Сетевой инвертор для солнечных батарей — обзор популярных моделей

В настоящее время альтернативная энергетика все более прочно входит в повседневную жизнь современного человека и причин тут несколько. Это и экологическая безопасность подобных производств, и возможность создать автономную систему электроснабжения, которая, по истечении срока окупаемости, может приносить определенный доход пользователю.

Одним из видов производства электрической энергии, использующем альтернативный и возобновляемый источник, является солнечная энергетика, а одним из устройств, обеспечивающим работу солнечной электростанции в автоматическом режиме, является инвертор.

Зачем он нужен

Работа солнечной электростанции в качестве основного или резервного источника электроснабжения, предполагает подключение определенного количества нагрузки, в качестве которой выступают бытовые приборы и технические устройства, для работы которых требуется переменный ток напряжением 220/380 В.

В свою очередь, солнечная батарея (панель), вырабатывает постоянный ток напряжением более низкого порядка, посредством которого заряжаются аккумуляторные батареи, входящие в состав солнечной электростанции (накопители выработанного электричества).

Схема работы солнечной электростанции приведена на рисунке:

Для того, чтобы преобразовать, накопленную в аккумуляторах электрическую энергию, в параметры, соответствующие параметрам подключаемых устройств, и служат технические устройства, называемые инверторами.

Отечественные

Широчайший ассортимент преобразователей создает МАП «Энергия» (от 800 до 1200 Вт).

Компания России выпускает несколько линеек этих устройств:

• синусоидальные с выходным сигналом, имеющим вид чистой синусоиды — МАП SIN. Цена на них – 22800-130500 рублей;
• синусоидальные с отбором дополнительной энергии от аккумуляторов — МАП HYBRID, стоимостью от 29700 до 166500 рублей;
• 3-фазные — МАП HYBRID, пригодные для зарядки всевозможных типов аккумуляторных батарей с помощью высокомощной зарядки.

Рассчитаны инверторы этого бренда для частных домохозяйств и промышленных объектов, используются достаточно активно в строительной отрасли, медицине, на метеорологических станциях.

Огромным достижением является инвертор с рекордной мощностью в 20 кВт, который выдерживает огромную нагрузку в 25 кВт. Он способен обеспечить электричеством многоэтажное здание с большим числом техники.

Типы солнечных инверторов

Инверторы, для солнечных электростанций, производятся в различной исполнении и отличаются друг от друга по техническим характеристикам, стоимости и наличию средств автоматики и защиты. А вот типов подобных устройств, определяющих их способность работать по отношению к традиционной сети электроснабжения (от энергоснабжающих организаций), всего три, это:

1. Автономные («off grid») – способны работать только отдельно от внешних электрических сетей, используются для автономных систем электроснабжения.
2. Сетевые («on grid») –работают в синхронном режиме с внешней сетью электроснабжения. Инверторы данного типа, кроме своей основной функции, (преобразования напряжения), контролируют качество электрической энергии внешней сети (напряжение и частота), а также способны передавать излишки генерированной энергии для реализации во внешнюю сеть электроснабжения.

• Гибридные («hybrid») – совмещают в себе функции автономных и сетевых устройств, обладают большим количеством настроек, позволяющих отрегулировать различные режимы работы.

ТОП-1: MAP HYBRID 243X3

Характеристики

• Количество фаз – 3;
• Мощность наибольшая – 9 кВт;
• Пиковое значение – 15 кВт;
• Суммарная мощность рекомендуемая – 100 Вт;
• Частота – 50 Гц;
• Температура рабочая – минус 25 – плюс 50;
• Размер – 630х370х510мм;
• Масса – 61,5 кг.

Совместимость

Совместима модель трехфазного гибридного инвертора с электрическими солнечными станциями и бытовой сетью, отличающийся завидным значением КПД. При отсутствии напряжения в одной из фаз, две оставшиеся его транслировать продолжат в сеть, а генерирование станет осуществляет АКБ.

Работа системы не изменяется. Более того, она продолжится даже и тогда, когда полностью исчезнет сеть в 3 фазах. В этом варианте гибридный инвертор для солнечных батарей воспользуется генерацией от АКБ. На выходе 380 В присутствует в любом случае.

Инверторы, при изменении частоты, поддерживают связь между собой и с генератором, и могут плавно подстраиваться под частоту имеющуюся.

Важно: продолжительность работы при достижении пикового значения мощности – 5 секунд, а величины, превышающей номинальную (режим автономный) – 20 минут.

Стоимость

Купить гибридный солнечный инвертор недорого, можно в интернет-магазинах:

Где купить	Цена в рублях
https://gws-energy.ru/invertory/gibridnye-invertory/by,product_sales?keyword=	176700
https://www.invertor.ru/zzz/item/map_hybrid_24_3_x3	176700
https://www.invertor.ru/zzz/item/map_hybrid_24_3	58900
https://www.invertor.ru/zzz/orderform	58900
https://iprojector.ru/catalog/elektrooborudovanie/?id=58184&PAGEN_1=4	176800

Инверторы сетевого типа

Отличительной особенностью сетевых инверторов является характер их работы по отношению к вешней электрической сети.

Устройства данного типа устанавливаются в электрическую цепь между солнечной панелью и электрической сетью 220/380 В. Установка сетевого инвертора предполагает работу солнечной электростанции без наличия накопителей энергии (аккумуляторов), когда выработанный солнечными батареями ток идет на питание отдельных потребителей, подключаемых непосредственно к инвертору, а излишки – во вешнюю сеть. Работа такого устройства осуществляется только в дневное время, когда есть солнечный свет.

Фильтр

Производитель

• SmartWatt
• Stark
• Sunways
• МикроАрт

Активная мощность

• 1.3
• 2
• 3
• 4.5
• 6
• 9
• 13.5
• 15
• 18
• 20
• 27
• 45
• 60

Ёмкость, Ач

• 4х100

Мощность инвертора, кВт

Показать значение(я)

Мощность, Вт

• 3000
• 5000

Полная мощность, ВА

Показать значение(я)

Тип аккумуляторов

• GEL/AGM необслуживаемый

Тип солнечных элементов

Показать значение(я)

Максимальный ток заряда, А

• 25
• 30
• 50
• 60
• 140

Max мощ. 12/24/36/48В, Вт

• 500
• 600
• 1000
• 1500
• 4000
• 6000

Мощность инвертора, Вт

• 3000
• 5000

Инверторы автономного типа

Инверторы автономного типа работают в составе солнечных электростанций, обеспечивающих автономное электроснабжение потребителей электрической энергии. Технические устройства данного типа преобразуют накопленную в аккумуляторах энергию до требуемых параметров и обеспечивают надежность автономного электроснабжения.

В зависимости от формы выходного сигнала по току, инверторы данного типа подразделяются на: синусоидальные и квази-синусоидальные.

Синусоидальные инверторы обладают лучшими техническими показателями, но больше по габаритным размерам и стоимости, нежели квази-синусоидальные, что определяет сферу их использования и распространение на рынке подобных устройств.

Где применяется

Гибридный инвертор пользуется спросом в домашнем хозяйстве, когда необходимо зарезервировать основной источник питания и обеспечить бесперебойную поставку электроэнергии.

Более мощное оборудование применяется на электростанциях для подачи электричества по зеленому тарифу.

Сфера применения:

зеленый тариф;

автономное питание дома;

солнечные электростанции с мощностью до 5000 Вт;

ответственные объекты;

ветряные электростанции небольшой мощности.

Сфера применения гибридного инвертора постоянно расширяется, но она ограничена высокой стоимостью оборудования.

Основные технические характеристики

При выборе типа инвертора и возможности его установки в той или иной схеме электроснабжения, основными параметрами, определяющими выбор, служат его технические характеристики, каковыми являются:

• Мощность – определяет количество нагрузки (приборов и устройств), которое можно подключить к конкретному устройству. Номинальная мощность, указывает на длительно допустимую нагрузку, при подключении которой инвертор способен работать продолжительное время. Максимально допустимая (пиковая) мощность, определяет способность преобразовывать электрический ток не продолжительное время, в моменты запуска электрических двигателей или иных устройств, при включении которых в работу происходит скачек электрического тока (ток запуска).
• Вид выходного сигнала (форма синусоиды) – определяет возможность подключения того или иного оборудования к конкретной модели инвертора. При использовании более дешевых устройств, с квази-синусоидальной формой сигнала по электрическому току, возможны сложности в процессе эксплуатации приборов и агрегатов, чувствительных к качеству электрического тока (отопительные котлы, насосы, электронные устройства).
• Напряжение на входе и выходе – определяет возможность установки с определенным видом солнечных панелей, вырабатывающих электрический ток напряжением 12/24/48 В, и в соответствии с этим, напряжением сети питания потребителей – 220 и 380 В.
• Наличие защитных элементов – зависит от конкретной модели устройства. Основными видами защиты являются – защита от короткого замыкания и перегрузки.
• Дополнительные опции – также зависит от модели устройства. Это может быть установка встроенной розетки, жидкокристаллического дисплея, зарядного устройства и прочих элементов.

Критерии, учитываемые при выборе

На него наравне с геометрией выходного сигнала, влияет также его мощность.

Важно: Выбирая один из главных элементов батарей, работающих на солнечной энергии, исходить нужно не только из оптимальной геометрии выходного сигнала: учитывать обязательно нужно мощность. Рекомендуется комплектовать их преобразователями, у которых значение мощности выше, чем у техники, используемой потребителем. Запас составлять должен не менее 30 процентов. Учитывать нужно также единовременную нагрузку, имеющую место при включении нескольких приборов с высокой пусковой мощностью одновременно.

Важный критерием считается КПД, характеризующий сопутствующие энергетические потери. Он для разных приборов различный и лежит в диапазоне 85-95%. Значением оптимальным считаются 90%.

Популярные модели

Каждый пользователь выбирает для себя сам какую модель выбрать и где ее купить. Конечно же оптимальным местом для выбора и приобретения сложных технических устройств, к каковым относится солнечный инвертор, являются компании дилеры производителей подобных изделий, но не везде они присутствуют, поэтому можно воспользоваться сетью интернет, где можно найти модель, соответствующую предъявляемым к ней требованиям.

В настоящее время наибольшей популярностью пользуются серии и модели:

• «СибВольт» (Россия) – сетевые инверторы, номинальной мощностью от 1,5 до 3,0 кВт, на напряжение 12/24/48 В.
• «Sunrise» (Китай) – гибридного типа, номинальной мощностью 3,2 и 4,0 кВт, на напряжение 48 В.
• «UMA» (Россия) – автономного типа, номинальной мощностью от 2,4 до 4,0 кВт, на напряжение 24/48 В.
• «S300» (Тайвань) – автономного типа, номинальной мощностью 300,0 Вт, на напряжение 12/24 В.
• «Stark Country» (Китай) — гибридного типа, номинальной мощностью от 1,6 до 4,0 кВт, на напряжение 12/24/48 В.
• «Sunville SV15000s» (Россия) – сетевое устройство, номинальной мощностью 15,0 кВт.

Серии и конкретные модели, на рынке подобных товаров, представлены достаточно обширно, как в плане технических характеристик, так и компаний их выпускающих. В связи с этим всегда есть возможность выбрать устройство в соответствии с личными пожеланиями пользователя основываясь на критериях выбора рассмотренных ниже.

Зарубежные

Наиболее известны преобразователи французской разработки — фирмы Schneider Electric, которые славятся эксплуатационными параметрами, дающими возможность применения в районах с различным климатом. Их корпус защищен от коррозии специальным покрытием.

Conext от Schneider Electric

Их разработали для повышения эффективности батарей, устанавливаемых на крыши зданий. Эксплуатировать их можно даже в сложнейших климатических условиях. КПД достигает 97,5%, мощность находится в широком диапазоне — 3-20 кВт.

Ценовой диапазон цены- 86900-327300 рублей.

Назначение

Разработан он для установки на крышах многоэтажек, коттеджей загородных.

Надежность

При изготовлении инверторы проходят жесткий контроль качества, используя различные методики и тесты.

Конструкция

В ней нет электромеханических конденсаторов, что резко увеличивает надежность устройств и повышает срок эксплуатации. Даже с предельной нагрузкой устройство выдает КПД 97,5 процента. У некоторых моделей отсутствует распределительный блок, следовательно, не требуется монтаж электрощита.

Из огромного ассортимента устройств с мощностью 3-20 кВт каждый выберет наиболее подходящую модель.

Как выбрать лучший?

Как уже было указано выше, на рынке подобных устройств, представлено большое количество моделей различных производителей, которые схожи по своим техническим характеристикам. Для того, чтобы выбрать инвертор, и при этом не ошибиться, необходимо следовать критериям выбора, которыми являются:

1. Номинальная мощность.
2. Максимальная (пиковая) мощность.
3. Форма выходного сигнала по току.
4. КПД.
5. Эксплуатационные показатели (температура, влажность, высота установки над уровнем моря).
6. Напряжение на «входе» и «выходе» устройства.
7. Наличие средств защиты от токов КЗ и перегрузки.
8. Наличие «спящего» режима, вентилятора охлаждения и дополнительных опций.
9. Габаритные размеры и вес.
10. Бренд и надежность производителя.
11. Стоимость.

Опираясь на выше приведенные критерии и зная параметры сети, каждый пользователь способен самостоятельно выбрать лучшую модель, из представленных, в настоящее время, в конкретном регионе или на интернет ресурсах.

Выбор

Основные параметры выбора:

• мощность пиковая, номинальная и нагрузки;
• КПД;
• вес прибора;
• температурный режим.
• Помимо этого, следует интересоваться, есть ли защита от:
• возможных перегрузок и перегрева;
• от замыкания короткого;
• напряжения, поступающего от батарей (пониженного и повышенного).

Важно: технически показатели инвертора просто оценивать, зная его вес, если знать, что на 100 Ватт мощности выхода приходится килограмм массы устройства.

Подключение инвертора к солнечной батарее

Инвертор является устройством, работающим в комплексе с другими элементами солнечной электростанции, которыми являются:

• Солнечная панель – источник электрической энергии;
• Аккумуляторная батарея – накопитель выработанной энергии;
• Контроллер заряда – отвечает за состояние аккумуляторных батарей, контролирует режим их работы — «заряд-разряд»;
• Провода и кабели – обеспечивают соединение всех устройств в единую электрическую цепь;
• Несущие конструкции – обеспечивают надежное крепление монтируемого оборудования, некоторые устройства, позволяют регулировать положение солнечных панелей в пространстве, в соответствии с расположением солнца.

Подключение инвертора в схему работы электрической станции, зависит от типа устройства, т.е. способности работать по отношению к внешней электрической сети.

Подключение, в зависимости от типа инвертора, выполняется по следующей схеме, для:

• Автономных («off grid») моделей.

• 
  Модели данного типа устанавливаются между нагрузкой и аккумулятором, зарядка которого также осуществляется через контакты инвертора. У некоторых моделей, как показано на рисунке, может быть предусмотрен отдельный вход для подключения к электрической сети переменного тока, для обеспечения зарядки аккумуляторов, в случае невозможности их заряда от солнечных батарей.

• Сетевых («on grid») моделей.

Инверторы данного типа, включаются в электрическую цепь между солнечной батарей и элементами нагрузки и внешней электрической сетью. У данного типа устройств не предусмотрено подключение аккумуляторных батарей. В случаях, когда количество вырабатываемой электрической энергии превышает требуемые значения, излишки перераспределяются во внешнюю сеть.

Гибридных («hybrid») моделей.

Гибридный тип подобных устройств, предполагает установку инвертора между аккумуляторами, внешней сетью и нагрузкой одновременно.Использование инвертора, в схемах солнечных электростанций, позволяет осуществлять их работу в автоматическом режиме, что значительно упрощает их использование и расширяет сферу применения.

Правильный монтаж

Схема подключения солнечных панелей намного сложнее, чем централизованный ввод городской сети. Домашняя электростанция состоит минимум из четырех элементов.

Мы не рассматриваем примитивные системы освещения садовых дорожек на 12 вольт. Речь пойдет о полноценном энергоснабжении 220 вольт.

Собственно фотоэлементы. Принцип работы и критерии выбора мы уже рассмотрели. Расчет мощности производится от базовой цифры 5 кВт на 1 дом. Это приблизительно 20–40 стандартных панелей площадью по 0.5 м². Блок управления (контроллер). Без него невозможно функционирование вашей электростанции. Как правильно выбрать контроллер заряда для солнечной батареи? Он должен поддерживать общую мощность системы энергоснабжения, обеспечивать заряд аккумуляторов и правильно распределять поток мощности при одновременном потреблении и заряде.Кроме того, на контроллере лежит ответственность за безопасность системы, в том числе и пожарная.Прибор может входить в комплект электростанции, либо приобретается отдельно. Функционал у всех моделей стандартный. При выборе вы определяете мощность, вольтаж (12 или 24) и главный критерий — срок службы (гарантия). При выходе из строя контроллера, ваше энергоснабжение определяется емкостью аккумуляторов (пока не разрядятся). Модуль аккумуляторных батарей

Пожалуй, второй по важности элемент в «электростанции». Он служит накопительным буфером энергосистемы

Фактически, отбор мощности происходит именно от батарей. Солнечные элементы лишь восстанавливают отданный запас энергии (заряжают АКБ). Разумеется, могут быть периоды, когда часть нагрузки ложится на фотоэлементы (если вырабатываемая энергия существенно выше затрат на зарядку). Тогда можно сказать, что ваш телевизор или холодильник питается напрямую от солнца. Перед тем, как установить солнечные батареи, необходимо рассчитать емкость аккумуляторов. Делается это просто: при входной мощности 3 кВт, ток потребления не превышает 15 А (в сети 220 вольт). На выходе 12 вольтовых батарей ток будет уже 250 А (в соответствии с законом Ома). Разумеется, такая мощность отбирается не постоянно, но для примера в расчетах мы возьмем именно эти цифры. То есть, если вы установите 5 батарей емкостью по 100 А×ч каждая, то при такой нагрузке заряд закончится через 2 часа.Разумеется, это условные цифры: в реальности существует множество поправок в расчетах. Но базовый ток и мощность исчисляются именно по такому принципу.Существуют различные батареи: кислотные, щелочные, гелевые… По-большому счету, гоняться за самыми «продвинутыми» системами нет смысла. А сэкономить можно лишь на возможности обслуживания: батареи, за которыми требуется надзор, стоят дешевле. Преобразователь напряжения. Вы можете отбирать мощность напрямую у АКБ, если ваши потребители рассчитаны на 12 вольтовое питание. Однако большинство электроприборов рассчитаны на 220 вольт. Поэтому на выходе устанавливается преобразователь 12–220В. К нему подключается ваша внутренняя электросеть.

Разновидности преобразователей тока

Выбирая «сердце» автономной системы электроснабжения, следует правильно сопоставить возлагаемые задачи на оборудование с его потенциальными возможностями.

Основными признаками классификации гибридных инверторов являются: алгоритм изменения рабочих режимов, форма выходного напряжения и возможность обслуживания одно- или трехфазной сети.

Сравнение ББП и гибридной установки

Некоторые компании непроизвольно вводят потребителя в заблуждения, именуя блок бесперебойного питания (ББП) гибридным инвертором. Казалось бы, оба прибора выполняют схожие задачи, но есть существенное отличие.

ББП представляет собой инвертор с зарядным приспособлением. Модуль в первую очередь обеспечивает расходование энергии от фотоэлектрической установки, а при ее недостатке – переключается на потребление от сети.

ББП не способен выполнять функцию «подмеса» накопленной электроэнергии от аккумуляторных батарей с сетевой. Приоритетное потребление от источника DC реализовано путем отключения от сети и переходом на работу от аккумулятора

Функционирование системы в «дерганом» режиме провоцирует дополнительное циклирование аккумулятора и ускоряет его износ. В большинстве недорогих ББП пороговое напряжение установлено без возможности регулирования.

В моделях гибридных инверторов для солнечных батарей подобные скачки исключены – агрегат подстраивается под требуемую мощность и работает одновременно с разными источниками тока.

Можно самостоятельно выбирать приоритетное потребление. Как правило, упор делается на расходование энергии от солнечных батарей. В некоторых гибридных агрегатах предусмотрена опция ограничения мощности, поступающей от городской сети.

Сравнение функций популярных модификаций гибридных «конвертеров» и ББП. В серии моделей Victron предусмотрена возможность увеличения инверторной мощности за счет сетевой

Разновидности по форме сигнала инвертора

Преобразователи тока солнечных батарей классифицируют по типу выходного сигнала.

Различают:

• чистая синусоида;
• модифицированный синус (квази-синусоида);
• меандр.

Последний вариант на практике практически не используется, так как резкая смена полярности вызывает сбои в работе аппаратуры.

Инвертор с подачей «П-образного» сигнала не сможет защитить устройства от перепадов напряжения. К тому же, основная часть бытовой техники не воспринимает «меандровый» ток

Что такое чистая синусоида?

Преобразователь выдает высококачественный сигнал, превосходящий форму тока сети. Это оптимальный вариант, обеспечивающий работу «чувствительной» аппаратуры: котлов отопления, компрессоров, электродвигателей, медицинской техники и приборов на базе трансформаторных источников питания.

Недостатки инверторов синусоидального колебания: высокая стоимость и крупные габариты. Покупка преобразователя с чистым синусом обойдется в два раза дороже модели с квази-синусоидой при равных показателях итоговой мощности

Особенности квази-синуса

Передача энергетики сигнала в форме модифицированной синусоиды способна снижать эффективность работы некоторых приборах, провоцировать появление шумов, вызывать помехи или приводить к поломке оборудования.

При питании низкочастотных трансформаторов, асинхронных, синхронных двигателей просматривается потеря мощности на 20-30%. Этот «недочет» преобразуется в тепловую энергию, излишне нагревая приборы.

Инверторы с псевдосинусоидальным сигналом отличаются компактностью и приемлемой стоимостью. Их использование целесообразно для питания приборов без индуктивных нагрузок, рассчитанных на потребление активных составляющих электромощности.

К этой группе относятся: теплоэлектрические нагреватели, лампы накаливания осветительных систем и другие резистивные конструкции.

Варианты модифицированного синуса: 1 – усложненная форма меандра с паузой, 2 – приближение к чистому синусу за счет увеличения числа переходов

Форма выходного сигнала указывается в паспорте инвертора или бесперебойника. Возможные обозначения: «Back» – гарантия отсутствия чистого синуса, «Smart» – вероятность получения на выходе качественного тока.

Некоторые производители в сопроводительном документе отмечают коэффициент гармоник (индекс нелинейных искажений). Если параметр менее 8%, то агрегат выдает практически идеальный синус.

Однофазные и трехфазные модели

Однофазные инверторы преимущественно встраиваются в цепь фотоэлектрической системы бытового назначения со стандартным напряжением 220В.

Диапазон выходного напряжения при подключении на одну фазу в разных моделях колеблется в пределах 210-240В, выходная частота – 47-55 Hz, мощность – 300-5000 Вт.

Однофазные инверторы выпускаются под стандартные значения напряжения аккумуляторных батарей: 12, 24 и 48 В. Чтобы преобразователь не функционировал на пределе возможностей необходимо согласовать мощность «конвертера» с напряжением солнечной батареи или аккумулятора.

Диапазон зависимости характеристик аккумулятора (напряжение – В) и солнечного преобразователя (номинальная мощность – Вт): 12 В – в пределах 600 Вт, 24 В – до 1,5 кВт, 48 В – свыше 1,5 кВт

Трехфазные инверторы применяются для подачи трехфазного тока, обеспечивающего питание электродвигателей. Преимущественное применение – производство, цеха, коммерческое назначение.

Инверторы на три фазы отличаются высокой мощностью (3-30 кВт), широким диапазоном выходного переменного напряжения (220В/400В).

На рынке представлены и комбинированные модели. К ним относятся однофазные инверторы с возможностью синхронизации выходов преобразователя со сдвигом фаз – это позволяет питать трехфазные нагрузки. Все виды техники для преобразования тока от солнечных батарей мы рассмотрели в другой нашей статье.