Виды инверторов для солнечных батарей

Популярность использования солнечных батарей растет с каждым годом. Область применения набирает масштабы, их можно встретить при оборудовании тепличных комплексов, частных жилых помещений, многоквартирного фонда, фермерских хозяйств.

Сложность системы в том, что при этом вырабатывается постоянный ток, который может подойти для сварочных аппаратов, освещения, электронных схем, старых автомобилей, зарядки аккумуляторов и т. д.

Инверторы для солнечных батарей: виды и особенности

Для организации полноценно функционирующей гелиосистемы требуется наличие еще нескольких элементов, в том числе и инвертора – сердца всей системы.

Выбор следует осуществлять исходя из места установки и назначения прибора.

Для чего нужен инвертор солнечных батарей

В нашем мире много систем, потребляющих переменное напряжение в 220 В.

В этом случае, необходим инвертор для солнечных батарей для преобразования тока в переменный, иначе его производство становится бессмысленным.

Солнечные панели генерируют постоянное электричество с напряжением в 12 В, 24 В и максимальное значение – в 48 В. Именно инвертор делает использование таких батарей пригодным для сети в 220 В.

Принцип работы солнечной батареи

Конструктивные особенности

Сам инвертор состоит из низкочастотного адаптера (диоды и выпрямитель), варикапа (функционирует за счет триодов проводимостью более 4 мк), динисторов (обеспечивают чувствительность) и обкладки.

Многие модификации таких агрегатов состоят из обязательного элемента – блока-бесперебойника.

При отсутствии подачи постоянного тока в случае аварий электросетей, электричество не прекратит поступление в аккумуляторную батарею (заряжается через зарядную установку), далее в инвертор и к месту потребления энергии в электроприборы.

В структуру источника бесперебойного питания входит мониторинг уровня напряжения за счет микроконтроллера. Он дает команду к подключению источников питания в случае остановки основной подачи электричества.

Наличие трансформатора в конструкции является необязательным звеном, зачастую утяжеляя ее. Но, при наличии этого элемента, появляется возможность вызвать сигнал на выходе супервысокого качества.

В конструкцию системы может входить вентилятор, функционирующий принудительно и рассчитанный на бесшумную работу с несколькими режимами (в самых дорогих моделях).

Существует возможность объединения нескольких инверторов в трехфазные агрегаты с увеличенной мощностью и расширенным кругом задач, рассчитанные на 380 В (трехфазная сеть).

Современные солнечные инверторы

Принцип работы

Сначала солнечная батарея выступает в роли преобразователя солнечных лучей в электрический ток, затем должным образом происходит заряд аккумуляторной системы током и правильным напряжением, поддержание этого заряда в аккумуляторах, и, за счет подсоединения инверторного аппарата постоянный ток преобразуется в переменный.

Инвертор – устройство полупроводникового типа, то есть золотая середина между электропроводимостью металлов и диэлектриков (одни имеют очень высокую отметку этого показателя, другие не проводят электричество). Для использования энергии в темное время суток, накопление происходит в аккумуляторе.

Важные характеристики

• во избежание пустой траты энергии, коэффициент полезного действия должен превышать уровень в 90%; среднее значение доходит до 94%, у оптимальных моделей – до 99%;
• категорическое отсутствие радиопомех;
• условие: стабилизированное напряжение на выходе (преимущество отдается трапециевидному типу); минимальное напряжение на входе;
• низкий показатель гармоник;
• диапазон температурного режима — чем шире, тем лучше (влияет на качество работы прибора);
• восприимчивость к нагрузкам;
• защита от перегрузок и перегревов;
• минимизация потерь при отсутствии напряжения (при холостом ходе);
• номинальная мощность и максимальный ток на выходе и входе;
• средне-взвешенная эффективность – коэффициент, показывающий полезность при переменных значениях напряжения;
• диапазон определения максимально возможного напряжения (точку возможной характеристики мощности сетевого инвертора для солнечных батарей);
• уровень защиты кода исполнения от внешнего доступа воды и твердых объектов.

Выбор инвертора

При подборе подходящего инвертора для солнечных панелей необходимо учитывать нагрузку мощности на пике активности (номинальные значения в этом случае не учитываются), для этого находим произведение пускового тока и напряжения в сети. В упрощенных моделях достаточно рассчитать ток по номиналу. От солнечной панели к потребителю тока идет напряжение в 12 В, контролер отправляет сигнал в инвертор, где, преобразуя напряжение, на выходе будет 220 В.

Сетевые модификации

Эта разновидность инверторов создается на основе емкостных диодов (варикапов) с низкочастотным модулятором для вариаций.

Использование сетевых конструкций чаще всего подходит для солнечных панелей в виде тарелки. Многие из них имеют проводимость больше 40 мк, с подкладками в изоляторах, некоторые функционируют сквозь контролер заряда.

Что касается инверторных выпрямителей, то их частота превышает показатель в 30 Гц.

Преимущества: компактность, высокая защищенность, приемлемая скорость преобразования с низким уровнем энергопотребления.

Гибридный инвертор может все, что сетевой, плюс дополнительно имеет несколько функций: повышать мощность сети при перегрузках, продолжать работу при потере сети в 220 В, убирает проблему со счетчиками.

Некоторые производители, совмещая в приборе инвертор и контроллер, пытаются убедить клиентов, что их преобразователи являются гибридными, хотя это неправда, эти устройства называются комбинированными.

Особенность гибридного инвертора заключается в умении параллельно получать нагрузку из сети и от аккумуляторной батареи и имеет приоритетное значение от источника с постоянным током, не пренебрегая источниками с постоянной подачей электричества.

При определении приоритетного ресурса, основная нагрузка ложится на него, недостающее электричество берется от второго элемента питания.

Автономные инверторы

Подходят для солнечных панелей различных мощностей, приспособлены функционировать при перенапряжении силы тока до 4 А, оборудуются на три обкладывания.

Преимущества: можно установить низкоомный варикап, электропроводимость низкая, возможность настройки частотности вариантов. Стабильно действуют при повышенной влажности, скоростное преобразование, рыночная цена вполне приемлемая для потребителя.

Классификация по признаку формы на выходе: прямоугольный, синусоидальный и псевдосинусоидальный сигнал.

С прямоугольным сигналом

По рекомендациям специалистов эти устройства лучше применять для подачи энергии к осветительным приборам.

• Преимущества: проходная цена, простота в использовании.
• Недостатки: нет прикрытия от перепадов напряжения, узкий круг применения (не для всех приборов и устройств в быту походит по причине несовместимости).

Синусоидальный сигнал

Вырабатывают высококачественный ток с правильной синусоидой, чище идущего из розеток электричества. Подходит для подключения массивных бытовых приборов: холодильников, котлов, кондиционеров, насосов.

• Преимущества: дает защиту бытовым приборам от скачков напряжения.
• Недостаток: высокая стоимость.

Псевдосинусоидальный сигнал

Компромисс вариантов, представленных выше.

• Преимущества: обеспечивают функционирование всех бытовых устройств и техники, стоят недорого.
• Недостатки: не подходят для работы чувствительных приборов, создают помехи и шумовые волны.

Подключение инвертора

Чтобы правильно подключить инвертор, нужно знать ряд нюансов:

• кабель выбираем средней длины (не слишком длинный, и не короткий); при отдаленности солнечного элемента, его можно удлинить, при условии длины кабеля от источника энергии до инвертора не превышающей трех метров;
• обратить внимание на сечение кабеля (соответствие силе тока мощности прибора и сечения);
• обеспечить жесткое крепление кабеля, чтобы избежать появления искры и впоследствии – пожара;
• при применении бесперебойников, монтаж автоматических выключателей идет напрямую в цепь постоянно подающегося тока;
• обратить внимание на форму выходного сигнала напряжения инвертора перед использованием его в системе;
• определиться: какая нужна чистота сигнала, чтобы избежать поломок приборов, не все устройства могут работать при искаженной форме синуса (газовые котлы, насосы с непрерывным периодом циркуляции, подключение видео- и аудиокамер – требуют повышенной точности).

Принцип работы прост и каждый может подключить инвертор для солнечной батареи своими руками.

Схема подключения системы из солнечных батарей с сетью

Обзор моделей

Одна из самых дорогих моделей – фотоэлектрический инвертор производства Китай компании ChintPower Systems Co., LTD: форма сигнала в виде чистого синуса с низким уровнем шума (меньше 30 дБ), с номинальными характеристиками мощности и напряжения 1000 ВА и 230 В соответственно. Максимальная мощность солнечной батареи с таким инвертором – 1200 Вт. Стоимость 40669 рублей.

Самая бюджетная модель – инвертор/зарядное устройство от компании Cyber Power: сигнал с чистой синусоидой, автоматическое переключение, подходит для маломощных приборов, максимальная и номинальная выходная мощность – 200 ВА, выходное напряжение – 220 В, переключение на аккумуляторные батареи за 4 мс. Стоит недорого – 5900 рублей.

Золотая середина – инвертор с зарядным устройством и PWM контроллером от фирмы Voltronicpower: оптимальная модель с синусоидой чистой формы и пиковой мощностью в 1600 Вт; выходное напряжение – 230 В с частотой сигнала на выходе в 50 Гц. Стоимость колеблется в районе 20 000 рублей.

Панели устанавливаются на максимально освещенной части крыши или стены постройки для эффективного функционирования. Важно при монтировании панели соблюдать нужный угол к горизонту и учесть степень затемнения территории (крепить подальше от предметов, создающих тень).

Инвертор для солнечных батарей

Гелиосистемы по всему миру развиваются огромными темпами. Международное энергетическое агентство в своем ежегодном докладе отметило, что в 2016 г. количество введенных в действие солнечных электростанций впервые превзошло число угольных.

Сердце системы солнечной энергетики — инвертор для солнечных батарей, задача которого — трансформировать постоянный вид тока в переменный.

Виды инверторов для солнечных панелей

Без инвертора, вырабатываемая гелиосистемой энергия, для бытовых нужд будет совершенно бесполезной. Существует 3 вида инверторов по типу использования:

• автономные;
• сетевые;
• многофункциональные.

Инверторы первого вида имеют обозначение «off grid». Они подсоединены к солнечному модулю, являются частью обособленной фотоэлектрической системы и никак не контактируют с внешней электрической сетью. Их мощность варьирует в пределах 100 – 8000 Вт.

Синхронные или сетевые инверторы функционируют синхронно с централизованной системой электроснабжения.

Преобразователи с обозначением «on grid» не только выполняют роль преобразователя, но и корректируют такие параметры сети как амплитудные перепады, показатели частоты и другие.

Когда во внешней сети наблюдаются неполадки, инвертор автоматически отключается. Такие инверторы накапливают электроэнергию в аккумуляторных батареях.

Автономные инверторы обеспечивают независимость электроснабжения дома от работы централизованного источника. Параметры инвертора со стороны переменного напряжения определяют исходя из суммарной потребляемой мощности всех приборов, подключенных к электрической сети потребителя.

• Со стороны постоянного тока инвертор подбирают исходя из номинальной мощности солнечных панелей
• Если суммарная мощность используемых в доме приборов меньше потенциальных возможностей солнечной электростанции, то излишки выработанной электроэнергии попадают во внешние электрические сети.
• Если же мощности недостаточно для нормальной работы бытовых приборов, то осуществляется подпитка извне.
• При отсутствии напряжения питание подается от заряженного аккумулятора. В случае когда в систему не включены аккумуляторные батареи, энергия, произведенная солнечной электростанцией, уходит в общую сеть.
• Сетевые фотоэлектрические инверторы с большой эффективностью используют энергию, получаемую от солнечных батарей.

Они являются гарантией стабильности электроснабжения и отличаются высоким КПД, превышающим 90%

Гибридный или многофункциональный инвертор — оборудование надежное.

Он сочетает свойства первых двух преобразователей, обладает большим числом настроек. Это лучший вариант для устройства домашней солнечной станции, но и самый дорогой.

Все существующие солнечные инверторы делят на виды и по напряжению на выходе. В зависимости от этого параметра они бывают синусоидальными и меандровыми. Так как у первого величина выходного напряжения почти такая же, как и у питающей электрической сети, это хороший вариант, когда в доме присутствует высокочувствительная техника.

Постоянное значение напряжения является гарантией безопасности для домашнего электротехнического оборудования. Графически форма сигнала на выходе у такого инвертора синосуидального типа изображается в виде чистой синусоиды.

При работе оборудования лучшая форма меандра — идеальный синус. Особенно это важно для телекоммуникационной аппаратуры, медтехники, высокоточных приборов измерения, поэтому, даже не смотря на высоту цены сложных инверторов, других вариантов в этом случае нет.

Сведения о форме выходного сигнала производители указывают в его характеристиках

Меандровые или несинусоидальные преобразователи в отличие от синусоидальных имеют геометрию сигнала на выходе в виде импульсов прямоугольной формы так называемый модифицированный синус.

Инверторы, относящиеся к этому типу, нельзя использовать для отдельных видов нагрузки, но для приборов, использующих активную составляющую мощности, они вполне подходят.

Критерии выбора преобразователя

При выборе такого элемента гелиосистемы как инвертор важна не только геометрия сигнала на выходе, но и его мощность.

Специалисты советуют укомплектовывать солнечные батареи преобразователями, номинальная мощность которых выше суммарной мощности, имеющейся в томе техники, процентов на 25 – 30.

Необходимо также учитывать нагрузку, возникающую при единовременном включении нескольких приборов с большой пусковой мощностью.

Еще одним критерием при выборе инвертора является его КПД, определяющей потери энергии на сопутствующие процессы. В зависимости от модели он имеет разное значение, находящееся в пределах 85-95%. Оптимальный выбор — КПД не ниже 90%.

Инверторы бывают как однофазными, так и трехфазными. Первые отличаются более низкой стоимостью, но выбор их оправдан, когда потребляемая мощность составляет менее 10 кВт. Величина напряжения у них составляет 220В, а частота 50Гц. Трехфазные инверторы имеют диапазон напряжений более широкий — 315, 400, 690В.

Производители качественного оборудования укомплектовывают свои изделия трансформаторами выхода.

Существует зависимость между весом инвертора и его техническими характеристиками — если на каждый кг его массы приходится 100 Вт мощности, значит, трансформатор включен в его схему

Разным может быть и количество инверторов в системе.

В этом вопросе следует руководствоваться следующими рекомендациями: если мощность солнечных батарей не превышает 5 кВт, то для такой системы достаточно одного инвертора. Для батарей большей мощности может потребоваться 2 и больше инвертора. Оптимально, когда один инвертор приходится на каждые 5 кВт.

Преобразователи могут отличаться друг от друга схемами, геометрией выходного сигнала, другими определяющими величинами. Отдельные преобразователи комплектуют зарядными устройствами. Если выйдет со строя один из инверторов, система не прекратит свою работу.

Особенности подключения инвертора

От правильного подключения солнечного инвертора зависит эффективность работы всей гелиосистемы. Главное, соблюсти правило: кабель, передающий постоянный ток, должен иметь минимально допустимую длину и максимальное сечение.

1. Если потребитель находится далеко от солнечных элементов, следует удлинять путем наращивания электрокабель, транспортирующий переменный ток 220 В.
2. Протяженность провода между инвертором и солнечной панелью должна варьировать в пределах 3 м и никак не больше. Лучший вариант, когда инвертор расположен возле батареи.
3. Особо жесткие условия приходится выполнять при подключении инверторов, превосходящих по мощности 0,5 кВт.

Подсоединение проводов должно быть прочным, т.к. недостаточно плотное соединение вызывает искрение, что может стать источником пожара. При монтаже автономного инвертора для обеспечения бесперебойного электроснабжения объекта, цепь постоянного тока должна быть укомплектована автоматическими выключателями.

Лучшим решением при подключении инвертора является применение обвязки гибридного типа как по постоянному, так и переменному току. В основе принципа лежит особый порядок включения преобразователя. Его включает контроллер после того, как зарядятся аккумуляторные батареи.

Такое решение увеличивает качество работы оборудования. В регионах, где электроэнергию часто отключают, или в домах, расположенных в районах, где преобладает пасмурная погода, этот вариант работает очень эффективно.

Обзор моделей инверторов

Преобразователи для солнечных панелей выпускают многие производители как отечественные, так и зарубежные. Все оборудование имеет разные характеристики, уровни качества, свой набор функций и технические возможности.

Инверторы от отечественного производителя

Широкий ассортимент этих изделий мощностью 800 – 1200 Вт выпускает российский производитель МАП «Энергия». Компания производит несколько линеек инверторов:

1. Синусоидальные инверторы с формой сигнала в виде чистого синуса — МАП SIN.
2. Преобразователи синусоидальные с функцией отбора дополнительного количества энергии от аккумуляторов — МАП HYBRID.
3. Трехфазные инверторы — МАП HYBRID 3 фазы.

Инверторы, выпускаемые этой фирмой, могут заряжать аккумуляторы всех типов. Для этого у них имеется зарядное устройство большой мощности.

Инверторы МАП «Энергия» применяют не только в частных домохозяйствах, но и во многих отраслях промышленности. Они применяются в медицине, строительстве, на метеостанциях

Достижением компании является инвертор рекордной мощности — 20 кВт, выдерживающий наибольшую нагрузку 25 кВт. Эта модель может обеспечить надежным питанием большой жилой дом со множеством техники.

Преобразователи Conext компании Schneider Electric

Французская компания Schneider Electric выпускает инверторы, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками, позволяющими использовать их в условиях разного климата.

Покрытие корпуса, обладающее высокой коррозионной стойкостью, позволяет успешно пройти тестирование соляным туманом.

Они предназначены для солнечных батарей, установленных как на крышах частных коттеджей, так и многоквартирных домов.

Производитель проверяет надежность своего оборудования с использованием всевозможных методик и тестов. В конструкции инверторов Conext отсутствуют электрохимические конденсаторы, что является гарантией длительной эксплуатации.

Инверторы Conext, даже при максимальных нагрузках, имеют КПД 97,5%. Отдельные модели укомплектованы распределительным блоком, поэтому отпадает надобность в монтаже наружного электрощитка

Большой ассортимент изделий позволяет выбрать подходящую модель для гелиосистем мощностью 3 – 20 кВт.

Инверторы компании TBS Electronics

Эта голландская компания, присутствующая на рынке с 1996 г., производит как маломощные, так и более мощные синусоидальные преобразователи для солнечных панелей Poversine номинальной мощностью от 175 до 3500 Вт.

Он оснащен надежной электроникой, высокопрочным металлическим корпусом

Линейка Powersine характеризуется очень чистой синусоидой на выходе, поэтому применение этих инверторов гарантирует грамотную и длительную эксплуатацию высокочувствительных приборов.

Оборудование оснащено защитой от КЗ, температурных скачков, перегрузок. С этими инверторами можно запускать нагрузки до 500В с пусковой силой, превышающей номинальную в десятки раз.

Сетевые инверторы Kostal

Фирма выпускает инновационные высококачественные инверторы мощностью от 1,5 до 20 кВт как одно, так и трехфазные. В конструкцию включен выключатель переменного тока, срабатывающий автоматически, МРР-трекеры, монитор, счетчик S0 и много других опций в базовой комплектации. Все это делает возможным внедрение инвертора в систему «умный дом».

Инверторы Kostal несложны как в эксплуатации, так и в установке. Встроенная панель — информативная и понятная, позволяет мониторить его работу

Благодаря высокому качеству материала корпуса, преобразователь устанавливают и снаружи, и внутри дома. Сборку выполняют в Европе, поэтому качество соответствует Европейским стандартам. Гарантия производителя — 5 лет.

Инверторы ABi-Solar из Тайваня

Эти инверторы, выпущенные в Тайване, на нашем рынке представлены серией автономных преобразователей SL/ SLP, автономно-сетевых гибридных инверторов (НТР), линейкой гибридов НТ. Автономные преобразователи укомплектованы контроллерами заряда от солнечных батарей. Это оборудование наделено тройным функционалом — работает как инвертор, контроллер, зарядное устройство.

В конструкцию включен жидкокристаллический дисплей, позволяющий контролировать основные параметры гелиосистемы. КПД инверторов SL/ SLP — около 93%. В моделях SLP присутствует пылезащита.

К бюджетному варианту относится инвертор из новой серии ABi-Solar HTP. Работает он только при наличии аккумулятора. Особой популярностью пользуется серия НТ, включающая гибридные инверторы одно и 3-фазные, выделяющиеся отличным качеством сборки.

Преобразователи SL0912 и SL1524 также относятся к бюджетным. Они работают в 2 режимах — бытового бесперебойника и с солнечными батареями. Имеют 2 режима поддержания напряжения: от 180 до 260В и от 100 до 300В.

Последний режим позволяет увеличить время эксплуатации батарей за счет меньшего их использования, но может питать только не очень чувствительное к качеству электричества оборудование.

Инвертор ABi-Solar SL 1012 PWM обладает мощностью 800 В. Ток на выходе имеет немодифицированную синусоиду. Может применяться для реализации, произведенной солнечными панелями электрической энергии по «зеленому» тарифу

Инверторы ABi-Solar дают возможность увеличить рабочий диапазон температур аккумуляторов и автоматизировать процесс заряд-разряд.

Сетевые инверторы компании GoodWE

Эта китайская компания выпускает инверторы сетевые разной мощности и поставляет их на рынок по невысокой цене. К инвертору прилагается специальная программа, позволяющая выполнить расчет гелиосистемы с учетом расположения солнечных панелей по отношению к сторонам света и другим ориентирам.

Существует возможность вести наблюдение за работой преобразователя через планшет или смартфон, но предварительно придется установить специально предназначенное для этого приложение на базе операционной системы Android.

Фотоэлектрический сетевой инвертор, как неотъемлемая часть гелиосистемы, позволяет получить полную независимость от централизованного электроснабжения и роста цен на электроносители. «Умные системы», включающие сетевой преобразователь, делают доступным, надежным и управляемым процесс потребления энергии. При этом никак не нарушается комфорт в доме.

Обзор инверторов для солнечных батарей

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.

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;

Предварительно оценить технические параметры инвертора возможно даже по его весу. Исходя из того, что на 100 ватт выходной мощности приходится 1 кг собственной массы прибора, можно определить, оснащен ли инвертор выходным трансформатором. Выходной трансформатор положительно характеризует качественный инвертор.

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.

1. Длина проводов от солнечной батареи до инвертора не должна превышать 3 метров.
2. Особые требования предъявляются к подключению инверторов, с мощностью, превышающей 500 Вт.
3. Провода должны подсоединяться очень жестко, обеспечивая надежный электрический контакт между проводами и клеммами устройства.
4. 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.

10 важных параметров при выборе инвертора

Наверное каждый человек, впервые столкнувшийся с проблемой выбора инвертора для солнечной электростанции или системы резервного питания, задается следующим вопросом. Какой же инвертор выбрать — дешевый с псевдосинусоидой или дорогой с чистым синусом на выходе? Однако, за этим немаловажным вопросом можно упустить множество факторов, о которых сначала даже и не задумываешься.

Рассмотрим основные параметры инверторов, на которые стоит обратить внимание при покупке:

Входное напряжение.

Выбор входного напряжения необходимо согласовывать с мощностью инвертора, поскольку с увеличением выходной мощности растут входные токи, что приводит к более тяжелым условиям работы транзисторов выходного каскада и к большим потерям на соединительных проводах. Снизить входные токи и соответственно уменьшить потери позволяет выбор более высокого входного напряжения, которое бывает одним из следующих: 12, 24, 48 В.

Мы рекомендуем выбирать напряжение:

• 12 В при мощности до 600 Вт,
• 24 В при мощности от 600 до 1500 Вт,
• 48 В при мощности более 1500 Вт.

Номинальная и пиковая выходная мощность.

В идеале, номинальная выходная мощность инвертора должна быть равна сумме мощностей всех нагрузок. Однако, в реальности чаще делают выбор по нагрузке с максимальной мощностью.

При этом необходимо учитывать и пусковые токи всех нагрузок, которые могут быть в 10 раз больше рабочих (например у холодильников или насосов).

Умножив пусковой ток на напряжение (220 В) мы получим пусковую мощность, которая должна быть меньше пиковой.

Стоит отметить, что если производитель не указывает отдельно пиковую выходную мощность, то скорее всего указанная в качестве номинальной в действительности является пиковой.

Форма выходного напряжения (чистый синус, квазисинусоида, прямоугольная).

Если Вы хотите избежать большинства проблем, то покупайте качественный синусоидальный инвертор, поскольку все индуктивные нагрузки (холодильники, насосы, кондиционеры и т.п.) просто не будут работать при прямоугольной форме выходного напряжения.

Квазисинусоида — это своего рода компромисс между прямоугольной формой и чистым синусом. Большинство синусоидальных моделей являются качественными, однако встречаются и ненадежные экземпляры.

Вес.

Одним из косвенных признаков качественных инверторов является их вес. Дело в том, что в дешевых некачественных моделях используют бестрансформаторную схему, которая подвержена выходу из строя в момент включения нагрузки из-за очень больших переходных токов. Соответственно, такие модели очень легкие.

Все, без исключения, качественные инверторы используют выходной трансформатор, который имеет большой вес. Грубо можно оценить вес по простой формуле — 1 килограмм на 100 Ватт выходной номинальной мощности, т.е. например 600 Вт — 6 кг. Если же 600-Ваттная модель имеет вес всего лишь 2-3 кг, то в ней точно нет выходного трансформатора.

Вентилятор охлаждения.

Если выбранная Вами модель оснащена вентилятором для принудительного охлаждения, то стоит поинтересоваться, работает ли он всегда или только при перегреве, регулируется ли его скорость? В качественных моделях вентилятор отключается при небольшой нагрузке, делая работу инверторов абсолютно бесшумной, что бывает немаловажным при домашнем использовании.

Защиты.

Качественный инвертор должен обладать максимальным количеством защит:

• от высокого и низкого напряжения аккумуляторной батареи,
• от короткого замыкания (КЗ) по выходу,
• от перегрузки по выходу,
• от перегрева.

Наличие защит предотвратит выход из строя в экстренных ситуациях.

КПД.

Коэффициент полезного действия солнечного инвертора в конечном счете определяет сколько энергии будет потрачено впустую (просто на то, чтобы он работал). Современные модели имеют КПД 90-95%. При КПД ниже 90% более 10% энергии будет истрачено впустую, что не допустимо для солнечной электростанции, где каждый Ватт на счету.

Потребляемая мощность без нагрузки и в режиме ожидания.

Одним из важных параметров также является потребляемая мощность без нагрузки. Этот параметр должен быть в районе 1% от номинальной мощности. То есть, например, если номинальная мощность равна 600 Вт, то потребление без нагрузки должно быть около 6 Вт.

Если Вы не собираетесь каждый раз выключать инвертор для солнечной батареи после использования, то нужно выбирать модель с минимальным потреблением в режиме ожидания, чтобы минимум энергии тратился на поддержание работы системы. Большим плюсом в этом случае является наличие дежурного режима, потребление в котором сокращается еще более значительно.

Наличие дежурного режима (режима ожидания).

Наличие дежурного режима позволяет значительно сэкономить энергию, запасенную в аккумуляторах. Однако и здесь есть нюанс.

Чтобы не возникло проблем с подключением нагрузок малой мощности, нужно, чтобы дежурный режим можно было отключать вручную.

Поскольку, если его нельзя отключить, то может возникнуть ситуация, когда инвертор не выйдет из дежурного режима при подключении нагрузки (например зарядника сотового телефона).

Рабочий температурный диапазон.

В случае, если Вы планируете использовать инвертор в неотапливаемом помещении, необходимо обратить внимание на рабочий температурный диапазон выбранной модели. Кроме того, широкий температурный диапазон обычно указывает на то, что подразумевается не только бытовое, но и профессиональное использование устройства, что в свою очередь косвенно говорит о высоком качестве.

Надеемся, приведенные выше советы помогут Вам сделать выбор инвертора!

Солнечный инвертор

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.

Что это такое

Солнечный инвертор – это техническое устройство, служащее для преобразования постоянного электрического тока, напряжением 12/24/48 В, вырабатываемого солнечными батареями, в переменный, используемый для освещения и питания различных приборов и устройств напряжением 220/380 В.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.