Автономные инверторы напряжения для солнечных батарей, устройство, принцип работы, как выбрать

Что такое автономный инвертер

Преобразователь в технике электроснабжения – это устройство, обеспечивающее переход от постоянного напряжения к переменному напряжению.

Как один из функциональных модулей он входит в перечень обязательных блоков солнечных батарей и позволяет получить от постоянного тока стандартное однофазное или трехфазное сетевое напряжение.

В зависимости от конструктивных особенностей, используемой схемы включения и перечня решаемых задач преобразователь может иметь различное исполнение, что схематически отражено в классификации рисунка.

Устройство можно считать источником бесперебойного питания с расширенным функционалом.

При этом от обычных ИБП начального уровня он отличается в основном следующими основными особенностями:

• содержит несколько равноценных вводов для подключения к ним разных источников электрической энергии;
• самостоятельно контролирует источники производства электроэнергии, обеспечивая нормированные стандартами напряжение и частоту электрической сети во всем диапазоне допустимых нагрузок;
• обеспечивает полное отключение внешнего электроввода от домовой сети, при этом функции источника электрической энергии, независимо от режима работы, всегда берет на себя инвертор.

Последняя функция определила общепринятое обозначение этого устройства как автономного преобразователя.

Где используется и как включается

В случае солнечной энергетики автономный преобразователь, как устройство, выполняющее в первую очередь функции выбора одного из возможных источников электроснабжения, устанавливается между выходом солнечной батареи и вводным щитом.

Место установки продиктовано простыми соображениями: потребитель электроэнергии не должен знать, из какого источника он получает электроэнергию в данный момент времени, но необходимое качество этой энергии, в том числе в момент переключения между источниками, определяется выбором подходящие схемные решения и используемая элементная база.

При этом этот ввод снабжен всеми необходимыми аксессуарами и автоматическими выключателями для защиты от коротких замыканий, чрезмерных токов утечки и тому подобного.

Сила такого подхода заключается в том, что при необходимости без проблем, просто заменив лишь несколько выводов, можно перейти на типовую схему питания, где нет альтернативных источников.

Устройство

С функциональной точки зрения автономный преобразователь представляет собой источник бесперебойного питания, дополненный многовводным автоматическим выключателем, стабилизатором выходного напряжения и оснащенный блоком управления.

Алгоритм работы блока управления может в ряде случаев варьироваться в довольно широких пределах.

Предполагается, что в схеме коммутатора осуществляется согласование по роду тока (постоянный — переменный) и значениям напряжения конкретного входа и общего выхода.

Внешний ввод, солнечные и аккумуляторные батареи, а также газогенератор в этом случае считаются взаимодополняющими источниками энергии и не могут работать параллельно.

Порядок их подключения к выводу вводного щитка для последующего питания электропотребителей может быть строго задан с учетом приоритетов, установленных разработчиком оборудования.

Более старые модели преобразователей имеют возможность определять эту последовательность независимо от пользователя или разработчика проекта посредством соответствующего программирования.

Это позволяет в полной мере учитывать локальные особенности электроустановок, реализуемых на конкретном жилом объекте.

При соответствующем программировании в режиме получения энергии от внешнего ввода или газогенератора дополнительно можно зарядить аккумулятор до уровня полной или другой также выбираемой емкости.

Отличие от сетевого и гибридного инвертера

Потенциально все описанные функции может выполнять и так называемый гибридный инвертор, который с этой точки зрения можно считать наиболее технически совершенным представителем рассматриваемой разновидности техники.

Основное отличие заключается в возможности возвращать лишнюю выработанную электроэнергию обратно в сеть.

Практическое применение гибридных инверторов в основном сдерживается не техническими проблемами реализации данной методики, а отсутствием соответствующей законодательной базы.

Действующие нормативные документы не предусматривают реальной возможности самостоятельного производства электроэнергии частным лицом и реализации ее энергосбытовой компании.

Прямым следствием такого положения дел является и отсутствие сертифицированных счетчиков двухстороннего действия как оборудования, необходимого для взаиморасчетов после окончания отчетного периода (например, единого для всех календарного месяца).

Применительно к иерархии, представленной на рисунке 1, сетевой преобразователь считается устройством более низкого класса на фоне гибрида, реализующего следующий простой двухрежимный алгоритм работы:

• в течение дня при наличии достаточной мощности, обеспечиваемой солнечной батареей, сеть дома отключается от электроввода и полностью обеспечивается электрической энергией от альтернативного источника;
• утром, вечером и ночью, а также в пасмурную погоду, когда солнечная панель не в состоянии обеспечить нормальную работу бытовых потребителей, отключается инвертор и за счет байпасного выключателя бытовая мощность питание полностью от сети энергоснабжающей организации.

Виды по способу переключения тока

Формирователь выходного напряжения 220 или 380 В, обязательно присутствующий в любом преобразователе, отдельно выделенный на схеме рисунка 3, реализован только по импульсной схеме.

Преимущество такого решения определяется тем, что при нахождении ключевого полупроводникового элемента в полностью открытом и полностью закрытом состоянии достигается значительное снижение мощности бесполезных потерь энергии за счет минимального напряжения или, соответственно, минимального тока.

Фактически основные потери происходят в момент их перехода из одного состояния в другое, что определяет наличие дополнительных высоких требований к ключевым элементам устройства и их быстродействию.

Особенностью импульсных схем является то, что, в отличие от аналоговых, выходное напряжение не чистое, а так называемое приблизительно синусоидальное.

Качество формирования этой синусоиды и степень ее близости к норме во многом определяются быстродействием и сопротивлением в открытом и закрытом состояниях центральных полупроводниковых приборов.

Это могут быть:

• мощные транзисторы, в том числе типа IGBT;
• тиристоры различной конструкции.

Ключевые компоненты на основе мощных транзисторов в основном используются в маломощных инверторах.

При переходе на средние и особенно большие мощности начинает сказываться такой недостаток транзистора, как несколько повышенная величина падения напряжения в открытом состоянии по сравнению с тиристорами, что сопровождается быстрым падением КПД.

В преобразователях средней и большой мощности полупроводниковые ключи реализованы на тиристорах одинарного и двойного действия, что за счет внутренней положительной обратной связи позволяет значительно сократить длительность переходного процесса из открытого состояния в закрытое и наоборот.

По своим параметрам эти устройства можно считать достаточно близкими аналогами, но двухоперационный вариант тиристора за счет передачи части функций управления непосредственно в полупроводниковую структуру позволяет добиться более простых схемных решений с меньше компонентов и, следовательно, более надежен.

Принцип работы двухтактного генератора
Вторым ключевым компонентом (после переключателя) инвертора является генератор переменного напряжения.

В схеме автономных преобразователей наибольшее распространение получила конструкция такого генератора по двухтактной (балансной) схеме.

Схема работает следующим образом. Постоянное напряжение, создаваемое источником «И» (в зависимости от режима работы функции может выполнять солнечная батарея, выпрямитель газогенератора или сетевой ввод, аккумулятор), подается на ключевые элементы «К» , которые соединены параллельно, и в средней точке первичной обмотки к выходному трансформатору.

За перевод ключевых элементов «К» из одного состояния в другое отвечает схема управления «СУ», которая собрана таким образом, что ключевые элементы «К» работают только в противофазе и создают токи I1 и I2, отмеченные на диаграмме, которые имеют противоположное направление.

Верхний элемент «К» отвечает за формирование положительной полуволны напряжения, а нижний – отрицательной.

Выходной трансформатор обеспечивает силовое переменное напряжение, симметричное относительно нуля, а также позволяет добиться требуемой правилами электробезопасности гальванической развязки отдельных блоков силовой сети.

Схема управления может реализовывать различные стратегии, в том числе с использованием хорошо зарекомендовавшей себя и практичной со схемотехнической точки зрения модуляции ШИМ.

Читайте также: Основные параметры по выбору гирлянд для светового украшения улицы и дома

Принцип работы генератора инвертора резонансного типа

Резонансная схема построения автономного инверторного генератора уступает по популярности двухтактной, в том числе из-за сложности обеспечения нормальной работы на холостом ходу.

Со схемотехнической точки зрения он выгодно отличается от своего двухтактного аналога возможностью реализации только на одном активном элементе (из-за достаточно низкого КПД при мощностях выше 200 — 300 Вт становится малоэффективным).

Идея резонансного контура состоит в том, что переменное напряжение создается колебательным контуром, т.е при правильном выборе параметров и в первую очередь выборе значений L и С форма будет близка к синусоидальной.

Отдельный ключевой элемент или их комбинация предназначены для ввода в эту цепь энергии от источника постоянного тока, позволяющей компенсировать внутренние потери и создать соответствующую работу в нагрузке.

В зависимости от типа подключения колебательного контура и нагрузки такие генераторы делятся на последовательные, параллельные и частично параллельные.

Кроме того, существуют замкнутые и разомкнутые цепи, единственная разница между которыми заключается в том, протекает ли постоянный ток через индуктивность.

Если он присутствует, говорят о замкнутых цепях, а при отсутствии — об открытых резонансных генераторах.

Применение конденсаторов и обратных диодов в схемах автономных резонансных инверторов

Некоторое повышение эффективности преобразования достигается введением в схему резонансных преобразователей различных дополнительных элементов. Чаще всего используются конденсаторы и так называемые обратные диоды.

Конденсатор С1 на рисунке 6 включается параллельно нагрузке, если она имеет значительную индуктивность. Целью этого элемента является максимизация параметра cosφ.

Суть применения так называемых обратных диодов, включающих впритык каждый ключевой элемент, заключается в создании условий для рекуперации энергии, накопленной в реактивных элементах, путем возврата ее в источник постоянного напряжения.

Любой из обратных диодов замыкается в открытом состоянии на ключевой элемент и открывается при переходе в запертое состояние, позволяя «сбросить» энергию реактивных элементов L и С обратно в источник «И».

Какие есть разновидности инверторов для солнечных батарей?

Существует 3 распространенных типа солнечных инверторов:

1. сетевые инверторы
2. автономные преобразователи и
3. гибридные инверторы

Сетевые инверторы используются с солнечной системой, которая постоянно подключена к сети. Для работы они должны быть постоянно подключены к сети, ведь сеть является источником энергии, задающим частоту и напряжение. Сетевой инвертор просто синхронизируется с сетью и подает в нее электроэнергию, вырабатываемую солнечной панелью. В случае сбоя питания инвертор перестает работать. Это сделано из соображений безопасности, чтобы во время ремонтных работ на ЛЭП при отключении электричества электрики не попали под напряжение от солнечной панели.

В такой системе нет резервной батареи, поэтому в случае отключения электричества у вас не будет электричества. Поэтому эту систему можно использовать в местах, где перебои с электричеством случаются редко или очень редко.

Отличие от традиционного инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный, заключается в том, что сетевой инвертор постоянно контролирует амплитуду, фазу и частоту сети, в которую подается энергия. Для эффективной и безопасной передачи электроэнергии в сеть подключенный к сети преобразователь должен точно соответствовать напряжению и фазам синусоидальной формы волны сети переменного тока (AC).

В свою очередь сетевые инверторы делятся на 3 подвида: микроинверторы, стринговые инверторы и центральные инверторы. Подробнее об этих типах см ниже. Вы также можете прочитать статью о солнечном микроинверторе, струнном инверторе и центральном инверторе в нашем новом разделе «Азбука возобновляемой энергии«.

Солнечные микроинверторы

Микроинверторная система предусматривает установку микроинверторов на каждую отдельную панель. В массиве солнечных панелей, оснащенных микроинверторами, если на одну панель падает тень, остальные смогут работать с максимальной эффективностью, несмотря на одну затененную панель, поскольку каждая панель имеет свой собственный микроинвертор.

Микроинвертор имеет мощность от 250 Вт до 1600 Вт, поэтому он подходит для систем малой мощности. Особенностью микроинверторов является то, что они устанавливаются непосредственно под солнечными модулями, к каждому из микроинверторов подключается от 1 до 4 модулей. Поэтому отслеживание точки максимальной мощности производится на уровне 1-4 солнечных модулей, при этом влияние затенения на работу солнечной электростанции минимально. Как правило, микроинверторы сообщают о своей работе центральному коммутационному центру и программному обеспечению, чтобы вы могли видеть, как работает каждая солнечная панель. Это также облегчает диагностику проблем с солнечными модулями, ведь по адресу инвертора можно сразу определить «больную» солнечную панель.

Микроинверторы — это новейшая технология солнечной энергетики, которая позволяет преобразовывать энергию постоянного тока в переменный ток прямо рядом с солнечным модулем. В отличие от центральных инверторов или струнных инверторов, каждая панель микроинвертора вырабатывает электроэнергию независимо. Это означает, что если одна панель выйдет из строя или будет закрыта тенями или мусором, другие панели не будут продолжать работать на оптимальном уровне.

Хотя микроинверторы могут требовать большего обслуживания в течение срока службы системы, они имеют гораздо более длительную гарантию, чем струнные инверторы, до 25 лет.

Достоинства микроинверторов: отлично работает в затененных местах; более низкое постоянное напряжение; контроль уровня панели; маленькие размеры.

Недостатки микроинверторов: Сложный монтаж; повышенное техническое обслуживание — требуется доступ к каждому микроинвертору для обслуживания и для этого может потребоваться снятие солнечных панелей на крыше; дороже по удельной мощности; необходима отдельная система контроля (хотя она и не обязательна, но без нее невозможно будет определить, работает ли вообще хоть один микроинвертор из множества установленных рядом с панелями).

Струнный, или стринг-инвертор

Самая важная и широко распространенная технология солнечных инверторов, подключенных к сети. В такой системе есть много панелей, подключенных к инвертору. Соединение солнечных панелей последовательное, панели образуют одну большую цепочку (string — англ.), отсюда и название.

Струнный преобразователь представляет собой однофазный преобразователь мощности обычно от 1 кВт до 10 кВт, либо трехфазный преобразователь мощностью от 3 кВт до 125 кВт. Он подходит для системы производства электроэнергии дома или малого бизнеса. Каждая цепочка модулей, подключенных к сетевым инверторам, может состоять из 4-20 солнечных панелей, соединенных последовательно.

При частичном затенении такой цепи мощность резко падает. Поэтому вместе с солнечными модулями и стринг-инверторами часто используют оптимизаторы постоянного тока, к которым подключается каждый солнечный модуль. Использование таких оптимизаторов значительно снижает влияние частичного затенения на работу всей цепочки. В некоторых моделях оптимизации также возможен сбор статистики по параметрам модуля солнечной батареи (ток, напряжение, генерируемая мощность), что значительно облегчает локализацию поврежденных цепей или модулей.

Преимущества струнного инвертора: низкая цена; высокая эффективность; функции для внешнего мониторинга системы

Недостатки струнного инвертора: опасность высокого постоянного напряжения; отсутствие мониторинга на уровне панели; не подходит для солнечных батарей с полутенью. Вся цепочка солнечных панелей может работать от мощности слабой панели. Например, если дерево рядом с домом отбрасывает тень только на одну панель в цепочке, вся цепочка панелей будет работать с той же эффективностью, что и панель, на которую падает тень. Современные струнные инверторы с разной степенью успеха борются с этой особенностью и стараются выдавать максимальную мощность даже при затенении, но частичное затенение по-прежнему является проблемой для струнных инверторов.

Центральный фотоэлектрический инвертор

Инверторы центральной сети используются на крупных коммерческих солнечных электростанциях, поэтому мы не будем здесь много о них говорить. Мощность таких преобразователей варьируется от нескольких сотен кВт до нескольких мегаватт. Обычно они работают при высоком напряжении как со стороны постоянного, так и со стороны переменного тока. К ним подключено множество цепочек солнечных модулей напряжением до 1500В, а выход переменного тока центрального инвертора подключен к высоковольтной линии (до нескольких киловольт).

Центральные инверторы предназначены больше для крупных коммерческих и промышленных установок. По сути, они представляют собой более крупную, более консолидированную версию стандартного домашнего преобразователя. Центральный инвертор обычно располагается в отдельном контейнере или помещении. Напряжение может быть довольно высоким, что представляет потенциальную угрозу безопасности.

Оптимизаторы мощности

Для решения проблемы частичного затенения в инверторах струнных и центральных сетей были разработаны оптимизаторы солнечных панелей (оптимизаторы PV). В отличие от микроинверторов оптимизаторы не преобразуют постоянный ток в переменный. Они находят точку максимальной мощности для каждой солнечной панели в цепочке и задают режим таким образом, чтобы каждая панель выдавала максимально возможную мощность. Оптимизаторы мощности могут «выключать» из массива ту панель, которая попадает в тень.

Эти оптимизаторы стоят недешево, и их использование целесообразно только в том случае, если уже установленный инвертор строки работает с строками заштрихованных панелей. Если затенение известно заранее, выгоднее сразу установить микроинверторы — в большинстве случаев это будет дешевле, чем доукомплектовывать стринговые инверторы фотооптимизаторами.

Основные функции сетевого инвертора

Солнечный инвертор, подключенный к сети, является ключевым компонентом, соединяющим фотоэлектрическую панель и сеть. В дополнение к преобразованию постоянного тока, генерируемого солнечной панелью, в переменный ток, который может принимать сеть, также доступны следующие специальные функции:

Функция отслеживания точки максимальной мощности (MPPT)

При изменении интенсивности солнечного света и температуры окружающей среды входная мощность солнечного модуля изменяется нелинейно. Как показано на вольт-амперной кривой солнечного модуля, он не является ни источником постоянного напряжения, ни источником постоянного тока, и его выходная мощность зависит от выходного напряжения. Выходной ток начинается горизонтальной линией, но по мере роста напряжения начинает уменьшаться и падает до нуля при напряжении холостого хода.

На производительность фотоэлектрических модулей влияют такие факторы, как интенсивность солнечного света и температура окружающей среды. По мере уменьшения интенсивности солнечного света уменьшается напряжение холостого хода модуля солнечной батареи, уменьшается ток короткого замыкания, а также уменьшается максимальная выходная мощность.

По мере снижения температуры фотоэлектрического модуля ток короткого замыкания уменьшается, но увеличивается напряжение холостого хода и увеличивается максимальная выходная мощность. Для каждой температуры модуля и интенсивности солнечного света существует точка максимальной выходной мощности. Функция MPPT — это функция отслеживания максимальной мощности. Регулируя напряжение постоянного тока и выходной ток, солнечный модуль всегда работает в своей максимальной рабочей точке и производит максимальную мощность при текущей температуре и солнечном свете.

Проверка электросети и функция подключения к сети

Перед подключением к сети и выработкой электроэнергии сетевым солнечным инвертором он должен определить напряжение, частоту, последовательность фаз и другие параметры электроэнергии в сети, а затем отрегулировать свои собственные параметры, чтобы генерация соответствовала электрическим параметрам сетки сетки. После этого можно будет подключиться к сети и начать выработку электроэнергии.

Защитные функции сетевого солнечного инвертора

1. Защита от перенапряжения на входе: когда входное напряжение на стороне постоянного тока выше, чем максимально допустимое напряжение доступа к массиву постоянного тока сетевого инвертора, инвертор не может запускаться или останавливаться в течение 0,1 с (во время работы), и при этом выдается предупреждающий сигнал в то же время. После того, как напряжение на стороне постоянного тока восстановится до допустимого рабочего диапазона инвертора, инвертор должен запуститься и нормально работать.
2. Защита от обратной полярности на входе: когда положительный и отрицательный входы солнечного инвертора подключены в обратном порядке, инвертор должен иметь возможность автоматической защиты. При правильном подключении полярности оборудование должно работать нормально.
3. Защита от перегрузки по току на входе: после последовательного и параллельного соединения фотоэлектрических модулей каждая цепочка подключается к стороне постоянного тока солнечного инвертора. После обнаружения MPPT, если входной ток превышает допустимый максимальный входной ток постоянного тока инвертора, инвертор прекратит отслеживать MPPT и выдаст предупреждение. После того, как ток на стороне постоянного тока возвращается в рабочий диапазон, разрешенный солнечным инвертором, инвертор может запускаться и нормально работать.
4. Защита от перегрузки по току на выходе: Защита от перегрузки по току должна быть установлена ​​на стороне выхода переменного тока инвертора, подключенного к сети. При обнаружении короткого замыкания на сайте сетевой инвертор должен прекратить подачу питания в сеть в течение 0,1 с и отправить предупреждающий сигнал. После устранения неисправности сетевой преобразователь должен работать нормально.
5. Защита от короткого замыкания на выходе: В случае короткого замыкания на выходе сетевого инвертора необходимо принять меры по защите от короткого замыкания. Время срабатывания защиты инвертора от короткого замыкания не должно превышать 0,5 с.После устранения короткого замыкания оборудование должно работать нормально.
6. Защита от перенапряжения переменного/постоянного тока. Сетевой солнечный инвертор должен иметь функцию молниезащиты, а технический показатель устройства молниезащиты должен быть в состоянии поглотить ожидаемую энергию удара. Устройства защиты от перенапряжения (SPD) могут быть встроены в инвертор или установлены отдельно.
7. Защита от островков: во время нормальной работы солнечная система получает опорное напряжение из сети и подает питание в сеть и подключенным к сети потребителям. При пропадании напряжения в сети (из-за аварии или преднамеренного отключения, например, для проведения работ по техническому обслуживанию) сетевой инвертор может подавать солнечную энергию в сеть, создавая опасность для электриков. Поэтому все современные сетевые преобразователи имеют функцию остановки генерации при пропадании сетевого напряжения.
8. Сетевой преобразователь должен иметь надежную и полную функцию защиты изоляции. Инвертор, подключенный к сети, обычно имеет пассивные или активные методы обнаружения присутствия сети. Пассивная защита от островков определяет величину, частоту и фазу сетевого напряжения в режиме реального времени. Когда сеть обесточена, будет сгенерирован сигнал скачка амплитуды, частоты и фазы параметров сетевого напряжения, и этот сигнал поможет определить, обесточена сеть или нет. Этот метод не изменяет параметры сети и не приводит к потерям энергии.
9. Инвертор не добавляет шума в сеть, проверяя текущую девиацию фазы, частоту и другие параметры.При активной защите от островков на выходе инвертора генерируются небольшие сигналы помех, чтобы наблюдать, реагирует ли энергосистема на эти помехи или нет. Например, можно использовать способ подачи импульсного тока, способ обнаружения изменения выходной мощности, способ активного сдвига частоты, фазовый сдвиг и т.д. Когда сеть питается от центральной сети, помехи не влияют на частоту и напряжение в сети.
10. Поскольку сеть можно рассматривать как источник напряжения бесконечной мощности (по сравнению с инвертором), при наличии сети эти сигналы помех будут поглощаться сетью. Когда сеть отключена, помехи вызовут большое изменение частоты сетевого напряжения, по которому инвертор определит, что сеть обесточена, и инвертор следует выключить.
11. Защита от повышенного/пониженного напряжения, повышенной/пониженной частоты. На стороне выхода переменного тока сетевой инвертор должен быть в состоянии точно обнаруживать повышенное/пониженное напряжение, повышенную/пониженную частоту и другие ненормальные состояния электросети. Сетевой преобразователь должен быть защищен и отключен через заданное время. При его отключении должен подаваться предупредительный сигнал. Когда напряжение и частота сети возвращаются к допустимому диапазону напряжения и частоты, инвертор может нормально запуститься.
12. Внутренняя защита от короткого замыкания: когда внутри сетевого инвертора происходит короткое замыкание, защита электронных цепей и предохранителей в инверторе должна быть быстрой и надежной.
13. Защита от перегрева: инвертор, подключенный к сети, должен иметь функции защиты от перегрева, такие как сигнал тревоги при слишком высокой температуре окружающей среды (например, слишком высокая температура в случае пожара), слишком высокая температура ключевых компонентов в инверторе (например, IGBT), Мосфет и так далее).
14. Автоматическое восстановление защиты подключения к сети: после того, как сетевой инвертор перестанет подавать питание в сеть из-за отказа сети, сетевой инвертор сможет автоматически подавать питание в сеть в течение 5 минут после того, как напряжение и частота сети вернутся в сеть нормальный диапазон. При подаче питания выходная мощность должна увеличиваться медленно, но не влиять на сеть.
15. Проверка сопротивления изоляции. Сетевой преобразователь имеет полную функцию контроля сопротивления изоляции. Когда электрическая часть оборудования заземлена, система контроля изоляции должна иметь возможность немедленно отслеживать неисправность инвертора, останавливаться и подавать аварийный сигнал. Инвертор рассчитывает сопротивление заземления PV+ и PV-, определяя напряжение заземления PV+ и PV-. Если сопротивление на каждой стороне ниже порогового значения, инвертор перестанет работать и появится сообщение «Низкое сопротивление изоляции PV».
16. Мониторинг и защита от утечки тока. Инвертор имеет идеальную функцию для управления током утечки в солнечной цепи. Во время работы инвертор контролирует ток утечки в режиме реального времени. Когда контролируемый остаточный ток превышает следующие пределы, инвертор должен быть отключен от сети в течение 0,3 с и должен быть отправлен сигнал ошибки: Для инверторов с номинальной выходной мощностью менее или равной 30 кВА: 300 мА; для преобразователей номинальной мощностью более 30 кВА: 10 мА/кВА.
17. Функция обхода нулевого (низкого) напряжения: когда в энергосистеме происходит авария или помехи, вызывающие падение напряжения в точке подключения к сети солнечной электростанции, в пределах определенного диапазона падения напряжения и временного интервала, солнечная электростанция может обеспечить непрерывную работу без отключения сети. Эту функцию выполняет инвертор. Причина падения напряжения в том, что при возникновении короткого замыкания в ветке энергосистемы резко увеличивается ток. В этот момент оборудование защиты от короткого замыкания изолирует точку на ответвлении, где произошло короткое замыкание, так что напряжение восстанавливается достаточно быстро.
18. От возникновения неисправности до обнаружения и последующего отключения проходит некоторое время, что вызовет резкое падение напряжения каждой ветви, формируя кратковременный перепад напряжения. Если солнечную электростанцию ​​немедленно отключить в это время, это повлияет на стабильность энергосистемы, и даже другие здоровые ветви будут отключены, что приведет к масштабному отключению электроэнергии. Следовательно, солнечный инвертор должен поддерживать работу в течение периода (в пределах 1 с), пока не восстановится сетевое напряжение. Функция обхода нулевого (низкого) напряжения подходит для крупных наземных электростанций. Уровень напряжения в сети превышает 10 кВ, и вся солнечная энергия подключена к сети и не подается напрямую в нагрузку. Однако в распределенных фотоэлектрических электростанциях функция обхода (низкого) напряжения не требуется.

Особенности применения сетевых фотоэлектрических инверторов

Когда светит солнце, энергия передается напрямую потребителям с минимальными потерями, что снижает потребление энергии из сети. Срок службы оборудования СЭС в этом случае значительно превышает срок окупаемости, а первоначальные вложения не столь велики. С введением в России закона о микрогенерации сетевые солнечные электростанции до 15 кВт стали использовать еще выгоднее — появилась возможность использовать сетку как бесплатную батарею огромной емкости.

Современный качественный сетевой инвертор имеет фиксированный коэффициент мощности — он выдает прецизионные (высокоточные) выходные напряжение и ток, а опережение фазы находится в пределах 1 градуса от сети переменного тока. Инвертор управляется микропроцессором, который отслеживает текущую форму волны сетевого напряжения переменного тока и выдает напряжение, точно соответствующее сетевому напряжению. Также необходимо добавить в сеть реактивную мощность, чтобы поддерживать напряжение в локальной сети в допустимых пределах, иначе возможны скачки напряжения в сети в мощных системах, когда выработка энергии достигает своего пика, например около полудня от солнечных батарей. Современные модели сетевых инверторов имеют настройки реактивной мощности.

Для максимальной эффективности производительность солнечных панелей с сетевыми инверторами должна быть адаптирована к потреблению. Максимум энергии вырабатывается днем ​​и хорошо бы эту энергию сразу потреблять, иначе лишняя энергия попадет в сеть и ее потребит ваш сосед. Если солнечная электростанция подключена к сети в соответствии с Законом о микрогенерации, нет проблем, тогда вы будете получать эту энергию из сети бесплатно. Однако, если объект не подключен как микрогенератор, эта энергия в лучшем случае будет рассеиваться. А если счетчик не двунаправленный, то за электроэнергию, отпущенную в сеть, тоже придется платить.

Хорошим примером сетевой системы является общественное или жилое здание с кондиционером. Пик потребления, как и пик производства, приходится на лето днем. Пиковая выработка также совпадает с потреблением, если освещение на солнечных батареях используется в крупных коммерческих зданиях, где обычно нет естественного света через окна и все освещение осуществляется от электрических ламп.

Правильно установленный сетевой инвертор позволяет использовать альтернативную систему выработки электроэнергии, такую ​​как солнечная или ветровая энергия, которая практически не требует обслуживания и не требует батарей. Если энергии из альтернативных источников недостаточно, недостаток мощности автоматически будет исходить из электрической сети. Есть возможность сэкономить на электроэнергии, излишки вырабатываемой энергии будут передаваться в сеть, а если излишки превышают потребление электрической энергии за расчетный период (закон о микрогенерации в РФ устанавливает расчетный период в один календарный месяц), то они также получат деньги от энергосбытовой компании. Кроме того, законом также предусмотрена оплата за поставленную мощность.

Преимущества сетевых инверторов

• имеют высокий КПД (98-99%)
• не нужны дорогие батарейки
• относительно дешевый (дешевле, чем гибридные и аккумуляторные инверторы)
• эффект легко увеличить, добавляя инверторы параллельно существующим, как в однофазных, так и в трехфазных системах
• высокая надежность и длительный срок службы
• многие модели предназначены для наружной установки, имеют класс защиты не ниже IP54, а также многие модели с бесшумным пассивным охлаждением.

Недостатки сетевых инверторов

• Сетевые преобразователи не работают без опорного напряжения. Если сеть отключена, энергии не будет, даже если светит солнце.

Если вам необходимо получать энергию при отключении электроэнергии, вам необходимо установить гибридные инверторы, совмещающие функции сетевого и автономного инвертора. Подробнее о гибридных солнечных электростанциях читайте в разделе «Резервное электроснабжение». Конечно, для работы гибридного инвертора необходимы батареи.

В нашем интернет-магазине представлен широкий выбор надежных и недорогих сетевых солнечных инверторов. Перейдите в раздел «Сетевой инвертор», чтобы выбрать модель.

Вы также можете задать их нашим инженерам по электронной почте, телефону или в чате на странице (см кнопку связи в правом нижнем углу).

Готовые, оптимально адаптированные комплекты сетевых солнечных инверторов, которые продаются со скидкой, есть во вкладке «Дисконтные комплекты» в карточках многих сетевых инверторов, а также в подразделе «Готово к микрогенерации» в раздел «Наборы«.

По ссылкам ниже вы узнаете, как использовать сетевые инверторы в гибридных системах с солнечными панелями и другими источниками энергии, можно ли заряжать аккумуляторы от сетевых инверторов и когда выгодно использовать сетевые инверторы, а когда солнечные контроллеры.

Критерии выбора автономных инверторов

Выбирая автономный инвертор, обратите внимание на несколько основных характеристик. Выделим основные параметры и их функции.

Количество фаз

При выборе количества фаз учитывайте следующие моменты:

• Если для вашего дома подходит трехфазное напряжение (380 В), автономный инвертор тоже должен быть трехфазным.
• В ситуации, когда к машине подключено только однофазное напряжение (220 В), оборудование должно быть соответствующим.

Номинальная / пиковая мощность на выходе

Оптимально, чтобы номинальная мощность автономного преобразователя равнялась сумме нагрузок (потребителей в доме). Для надежности оборудование лучше покупать с запасом и учитывать пусковые токи.

Пусковой фактор I характерен для холодильного оборудования, насосов и другого оборудования с индуктивными нагрузками. В нем токи в момент пуска могут быть в 7-10 раз выше номинального параметра.

Для расчета умножьте пусковой ток на напряжение в доме и сравните с параметром пиковой мощности (первое число должно быть меньше).

Если разработчик не указал параметр пиковой мощности автономного инвертора, это означает, что номинальный параметр фактически является пиковым.

Форма U вых

Это ключевой параметр, от которого зависит качество приемников.

Здесь есть три вида:

• Чистый синус.
• Квазисинусоидальный.
• Прямоугольная синусоида.

Во избежание проблем в работе и порчи оборудования рекомендуется выбирать автономный инвертор с правильной синусоидой.

Это связано с тем, что индуктивная нагрузка очень чувствительна к форме напряжения. Если на выходе устройства будет прямоугольная синусоида, основное оборудование не будет работать и может сломаться.

Квазисинусоида — это своего рода компромисс между чистой и прямоугольной синусоидой. Большинство представленных на рынке моделей автономных инверторов с такой характеристикой отличаются высоким качеством. Но надо быть осторожным, ведь есть и ненадежные варианты.

Защита оборудования

Хорошая автономная модель инвертора должна иметь полный набор различных функций защиты.

Выделим основные виды защиты:

• от перегрева;
• защита аккумулятора;
• от короткого замыкания;
• от перегрузки на выходе.

Если в модели есть вентилятор для принудительного снижения температуры, уточните у консультанта, работает ли он во всех ситуациях или включается только при повышении нагрузки выше определенного значения.

В лучших моделях вентилятор отключается при минимальной нагрузке. В результате автономный инвертор производит меньше шума, что немаловажно при его установке в жилом доме.

КПД

С параметром эффективности вы можете понять, сколько энергии устройство использует без использования. Лучшие представители имеют КПД в пределах от 90 до 95%. Если этот параметр меньше 90%, 1/10 часть энергии будет потрачена впустую, что недопустимо для солнечных станций.

Собственное потребление

Индикатор показывает, сколько энергии потребляет оборудование без подключенной к нему нагрузки. Оптимально, если этот параметр будет не более 1% от номинальной мощности.

Например, если Sном автономного инвертора (номинальная мощность) составляет 3000 Вт, его собственное потребление не должно превышать 30 Вт. Если устройство будет постоянно подключено к сети, лучше выбрать модель с низким параметр мощности.

Наличие спящего / дежурного режима

Суть опции в отключении устройства, если оно длительное время не используется и нет нагрузки.

При этом собственная мощность падает до трех-шести ватт. При этом автономный инвертор находится в режиме слежения за постоянным током, чтобы в любой момент включиться на полную мощность.

Но это особенность. Чтобы избежать проблем с питанием устройств с небольшими нагрузками, необходима возможность ручного отключения режима ожидания/гибернации. При этом владелец сможет активировать и деактивировать функцию при необходимости.

Если отключение не предусмотрено, то возможно, что автономный инвертор останется в режиме ожидания при подключении маломощной нагрузки, например зарядке.

В заключение отметим, что не стоит брать слишком дешевые устройства, ведь их качество может быть далеко от идеального. Выбирать модели лучше с учетом производителя, характеристик и других параметров.

Доставка заказов по России, в Казахстан и Беларусь

Выбрать и просмотреть автономные инверторы для солнечных батарей, а также забрать заказ можно из пункта самовывоза или фирменного магазина Ток Арсенал в следующих городах:

• Г. Москва, д. 3. Нижнелихоборский, д. 3, стр. 2
• Екатеринбург, ул. Машинная, 42А, 1 этаж (пн-пт: 9:00 — 19:00, суббота: 10:00 — 17:00, воскресенье: выходной)

Доставка товара со статусом «В наличии» может занять до 3-х рабочих дней. Уточнить наличие и сроки поставки автономных инверторов для солнечных батарей можно по телефону 8 800-302-39-80 (звонок по России бесплатный) или по электронной почте info@tokarsenal.ru.

Доставка в Казахстан и Беларусь осуществляется компаниями DPD и СДЭК (до терминала ТК или курьером по адресу). Возможна отправка заказов в Казахстан и Беларусь после 100% предоплаты.