Hybrid inverter til solpaneler: typer, gennemgang af de bedste modeller + tilslutningsfunktioner

Strømforsyningsanlæg med samtidig brug af traditionel strømforsyning og el fra solen er en økonomisk forsvarlig løsning til private husholdninger, sommerhuse og feriebyer og industrilokaler.

Et uundværligt element i komplekset er en hybrid inverter til solpaneler, som bestemmer spændingsforsyningstilstandene, hvilket sikrer uafbrudt og effektiv drift af solsystemet.

For at systemet skal fungere effektivt, skal du ikke kun vælge den optimale model, men også forbinde den korrekt. Og vi vil se på, hvordan man gør dette i vores artikel. Vi vil også overveje eksisterende typer konvertere og de bedste tilbud på markedet i dag.

Vurdering af mulighederne for en hybrid inverter

Brug af vedvarende solenergi i kombination med centraliseret strømforsyning giver en række fordele. Solsystemets normale funktion sikres ved koordineret drift af dets hovedmodeller: solpaneler, laderegulator, batteri, samt et af nøgleelementerne - inverteren.

Solar system inverter er en enhed til at konvertere jævnstrøm (DC) fra fotovoltaiske paneler til vekselstrøm. Det er på en strøm på 220 V, at husholdningsapparater fungerer. Uden en inverter er energiproduktion meningsløs.

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

Det er bedre at evaluere mulighederne for en hybridmodel i sammenligning med driftsfunktionerne hos dens nærmeste konkurrenter - autonome og netværksforbundne "konvertere".

Netværkstype konverter

Enheden fungerer på belastningen af ​​det generelle elektriske netværk. Udgangen fra konverteren er forbundet til elforbrugere, AC-nettet.

Ordningen er enkel, men har flere begrænsninger:

• funktion, når vekselstrøm er tilgængelig i netværket;
• Netspændingen skal være forholdsvis stabil og inden for konverterens driftsområde.

Denne sort er efterspurgt i private hjem med en aktuel "grøn" tarif for elektrificering.

I løbet af dagen, med minimalt energiforbrug, leveres den genererede strøm til netværket med "grønne" takster, fra aften til morgen "forsynes" bygningen fra den centraliserede elforsyning

Autonom version af enheden

Enheden får strøm fra batteri, som modtager opladning fra solpaneler gennem en MPPT-controller.Systemet bruger forskellige typer batterier, herunder højteknologiske lithium-batterier.

Ved maksimal "fyldning" af lagerenheden overføres overskydende elektricitet til inverterens indgang, hvis udgang er forbundet til slutforbrugerne af AC.

I tilfælde af utilstrækkelig solaktivitet, tages energi fra batterierne og gennemgår "konvertering" gennem en spændingsomformer.

Funktioner ved den autonome installation:

• mulighed for uafhængig drift i fravær af netvekselstrøm;
• nogle modeller understøtter feed-in-taksten;
• Effektiviteten af ​​installationerne er 90-93%.

For at sikre absolut autonomi af et objekt, præcist energiberegning af solpaneler og tilstrækkelig batterikapacitet.

En mulighed for uafhængig brug af inverteren uden at inkludere en centraliseret netværksforbindelse i systemet. En autonom konverter er efterspurgt i områder med fuldstændigt fravær eller lav kvalitet af elforsyningen

Hybrid inverter type

Modellen adskiller sig fra de ovenfor beskrevne enheder i sin specielle fremstillings-"arkitektur". Et specielt elektrisk kredsløb er tilvejebragt indeni, som gør det muligt at fungere parallelt med en strømkilde (netværk, generator) i konvertertilstand.

Samtidig forsynes belastningen fra det centrale netværk og solpaneler, med prioritet til DC-leverandøren.

Hybridkonverteren giver dig mulighed for at forbruge solenergi så effektivt som muligt uden at skifte fra strømforsyningen fra centralstationen eller generatoren

Konkurrencemæssige fordele ligger i hybridinverteres alsidighed:

1. Net - en slags rummeligt batteri med en effektivitet på 100%.Alt overskud genereret af fotovoltaiske plader kan omdirigeres til centralnettet til en "grøn" takst.
2. Sikring af uafbrudt strømforsyning. Når hovedstrømforsyningen er slukket, skifter systemet til autonom tilstand, hvilket beskytter alle forbrugere mod spændingsstigninger.
3. Forøgelse af netværkseffektgrænsen under spidsbelastninger ved at tilføje energi fra batteri-inverter-komplekset.

Når forbruget falder, skifter solcelleanlægget til ladetilstand og er efter et stykke tid klar til brug igen. Den dobbelte power funktion kan betegnes: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.

Tilførsel af strøm sker efter følgende principper:

• hvis den anvendte strøm er under det maksimale netværksforbrug, så oplades lagerbatteriet ud over at forsyne belastningen;
• i fravær af spænding i netværket forbruges elektricitet modtaget fra batteriet og konverteret af inverteren;
• hvis belastningen overstiger grænseværdien for netværkseffekten, så udfyldes manglen med akkumuleret strøm fra solbatteriet.

De anførte driftstilstande er i stand til at understøtte hybridmodeller med en oplader.

Nogle multifunktionsinvertere er designet til at forbinde flere AC-linjer samtidigt for at give automatisk backup.Højteknologiske modeller regulerer uafhængigt batteriopladningen

Typer af strømomformere

Når du vælger "hjertet" af et autonomt strømforsyningssystem, skal du korrekt sammenligne de opgaver, der er tildelt udstyret, med dets potentielle muligheder.

Hovedtrækkene i klassificeringen af ​​hybride invertere er: en algoritme til at ændre driftstilstande, formen på udgangsspændingen og evnen til at betjene et enkelt- eller trefaset netværk.

Sammenligning af PSU og hybrid installation

Nogle virksomheder vildleder uforvarende forbrugerne ved at kalde en UPS (Uninterruptible Power Supply Unit) for en hybrid inverter. Det ser ud til, at begge enheder udfører lignende opgaver, men der er en betydelig forskel.

BPS er en inverter med oplader. Modulet sikrer primært energiforbruget fra solcelleanlægget, og hvis der ikke er tilstrækkelig energi, skifter det til forbrug fra nettet.

UPS'en er ikke i stand til at udføre funktionen med at "blande" den akkumulerede elektricitet fra batterierne med netværket. Prioritetsforbrug fra DC-kilden realiseres ved at koble fra netværket og skifte til batteridrift

Systemets funktion i en "jerky" tilstand fremkalder yderligere cykling af batteriet og fremskynder dets slid. I de fleste billige PSU'er indstilles tærskelspændingen uden mulighed for regulering.

I modeller af hybride invertere til solpaneler er sådanne spring udelukket - enheden tilpasser sig den nødvendige effekt og arbejder samtidigt med forskellige strømkilder.

Du kan selv vælge dit prioriterede forbrug. Typisk lægges vægten på energiforbrug fra solpaneler.Nogle hybridenheder har mulighed for at begrænse strømforsyningen fra bynettet.

Sammenligning af funktionerne i populære modifikationer af hybride "konvertere" og BPS. Victron-serien af ​​modeller giver mulighed for at øge invertereffekten på grund af netværket

Varianter i henhold til invertersignalets form

Solcellestrømomformere er klassificeret efter typen af ​​udgangssignal.

Der er:

• ren sinusbølge;
• modificeret sinus (kvasi-sinus bølge);
• bugte sig.

Sidstnævnte mulighed bruges praktisk talt ikke i praksis, da en skarp ændring i polaritet forårsager funktionsfejl i udstyret.

En inverter, der leverer et "U-formet" signal, vil ikke være i stand til at beskytte enheder mod spændingsstigninger. Derudover accepterer de fleste husholdningsapparater ikke meanderstrøm

Hvad er en ren sinusbølge?

Konverteren producerer et signal af høj kvalitet, der er overlegen i forhold til netstrømmens bølgeform. Dette er den bedste mulighed for at sikre driften af ​​"følsomt" udstyr: varmekedler, kompressorer, elektriske motorer, medicinsk udstyr og enheder baseret på transformatorstrømforsyninger.

Ulemper ved sinusbølge-invertere: høje omkostninger og store dimensioner. At købe en konverter med en ren sinusbølge vil koste dobbelt så meget som en model med en kvasi-sinusbølge med ens totaleffektindikatorer

Funktioner af kvasi-sinus

Transmission af signalenergi i form af en modificeret sinusbølge kan reducere effektiviteten af ​​nogle enheder, fremkalde forekomsten af ​​støj, forårsage interferens eller føre til udstyrsfejl.

Ved strømforsyning af lavfrekvente transformere, asynkrone, synkrone motorer er et effekttab på 20-30 % synligt.Denne "fejl" omdannes til termisk energi, der opvarmer enhederne for meget.

Invertere med et pseudo-sinusbølgesignal er kompakte og overkommelige. Deres brug er tilrådeligt til at drive enheder uden induktive belastninger, designet til at forbruge aktive komponenter af elektrisk strøm.

Denne gruppe omfatter: termoelektriske varmeapparater, glødelamper til belysningssystemer og andre modstandsstrukturer.

Modificerede sinusmuligheder: 1 – kompliceret bugtende form med en pause, 2 – nærmer sig en ren sinus ved at øge antallet af overgange

Formen af ​​udgangssignalet er angivet i passet til inverteren eller den uafbrydelige strømforsyning. Mulige betegnelser: "Tilbage" - en garanti for fraværet af en ren sinusbølge, "Smart" - sandsynligheden for at modtage strøm af høj kvalitet ved udgangen.

Nogle producenter noterer den harmoniske forvrængningsfaktor (ikke-lineært forvrængningsindeks) i det medfølgende dokument. Hvis parameteren er mindre end 8 %, producerer enheden en næsten perfekt sinus.

Enkeltfasede og trefasede modeller

Enkeltfasede invertere er hovedsageligt integreret i kredsløbet i et solcelleanlæg til boliger med en standardspænding på 220V.

Udgangsspændingsområdet, når det er tilsluttet en fase i forskellige modeller, spænder fra 210-240V, udgangsfrekvens - 47-55 Hz, effekt - 300-5000 W.

Enkeltfasede vekselrettere produceres til standard batterispændinger: 12, 24 og 48 V. For at sikre, at konverteren ikke fungerer ved sin maksimale kapacitet, er det nødvendigt at matche effekten af ​​"konverteren" med spændingen på solbatteriet eller batteri.

Afhængighedsområde for batteriets egenskaber (spænding - V) og solomformer (nominel effekt - W): 12 V - inden for 600 W, 24 V - op til 1,5 kW, 48 V - over 1,5 kW

Trefasede invertere bruges til at levere trefasestrøm til at drive elektriske motorer. Primær anvendelse: produktion, værksteder, kommercielle formål.

Trefasede invertere er kendetegnet ved høj effekt (3-30 kW), en bred vifte af output vekselspænding (220V/400V).

Kombinationsmodeller er også tilgængelige på markedet. Disse inkluderer enfasede invertere med evnen til at synkronisere konverterens udgange med et faseskift - dette giver dig mulighed for at forsyne trefasede belastninger. Vi har gennemgået alle typer udstyr til at konvertere strøm fra solpaneler ind vores anden artikel.

Solar inverter valg parametre

Effektiviteten af ​​konverteren og hele strømforsyningssystemet afhænger i høj grad af det korrekte valg af udstyrsparametre.

Ud over de ovenfor beskrevne egenskaber bør du vurdere:

• udgangseffekt;
• type beskyttelse;
• Driftstemperatur;
• installationsdimensioner;
• effektivitet;
• tilgængelighed af yderligere funktioner.

Lad os derefter overveje alle disse egenskaber mere detaljeret.

Kriterium #1 - enhedsstyrke

Solcelleinverterens klassificering er valgt ud fra den maksimale belastning på netværket og den forventede batterilevetid. I opstartstilstand er konverteren i stand til at levere en kortvarig effektforøgelse på tidspunktet for idriftsættelse af kapacitive belastninger.

Denne periode er typisk, når du tænder for opvaskemaskiner, vaskemaskiner eller køleskabe.

Ved brug af belysningslamper og et tv er en laveffekt-inverter på 500-1000 W velegnet.Som regel er det nødvendigt at beregne den samlede effekt af det anvendte udstyr. Den nødvendige værdi er angivet direkte på enhedens krop eller i det medfølgende dokument.

Det er tilrådeligt at øge den resulterende værdi med 20-30% - dette vil være den nødvendige udgangseffekt for inverteren. For eksempel er udstyrets samlede effekt 500 W/h, batterilevetiden er 5 timer.Beregning: 500 W/h*5h*1,2=3000 W/h.

Kriterium #2 - beskyttelsesniveau

En solcelleinverter af høj kvalitet bør have flere beskyttelsestrin. Mulige muligheder: tvungen kølesystem, kortslutningsforebyggelse, beskyttelse mod spændingsfald og overspændinger i netværket.

Det er også vigtigt at have et forseglet, forstærket hus, der forhindrer støv- og fugtpartikler i at komme ind. Beskyttelsesindikatoren for elektrisk udstyr er standardiseret i henhold til IEC-952-standardiseringen.

Indekset er betegnet som IP AB, hvor A er niveauet af beskyttelse mod indtrængning af fremmede partikler i enheden, B er modstandsdygtighed over for fugt.

Til udendørs driftsforhold er modeller med indekset "IP65" egnede - styrken og pålideligheden af ​​inverteren tillader dens brug i den eksterne atmosfære.

Kriterium #3 - driftstemperatur og dimensioner

En bred vifte af værdier er en indikator for anstændig byggekvalitet af inverteren. Værdien af ​​indikatoren er især relevant, når konverteren placeres i et uopvarmet rum.

Vægt er en indirekte indikator for kvaliteten af ​​inverteren. Der er en mening - jo tungere konverteren er, jo kraftigere er den. Dette forklares af tilstedeværelsen af ​​en transformer i højeffektudstyr.

I "letvægts" modeller kan fraværet af en transformer forårsage, at inverteren går i stykker, når der tilføres en høj startstrøm.

Ifølge observationer svarer et kilogram solcelleinvertervægt til en udgangseffekt på 100 W. Inverterens dimensioner bestemmer installationsmetoden

Kriterium #4 - effektivitet

Eksperter anbefaler at købe nuværende "konvertere" med en effektivitet på 90% eller mere. Kun med denne parameter vil driften af ​​solsystemet være effektiv og dets indretning hensigtsmæssigt. At miste 10 % af solenergien er en uacceptabel luksus.

Yderligere funktionalitet. Avancerede egenskaber påvirker udgifterne til udstyr og er ikke altid efterspurgte. Nogle muligheder er dog pengene værd.

Nyttige og nødvendige "enheder" omfatter:

• automatisk tilføjelse af inverterstrøm til nettets elektricitet;
• justering af batteriets opladningsperiode;
• valg af prioriteret strømkilde;
• opretholdelse af arbejdet med forskellige typer batterier (alkalisk, lithiumjernfosfat, helium, AGM, syre);
• mulighed for kombineret drift med en netværkskonverter;
• indstilling af spændingsindikatoren - forhindrer "spring" i netspændingen;
• mulighed for at opgradere inverteren ved at opdatere firmwaren.

Moderne konvertere kan tilsluttes en pc til programmering og overvågning.

Producenter tilbyder gratis software til at overvåge driften af ​​virksomhedens udstyr og elektriske netværk. En interessant mulighed er muligheden for at sende SMS-beskeder om systemstatus på brugerens anmodning

Gennemgang af populære hybridkonvertere

Blandt forbrugerne fik invertere fra udenlandske virksomheder gode anmeldelser: Xtender (Schweiz), Prosolar (Kina), Victor Energy (Holland), SMA (Tyskland) og Xantrex (Canada). Indenrigsrepræsentant - MAP Sine.

Xtender serie af multifunktionelle invertere

Studer hybridkonverteren fra Xtender er udførelsesformen for den schweiziske kvalitetsstandard inden for kraftelektronik. Xtender-seriens solcelle-invertere udmærker sig ved deres imponerende styrkeegenskaber og omfattende funktionalitet.

Forskellige modeller: XTS - lav-effekt repræsentanter, XTM - medium-power modeller, XTN - high-power invertere.

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

Hver Xtender Hybrid-serie tilbyder følgende funktioner og muligheder:

• ren sinusbølge feed;
• "tilførsel" af strøm til netværket fra batteriet;
• når netspændingen falder, reduceres forbruget fra den centrale strømforsyning;
• to prioritetsvalgstilstande: den første er "blød" med strømforsyning inden for 10 %, den anden er et komplet skifte til batteriet;
• forskellige installationsindstillinger;
• styring af backupgeneratoren;
• standby-tilstand med et bredt kontrolområde;
• fjernovervågning af systemparametre.

Alle modifikationer har Smart Boost-funktionen - forbindelse til forskellige strømleverandører (generatorsæt, netværksinverter) og Power Shaving - garanteret dækning af spidsbelastninger.

Optimale Prosolar Hybrid-konvertere

Den kinesisk fremstillede model har gode egenskaber og en acceptabel pris (ca. 1200 USD). Konverteren optimerer driften af ​​solpaneler ved at lagre ubrugt energi i batteriet.

Tekniske egenskaber: spændingsform - sinusformet, konverteringseffektivitet - 90%, installationsvægt - 15,5 kg, tilladt luftfugtighed - 90% uden kondens, temperatur -25 ° C - +60 ° C

Karakteristiske træk:

• mulighed for at spore det begrænsende strømpunkt for et solbatteri;
• information LCD-display, der viser systemets driftsparametre;
• 3-niveau batterioplader;
• maksimal strømjustering op til 25A;
• inverter kommunikation.

Konverteren tilsluttes en pc via software (leveres som et sæt). Det er muligt at modernisere inverteren gennem innovativ blink.

Sinus-bølge invertere Phoenix Inverter

Phoenix invertere opfylder høje krav og er velegnede til industrielle applikationer. Phoenix Inverter-serien udgives uden indbygget oplader.

Konverterne er udstyret med VE.Bus informationsbussen og tillader drift i parallelle eller trefasede konfigurationer.

Effektområdet for modelserien er 1,2-5 kW, effektiviteten er 95%, spændingstypen er sinusformet.

Tabellen viser karakteristikaene for hybridmodifikationen af ​​48/5000 inverteren fra Victron Energy. Den anslåede pris for en Phoenix Inverter med en effekt på 5 kW er 2500 USD.

Konkurrencemæssige fordele:

• "SinusMax"-teknologien understøtter lanceringen af ​​"tunge belastninger";
• to energibesparende tilstande – belastningssøgningsmulighed og tomgangsstrømreduktion;
• tilstedeværelse af et alarmrelæ - meddelelse om overophedning, utilstrækkelig batterispænding osv.;
• indstilling af programmerbare parametre via pc.

For at opnå høj effekt kan op til seks omformere kobles parallelt til en fase. For eksempel er en kombination af seks enheder med en rating på 48/5000 i stand til at levere en udgangseffekt på 48 kW/30 kVA.

Indenlandske MAP-enheder Hybrid og Dominator

MAP Energia-virksomheden har udviklet to modifikationer af hybridkonverteren: Gibrid og Dominator.

Udstyrets effektområde er 1,3-20 kW, tidsperioden for skift mellem tilstande er op til 4 ms, muligheden for at "pumpe" elektricitet ind i bynetværket er tilvejebragt.

Sammenlignende tabel over konverteregenskaber. Begge typer er i stand til at arbejde i ECO-tilstand; hver model "forbinder" med en webserver til fjernovervågning og justering

Generelle karakteristika for hybrid- og dominatorspændingsomformere:

• transformer baseret på en torus;
• Der er ingen indgangsspændingsstabilisering;
• strøm "pumpe" tilstand;
• output er ren sinus;
• generering af overskydende energi i netværket;
• begrænsning af strømforbrug ved AC-indgangen;
• klasse IP21;
• forbrug i "sleep"-tilstand er 2-5W.

Effektiviteten af ​​konverterene når 93-96%. Enhederne har bestået tests til brug ved ultralave temperaturer (grænseværdi -25°, kortvarig reduktion til -50°C er acceptabel).

Mulige tilslutningsdiagrammer

Når man bygger et solcelleanlæg kombineret med et centralt netværk, er der forskellige muligheder for tilslutning af en inverter.

Mulighed #1 - kredsløb med DC laderegulator

Den mest populære mulighed er, hvor batteriet oplades gennem en solar controller MPPT (peak power point analyse).

Kredsløbet bruger en konverter, der understøtter overførsel af elektricitet til netværket eller belastning, hvis batterispændingen overstiger en brugerspecificeret parameter

Funktioner af løsningen:

• effektiv brug af vedvarende energi, når nettet er tændt/slukket;
• muligheden for at aktivere drift fra solsystemet efter at batteriet er afladet.

Og en anden løsning er lidt øgede tab for energikonvertering i afsnittet "controller-batteri-inverter".

Mulighed #2 - skema med en hybrid- og netværkskonverter

Netværksomformer ved udgangen af ​​batterivekselretteren. Ifølge diagrammet er to omformere forbundet til forskellige solpaneler.

Hybridkonverteren er forbundet til det valgfrie fotovoltaiske panel for at genoplade batteriet, og netværksomformeren er forbundet til hovedsolcellemodulet.

Under normale forhold (tilstedeværelsen af ​​netstrøm) driver netomformeren den redundante belastning, konverteringseffektiviteten er omkring 95%. Overskydende energi går til batteriet, og når det er fuldt, går det til det generelle netværk

System egenskaber:

• uafbrudt drift uanset tilstedeværelsen af ​​central netspænding;
• høj effektivitet og minimering af tab på DC-siden på grund af et tilstrækkeligt spændingsniveau på solbatteriet;
• batterier fungerer næsten altid i buffertilstand, hvilket øger deres levetid;
• brugen af ​​hybride invertere designet til at oplade batteriet fra udgangen;
• behovet for at justere driften af ​​netværksinverteren.

Den samlede effekt af netværkskonverteren bør ikke overstige effekten af ​​hybrid "konverteren" - dette giver dig mulighed for at udnytte energien fra solpaneler i tilfælde af batteriafladning eller netværkssvigt.

Uanset det valgte kredsløb skal der tages hensyn til en række nuancer ved tilslutning af inverteren:

1. Ledningsforbindelser til DC behøver ikke at være lange. Det er tilrådeligt at placere inverteren i umiddelbar nærhed (op til 3 m) til solpaneler og derefter "bygge" hovedledningen op med AC.
2. Konverteren må ikke monteres på konstruktioner af brændbare materialer.
3. Væg-inverteren er placeret i øjenhøjde for nem læsning af information fra displayet.

Der er særlige krav til tilslutning af modeller med en effekt på mere end 500 W. Forbindelsen skal være stiv med pålidelig kontakt mellem enhedens terminaler og ledningerne.

På vores hjemmeside er der også andre artikler om solenergi og tilslutning af individuelle komponenter og moduler ved montering af et autonomt system.

Vi anbefaler, at du læser følgende materialer:

• Tilslutningsdiagram for solpaneler: til controlleren, til batteriet og servicerede systemer
• Solar batterioplader: enhed og driftsprincip for solopladning
• Sådan laver du et solcellebatteri med dine egne hænder: metoder til montering og installation af et solpanel

Konklusioner og nyttig video om emnet

Konceptet med en "hybrid inverter", dens struktur, funktioner og muligheder:

Oversigt over mulighederne, driftstilstandene og effektiviteten ved at bruge 3 kW InfiniSolar multifunktionskonverteren:

At designe et solenergisystem er en kompleks og ansvarlig opgave. Det er bedst at overlade beregningen af ​​de nødvendige parametre, udvælgelse af solar komplekse komponenter, tilslutning og idriftsættelse til fagfolk.

Fejl kan føre til systemfejl og ineffektiv brug af dyrt udstyr.

Vælger du den bedste konvertermulighed til drift af et autonomt solenergiforsyningssystem? Har du spørgsmål, som vi ikke dækkede i denne artikel? Spørg dem i kommentarerne nedenfor - vi vil forsøge at hjælpe dig.

Eller har du måske bemærket unøjagtigheder eller uoverensstemmelser i det præsenterede materiale? Eller vil du supplere teorien med praktiske anbefalinger baseret på personlige erfaringer? Skriv til os om dette, del din mening.