Hybrid inverter för solpaneler: typer, genomgång av de bästa modellerna + anslutningsfunktioner

Elförsörjningssystem med samtidig användning av traditionell strömförsörjning och el från solen är en ekonomiskt sund lösning för privata hushåll, stug- och stugbyar och industrilokaler.

En oumbärlig del av komplexet är en hybridväxelriktare för solpaneler, som bestämmer spänningsförsörjningslägena, vilket säkerställer en oavbruten och effektiv drift av solsystemet.

För att systemet ska fungera effektivt behöver du inte bara välja den optimala modellen, utan också ansluta den korrekt. Och vi kommer att titta på hur man gör detta i vår artikel. Vi kommer också att överväga befintliga typer av omvandlare och de bästa erbjudandena på marknaden idag.

Bedöma kapaciteten hos en hybridväxelriktare

Att använda förnybar solenergi i kombination med centraliserad strömförsörjning ger en rad fördelar. Solsystemets normala funktion säkerställs genom den samordnade driften av dess huvudmodeller: solpaneler, laddningsregulator, batteri, såväl som ett av nyckelelementen - växelriktaren.

Solar system inverter är en enhet för att omvandla likström (DC) som kommer från solcellspaneler till växelström. Det är på en ström på 220 V som hushållsapparater fungerar. Utan en inverter är energiproduktion meningslös.

Systemdriftschema: 1 – solcellsmoduler, 2 – laddningsregulator, 3 – batteri, 4 – spänningsomvandlare (växelriktare) med växelström (AC) matning

Det är bättre att utvärdera förmågan hos en hybridmodell i jämförelse med driftsfunktionerna hos dess närmaste konkurrenter - autonoma och nätverksanslutna "omvandlare".

Nätverkstyp omvandlare

Enheten fungerar på belastningen av det allmänna elektriska nätverket. Utgången från omvandlaren är kopplad till elförbrukare, AC-nätet.

Schemat är enkelt, men har flera begränsningar:

• funktion när växelström är tillgänglig i nätverket;
• Nätspänningen måste vara relativt stabil och inom omvandlarens arbetsområde.

Denna sort är efterfrågad i privata hem med en aktuell "grön" tariff för elektrifiering.

Under dagen, med minimal energiförbrukning, tillförs den genererade strömmen till nätet med "gröna" priser, från kväll till morgon "drivs" byggnaden från den centraliserade elförsörjningen

Autonom version av enheten

Enheten drivs från batteri, som tar emot laddning från solpaneler genom en MPPT-kontroller.Systemet använder olika typer av batterier, inklusive högteknologiska litiumbatterier.

Vid maximal "fyllning" av lagringsenheten överförs överskottselektricitet till ingången på växelriktaren, vars utgång är ansluten till AC:s slutförbrukare.

Vid otillräcklig solaktivitet tas energi från batterierna och "konverteras" genom en spänningsomvandlare.

Funktioner för den autonoma installationen:

• möjlighet till oberoende drift i frånvaro av växelström;
• vissa modeller stöder inmatningstaxan;
• Verkningsgraden på installationerna är 90-93%.

För att säkerställa absolut autonomi för ett objekt, exakt energiberäkning av solpaneler och tillräcklig batterikapacitet.

Ett alternativ för att använda växelriktaren självständigt utan att inkludera en centraliserad nätverksanslutning i systemet. En autonom omvandlare efterfrågas i områden med fullständig frånvaro eller låg kvalitet på elförsörjningen

Hybrid invertertyp

Modellen skiljer sig från enheterna som beskrivs ovan i sin speciella tillverkningsarkitektur. En speciell elektrisk krets finns inuti, vilket gör att den kan arbeta parallellt med en strömkälla (nätverk, generator) i omvandlarläge.

Samtidigt drivs lasten från centralnätet och solpaneler, med prioritet till DC-leverantören.

Hybridomvandlaren låter dig konsumera solenergi så effektivt som möjligt utan att byta från strömförsörjningen från centralstationen eller generatorn

Konkurrensfördelar ligger i mångsidigheten hos hybridväxelriktare:

1. Netto - ett slags rymligt batteri med en verkningsgrad på 100 %.Allt överskott som genereras av fotovoltaiska plattor kan omdirigeras till centralnätet till en "grön" tariff.
2. Säkerställer oavbruten strömförsörjning. När huvudströmförsörjningen stängs av, växlar systemet till autonomt läge, vilket skyddar alla konsumenter från spänningsstötar.
3. Ökning av nätverkseffektgränsen under toppbelastningar genom att tillföra energi från batteri-inverter-komplexet.

När förbrukningen minskar växlar solcellsanläggningen till laddningsläge och är efter ett tag redo att användas igen. Dubbeleffektfunktionen kan betecknas: Smart Boots, Power Shaving, Grid-stöd.

Att lägga till kraft sker enligt följande principer:

• om den använda strömmen är under den maximala nätverksförbrukningen laddas ackumulatorbatteriet förutom att driva lasten;
• i frånvaro av spänning i nätverket förbrukas elektricitet som tas emot från batteriet och omvandlas av växelriktaren;
• om belastningen överstiger gränsvärdet för nätverkseffekten fylls bristen med ackumulerad el från solbatteriet.

De angivna driftlägena kan stödja hybridmodeller med laddare.

Vissa multifunktionsväxelriktare är utformade för att ansluta flera AC-ledningar samtidigt för att ge automatisk backup.Högteknologiska modeller reglerar självständigt batteriladdningen

Typer av strömomvandlare

När du väljer "hjärtat" i ett autonomt strömförsörjningssystem bör du korrekt jämföra de uppgifter som tilldelats utrustningen med dess potentiella kapacitet.

Huvuddragen i klassificeringen av hybridväxelriktare är: en algoritm för att ändra driftlägen, formen på utspänningen och förmågan att betjäna ett en- eller trefasnät.

Jämförelse av PSU och hybridinstallation

Vissa företag vilseleder omedvetet konsumenter genom att kalla en avbrottsfri strömförsörjningsenhet (UPS) för en hybridväxelriktare. Det verkar som att båda enheterna utför liknande uppgifter, men det finns en betydande skillnad.

BPS är en växelriktare med laddare. Modulen säkerställer i första hand energiförbrukningen från solcellsanläggningen och om det inte finns tillräckligt med energi går den över till förbrukning från nätet.

UPS:en kan inte utföra funktionen att "blanda" den ackumulerade elektriciteten från batterierna med nätverket. Prioriterad förbrukning från DC-källan realiseras genom att koppla från nätverket och byta till batteridrift

Systemets funktion i ett "ryckigt" läge provocerar ytterligare cykling av batteriet och påskyndar dess slitage. I de flesta billiga PSU:er ställs tröskelspänningen in utan möjlighet till reglering.

I modeller av hybridväxelriktare för solpaneler är sådana hopp uteslutna - enheten anpassar sig till den erforderliga effekten och arbetar samtidigt med olika strömkällor.

Du kan själv välja din prioriterade förbrukning. Typiskt ligger tonvikten på energiförbrukning från solpaneler.Vissa hybridenheter har möjlighet att begränsa strömförsörjningen från stadsnätet.

Jämförelse av funktionerna hos populära modifieringar av hybrid "omvandlare" och BPS. Victron-serien av modeller ger möjlighet att öka växelriktareffekten tack vare nätverket

Varianter enligt växelriktarens signalform

Solcellsströmomvandlare klassificeras efter typen av utsignal.

Det finns:

• ren sinusvåg;
• modifierad sinus (kvasi-sinusvåg);
• slingra sig.

Det senare alternativet används praktiskt taget inte i praktiken, eftersom en kraftig förändring i polaritet orsakar funktionsfel i utrustningen.

En växelriktare som levererar en "U-formad" signal kommer inte att kunna skydda enheter från spänningsöverspänningar. Dessutom accepterar de flesta hushållsapparater inte meanderström

Vad är en ren sinusvåg?

Omvandlaren producerar en signal av hög kvalitet som är överlägsen nätströmmens vågform. Detta är det bästa alternativet för att säkerställa driften av "känslig" utrustning: värmepannor, kompressorer, elmotorer, medicinsk utrustning och enheter baserade på transformatorströmförsörjning.

Nackdelar med sinusvågsomriktare: hög kostnad och stora dimensioner. Att köpa en omvandlare med en ren sinusvåg kommer att kosta dubbelt så mycket som en modell med en kvasi-sinusvåg med lika totaleffektindikatorer

Funktioner av kvasi-sinus

Överföring av signalenergi i form av en modifierad sinusvåg kan minska effektiviteten hos vissa enheter, provocera uppkomsten av brus, orsaka störningar eller leda till utrustningsfel.

Vid drivning av lågfrekventa transformatorer, asynkrona, synkrona motorer är en effektförlust på 20-30 % synlig.Detta "fel" omvandlas till termisk energi, vilket överhettar enheterna.

Växelriktare med en pseudosinusvågsignal är kompakta och prisvärda. Deras användning rekommenderas för att driva enheter utan induktiva belastningar, utformade för att förbruka aktiva komponenter av elektrisk kraft.

Denna grupp inkluderar: termoelektriska värmare, glödlampor för belysningssystem och andra resistiva strukturer.

Modifierade sinusalternativ: 1 – komplicerad meanderform med en paus, 2 – närmar sig en ren sinus genom att öka antalet övergångar

Formen på utsignalen anges i växelriktarens pass eller avbrottsfri strömförsörjning. Möjliga beteckningar: "Tillbaka" - en garanti för frånvaron av en ren sinusvåg, "Smart" - sannolikheten att ta emot högkvalitativ ström vid utgången.

Vissa tillverkare noterar den harmoniska distorsionsfaktorn (icke-linjärt distorsionsindex) i det medföljande dokumentet. Om parametern är mindre än 8 %, producerar enheten en nästan perfekt sinus.

Enfas- och trefasmodeller

Enfas växelriktare är huvudsakligen integrerade i kretsen i ett fotovoltaiskt system för bostäder med en standardspänning på 220V.

Utspänningsområdet när det är anslutet till en fas i olika modeller sträcker sig från 210-240V, utfrekvens - 47-55 Hz, effekt - 300-5000 W.

Enfas växelriktare tillverkas för standardbatterispänningar: 12, 24 och 48 V. För att säkerställa att omvandlaren inte fungerar med sin maximala kapacitet är det nödvändigt att matcha effekten av "omvandlaren" med spänningen på solbatteriet eller batteri.

Beroendeområde för batteriets egenskaper (spänning - V) och solomvandlare (nominell effekt - W): 12 V - inom 600 W, 24 V - upp till 1,5 kW, 48 V - över 1,5 kW

Trefas växelriktare används för att leverera trefasström till elmotorer. Primär användning: produktion, verkstäder, kommersiella ändamål.

Tre-fas växelriktare kännetecknas av hög effekt (3-30 kW), ett brett utbud av utgående växelspänning (220V/400V).

Kombinationsmodeller finns också tillgängliga på marknaden. Dessa inkluderar enfas växelriktare med möjlighet att synkronisera omvandlarens utgångar med en fasförskjutning - detta gör att du kan driva trefaslaster. Vi har granskat all typ av utrustning för att omvandla ström från solpaneler till vår andra artikel.

Parametrar för val av solomriktare

Effektiviteten hos omvandlaren och hela strömförsörjningssystemet beror till stor del på det korrekta valet av utrustningsparametrar.

Utöver de egenskaper som beskrivs ovan bör du utvärdera:

• uteffekt;
• typ av skydd;
• driftstemperatur;
• installationsmått;
• effektivitet;
• tillgång till ytterligare funktioner.

Låt oss sedan överväga alla dessa egenskaper mer i detalj.

Kriterium #1 - enhetens ström

Betyget för solomriktaren väljs baserat på den maximala belastningen på nätverket och den förväntade batteritiden. I uppstartsläge kan omvandlaren leverera en kortvarig effektökning vid idrifttagning av kapacitiva belastningar.

Denna period är typisk när du slår på diskmaskiner, tvättmaskiner eller kylskåp.

När du använder belysningslampor och en TV är en lågeffektsväxelriktare på 500-1000 W lämplig.Som regel är det nödvändigt att beräkna den totala effekten av den utrustning som används. Det erforderliga värdet anges direkt på enhetens kropp eller i det medföljande dokumentet.

Det är lämpligt att öka det resulterande värdet med 20-30% - detta kommer att vara den erforderliga uteffekten från omriktaren. Till exempel är utrustningens totala effekt 500 W/h, batteritiden är 5 timmar.Beräkning: 500 W/h*5h*1.2=3000 W/h

Kriterium #2 - skyddsnivå

En högkvalitativ solcellsinverterare bör ha flera skyddssteg. Möjliga alternativ: forcerat kylsystem, kortslutningsskydd, skydd mot spänningsfall och överspänningar i nätverket.

Det är också viktigt att ha ett tätat, förstärkt hölje som förhindrar att damm och fuktpartiklar kommer in. Skyddsindikatorn för elektrisk utrustning är standardiserad enligt IEC-952-standardiseringen.

Indexet betecknas som IP AB, där A är skyddsnivån mot inträngning av främmande partiklar i enheten, B är motståndskraft mot fukt.

För utomhusdriftsförhållanden är modeller med indexet "IP65" lämpliga - växelriktarens styrka och tillförlitlighet tillåter dess användning i den yttre atmosfären.

Kriterium #3 - driftstemperatur och dimensioner

Ett brett spektrum av värden är en indikator på anständig byggkvalitet hos växelriktaren. Värdet på indikatorn är särskilt relevant när omvandlaren placeras i ett ouppvärmt rum.

Vikt är en indirekt indikator på växelriktarens kvalitet. Det finns en åsikt - ju tyngre omvandlaren desto kraftfullare är den. Detta förklaras av närvaron av en transformator i högeffektsutrustning.

I "lättviktsmodeller" kan frånvaron av en transformator göra att växelriktaren går sönder när en hög startström tillförs.

Enligt observationer motsvarar ett kilo solomriktares vikt en uteffekt på 100 W. Dimensionerna på omriktaren bestämmer metoden för dess installation

Kriterium #4 - effektivitet

Experter rekommenderar att du köper nuvarande "omvandlare" med en effektivitet på 90% eller mer. Endast med denna parameter kommer driften av solsystemet att vara effektiv och dess arrangemang ändamålsenlig. Att förlora 10 % av solenergin är en oacceptabel lyx.

Ytterligare funktionalitet. Avancerade funktioner påverkar kostnaden för utrustning och är inte alltid efterfrågade. Vissa alternativ är dock värda pengarna.

Användbara och nödvändiga "enheter" inkluderar:

• automatisk tillägg av inverterkraft till elnätet;
• justering av batteriets laddningsperiod;
• val av prioriterad strömkälla;
• upprätthålla arbete med olika typer av batterier (alkaliskt, litiumjärnfosfat, helium, AGM, syra);
• möjlighet till kombinerad drift med en nätverksomvandlare;
• ställa in spänningsindikatorn - förhindra "hopp" i nätspänningen;
• möjlighet att uppgradera växelriktaren genom att uppdatera firmware.

Moderna omvandlare kan kopplas till en PC för programmering och övervakning.

Tillverkare erbjuder gratis programvara för att övervaka driften av företagets utrustning och elektriska nätverk. Ett intressant alternativ är möjligheten att skicka SMS-meddelanden om systemstatus på användarens begäran

Genomgång av populära hybridomvandlare

Bland konsumenterna fick växelriktare från utländska företag bra recensioner: Xtender (Schweiz), Prosolar (Kina), Victor Energy (Holland), SMA (Tyskland) och Xantrex (Kanada). Inrikes representant - MAP Sine.

Xtender sortiment av multifunktionella växelriktare

Studer hybridomvandlaren från Xtender är utförandet av den schweiziska kvalitetsstandarden inom kraftelektronik. Xtender-seriens solväxelriktare utmärker sig genom sina imponerande hållfasthetsegenskaper och omfattande funktionalitet.

Variation av modeller: XTS - lågeffektrepresentanter, XTM - mediumeffektmodeller, XTN - högeffektsväxelriktare.

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

Varje Xtender Hybrid Series erbjuder följande funktioner och alternativ:

• ren sinusvågmatning;
• "tillägg" av ström till nätverket från batteriet;
• när nätspänningen minskar minskas förbrukningen från den centrala strömförsörjningen;
• två prioriterade vallägen: det första är "mjukt" med strömförsörjning inom 10 %, det andra är en komplett byte till batteriet;
• olika installationsinställningar;
• hantering av backupgeneratorn;
• standby-läge med ett brett kontrollområde;
• fjärrövervakning av systemparametrar.

Alla modifieringar har Smart Boost-funktionen - anslutning till olika strömleverantörer (generatorset, nätverksomriktare) och Power Shaving - garanterad täckning av topplaster.

Optimala Prosolar Hybrid-omvandlare

Den kinesisktillverkade modellen har bra egenskaper och en acceptabel kostnad (cirka 1200 USD). Omvandlaren optimerar driften av solpaneler genom att lagra oanvänd energi i batteriet.

Tekniska egenskaper: spänningsform - sinusform, konverteringseffektivitet - 90%, installationsvikt - 15,5 kg, tillåten luftfuktighet - 90% utan kondens, temperatur -25 ° C - +60 ° C

Utmärkande egenskaper:

• möjlighet att spåra den begränsande effektpunkten för ett solbatteri;
• information LCD-display som visar systemets driftsparametrar;
• 3-nivå batteriladdare;
• maximal strömjustering upp till 25A;
• inverter kommunikation.

Omvandlaren ansluts till en PC via mjukvara (levereras som ett kit). Det är möjligt att modernisera växelriktaren genom innovativ blinkning.

Sinusvågsomriktare Phoenix Inverter

Phoenix växelriktare uppfyller höga krav och är lämpliga för industriella applikationer. Phoenix Inverter-serien släpps utan inbyggd laddare.

Omvandlarna är utrustade med informationsbussen VE.Bus och tillåter drift i parallell- eller trefaskonfigurationer.

Effektområdet för modellserien är 1,2-5 kW, effektiviteten är 95%, spänningstypen är sinusformad.

Tabellen visar egenskaperna hos hybridmodifieringen av 48/5000-växelriktaren från Victron Energy. Den uppskattade kostnaden för en Phoenix Inverter med en effekt på 5 kW är 2500 USD.

Konkurrensfördelar:

• "SinusMax"-tekniken stöder lanseringen av "tunga laster";
• två energisparlägen – lastsökningsalternativ och tomgångsströmminskning;
• närvaro av ett larmrelä - meddelande om överhettning, otillräcklig batterispänning, etc.;
• ställa in programmerbara parametrar via PC.

För att uppnå hög effekt kan upp till sex omvandlare kopplas parallellt till en fas. Till exempel kan en kombination av sex enheter med en klassificering på 48/5000 ge en uteffekt på 48 kW/30 kVA.

Inhemska MAP-enheter Hybrid och Dominator

MAP Energia-företaget har utvecklat två modifieringar av hybridomvandlaren: Gibrid och Dominator.

Utrustningens effektområde är 1,3-20 kW, tidsperioden för att växla mellan lägen är upp till 4 ms, möjligheten att "pumpa" elektricitet till stadsnätet tillhandahålls.

Jämförande tabell över omvandlarfunktioner. Båda typerna kan arbeta i ECO-läge; varje modell "ansluter" till en webbserver för fjärrövervakning och justering

Allmänna egenskaper hos Hybrid- och Dominator-spänningsomvandlare:

• transformator baserad på en torus;
• Det finns ingen inspänningsstabilisering;
• kraft "pumpning" läge;
• utgången är ren sinus;
• generering av överskottsenergi i nätverket;
• begränsning av strömförbrukningen vid AC-ingången;
• klass IP21;
• förbrukningen i "sleep"-läge är 2-5W.

Effektiviteten hos omvandlarna når 93-96%. Enheterna har framgångsrikt klarat tester för användning vid ultralåga temperaturer (gränsvärde -25°, kortvarig sänkning till -50°C är acceptabelt).

Möjliga anslutningsscheman

När man bygger ett solcellskomplex i kombination med ett centralt nätverk finns det olika alternativ för att ansluta en växelriktare.

Alternativ #1 - krets med DC-laddningsregulator

Det mest populära alternativet är där batteriet laddas genom en solpanel MPPT (peak power point analysis).

Kretsen använder en omvandlare som stöder överföring av el till nätverket eller last om batterispänningen överstiger en användarspecificerad parameter

Funktioner hos lösningen:

• effektiv användning av förnybar energi när nätet är på/av;
• möjligheten att aktivera drift från solsystemet efter att batteriet är urladdat.

Och en annan lösning är något ökade förluster för energiomvandling i avsnittet "kontroller-batteri-växelriktare".

Alternativ #2 - schema med en hybrid- och nätverksomvandlare

Nätverksomvandlare vid batteriväxelriktarens utgång. Enligt diagrammet är två omvandlare kopplade till olika solpaneler.

Hybridomvandlaren är ansluten till den valfria fotovoltaiska panelen för att ladda batteriet, och nätverksomvandlaren är ansluten till huvudsolcellsmodulen.

Under normala förhållanden (närvaro av nätström) driver nätomvandlaren den redundanta belastningen, omvandlingseffektiviteten är cirka 95 %. Överskottsenergi går till batteriet, och när det är fullt går det till det allmänna nätverket

Systemegenskaper:

• oavbruten drift oavsett närvaron av central nätspänning;
• hög effektivitet och minimering av förluster på DC-sidan på grund av en tillräcklig spänningsnivå för solbatteriet;
• batterier fungerar nästan alltid i buffertläge, vilket ökar deras livslängd;
• användning av hybridväxelriktare utformade för att ladda batteriet från utgången;
• behovet av att justera driften av nätverksomriktaren.

Nätverksomvandlarens totala effekt bör inte överstiga effekten hos hybrid-"omvandlaren" - detta gör att du kan använda energin från solpaneler i händelse av batteriurladdning eller nätverksavbrott.

Oavsett vald krets bör ett antal nyanser beaktas när växelriktaren ansluts:

1. Ledningsanslutningar för DC behöver inte vara långa. Det är lämpligt att placera växelriktaren nära (upp till 3 m) solpaneler och sedan "bygga upp" huvudledningen med AC.
2. Omvandlaren får inte monteras på konstruktioner av brandfarliga material.
3. Väggväxelriktaren är placerad i ögonhöjd för enkel avläsning av information från displayen.

Det finns särskilda krav för att ansluta modeller med en effekt på mer än 500 W. Anslutningen måste vara styv med pålitlig kontakt mellan enhetens terminaler och ledningarna.

På vår hemsida finns även andra artiklar om solenergi och anslutning av enskilda komponenter och moduler vid montering av ett autonomt system.

Vi rekommenderar att du läser följande material:

• Anslutningsschema för solpaneler: till regulatorn, till batteriet och servade system
• Solbatteriladdare: enhet och funktionsprincip för solladdning
• Hur man gör ett solbatteri med egna händer: metoder för att montera och installera en solpanel

Slutsatser och användbar video om ämnet

Konceptet med en "hybrid inverter", dess struktur, funktioner och alternativ:

Översikt över kapaciteten, driftsätten och effektiviteten för att använda 3 kW InfiniSolar multifunktionsomvandlare:

Att designa ett solenergisystem är en komplex och ansvarsfull uppgift. Det är bäst att anförtro beräkningen av nödvändiga parametrar, val av solenergikomplexkomponenter, anslutning och driftsättning till proffs.

Misstag som görs kan leda till systemfel och ineffektiv användning av dyr utrustning.

Väljer du det bästa omvandlaralternativet för att driva ett autonomt solenergiförsörjningssystem? Har du frågor som vi inte tog upp i den här artikeln? Fråga dem i kommentarerna nedan - vi ska försöka hjälpa dig.

Eller kanske du märkte felaktigheter eller inkonsekvenser i det presenterade materialet? Eller vill du komplettera teorin med praktiska rekommendationer utifrån personlig erfarenhet? Skriv till oss om detta, dela din åsikt.