Как правильно выбрать инвертор / бесперебойник

Системы электроснабжения, в которых применяются инверторы.

• Система бесперебойного питания для дома, либо промышленного объекта при пропадании основной сети.
• Система бесперебойного питания с солнечными батареями или другим альтернативным источником электроэнергии. В такой системе инвертор/бесперебойник, должен иметь функцию приоритетного использования энергии от альтернативного источника (солнечные батареи, ветрогенератор), благодаря которой, сначала на ваши электроприборы поступает энергия от солнечных батарей, и только если её не хватает, будет «добор» электроэнергии из сети. Данная возможность позволит свести счета за электроэнергию к нулю.
• Полностью автономная система электроснабжения, когда центральной сети нет вообще.
• Путешествия, походы ит.д.

При одинаковой мощности инверторы могут существенно отличаться по возможностям и цене, например:

• инверторы с модифицированной синусоидой (устаревшая технология, так как не всё оборудование может работать от таких инверторов)
• инверторы с чистым синусом
• высокочастотные
• низкочастотные
• без зарядного устройства
• с зарядным устройством и автоматическим переключением сеть/инвертор (бесперебойник)
• со встроенным стабилизатором или солнечным контроллером
• гибридные инверторы
• сетевые инверторы

Итак, что такое модифицированная синусоида и чистая синусоида

Это форма напряжения 220В на выходе инвертора. Инвертор должен иметь чистый синус, в противном случае, многие электроприборы и котлы отопления не будут работать.

Высокочастотные инверторы

Обычно это инверторы маленькой мощности, без зарядного устройства, с маленьким трансформатором, маленькими конденсаторами, небольшого размера, с низкой ценой. Так же, низкие надёжность и КПД данных устройств.

Чаще всего данные инверторы используются в автономных системах электроснабжения с маленьким потреблением.

Низкочастотные инверторы

Низкочастотные инверторы работают на низкой частоте преобразования энергии от аккумуляторов, частота 50 Гц., которая соответствует частоте централизованной сети. На такой частоте работают, более менее большие и тяжёлые трансформаторы. Такой трансформатор является промежуточным буфером между электроникой инвертора и нагрузкой, что увеличивает надёжность инвертора.

На фото ниже инвертор TrippLite 6 кВт (внутри, вид сбоку, стандартный трансформатор справа)

У инвертора МАП HYBRID 6 кВт внутри (вид сверху, трансформатор «тор» слева). Тор имеет большее КПД чем у обычного трансформатора и меньше наводит помех. Так же у инверторов с тором ниже самопотребление электричества на холостом ходу.

Трансформатор занимает чуть менее половины корпуса приборов, увеличивая размер и вес низкочастотного инвертора, по сравнению, с высокочастотниками. Благодаря трансформатору возрастает мощность и надёжность инверторных систем.

Самые именитые и дорогие мировые бренды, из-за непревзойдённых параметров торов, используют в своих инверторах только низкочастотные трансформаторы в виде тора.

Какой инвертор выбрать на 12-ть, 24 или 48 Вольт

Аккумуляторные батареи могут быть 2-х, 6-ти и 12-ти вольтовые, а коммутировать их можно последовательно либо параллельно, либо последовательно-параллельно, наращивая их общую ёмкость. Чаще всего инверторы выпускают рассчитанные на 12 В или на 24 В или на 48 В. Очень редко можно встретить модели на 96 В, т.к. такое напряжение уже считается опасным. Напряжение 12 В можно встретить в бортовой сети автомобиля, 24 В – в автобусах и на яхтах. В принципе, любое из этих напряжений может работать с инвертором, для бесперебойного питания электрооборудования дома. Однако низкое напряжение не позволяет технически получить большую мощность. Так, например, из 12-и вольт невозможно получить мощность более 3-х кВт, из 24-х вольт – более 9 кВт, а из 48-и В – более 18 кВт. Понятно, что высокочастотные инверторы обычно делаются на 12 В и мощностью до 3-х кВт (и рассчитаны они на применение в автомобилях), а мощные низкочастотные инверторы обычно представлены моделями на 24 или 48 В с мощностью от 3 кВт и выше (и рассчитаны они на применение в доме или здании). Это в среднем. Но бывают и исключения, когда например, высокочастотные инверторы, прежде всего за счёт своей низкой цены, пытаются занять свою нишу в домашнем сегменте или наоборот, бесперебойники, сделанные по низкочастотной технологии с тором мощностью всего 900 Вт, имеющие относительно большой вес и цену, пытаются занять нишу в сегменте высокочастотных инверторов за счёт таких своих качеств, как надёжность, мощные зарядные возможности и широкий функционал.

Инверторы со встроенным стабилизатором

Что такое стабилизатор напряжения? Обычно это отдельное устройство, позволяющее в широком диапазоне, и с хорошей точностью, выравнивать напряжение промышленной сети, если оно очень низкое или высокое. Например, качественный стабилизатор, позволяет поднять до 220 В сетевое напряжение, даже если в сети всего 120 В. Или наоборот, понизить сетевое напряжение, допустим с 270 В, до тех же 220 В. Качественные стабилизаторы выполнены на долговечных и быстродействующих симисторах, имеют минимум 8 переключающихся порогов. Ну а теперь посмотрите на характеристики встроенной в инвертор функции стабилизатора. Обычно это только 2 или 3 порога, используются не симисторы, а реле. В итоге, малая долговечность и узкий диапазон выравнивая сетевого напряжения. И есть ещё одна неприятная особенность у инверторов со встроенным стабилизатором. Они мало подходят для использования в условиях автономии, то есть там, где нет сети вообще. Ведь даже имея хорошее встроенное зарядное устройство, они не могут заряжать аккумуляторы от большинства обычных бензо/дизель генераторов. Почему? Потому, что именно из-за встроенного стабилизатора, они требуют очень качественного и устойчивого напряжения на своём сетевом входе. Т.е. генератор должен быть дорогим и с большим запасом мощности (а такой стоит в несколько раз дороже обычных генераторов).

Почему же встроенный в инверторе стабилизатор так повышает его требования к качеству и мощности бензо/дизель или газо генератора? Посудите сами. Генератор при увеличении нагрузки, чтобы удержать напряжение в районе 220 В, автоматически прибавляет обороты. При снижении нагрузки – снижает обороты по той же причине. Теперь рассмотрим цепочку генератор – стабилизатор – инвертор – меняющаяся нагрузка. Допустим, что-то включили, например электрочайник мощностью 2 кВт. Нагрузка подастся на 220 В, проходящее через стабилизатор, от работающего генератора. Напряжение в первую долю секунды начнёт проваливаться. Как вы думаете – кто среагирует первым стабилизатор или генератор? Правильно, стабилизатор, так как генератор более инерционен, обороты мгновенно не поднимешь.

Итак, стабилизатор переключится на повышающую обмотку, чтобы компенсировать провал. Но затем этот провал всё же доходит и до генератора. Генератор со своей стороны тоже повысит напряжение. На это повышение снова среагирует стабилизатор и понизит порог, на стабилизатор опять среагирует генератор и т.д. Возникнет колебательный процесс, который может пойти в разнос. И тогда одно из двух – система будет аварийно отключаться, или, этот колебательный процесс быстро затухнет и всё войдёт в норму. Так вот всё почти мгновенно «устаканивается», в том случае, если генератор качественный и имеет большой запас мощности. Тогда он на чайник 2 кВт будет реагировать как на «муху залетевшую в окно», потому что тогда чайник не сможет раскачать его обороты. Но стоят такие генераторы слишком дорого.

Инверторы с встроенным солнечным контроллером

Теперь посмотрим насколько правильно встраивать солнечный контроллер внутрь инвертора. Вообще, солнечный контроллер необходим чтобы можно было солнечные панели (некоторые называют их солнечными батареями) подключить к аккумуляторам, к тем самым, к которым подключён инвертор. Солнечный контроллер преобразует энергию от высокого напряжения солнечных панелей в более низкое напряжение аккумуляторов. Таких инверторов со встроенным солнечным контроллером не много. Но у такого решения есть плюсы – ведь цена такого решения несколько ниже и, кроме того, проводов подключения будет чуть меньше. Теперь посмотрим на минусы такого решения. Высококачественные и мощные солнечные контроллеры (имеющие КПД 98%, высокое входное напряжение и управление внешними нагрузками) довольно большие и внутрь инвертора их не вставишь. Посмотрите на разобранный солнечный контроллер КЭС Dominator 200/100.

Поэтому контроллеры заряда, встроенные в инверторы, как и встроенные стабилизаторы, несколько урезаны по своим возможностям.

Сравните на фото инвертор со встроенным солнечным контроллером (слева) и два полноценных отдельных солнечных контроллера. Отдельный контроллер по размеру это почти половина инвертора. Разница в функционале и параметрах у них тоже заметна.

Другой минус – в случае порчи солнечного контроллера, придётся отдавать в ремонт всё устройство, т.е. лишаться и инвертора. Равно как и в случае порчи инвертора, лишаться и контроллера.

В общем, самые дорогие и качественные брендовые инверторы никогда не содержат в себе ни стабилизаторов, ни солнечных контроллеров. Поэтому, само их наличие в инверторе, говорит о уровне изделия. Говорит о том, что ради рекламы присутствия эфемерных преимуществ или вроде бы, как бы, более низкой цены (по сумме якобы двух продуктов в одном), производитель готов идти на некий компромисс с реальной целесообразностью. Особенно это касается встроенного стабилизатора. Наш совет-приобретать инверторы с встроенным стабилизатором или со встроенным солнечным контроллером, можно при стеснении в средствах, и при условии их использования не в полной автономии, а как резервной системы.

Сетевой инвертор

Сетевой инвертор – это одновременно и инвертор и солнечный контроллер с технологией МРРТ. Но у сетевого инвертора совсем другая идеология, нежели чем у рассмотренного нами выше обычного, подключаемого к аккумуляторным батареям, высокочастотного инвертора со встроенным солнечным контроллером. Он отличается принципиально. Эта идеология имеет свои истоки от других условий стран Евро-зоны, США и др.

Вот так выглядит, например, сетевой инвертор мощностью 500 Вт. На первый взгляд ничего необычного. Только удивляет отсутствие клемм для подключения аккумуляторов.

Идеология сетевого инвертора – энергию, полученную от солнечных панелей (соединённых на ВЫСОКОЕ напряжение, обычно в диапазоне 200 – 600 В), преобразовать сразу в переменное ВЫСОКОЕ напряжение 220 В и сразу подавать её в промышленную сеть, синхронизируясь с ней. Так как напряжение на входе и на выходе высокое, можно обойтись без трансформаторов, что должно удешевлять сетевые инвертора (хотя они почему-то стоят раза в 2 дороже обычных батарейных инверторов).

Как используют сетевые инверторы за рубежом? Если нагрузка в доме большая, а солнечной энергии поступает немного, то она вся уходит на домашнее потребление. Если же нагрузки почти нет, и солнце в зените – тогда эта не используемая владельцем энергия закачивается в промышленную энергосеть. Т.е. его счётчик крутится в обратную сторону, сматывая показания. Кроме того, сетевой инвертор обходится и без аккумуляторных батарей! Иначе пришлось бы их, подсоединять к очень высокому напряжению (на линию между узлом солнечного контроллера и узлом инвертора), что весьма опасно. Получается, что вместо аккумуляторов задействуется огромная электросеть. В неё можно качать солнечную электроэнергию, выкручивая счётчик в большой минус, а потом, вечером, или гораздо позже, в зимний период, возвращать себе обратно то, что отдавали летом! Промышленная электросеть это гигантский неисчерпаемый аккумулятор, вечный и не имеющий потерь. Но, к сожалению, пока в России есть два фактора, которые сводят на нет все преимущества сетевых инверторов:

1. У нас не разрешено частным лицам что-либо закачивать в сеть. И таких счётчиков (которые позволяют вычитать обратную энергию) больше нет. Причём многие современные счётчики эту энергию (которая подаётся обратно в сеть) приплюсуют к потреблённой, и счета за электричества увеличатся!
2. Если в Европе электричество практически не отключают, и там зачастую можно не иметь резервную систему на аккумуляторах, то в России такие отключения и аварии не редкость.

Поэтому аккумуляторные батареи жизненно необходимы не только в случае полной автономии, но и для резерва, даже если сеть 220 В имеется. Хотим обратить Ваше внимание, что в случае отключения промышленного 220 В, сетевой инвертор не будет выдавать свои 220 В даже если светит солнце и энергии как бы в избытке. Его конструкция сделана так, что промышленное 220 В для него является опорным и ведущим. И, кроме того, по требованиям безопасности – чтобы когда ничего не подозревающий электрик отключит подачу сетевого 220 В и, допустим, приступит к ремонту сети голыми руками, – чтобы его не убило, сетевой инвертор не должен при этом продолжать генерировать 220 В. Поэтому, если электричество в сети исчезнет, а будет установлен только сетевой инвертор с солнечными панелями, то вы останетесь без электричества. Большие деньги затрачены, а резервного электроснабжения не будет. И так будет, пока регламент электросетей не изменят, пока у нас аварии электроснабжения не прекратятся, пока электричество не перестанут планово отключать…

Гибридные инверторы

Что же такое гибридный инвертор (HYBRID)? Это вершина эволюции инверторов. Это и обычный, то есть батарейный, и сетевой инвертор, объединённые в один, то есть в гибрид!

Гибридный инвертор, как и сетевой инвертор, умеет синхронизироваться с промышленной сетью и подкачивать туда энергию как от аккумуляторов, так и от солнечных панелей с солнечным контроллером. Т.е. он умеет делать не только тоже, что и сетевой инвертор, но и больше. Например, «умощнять» сеть при перегрузках – при возникновении необходимости, он сможет приплюсовать к выделенной мощности сети мощность от аккумуляторов и/или от солнечного контроллера. Гибрид будет работать и при исчезновении в сети 220 В. Гибрид по вашему желанию может ограничить подкачку солнечной энергии только в домашнюю сеть или же и во внешнюю сеть. Т.е. проблема со счетчиками, плюсующими отданную энергию к счетам на оплату, снимается.

Гибрид накладывает свой синус на синус сети с чуть большей амплитудой и может перехватывать на себя всю нагрузку или часть нагрузки. Если в меню установлено разрешение подкачки пока напряжение на 1 аккумуляторе будет выше 12,7 В (что соответствует 100% заряда), то при отсутствии внешнего поступления энергии (например от Солнца), подкачка прекратится, и тогда далее всё будет питаться только от сети. Появится Солнце – снова продолжится подкачка, настолько, насколько позволит эта энергия солнца, или насколько израсходуют потребители.

Отметим, что аккумуляторы при наличии сетевого 220 В не расходуются и не портятся, хотя солнечная энергия подкачивается в сеть. Но можно и разрешить небольшой разряд аккумуляторов – это позволит подкачивать накопленное и вечером, правда ресурс аккумуляторных батарей тогда будет в небольшой степени сокращаться.

Подкачка необходимой энергии непосредственно в домашнюю сеть – на порядок лучше, чем автоматическое переключение потребителей с сети, на 220 В получаемые от аккумуляторов и солнечных панелей, не только потому, что в последнем случае расходуются, а значит портятся аккумуляторы, но и потому что частые переключения ведут к ускоренному износу внутреннего реле в обычном инверторе.

Наличие аккумуляторов как резерва, позволяет гибридным инверторам работать и при исчезновении 220 В в сети.

Ещё один плюс гибридов – только они могут обеспечить трёхфазное автономное или резервное напряжение. В этом случае используются три инвертора, каждый на свою фазу. Они связанны между собой дополнительными проводами для обеспечения синхронной работы со смещением фаз на 120 градусов. Естественно возможна и генерация всех трёх фаз от аккумуляторов, либо регенерация одной или двух исчезнувших фаз. А ведь если необходимо обеспечить питание трехфазных двигателей или трёхфазных насосов, без таких инверторов не обойтись.

Получается, что только гибридные инверторы это единственное идеальное решение для России.

Инверторы с широкими функциональными возможностями и без таковых.

«Зачем нужны какие-то возможности? – может подумать кто-то. – Мне нужно чтобы инвертор давал 220 В, всё остальное – напрасно потраченные деньги!»

Давайте, разберёмся напрасно или нет, судить, конечно, вам…

О каких же функциональных возможностях речь?

Нам удобней показать все эти возможности на примере российского низкочастотного инвертора, сделанном на основе тора, модификации МАП HYBRID.

1. Режим поддержки сети или генератора, то есть автоматическое добавление мощности инвертора с аккумуляторами, к мощности сети или генератора

Например, если на дом (или на одну фазу) выделено только 5 кВт мощности, то используя, например, МАП HYBRID 12,0 кВт с аккумуляторами, можно выставить в его меню ограничение потребления от сети 5 кВт. Тогда прибор будет сам увеличить мощность на своём выходе вплоть до 11 кВт, добавляя к имеющейся сетевой, необходимую мощность от аккумуляторов. Эта возможность может быть полезна и при использовании генератора. Ведь генератор, например, всего 2 кВт, с помощью инвертора гибрида, сможет вытягивать большие пусковые мощности.

1. Установка периодов времени заряда аккумуляторов и приоритета аккумуляторов

Если установлен двухтарифный счётчик, то можно, для экономии, разрешить инвертору заряжать аккумуляторы от сети только в ночное время. Ещё есть возможность использования двухтарифного режима ЭКО, то есть приоритетная зарядка аккумуляторов в ночное время и приоритетная генерация от аккумуляторов в дневное время, вместо использования сети. Реализована и возможность приоритетной генерации от аккумуляторов днём, запасённой ночью энергии. Однако на сегодня это не выгодно, т.к. один цикл расхода аккумулятора пока дороже выигрыша от перекидывания ночного тарифа на день. Но времена меняются – аккумуляторы ведь медленно, но дешевеют, а тарифы за электроэнергию растут. Рано или поздно наступит день, когда и эта возможность будет востребована.

1. Возможность работы с аккумуляторами любого типа (кислотные, гелевые, AGM, щелочные и литий железо-фосфатные)

У хорошего инвертора должна быть возможность обеспечить качественный, интеллектуальный четырёхстадийный заряд с температурной компенсацией и доступностью любых регулировок. Для работы с литий железо-фосфатными аккумуляторами, предусмотрен автоматически отключаемый выход на BMS. Это особые самые передовые и перспективные аккумуляторы. Они имеют рекордный срок службы, до 30-и лет, но и стоят дороже обычных и требуют особого управления зарядом с помощью специальных устройств – BMS.

1. Возможность совместной работы с сетевыми инверторами (автоматическое управление ими)

Мы рассказали ранее о сетевых инверторах. Но у них есть ещё одно возможное применение. В случае подключения сетевого инвертора к выходу 220 В продвинутого инвертора, последний будет являться опорным источником напряжения для сетевого инвертора (в том числе при пропадании 220 В в сети).

При наличии излишков энергии от солнечных панелей, инвертор будет направлять их в аккумуляторы. Однако, если не будет нагрузки, а аккумуляторы окажутся заряженными, то для прекращения заряда, надо временно отключить выработку энергии сетевым инвертором. В соответствии с заложенными в сетевой инвертор возможностями, это достигается изменением частоты выходного напряжения на которое он «опирается» 220В с 50 Гц до 52 Гц (и последующем возвратом к 50 Гц, когда напряжение на аккумуляторах снова упадёт). Отметим, что мало какие инверторы обладают функцией изменения частоты на своём выходе в зависимости от состояния аккумуляторов (т.е. умеют управлять сетевыми инверторами). Чтобы это происходило автоматически, используя сетевой инвертор, необходимо соответственно запрограммировать в меню гибридного инвертора, например, МАП HYBRID, отметив соответствующую опцию в ПО Монитор МАП. Подчеркнём, что эта возможность больше заложена на будущее. Использовать сетевой инвертор вместо солнечного контроллера, это более дорогое решение и заряжает он не так плавно, и многих важных функций солнечного контроллера в нём нет. К тому же, это решение не годится для России, если речь идёт не об автономии, а о подкачке в сеть. Потому что гибридный инвертор только собственное 220 умеет не подкачивать во внешнюю сеть. А ограничивать от этого сетевой инвертор он не умеет. Напомним, что выше шла речь об ограничении заряда аккумуляторов. Тем не менее, если в России разрешат отдачу в сеть свободной энергии потребителей, это решение может стать востребованным.

1. Возможность прямого подключения к компьютеру для мониторинга и программирования

У серьёзных инверторов должно быть доступно бесплатное ПО для мониторинга электросетей и оборудования, в том числе дистанционно. В том числе весьма полезной может быть возможность отправки СМС по событиям или по запросу, и накопление статистических данных по всем меняющимся параметрам. Для инвертора МАП SIN создано уже четыре варианта разного программного обеспечения (в том числе независимыми разработчиками), с немного разным функционалом и под разные операционные системы, включая Андроид.

1. Возможность выбора напряжений защиты от выбросов или провалов напряжения в сети

Защита от выбросов и провалов напряжения в сети может обеспечиваться переходом на аккумуляторы, при выходе напряжения во входной сети за указанные рамки, в большую или в меньшую сторону. Транслируемый со входа на выход диапазон допустимого входного напряжения (без перехода на аккумуляторные батареи, по умолчанию 175В – 250В), настраивается пользователем. Диапазон может быть сужен, что обеспечивает дополнительную защиту потребляющей аппаратуры.

1. Возможность модернизации (апгрейда) самого инвертора, и/или модернизации с помощью новых прошивок

Некоторые новые возможности современного инвертора могут получить пользователи, купившие инвертор ранее, с помощью простой его перепрошивки на новую версию ПО. Так, например, за последнее время, покупатели купившие инвертор МАП SIN и обновившие прошивку, получили следующие новые важные возможности инвертора:

• Появился заряд новейших литий-железо фосфатных аккумуляторов и работа с BMS.
• Добавилось управление внешним реле, в том числе на включение генератора.
• Добавилась совместная работа инвертора с солнечным контроллером по шине I2C.

Разумеется, всем понятно, что быть здоровым и богатым, конечно лучше, чем бедным и больным. Но не всегда наши возможности совпадают с нашими желаниями. Грамотный выбор, позволяет найти оптимальное решение проблемы.

Для задач попроще, например, использование в автомобиле, в походных условиях, или при серьёзных затруднениях в деньгах, можно остановить выбор на высокочастотных моделях инверторов или упрощённых низкочастотных, с обычным трансформатором, без широких функциональных возможностей

СОВЕТ ОТ АЛЬТЭКО

Для серьёзных задач, таких как резервное энергообечение домов, предприятий, тем более для автономного электроснабжения и/или использования солнечных панелей для уменьшения потребления от сети нужны серьёзные инверторы. А именно:

• с чистым синусом на выходе
• разработанные по низкочастотной технологии (лучше с трансформатором в виде тора)
• с возможностью быстрого заряда любых типов аккумуляторов
• с богатыми функциональными возможностями (и с программным обеспечением)
• при наличии сети 220 В и планируемых (пусть даже в перспективе) солнечных панелях, необходимы только гибридные инверторы

Итак, мы рассмотрели разные варианты конструкций инверторов. Мы надеемся, что помогли сделать ваш выбор более осмысленным.

Гибридный инвертор для солнечных батарей: виды, обзор лучших моделей + особенности подключения

Системы электроснабжения с одновременным использованием традиционной подачи тока и электроэнергии от солнца – экономически обоснованное решение для частного домовладения, коттеджных, дачных поселков и производственных помещений.

Незаменимый элемент комплекса – гибридный инвертор для солнечных батарей, определяющий режимы подачи напряжения, обеспечивающий бесперебойность и эффективность работы гелиосистемы.

Чтобы система работала эффективно, нужно не только выбрать оптимальную модель, но и правильно ее подключить. А как это сделать – мы разберем в нашей статье. Также рассмотрим существующие виды преобразователей и лучшие предложения на рынке на сегодняшний день.

Оценка возможностей гибридного инвертора

Использование возобновляемой энергии солнца в комбинации с централизованным электроснабжением дает ряд преимуществ. Нормальное функционирование гелиосистемы обеспечивает слаженная работа ее основных моделей: солнечных батарей, контроллера заряда, аккумулятора, а также одного из ключевых элементов – инвертора.

Инвертор гелиосистемы – устройство для конвертации постоянного тока (DC), поступающего от фотоэлектрических панелей, в переменную электроэнергию. Именно на токе напряжением 220 В работает бытовая техника. Без инвертора выработка энергии бессмысленна.

Провести оценку возможностей гибридной модели лучше в сравнении с особенностями работы его ближайших конкурентов – автономных и сетевых «конвертеров».

Сетевой тип преобразователя

Устройство работает на нагрузки общей электросети. Выход от преобразователя подсоединен к потребителям электроэнергии, сети АС.

Схема отличается простотой, но имеет несколько ограничений:

• работоспособность при доступности переменного тока в сети;
• напряжение электросети должно быть относительно стабильным и соответствовать рабочему диапазону преобразователя.

Разновидность востребована в частных домах с действующим «зеленым» тарифом на электрификацию.

Автономный вариант прибора

Прибор запитывается от аккумулятора, который получает заряд от солнечных панелей через МРРТ-контроллер. В системе используются батареи разных типов, в том числе высокотехнологичные литиевые аккумуляторы.

При максимальном «наполнении» аккумулирующего устройства излишек электроэнергии передается на вход инвертора, выход которого подсоединен с конечными потребителями АС.

В случае недостатка солнечной активности энергия берется из аккумуляторных батарей и проходит «конвертацию» через инвертор напряжения.

Особенности работы автономной установки:

• возможность независимой работы при отсутствии сетевого переменного тока;
• некоторые модели поддерживают режим функционирования по «зеленому» тарифу;
• КПД установок – 90-93%.

Для обеспечения абсолютной автономности объекта требуется точный расчет мощности гелиопанелей и достаточная энергоемкость аккумулятора.

Гибридный тип инвертора

Модель отличается от выше описанных устройств особой «архитектурой» изготовления. Внутри предусмотрена особая электросхема, позволяющая в режиме преобразователя параллельно функционировать с источником тока (сетью, генератором).

Одновременно идет питание нагрузки от центральной сети и солнечных батарей, при этом функция приоритета отведена поставщику постоянного тока.

Конкурентные преимущества заложены в многофункциональности инверторов гибридного типа:

1. Сеть – своего рода вместительный аккумулятор с КПД в 100%. Все излишки, выработанные фотоэлектрическими пластинами можно перенаправить в центральную сеть по «зеленому» тарифу.
2. Обеспечение бесперебойного питания. При отключении основного электропитания система перестраивается в автономный режим, защищая всех потребителей от «скачков» напряжения.
3. Повышение лимита мощности сети при пиковых нагрузках за счет добавления энергии от аккумуляторно-инверторного комплекса.

При спаде потребления гелиокомплекс переход в режим зарядки и через время вновь готов к использованию. Функция удвоенной мощности может обозначаться: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.

Добавление мощности происходит по следующим принципам:

• если используемая мощность ниже предельного сетевого потребления, то кроме питания нагрузки осуществляется заряд аккумулирующей батареи;
• в отсутствии напряжения в сети расходуется электроэнергия, полученная от аккумулятора и преобразованная инвертором;
• если нагрузка превышает граничное значение мощности сети, то недостаток восполняется аккумулированной электроэнергией от солнечной батареи.

Перечисленные режимы работы способны поддерживать гибридные модели с зарядным устройством.

Разновидности преобразователей тока

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

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

Сравнение ББП и гибридной установки

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

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

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

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

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

Разновидности по форме сигнала инвертора

Преобразователи тока солнечных батарей классифицируют по типу выходного сигнала.

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

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

Что такое чистая синусоида?

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

Особенности квази-синуса

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

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

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

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

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

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

Однофазные и трехфазные модели

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

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

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

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

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

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

Параметры выбора инвертора солнечной батареи

Эффективность работы преобразователя и всей системы электрообеспечения во многом зависит от грамотного выбора параметров оборудования.

Кроме вышеописанных характеристик следует оценить:

• выходную мощность;
• тип защиты;
• рабочую температуру;
• габариты установки;
• КПД;
• наличие дополнительных функций.

Рассмотрим далее все эти характеристики детальнее.

Критерий #1 – мощность прибора

Номинал «солнечного» инвертора подбирается из расчета максимальной нагрузки на сеть и предполагаемого времени автономной работы. В пусковом режиме преобразователь способен отдавать кратковременное повышение мощности на момент ввода в эксплуатацию емкостных нагрузок.

Такой период характерен при включении посудомоечных, стиральных машин или холодильников.

При использовании ламп освещения и телевизора подойдет маломощный инвертор на 500-1000 Вт. Как правило, требуется расчет суммарной мощности эксплуатируемой техники. Нужная величина указывается непосредственно на корпусе прибора или в сопроводительном документе.

Критерий #2 – уровень защиты

Качественный солнечный инвертор должен иметь несколько ступеней защиты. Возможные варианты: система принудительного охлаждения, предупреждение короткого замыкания, защита от провалов и выбросов напряжения в сети.

Немаловажно – наличие герметичного укрепленного корпуса, предупреждающего попадание вовнутрь частиц пыли, влаги. Показатель защиты электрооборудования нормируется согласно стандартизации IEC-952.

Для условий эксплуатации на открытом воздухе подойдут модели с индексом «IP65» – прочность и надежность инвертора допускает его применение во внешней атмосфере.

Критерий #3 – рабочая температура и габариты

Широкий интервал значений – показатель достойного качества сборки инвертора. Величина показателя особо актуальна при размещении преобразователя в неотапливаемом помещении.

Вес – косвенный показатель качества инвертора. Существует мнение – чем тяжелее преобразователь, тем он мощнее. Это объясняется наличием в высокомощном оборудовании трансформатора.

В «облегченных» моделях отсутствие трансформатора может стать причиной поломки инвертора при подаче высокого пускового тока.

Критерий #4 – коэффициент полезного действия

Специалисты рекомендуют приобретать «конвертеры» тока с КПД от 90%. Только с таким параметром работа гелиосистемы будет эффективной, а ее обустройство целесообразным. Потеря 10% солнечной энергии – недопустимая «роскошь».

Дополнительный функционал. Расширенные возможности влияют на стоимость оборудования и не всегда востребованы. Однако некоторые опции оправдывают затраченные средства.

К полезным и необходимым «девайсам» относятся:

• автоматическое добавление инверторной мощности к электроэнергии сети;
• регулировка периода зарядки аккумуляторной батареи;
• выбор приоритетного источника тока;
• поддержание работы с аккумуляторами разного типа (щелочными, литий железно-фосфатными, гелиевыми, AGM, кислотными);
• возможность комбинированной работы с сетевым преобразователем;
• установка показателя напряжения – предупреждение «скачков» сетевого напряжения;
• возможность модернизации инвертора за счет обновления прошивок.

Современные преобразователи могут подключаться к ПК для программирования и мониторинга.

Обзор популярных гибридных преобразователей

Среди потребителей хорошие отзывы получили инверторы иностранных компаний: Xtender (Швейцария), Prosolar (Китай), Victor Energy (Голландия), SMA (Германия) и Xantrex (Канада). Отечественный представитель – МАП Sine.

Линейка многофункциональных инверторов Xtender

Гибридный преобразователь Studer от компании Xtender – воплощение швейцарского стандарта качества в силовой электроники. Солнечные инверторы серии Xtender отличаются показательными прочностными характеристиками и обширной функциональностью.

Многообразие моделей: ХТS – маломощные представители, ХТМ – модели средней мощности, ХТН – высокомощные инверторы.

Каждой серии гибридных преобразователей Xtender присущи следующие характеристики и опции:

• чистая синусоида подачи;
• «подмес» мощности к сети от аккумулятора;
• при снижении сетевого напряжения потребление от центрального электроснабжения сокращается;
• два режима выбора приоритета: первый – «мягкий» с подпиткой от сети в пределах 10%, второй – полное переключение на аккумулятор;
• многообразие инстайллерских настроек;
• управление работой резервного генератора;
• режим ожидания с широким диапазоном регулирования;
• удаленный мониторинг параметров системы.

Во всех модификациях есть функция Smart Boost –подключение к разным «поставщикам» питания (генераторная установка, сетевой инвертор) и Power Shaving – гарантированное покрытие пиковых нагрузок.

Оптимальные преобразователи Prosolar Hybrid

Модель китайского производства имеет хорошие характеристики и приемлемую стоимость (около 1200 у.е.). Преобразователь оптимизирует работу солнечных батарей, сохраняя неизрасходованную энергию в аккумуляторе.

• опция отслеживания за точкой граничной мощности солнечной батареи;
• информационный ЖК-дисплей с отображением рабочих параметров системы;
• 3-х уровневое зарядное устройство аккумулятора;
• регулировка максимального тока до 25А;
• коммуникативность инвертора.

Преобразователь подсоединяется к ПК посредством программного обеспечения (поставляется комплектом). Есть возможность модернизации инвертора путем инновационной перепрошивки.

Синусоидальные инверторы Phoenix Inverter

Инверторы Phoenix удовлетворяют высоким требованиям и подходят для производственного применения. Серия Phoenix Inverter выпущена без встроенного зарядного устройства.

Преобразователи оснащены информационной шиной VE.Bus и допускают эксплуатацию в параллельных или трехфазных конфигурациях.

Диапазон мощностей модельного ряда – 1,2-5 кВт, КПД – 95%, тип напряжения – синусоида.

• технология «SinusMax» поддерживает запуск «тяжелых нагрузок»;
• два режима сбережения энергии – опция поиска нагрузки и понижение тока холостого хода;
• наличие реле сигнализации – оповещение о перегреве, недостаточном напряжении батареи и т.д.;
• настройка программируемых параметров через ПК.

Для достижения высокой мощности возможно параллельное подключение к фазе до шести преобразователей. Например, комбинация из шести приборов номиналом 48/5000 способна обеспечить выходную мощность – 48кВт/30кВА.

Отечественные приборы МАП Gibrid и Dominator

Компания МАП «Энергия» разработала две модификации гибридного преобразователя: Gibrid и Dominator.

Диапазон мощностей оборудования составляет 1,3-20 кВт, временной промежуток на переключение между режимами – до 4-х мс, предусмотрена возможность «подкачки» электроэнергии в городскую сеть.

Общие характеристики конвертеров напряжения Gibrid и Dominator:

• трансформатор на базе тора;
• стабилизация входного напряжения отсутствует;
• режим «подкачки» мощности;
• выход – чистый синус;
• генерация переизбытка энергии в сеть;
• ограничение тока потребления на входе АС;
• класс IP21;
• расход в «спящем» режиме – 2-5Вт.

КПД преобразователей достигает 93-96%. Приборы успешно прошли испытания на использование при сверхнизких температурах (граничное значение -25°, допустимы кратковременное снижение до -50 °С).

Возможные схемы подключения

При построении фотоэлектрического комплекса, комбинированного с центральной сетью, существуют разные варианты подсоединения инвертора.

Вариант #1 – схема с контроллером заряда DC

Наиболее популярный вариант, где заряжение аккумуляторной батареи осуществляется через солнечный контроллер МРРТ (анализ точки пиковой мощности).

• эффективное использование возобновляемой энергии при наличии/отключении сети;
• возможность активации работы от солнечной системы после разрядки аккумулятора.

А также еще одним решением является несколько увеличенные потери на преобразование энергии на участке «контроллер-аккумулятор-инвертор».

Вариант #2 – схема с гибридным и сетевым преобразователем

Сетевой преобразователь на выходе батарейного инвертора. Согласно схеме два конвертера подсоединены к разным солнечным батареям.

Гибридный преобразователь подведен к опционной фотоэлектрической панели для подзарядки аккумулятора, сетевой – соединен с основным солнечным модулем.

• бесперебойная работа независимо от наличия центрального сетевого напряжения;
• высокий КПД и минимизация потерь на стороне DC благодаря достаточному уровню напряжения солнечной батареи;
• аккумуляторы почти всегда функционируют в буферном режиме, что увеличивает их срок службы;
• использование гибридных инверторов, рассчитанных на заряд аккумулятора с выхода;
• необходимость регулировки работы сетевого инвертора.

Суммарная мощность сетевого преобразователя не должна превышать мощность гибридного «конвертера» – это позволяет утилизировать энергию солнечных батарей в случае разряда аккумулятора, отключения сети.

Независимо от выбранной схемы, при подключении инвертора следует учитывать ряд нюансов:

1. Проводные соединения для DC не должны быть длинными. Инвертор желательно располагать в близости (до 3-х м) от солнечных батарей, а далее «наращивать» магистраль с AC.
2. Преобразователь недопустимо монтировать на конструкции из горючих материалов.
3. Стеновой инвертор располагается на уровне глаз для удобства считывания информации с дисплея.

К подключению моделей мощностью более 500 Вт предъявляются особые требования. Соединение должно быть жестким с надежным контактом между клеммами прибора и проводами.

Также на нашем сайте есть другие статьи по солнечной энергетике и подключению отдельных компонентов и модулей при сборке автономной системы.

Рекомендуем к ознакомлению следующие материалы:

Выводы и полезное видео по теме

Понятие «гибридного инвертора», его устройство, функции и варианты исполнения:

Обзор возможностей, режимов работы и эффективности использования многофункционального преобразователя InfiniSolar на 3 кВт:

Проектирование солнечной системы электроснабжения – сложная и ответственная задача. Расчет необходимых параметров, подбор составных компонентов гелиокомплекса, подключение и ввод в эксплуатацию лучше доверить профессионалам.

Допущенные ошибки могут привести к сбоям в системе и неэффективному использованию дорогостоящего оборудования.

Подбираете оптимальный вариант преобразователя для функционирования автономной системы энергоснабжения на солнечной энергии? У вас возникли вопросы, которые мы не затронули в этой статье? Задавайте их в комментариях ниже – мы постараемся вам помочь.

А может вы заметили неточности или несоответствия в изложенном материале? Или хотите дополнить теорию практическими рекомендациями, основываясь на личном опыте? Напишите нам об этом, поделитесь своим мнением.

https://www.altecology.ru/article/kak-pravilno-vybrat-invertor-besperebojnik/
https://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/gibridnyj-invertor-dlya-solnechnyx-batarej.html