Преобразователь солнечной батареи аккумулятор

Инверторы для солнечной батареи – обзор популярных моделей

Инвертор представляет собой прибор, с помощью которого происходит преобразование постоянного тока в переменный, напряжением 220 В.

Источником постоянного тока для него служат как солнечные, так и аккумуляторные батареи. Чаще всего они используются как резервное электропитание при перебоях с подачей напряжения в существующих электросетях.

В общем виде солнечная энергоустановка состоит из:

• солнечных батарей;
• инвертора;
• аккумулятора;
• контроллера заряда;

С целью обеспечения надлежащей работы всей системы, входящие составные части должны подбираться с учетом технических параметров каждого из устройств. Это в полной мере относится и к инверторам, работающими совместно с солнечными батареями.

Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток напряжением 12, 24 и 48 В. Напрямую подключение электроприборов, работающих от сети переменного тока напряжением 220 Вольт к солнечным батареям невозможно. Поэтому постоянный ток, получаемый при помощи солнечных батарей, необходимо преобразовывать в переменный ток напряжением 220 Вольт. Для этого и служат инверторы.

Схема работы электроустановки:

Виды инверторов для солнечных батарей и их характеристики

Существует два типа инверторов:

Сетевые

Предназначенные для установки между солнечной батареей и сетью переменного тока напряжением 220 вольт. Используются они исключительно днем и обеспечивают работоспособность единичных электроприборов, подсоединяемых непосредственно к инвертору.

Автономные

Используемые в системах солнечного энергоснабжения с применением аккумуляторов. В этом случае инвертор используют для преобразования постоянного тока от аккумулятора, который заряжается от солнечных батарей. Эти инверторы применяют в системах бесперебойного питания, обеспечивая полную независимость потребителя от нестабильной работы сети энергоснабжения.

Работа инвертора характеризуется формой выходного сигнала переменного тока.

Сформированный выходной сигнал бывает в виде:

• чистой синусоиды;
• квази-синусоиды (модифицированный синус);

Синусоидальные инверторы обеспечивают на выходе идеальную синусоиду сигнала переменного тока, которая намного превосходит имеющуюся в обычной сети энергоснабжения. Именно этот параметр обеспечивает надежную работу электроприборов, обладающих высокой чувствительностью к нестабильному напряжению. Такие инверторы отличаются высокой стоимостью и большими габаритами.

Инверторы с квази-синусоидой, вырабатывают переменный ток, имитирующий синусоиду в виде сигнала прямоугольной или треугольной формы, а также формы сигнала в виде трапеции. Такие инверторы наиболее востребованы, так как они намного меньше и дешевле синусоидальных инверторов. Правда их использование для электропитания приборов, чувствительных к перепадам сетевого напряжения крайне нежелательно.

Форма сигнала инвертора — синусоидальная (слева), модифицированный синус (справа)

Выбор инвертора

Устройство современного инвертора

При выборе инвертора необходимо обращать особое внимание на целый ряд технических параметров:

• номинальная и пиковая мощность;
• коэффициент полезного действия (КПД);
• потребляемая мощность без нагрузки;
• величина температурного диапазона;
• масса прибора;

Также необходимо обратить внимание на зависимость мощности инвертора от выходного напряжения солнечной или аккумуляторной батареи системы бесперебойного питания солнечных энергоустановок:

• при 12 В – до 600 Вт;
• при 24 В – от 600 до 1500 Вт;
• при 48 В – более 1500 Вт.;

И на наличие защиты от:

• перегрузки по выходу;
• короткого замыкания;
• перегрева;
• высокого и пониженного, поступающего от батарей напряжения;

Широкий температурный диапазон инвертора также положительно характеризует его работоспособность.

Электроэнергия, получаемая от солнечной батареи, будет экономиться, если:

1. КПД инвертора находится в пределах 90-95%.
2. Мощность, потребляемая инвертором без нагрузки, не превышает 1% от величины его рабочей (номинальной) мощности.

Мощности инвертора должно быть достаточно для обеспечения совокупной номинальной потребляемой мощности всех электроприборов, предполагаемых для подключения к солнечной энергоустановке (расчетное значение).

Однако необходимо помнить о том, что практически все электроприборы обладают пусковой мощностью, то есть мощностью, необходимой для пуска конкретного электроприбора.

Эта мощность используется в течение нескольких секунд, после чего прибор начинает функционировать в штатном режиме. Выбирая инвертор, необходимо помнить, что пусковая мощность, указанная в документации, должна ориентировочно в полтора раза превышать величину рабочей (номинальной) мощности.

Обзор моделей

Конструктивные отличия инверторов напрямую определяются типом, к которому они относятся. Сетевые инверторы для систем солнечного энергоснабжения без применения дополнительных аккумуляторов, оснащаются регуляторами отбора максимальной мощности и специальными устройствами для контроля мощности солнечных батарей.

Такие схемотехнические решения позволяют инвертору включаться автоматически в тот момент, когда мощность солнечных батарей достаточна для генерирования переменного тока. Кроме того сетевые инверторы оснащаются стандартными электрическими розетками для подключения различных устройств.

Автономные инверторы конструктивно отличаются от сетевых наличием устройств, которые обеспечивают зарядку аккумуляторных батарей. Кроме того их оснащают целым рядом конструктивных узлов, защищающих аккумуляторы от перезаряда, неправильной полярности аккумуляторов и недозаряда.

Существует огромное количество моделей инверторов для солнечных батарей, которые выпускаются во многих странах мира.

Рассмотрим некоторые из числа тех, что присутствуют на рынке России:

Сетевые инверторы Conext компании Schneider Electric

Эти инверторы разработаны с целью повышения эффективности использования солнечных батарей, устанавливаемых на крышах частных и многоквартирных жилых домов. Они выдержали испытания на надежность MEOST (Multiple Environmental over Stressed Testing) и могут эксплуатироваться в самых тяжелых климатических условиях. К

ПД инверторов Conext составляет 97,5% даже при пиковых нагрузках. Линейка инверторов, присутствующих на рынке обеспечивает функционирование солнечных энергоустановок мощностью от 3 до 20 кВт.

Стоимость инверторов Conext находится в ценовом диапазоне 86900-327300 руб.

Инверторы голландской компании TBS Electronics

Компания с 1996 года выпускает только синусоидальные инверторы Poversine. Ее продукция представлена как маломощными инверторами для отдельных потребителей (номинальная мощность от 175 до 600 Вт) по цене 9400-21600 руб., так и более мощными (номинальная мощность от 850 Вт до 3,5 кВт) стоимостью 37050-79800 руб.

Инверторы российского производства (МАП “Энергия”)

Ассортимент российского производителя очень широк и представлен инверторами мощностью от 800 Вт до 1,2 кВт.

Существует несколько серий инверторов:

• МАП SIN– инверторы с чистым синусом, ценовой диапазон составляет 22700-130500 руб.;
• МАП HYBRID – синусоидальные инверторы с возможностью подкачки дополнительной энергии от аккумуляторов, стоимостью от 29700 до 166500 руб.;
• МАП HYBRID 3 фазы – инверторы с трехфазной конфигурацией.

Все инверторы МАП “Энергия” оснащены мощным зарядным устройством, позволяющим осуществлять зарядку любых типов аккумуляторов.

Китайская компания GoodWE

Продукция которой представлена сетевыми инверторами различной мощности. Компания отличается от остальных тем, что вместе с инверторами предоставляет программу для расчета сетевой системы на солнечных батареях, которая учитывает ориентацию солнечных батарей по углу их наклона, сторонам света и пр.

Кроме того, установив сетевой солнечный инвертор GoodWE, потенциальный потребитель получает возможность наблюдать за его работой с помощью планшетного компьютера или смартфона. Для этого необходимо установить специальное приложение, построенное на операционной системе Android. Также китайский производитель приятно удивляет невысокой ценой на свою продукцию.

Так, широко применяемый в Крыму, трехфазный сетевой инвертор GW20K-DT мощностью 20 кВт стоит 4800 долларов США при установленной гарантии 5 лет. Предлагается также увеличение гарантийного срока до 10 лет, правда тогда его цена возрастает до 5500 долларов США.

Подключение инвертора к солнечной батарее

Подключая инвертор к солнечной батарее необходимо помнить, что провода для передачи постоянного тока должны быть как можно толще, а их длина – как можно короче.

Если солнечная батарея находится далеко от потребителей электроэнергии, то лучше наращивать длину проводов, по которым проходит переменный ток напряжением 220 Вольт, а инвертор расположить непосредственно у самой батареи. Длина проводов от солнечной батареи до инвертора не должна превышать 3 метров.

Особые требования предъявляются к подключению инверторов, с мощностью, превышающей 500 Вт. Провода должны подсоединяться очень жестко, обеспечивая надежный электрический контакт между проводами и клеммами устройства. В случае плохого контакта возможно искрение в зоне подсоединения проводов, что может стать причиной пожара.

При использовании автономных инверторов в системах бесперебойного питания необходимо установить в цепях постоянного тока автоматические предохранители.

Используя в солнечных энергоустановках инверторы, желательно учитывать и форму их выходного сигнала по переменному току.

Большинство бытовых приборов могут работать от переменного тока с формой выходного сигнала в виде модифицированного синуса. Однако, циркуляционные насосы, работающие в непрерывном режиме, импульсные блоки питания современных телевизоров и ноутбуков, а также автоматика газовых котлов, требуют наличия переменного тока с чистой синусоидой. В противном случае эти устройства выходят из строя.

Непредсказуемыми последствиями может закончиться использование инверторов с переменным током в виде квази-синусоиды в том случае, если к системе электропитания подключена дорогостоящая аудиоаппаратура и видеопроекционная техника.

Источник

Инвертор для солнечных батарей

Солнечные батареи давно уже стали повседневностью в быту. Электричество, полученное от гелиоустановок, является самым дешевым энергетическим продуктом. Для преобразования постоянной энергии солнечных батарей в переменный ток нужен инвертор для солнечных батарей.

Работа инвертора

Инвертор является одним из трёх базовых элементов гелиоэлектростанции. В состав системы входят преобразователь, солнечная батарея и аккумулятор. Классическая схема работы гелиостанции заключается в том, что солнечная энергия, получаемая батареей в виде постоянного тока, расходуется на зарядку АКБ. Когда возникает нужда в дополнительном питании, преобразователь начинает забирать энергию аккумулятора, преобразуя её в переменный ток.

Инвертор (ИВ) – полупроводниковое устройство. В дневное время он подключён напрямую к солнечной панели. В ночное время суток прибор переключается на аккумуляторы.

Важно! Инвертор подбирают из расчёта максимальной мощности нагрузки в пике активности. Для простых моделей берут расчётную величину по номиналу, указанному в паспорте прибора.

Виды инверторов для солнечных панелей

Сетевые ИВ

Сетевой инвертор избавляет владельца жилья от использования аккумуляторов. Система энергообеспечения использует принцип совмещения функционирования солнечных панелей с подключением к централизованной электрической сети. Генерируемая солнечная энергия вливается в общедомовую сеть.

В ночное время пользуются сетевой электроэнергией, днём преобразователь уменьшает потребление тока из сети, восполняя питание энергией солнечных панелей. Схема подключения сетевого инвертора для солнечных батарей выстроена таким образом, что электроэнергия, поступившая от преобразователя, не учитывается домовым электросчётчиком.

Обратите внимание! Например, общий расход тока за месяц составил 400 кВт/ч. ИВ было передано 100 кВт/ч. Владелец оплачивает энергоснабжающей компании только за потребление 300 кВт/ч.

Автономные инверторы

Преобразователи устанавливают между общедомовой сетью и аккумулятором, заряжаемым солнечной панелью. ИВ используются в системах бесперебойного питания. Прибор обеспечивает стабильность характеристик потребляемого тока независимо от колебаний в сетевой электросети. Выходной сигнал может быть в виде чистой синусоиды или квази-синусоиды.

С прямоугольным сигналом

Инверторы с прямоугольным сигналом пригодны для питания только приборов освещения. Они не защищают внутридомовую сеть от скачков напряжения. Большинство бытовой техники не воспринимает напряжение прямоугольной формы.

Синусоидальный сигнал

ИВ на выходе выдаёт идеально чистый синусоидальный сигнал переменного тока, что намного превосходит аналогичный параметр сетевого источника. Благодаря этому, обеспечивается стабильная работа электроприборов, чувствительных к неустойчивому напряжению. Инверторы такого типа отличаются большими размерами и высокой стоимостью.

Инверторы с псевдосинусоидой

Приборы такого рода являются компромиссом между синусоидальным и прямоугольным сигналами. ИВ могут обеспечить питанием большинство бытовой техники. В то же время специалисты не рекомендуют подключать инверторы к чувствительной нагрузке. Несовершенная форма выходного сигнала порой становится причиной возникновения небольших помех в радиопередающей аппаратуре и телетехнике.

Основные технические характеристики

Выбирать ИВ нужно, соразмеряя его возможности с условиями установки в той или иной схеме снабжения электрическим током. Выбор связан непосредственно с техническими характеристиками прибора:

• Мощность должна быть равной общей нагрузке от домашних приборов и различных электроустройств. При этом нужно добавлять к величине параметра 15-25% на случай пикового потребления электроэнергии;
• Вид выходного сигнала, который отображается формой синусоиды, влияет на подключение к нагрузке определённого электрооборудования. Дешёвые модели с квази-синусоидальной формой сигнала могут вызывать осложнения эксплуатации чувствительной аппаратуры по качеству сигнала. Это котлы, электронасосы и различные электронные устройства;
• Входное и выходное напряжение связано с характеристиками солнечных панелей. Батареи вырабатывают ток напряжением 12, 24 и 48 вольт. Напряжение на выходе инвертора может быть 220 и 380 в.
• Вид защиты связан с конкретной моделью ИВ. Качественные инверторы оснащены защитой от короткого замыкания и скачков напряжения;
• Дополнительные возможности зависят от класса преобразователя. Это могут быть такие опции, как наличие ЖК экрана, зарядного устройства и пр.

Критерии выбора преобразователя

1. Первое, на что нужно обращать внимание, – это запас мощности ИВ, должен составлять не менее 25% общей нагрузки всех потребителей при одновременной их работе. Пусковые токи превышают номинальные показатели в несколько раз. Если производитель не указывает отдельно величину пиковой нагрузки, то номинальный параметр следует считать таковой.
2. Далее нужно учитывать геометрию выходного сигнала. Наилучшим таким параметром обладают гибридные преобразователи. Гибридный или многофункциональный прибор считают самым надёжным оборудованием гелиосистемы.
3. Большое значение имеет КПД, определяющий долю потерянной энергии на сопутствующие процессы. Оптимальное значение коэффициента должно быть не менее 90%. У качественных приборов КПД равен 95%.
4. В бытовых условиях лучшим вариантом выбора являются однофазные инверторы, так как бытовые приборы и устройства работают на токе напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц. Трёхфазные ИВ выдают ток напряжением 315, 400 и 690 в.
5. Дорогое оборудование производители оснащают выходными трансформаторами. Наличие таких устройств определяется распределением 1 кг массы прибора на каждые 100 Вт мощности.
6. Надёжный качественный преобразователь должен иметь несколько контуров защиты. Это вентилятор принудительного охлаждения, а также предохранители от короткого замыкания и ограничители скачков напряжения.
7. Наличие режима ожидания позволяет существенно уменьшить скорость разряда аккумуляторов. Переход в дежурное состояние не выключает полностью инвертор. Потребляемая энергия уменьшается в несколько раз и расходуется лишь на поддержание прибора в рабочем состоянии.
8. Рабочий диапазон температуры производитель указывает в сопроводительной документации. На это надо обращать внимание при эксплуатации ИВ в помещении без отопления.
9. Если мощность солнечных батарей превышает 5 кВт, то устанавливают несколько инверторов. Оптимальным решением будет использование одного ИВ на каждые 5 кВт.

Особенности подключения инвертора

К подключению солнечного преобразователя надо относиться с большой ответственностью. От правильности подсоединения ИВ зависит эффективность работы всей гелиосистемы. Следует учитывать некоторые особенности подсоединения инверторов:

• Провод, соединяющий солнечную панель с инвертором, должен иметь как можно меньшую длину и большое сечение. Расстояние между элементами будет оптимальным до 3-х метров. Лучшим вариантом будет, когда прибор установят в непосредственной близости к солнечной панели.
• Кабель от преобразователя до раздаточной точки с напряжением 220 вольт можно удлинять, но в разумных пределах (до 5 м).
• Подсоединение кабелей и проводов выполняется с использованием клемм. Не допускаются скрутки токонесущих жил.
• Применение контроллера обеспечит своевременное включения ИВ после полной зарядки аккумуляторов.

Дополнительная информация. В будущем ожидается появление более совершенных гелиосистем, которые полностью освободят небольшие объекты от привязки к централизованному энергоснабжению.

Обеспечение современными солнечными системами может свести к минимуму потребление электроэнергии от сетевых источников. Следует помнить о том, что дешевизна преобразователей солнечной энергии будет приносить потребителю свои «сюрпризы». Дорогое оборудование обладает превосходной эффективностью и приносит существенную экономию затрат на электричество.

Видео

Источник