardització IEC-952.
Per a condicions de funcionament a l'aire lliure, els models amb l'índex "IP65" són adequats: la força i la fiabilitat de l'inversor permeten el seu ús a l'atmosfera exterior.
Criteri #3: temperatura i dimensions de funcionament
Una àmplia gamma de valors és un indicador de la qualitat de construcció decent de l'inversor. El valor de l'indicador és especialment rellevant quan es col·loca el convertidor en una habitació sense calefacció.
El pes és un indicador indirecte de la qualitat de l'inversor. Hi ha una opinió: com més pesat és el convertidor, més potent és. Això s'explica per la presència d'un transformador en equips d'alta potència.
En els models "lleugers", l'absència d'un transformador pot provocar que l'inversor es trenca quan es subministra un corrent d'arrencada elevat.
Criteri #4 - eficiència
Els experts recomanen comprar "convertidors" actuals amb una eficiència del 90% o més. Només amb aquest paràmetre el funcionament del sistema solar serà efectiu i la seva disposició serà convenient. Perdre el 10% de l'energia solar és un luxe inacceptable.
Funcionalitat addicional. Les capacitats avançades afecten el cost de l'equip i no sempre són demanades. Tanmateix, algunes opcions valen la pena els diners gastats.
Els "dispositius" útils i necessaris inclouen:
- addició automàtica de potència de l'inversor a la xarxa elèctrica;
- ajustar el període de càrrega de la bateria;
- selecció de la font de corrent prioritària;
- manteniment del treball amb diferents tipus de piles (alcalines, fosfat de ferro de liti, heli, AGM, àcid);
- possibilitat de funcionament combinat amb un convertidor de xarxa;
- Configuració de l'indicador de tensió: evitant "salts" a la tensió de la xarxa;
- possibilitat d'actualitzar l'inversor mitjançant l'actualització del firmware.
Els convertidors moderns es poden connectar a un ordinador per a la programació i el seguiment.
Revisió dels convertidors híbrids populars
Entre els consumidors, els inversors d'empreses estrangeres van rebre bones crítiques: Xtender (Suïssa), Prosolar (Xina), Victor Energy (Holanda), SMA (Alemanya) i Xantrex (Canadà). Representant nacional - MAP Sine.
Gamma d'inversors multifuncionals Xtender
El convertidor híbrid Studer de Xtender és l'encarnació de l'estàndard de qualitat suís en electrònica de potència. Els inversors solars de la sèrie Xtender es distingeixen per les seves impressionants característiques de força i una àmplia funcionalitat.
Varietat de models: XTS - representants de baixa potència, XTM - models de potència mitjana, XTN - inversors d'alta potència.
Cada sèrie Xtender Hybrid ofereix les característiques i opcions següents:
- alimentació d'ona sinusoïdal pura;
- "addició" de potència a la xarxa des de la bateria;
- quan la tensió de la xarxa disminueix, es redueix el consum de la font d'alimentació central;
- dos modes de selecció de prioritat: el primer és "suau" amb una font d'alimentació del 10%, el segon és un canvi complet a la bateria;
- varietat de configuracions de l'instal·lador;
- gestió del generador de còpia de seguretat;
- mode d'espera amb un ampli rang de control;
- monitorització remota dels paràmetres del sistema.
Totes les modificacions tenen la funció Smart Boost -connexió a diferents proveïdors d'energia (grup electrògen, inversor de xarxa) i Power Shaving- cobertura garantida de pics de càrrega.
Convertidors híbrids Prosolar òptims
El model de fabricació xinesa té bones característiques i un cost acceptable (uns 1200 USD). El convertidor optimitza el funcionament de les plaques solars emmagatzemant l'energia no utilitzada a la bateria.
Característiques distintives:
- opció per fer un seguiment del punt de potència limitant d'una bateria solar;
- pantalla LCD d'informació que mostra els paràmetres de funcionament del sistema;
- Carregador de bateria de 3 nivells;
- ajust de corrent màxim fins a 25A;
- comunicació inversor.
El convertidor es connecta a un PC mitjançant un programari (subministrat com a kit). És possible modernitzar l'inversor mitjançant un innovador flashing.
Inversors d'ona sinusoïdal Phoenix Inverter
Els inversors Phoenix compleixen exigències elevades i són adequats per a aplicacions industrials. La sèrie Phoenix Inverter es llança sense carregador integrat.
Els convertidors estan equipats amb el bus d'informació VE.Bus i permeten el funcionament en paral·lel o configuracions trifàsiques.
El rang de potència de la gamma del model és d'1,2-5 kW, l'eficiència és del 95%, el tipus de tensió és sinusoide.
Avantatges competitius:
- La tecnologia "SinusMax" admet el llançament de "càrregues pesades";
- dos modes d'estalvi d'energia: opció de cerca de càrrega i reducció de corrent sense càrrega;
- presència d'un relé d'alarma: notificació de sobreescalfament, tensió insuficient de la bateria, etc.;
- Configuració de paràmetres programables mitjançant PC.
Per aconseguir una gran potència, es poden connectar fins a sis convertidors en paral·lel a una fase. Per exemple, una combinació de sis dispositius amb una classificació de 48/5000 és capaç de proporcionar una potència de sortida de 48 kW/30 kVA.
Dispositius MAP domèstics Hybrid i Dominator
L'empresa MAP Energia ha desenvolupat dues modificacions del convertidor híbrid: Gibrid i Dominator.
El rang de potència de l'equip és d'1,3-20 kW, el període de temps per canviar entre els modes és de fins a 4 ms, es proporciona la possibilitat de "bombejar" electricitat a la xarxa de la ciutat.
Característiques generals dels convertidors de tensió Hybrid i Dominator:
- transformador basat en un toro;
- No hi ha estabilització de voltatge d'entrada;
- mode de "bombeig" de potència;
- la sortida és sinus pur;
- generació d'excés d'energia a la xarxa;
- limitació del consum de corrent a l'entrada de CA;
- classe IP21;
- el consum en mode "sleep" és de 2-5W.
L'eficiència dels convertidors arriba al 93-96%. Els dispositius han superat amb èxit proves d'ús a temperatures molt baixes (valor límit -25 °, reducció a curt termini a -50 °C és acceptable).
Esquemes de connexió possibles
Quan es construeix un complex fotovoltaic combinat amb una xarxa central, hi ha diferents opcions per connectar un inversor.
Opció 1: circuit amb controlador de càrrega de CC
L'opció més popular és on es carrega la bateria mitjançant un controlador solar MPPT (anàlisi del punt de potència màxima).
Característiques de la solució:
- ús eficient de les energies renovables quan la xarxa està encès/apagat;
- la capacitat d'activar el funcionament des del sistema solar després de descarregar la bateria.
I una altra solució és un augment lleuger de les pèrdues per conversió d'energia a la secció "controlador-bateria-inversor".
Opció 2: esquema amb un convertidor híbrid i de xarxa
Convertidor de xarxa a la sortida de l'inversor de bateria. Segons el diagrama, dos convertidors estan connectats a diferents plaques solars.
El convertidor híbrid està connectat al panell fotovoltaic opcional per recarregar la bateria, i el convertidor de xarxa està connectat al mòdul solar principal.
Característiques del sistema:
- funcionament ininterromput independentment de la presència de tensió de xarxa central;
- alta eficiència i minimització de pèrdues en el costat de CC a causa d'un nivell de tensió suficient de la bateria solar;
- les bateries gairebé sempre funcionen en mode tampó, la qual cosa augmenta la seva vida útil;
- l'ús d'inversors híbrids dissenyats per carregar la bateria des de la sortida;
- la necessitat d'ajustar el funcionament de l'inversor de xarxa.
La potència total del convertidor de xarxa no ha de superar la potència del "convertidor" híbrid: això us permet utilitzar l'energia dels panells solars en cas de descàrrega de la bateria o una interrupció de la xarxa.
Independentment del circuit escollit, s'han de tenir en compte una sèrie de matisos a l'hora de connectar l'inversor:
- Les connexions de cable per a CC no han de ser llargues. S'aconsella col·locar l'inversor molt a prop (fins a 3 m) de plaques solars, i després "construir" la línia principal amb CA.
- El convertidor no s'ha de muntar en estructures fetes de materials inflamables.
- L'inversor de paret es troba a l'alçada dels ulls per facilitar la lectura de la informació de la pantalla.
Hi ha requisits especials per connectar models amb una potència de més de 500 W. La connexió ha de ser rígida amb un contacte fiable entre els terminals del dispositiu i els cables.
També a la nostra web hi ha altres articles sobre l'energia solar i la connexió de components i mòduls individuals a l'hora de muntar un sistema autònom.
Us recomanem que llegiu els següents materials:
- Esquema de connexió de plaques solars: al controlador, a la bateria i sistemes de manteniment
- Carregador de bateries solars: dispositiu i principi de funcionament de la càrrega solar
- Com fer una bateria solar amb les teves pròpies mans: mètodes per muntar i instal·lar un panell solar
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
El concepte d'un "inversor híbrid", la seva estructura, funcions i opcions:
Visió general de les capacitats, els modes de funcionament i l'eficiència de l'ús del convertidor multifunció InfiniSolar de 3 kW:
Dissenyar un sistema de subministrament d'energia solar és una tasca complexa i responsable. El millor és confiar a professionals el càlcul dels paràmetres necessaris, la selecció de components del complex solar, la connexió i la posada en marxa.
Els errors comesos poden provocar fallades del sistema i un ús ineficaç d'equips cars.
Esteu escollint la millor opció de convertidor per operar un sistema de subministrament d'energia solar autònom? Tens preguntes que no hem tractat en aquest article? Pregunteu-los als comentaris a continuació; intentarem ajudar-vos.
O potser heu notat inexactituds o inconsistències en el material presentat? O vols complementar la teoria amb recomanacions pràctiques basades en l'experiència personal? Escriu-nos sobre això, comparteix la teva opinió.
Si trieu l'inversor adequat i d'alta qualitat, fins i tot podeu guanyar diners amb la vostra llar ecològica. El problema més gran per a Rússia en el cas d'organitzar una casa completament independent energèticament és la manca d'una "tarifa verda", gràcies a la qual es podrà vendre l'excés d'energia a la xarxa. I, per tant, el concepte d'una casa ecològica és molt atractiu per a l'Extrem Orient, on hi ha molt sol i territoris no urbanitzats.
Quin és el problema? No hi ha tant sol en un any, podeu estalviar energia per utilitzar-la més tard. Això no és cap problema. Vols culpar de tot el país? I aleshores, per exemple, si existís aquesta llei, vendries tota l'electricitat en cas de necessitat, i després què fer a l'hivern o en un altre moment? Aquesta és també una possibilitat molt controvertida. Una altra cosa és que en general estem molt endarrerits. Però no té sentit exagerar els problemes en tot.
El problema és que la "tarifa verda" no s'ha adoptat a Rússia a nivell legislatiu. Per tercer any s'ha discutit activament el projecte de llei que, per cert, està força ben pensat.
L'essència d'aquest projecte de llei és que el govern vol regular la producció d'electricitat en instal·lacions de microgeneració amb una potència de fins a 15 kW. Aquesta potència particular es va escollir perquè la connexió d'aquestes estacions no comportarà un excés de càrrega a la xarxa elèctrica.
Per exemple, a la veïna Ucraïna, els residents gaudeixen dels avantatges de la "tarifa verda" des de fa uns quants anys, venent l'excés d'electricitat a l'estat. Això és especialment cert durant el pic de productivitat de les plaques solars, de maig a agost, quan realment és possible vendre l'excés d'electricitat a una "tarifa d'alimentació".
Anatoly, com pots estalviar energia per poder utilitzar-la més tard a l'hivern? Comparteix el teu secret amb la comunitat energètica global.
Si us plau, digueu-me com/on connectar un inversor híbrid per subministrar electricitat a la xarxa si hi ha estabilitzadors de tensió triac monofàsics a l'entrada: abans o després dels estabilitzadors? Es preveu instal·lar un inversor en una fase amb la posterior ampliació del sistema a trifàsic.