Инвертор за слънчеви батерии: видове устройства, преглед на модели, особености на свързване

Слънчевите системи по целия свят се развиват с огромни темпове. Международната енергийна агенция в своя годишен доклад отбеляза, че през 2016 г. броят на въведените в експлоатация слънчеви електроцентрали за първи път надмина този на въглищните.

Сърцето на системата за слънчева енергия е инверторът за соларни панели, чиято задача е да трансформира постоянния ток в променлив. Ще разкажем как да изберете оптималния вариант на устройството и как да го инсталирате правилно. Следвайки нашите препоръки, ще можете да сглобите безупречно работеща мини електроцентрала.

Видове инвертори за соларни панели

Без инвертор енергията, произвеждана от слънчевата система, ще бъде напълно безполезна за битови нужди. Съществуват 3 вида инвертори според типа на използване:

• автономни;
• мрежови;
• многофункционални.

Инверторите от първия вид се обозначават с 'off grid'. Те са свързани към соларния модул, част са от обособена фотоелектрическа система и не контактуват по никакъв начин с външната електрическа мрежа. Тяхната мощност варира в границите от 100 до 8000 W.

Синхронните или мрежови инвертори функционират синхронно с централизираната система за електроснабдяване. Преобразователите с обозначение 'on grid' не само изпълняват ролята на преобразувател, но и коригират такива параметри на мрежата като амплитудни промени, показатели на честотата и други.

Ако във външната мрежа се наблюдават неизправности, инверторът автоматично се изключва. Такива инвертори акумулират електрическа енергия в акумулаторни батерии.

Ако общата мощност на използваните в дома уреди е по-малка от потенциалните възможности на слънчевата електроцентрала, то излишъците от произведената електрическа енергия постъпват във външните електрически мрежи. Ако мощността не е достатъчна за нормалната работа на домакинските уреди, то се осъществява допълнително захранване отвън.

Параметрите на инвертора от страна на променливото напрежение се определят въз основа на общата консумирана мощност на всички уреди, свързани към електрическата мрежа на потребителя. От страна на постоянния ток инверторът се подбира въз основа на номиналната мощност на слънчевите панели.

При липса на напрежение захранването се подава от зареден акумулатор. В случай, когато в системата не са включени акумулаторни батерии, енергията, произведена от слънчевата електроцентрала, отива в общата мрежа.

Мрежовите фотоволтаични инвертори с голяма ефективност използват енергията, получавана от слънчевите батерии. Те са гаранция за стабилност на електроснабдяването и се отличават с висок КПД, надхвърлящ 90%.

Хибридният или многофункционалният инвертор е надеждно оборудване. Той съчетава свойствата на първите два преобразувателя, притежава голям брой настройки. Това е най-добрият вариант за устройство на домашна слънчева станция, но и най-скъпият.

Всички съществуващи слънчеви инвертори се делят на видове и по изходно напрежение. В зависимост от този параметър те биват синусоидални и меандрови. Тъй като при първия стойността на изходното напрежение е почти същата като на захранващата електрическа мрежа, това е добър вариант, когато в дома има високочувствителна техника.

Постоянната стойност на напрежението е гаранция за безопасност за домашното електротехническо оборудване. Графично формата на сигнала на изхода при такъв инвертор от синусоидален тип се изобразява като чиста синусоида.

При работа на оборудването най-добрата форма на меандъра е идеалният синус. Това е особено важно за телекомуникационна апаратура, медицинска техника, високоточни измервателни уреди, поради което, дори и въпреки високата цена на сложните инвертори, други варианти в този случай няма. Производителите посочват сведения за формата на изходния сигнал в неговите характеристики.

Меандровите или несинусоидалните преобразуватели, за разлика от синусоидалните, имат геометрия на сигнала на изхода във вид на импулси с правоъгълна форма, така наречения модифициран синус. Инверторите, отнасящи се към този тип, не могат да се използват за отделни видове товар, но за уреди, използващи активната съставка на мощността, те напълно подхождат.

Критерии за избор на преобразувател

При избора на такъв елемент от хелиосистемата като инвертор е важна не само геометрията на сигнала на изхода, но и неговата мощност. Специалистите съветват да се комплектоват слънчеви батерии с преобразуватели, чиято номинална мощност е по-висока от общата мощност на наличната техника с около 25 – 30 процента.

Необходимо е също да се вземе предвид натоварването, възникващо при едновременното включване на няколко уреда с голяма пускова мощност.

Още един критерий при избора на инвертор е неговият КПД, който определя загубите на енергия за съпътстващи процеси. В зависимост от модела той има различна стойност, намираща се в границите 85-95%. Оптималният избор е КПД не по-нисък от 90%.

Инверторите биват както еднофазни, така и трифазни. Първите се отличават с по-ниска цена, но изборът им е оправдан, когато консумираната мощност е под 10 kW. Стойността на напрежението при тях е 220 V, а честотата 50 Hz. Трифазните инвертори имат по-широк диапазон на напрежението — 315, 400, 690 V.

Производителите на качествено оборудване комплектоват своите изделия с изходни трансформатори. Съществува зависимост между теглото на инвертора и неговите технически характеристики — ако на всеки kg от неговата маса се падат 100 W мощност, значи трансформаторът е включен в неговата схема.

Различен може да бъде и броят на инверторите в системата. В този въпрос следва да се ръководим от следните препоръки: ако мощността на слънчевите батерии не надвишава 5 kW, то за такава система е достатъчен един инвертор. За батерии с по-голяма мощност може да са необходими 2 или повече инвертора. Оптимално е, когато един инвертор се пада на всеки 5 kW.

За работа в мрежа, която съчетава използването на стандартна електрическа енергия и енергия, доставяна от слънчеви батерии, се използват хибридни инвертори. С особеностите на устройството и правилата за избора им ще Ви запознае препоръчваната от нас статия.

Преобразувателите могат да се различават един от друг по схеми, геометрия на изходния сигнал, други определящи величини. Отделни преобразуватели се комплектоват със зарядни устройства. Ако излезе от строя един от инверторите, системата няма да прекрати своята работа.

Особености на свързване на инвертора

От правилното свързване на слънчевия инвертор зависи ефективността на работа на цялата хелиосистема. Основното е да се спази правилото: кабелът, който пренася постоянен ток, трябва да има минимално допустима дължина и максимално сечение.

Ако потребителят се намира далеч от слънчевите елементи, следва да се удължи чрез надграждане електрическият кабел, който транспортира променлив ток 220 V. Дължината на проводника между инвертора и слънчевия панел трябва да варира в рамките на 3 m и никак не повече.

Най-добрият вариант е, когато инверторът е разположен близо до слънчевата батерия. Особено строги условия се налага да се изпълняват при свързване на инвертори, които превишават по мощност 0,5 kW.

Присъединяването на проводниците трябва да бъде здраво, тъй като недостатъчно плътната връзка предизвиква искрене, което може да стане източник на пожар. При монтажа на автономен инвертор за осигуряване на непрекъснато електрозахранване на обекта, веригата за постоянен ток трябва да бъде оборудвана с автоматични прекъсвачи.

Най-доброто решение при свързване на инвертора е прилагането на обвързване от хибриден тип както за постоянен, така и за променлив ток. В основата на принципа стои особен ред на включване на преобразувателя. Той се включва от контролер за слънчеви батерии след като се заредят акумулаторите.

Такова решение увеличава качеството на работа на оборудването. В региони, където често спират електроенергията, или в домове, разположени в райони, където преобладава облачно време, този вариант работи много ефективно.

Преглед на модели инвертори

Преобразуватели за слънчеви панели произвеждат много производители, както местни, така и чуждестранни. Цялото оборудване има различни характеристики, нива на качество, свой набор от функции и технически възможности.

Инвертори от местен производител

Широк асортимент от тези изделия с мощност 800 – 1200 W произвежда руският производител МАП «Енергия».

Компанията произвежда няколко линии инвертори:

1. Синусоидални инвертори с форма на сигнала като чист синус — МАП SIN.
2. Синусоидални преобразуватели с функция за отнемане на допълнително количество енергия от акумулаторите — МАП HYBRID.
3. Трифазни инвертори — МАП HYBRID 3 фази.

Инверторите, произвеждани от тази фирма, могат да зареждат акумулатори от всички типове. За целта те разполагат с зарядно устройство с голяма мощност.

Постижение на компанията е инвертор с рекордна мощност – 20 kW, който издържа максимално натоварване от 25 kW. Този модел може да осигури надеждно захранване на голяма жилищна къща с много техника.

Инверторите МАП «Енергия» се използват не само в частни домакинства, но и в много отрасли на промишлеността. Те се използват в медицината, строителството, на метеорологични станции.

Преобразователи Conext на компанията Schneider Electric

Френската компания Schneider Electric произвежда инвертори с високи експлоатационни характеристики, които позволяват използването им в различни климатични условия.

Покритието на корпуса, което притежава висока корозионна устойчивост, позволява успешно преминаване на тест със солена мъгла. Те са предназначени за слънчеви батерии, монтирани както на покривите на частни вили, така и на жилищни блокове.

Производителят проверява надеждността на оборудването си чрез разнообразни методи и тестове. В конструкцията на инверторите Conext липсват електрохимични кондензатори, което е гаранция за дълготрайна експлоатация.

Инверторите Conext, дори при максимални натоварвания, имат КПД 97,5%. Някои модели са оборудвани с разпределителен блок, така че отпада необходимостта от монтаж на външно ел. табло.

Големият асортимент от изделия позволява избор на подходящ модел за слънчеви системи с мощност 3 – 20 kW.

Инвертори на компанията TBS Electronics

Тази холандска компания, присъстваща на пазара от 1996 г., произвежда както маломощни, така и по-мощни синусоидални преобразуватели за слънчеви панели Poversine с номинална мощност от 175 до 3500 W.

На снимката е модел на професионален инвертор Powersine PS3500-24. Той може да се използва за осигуряване на непрекъснато захранване на отоплителни котли, помпи, компютри и други малки натоварвания. Оборудван е с надеждна електроника, високоякостен метален корпус.

Линията Powersine се характеризира с много чиста синусоида на изхода, затова използването на тези инвертори гарантира правилна и дълготрайна експлоатация на високочувствителни уреди. Оборудването е оборудвано със защита от КЗ (късо съединение), температурни скокове, претоварвания. С тези инвертори могат да се стартират товари до 500 V с пусков ток, надвишаващ номиналния десетки пъти.

Мрежови инвертори Kostal

Фирмата произвежда иновативни висококачествени инвертори с мощност от 1,5 до 20 kW, както еднофазни, така и трифазни. Конструкцията включва автоматичен превключвател за променлив ток, MPP трекери, монитор, брояч S0 и много други опции в базовата комплектация. Всичко това прави възможно внедряването на инвертора в системата „умен дом“.

Инверторите Kostal са лесни както за експлоатация, така и за инсталация. Вградената панела е информативна и разбираема, позволява да се наблюдава неговата работа.

Благодарение на високото качество на материала на корпуса, преобразувателят се инсталира както навън, така и вътре в дома. Сглобяването се извършва в Европа, следователно качеството отговаря на Европейските стандарти. Гаранцията на производителя е 5 години.

Инвертори ABi-Solar от Тайван

Тези инвертори, произведени в Тайван, на нашия пазар са представени от серия автономни преобразуватели SL/SLP, автономно-мрежови хибридни инвертори (НТР) и линията хибриди НТ.

Автономните преобразуватели са оборудвани с контролери за зареждане от слънчеви батерии. Това оборудване притежава тройна функционалност — работи като инвертор, контролер и зарядно устройство.

Конструкцията включва течнокристален дисплей, позволяващ да се контролират основните параметри на слънчевата система. КПД на инверторите SL/SLP е около 93%. В моделите SLP има защита от прах.

Към бюджетния вариант спада инвертор от новата серия ABi-Solar HTP. Той работи само при наличие на акумулатор. Особено популярна е серията НТ, която включва хибридни инвертори, еднофазни и трифазни, отличаващи се с отлично качество на сглобяване.

Преобразувателите SL0912 и SL1524 също са от бюджетните. Те работят в 2 режима — битово непрекъсваемо захранване и със слънчеви батерии. Имат 2 режима за поддържане на напрежение: от 180 до 260V и от 100 до 300V.

Вторият режим позволява да се увеличи времето за експлоатация на батериите за сметка на по-малкото им използване, но може да захранва само оборудване, което не е много чувствително към качеството на електричеството.

Инвертор ABi-Solar SL 1012 PWM притежава мощност 800 W. Изходният ток има немодифицирана синусоида. Може да се използва за реализация на електрическа енергия, произведена от слънчеви панели по „зелен“ тариф.

Инверторите ABi-Solar дават възможност да се увеличи работният температурен диапазон на акумулаторите и да се автоматизира процесът на зареждане-разреждане.

Мрежови инвертори на компанията GoodWE

Тази китайска компания произвежда мрежови инвертори с различна мощност и ги доставя на пазара на ниска цена. Към инвертора се прилага специална програма, позволяваща да се изчисли слънчевата система, като се вземе предвид разположението на слънчевите панели спрямо посоките на света и други ориентири.

Съществува възможност да се наблюдава работата на преобразувателя чрез таблет или смартфон, но предварително ще трябва да се инсталира специално предназначено за това приложение на базата на операционна система Android.

Изводи и полезно видео по темата

Тук мениджърът на продаващата компания разказва за принципите на избор на инвертор:

В това видео е осветен въпросът за свързване на инвертора:

Фотоволтаичният мрежов инвертор, като неразделна част от хелиосистемата, позволява да се получи пълна независимост от централизираното електроснабдяване и покачването на цените на енергоносителите.

„Умните системи“, включващи мрежов преобразувател, правят процеса на потребление на енергия достъпен, надежден и управляем. При това никак не се нарушава комфортът в дома.

Искате ли да разкажете как сте сглобили собствена мини-електроцентрала с инвертор за хелиобатерии? Разполагате ли с ценна информация по темата, която може да бъде полезна на посетителите на сайта? Пишете, моля, коментари в намиращия се по-долу блок, публикувайте снимки и задавайте въпроси.