Как выбрать инвертор для солнечных батарей

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.

Виды инверторов для солнечной батареи

Существует множество разновидностей данных приборов. И выбрать их не так-то просто.

Модифицированные или сетевые инверторы

В основе производства лежат диоды варикапы. У них есть низкочастотный модулятор. Это позволяет совершать вариации. Они отлично подойдут к круглым солнечным панелям. Большинство из них обладают проводностью более 40 мк. У них есть подкладки в изоляторах. Существуют даже такие, которые работают сквозь контроллер подзарядки.

У выпрямителей для инверторов имеется частота около 30 Гц, а иногда и выше.

Сетевой инвертор для солнечных батарей имеет следующие плюсы:

Малый размер.
Хорошая защита.
Малое потребление энергии.
Быстрая конвертация напряжения.

Иногда в корпусе инвертора встроен контроллер. Многие продавцы называют данный прибор гибридным. Но в действительности это не так, он комбинированный.

Гибридный инвертор

Сочетает в себе особенности всех остальных устройств данного типа. Это самый дорогой, но наиболее подходящий инвертор для солнечных батарей.

Гибридный прибор может дополнительно приобретать нагрузку из сети и АКБ. У него в приоритете постоянное напряжение. Если по каким-то причинам в аккумуляторе будет мало тока, то он возьмет его из сети.

Инверторы работающие в автономном режиме

Отлично подойдут для СБ разной мощности. Работают даже в момент возникновения перенапряжения до 4А. Идут на 3-и обкладывания. На них можно встретить обозначение «OFF Grid». Они не контактируют с бытовой сетью. Мощность может быть от 100 – 8000 ват.

Если встретился прибор с пометкой On Grid то это означает что у него есть дополнительная функция. Он может контролировать амплитудные перепады и частоту.

Если внешняя сеть выдает неисправность автономный инвертор отключится.

Со стороны многократного тока инвертор выбирают как следует из номинальной мощности солнечных панелей.
Ежели суммарная мощность применяемых в жилище устройств меньше возможных полномочий солнечной электростанции, тогда избытки произведенной электричества попадают во наружные электрические сети.
В случае если же мощности мало для нормальной работы домашних устройств, тогда осуществляется подпитка извне.
При неимении напряжения кормление сервируется от заряженного аккума. В случае, когда в систему не интегрированы аккумуляторные батареи, энергия, сделанная солнечной электростанцией, уходит в единую сеть.
Сетевые фотоэлектрические инверторы с великой эффективностью употребляют энергию, получаемую от солнечных батарей.

Основные плюсы:

Стоимость в пределах нормы.
Быстро преобразуют напряжение.
Стабильно работают при высокой влажности.
Легко устанавливается пониженный варикап.
Имеется подстройка частоты.
Электрическая проводимость пониженная.

Генерируют сигнал: 1) псевдо синусоидальный; 2) прямоугольный; 3) синусоидальный. Может встречаться название миандровые. То есть это не синусоидальные.

Первый имеет следующие особенности

Нечто среднее между двумя другими сигналами. Его особенности:

Небольшая стоимость.
Все приборы отлично работают.
Генерирует шумовые волны, создает помехи.
Чувствительные приборы при наличие данного сигнала работать не могут.

Характеристики второго

Лучше всего использовать этот тип для передачи напряжения к световым устройствам.

Особенности:

Работают просто и понятно.
Стоимость низкая.
Не защищены от скачков напряжения.
Подходят не для каждого бытового прибора. Могут быть с ним просто не совместимы.

Синусоидальный сигнал и его характеристики

Продуцируют хороший ток с нужной синусоидой. Отлично подойдет для крупной бытовой техники.

Основные особенности:

Защищает технику от резкого изменения напряжения.
Стоят дорого.

Чем отличаются сетевые инверторы от автономных?

Автономные способны функционировать без доп АКБ. Работают данные приборы только с теми устройствами, которые способны выполнять контроль мощности. Когда мощность в норме они подключаются автоматически и генерируют электричество. В них встроены стандартные розетки.

Сетевые требуют приборы, которые будут заряжать АКБ. Так же у них есть специальные штуки, позволяющие не перепутать полярность при подключении. Они контролируют зарядку батареи.

Солнечные батареи какие лучше по характеристикам

Коэффициент полезного действия

КПД панели является одним из главных критериев эффективности преобразования солнечной энергии в электричество. Чем выше КПД, тем лучше работоспособность модуля. Максимальный КПД (44,7%) данное разработали немецкие ученые. Он являет собой своеобразный ориентир для других производителей. Впрочем, можно использовать в любительских целях модуль, КПД которого находится в диапазоне 10-20%.

Тип панели

На сегодняшний день солнечные панели подразделяются на две группы:

Кремниевые батареи — одни из самых популярных в мире. Их доля применения достигает 90%. Они имеют три подвида, которые отличаются друг от друга отличаются КПД и ценой. По ценовой доступности наиболее доступными считаются поликристаллические панели. Их основным элементом является кристалл, полученный охлаждением расплавленного кремния. Материал не самый чистый, его КПД достигает 15%. Монокристаллы представляют собой исключительно чистый кремниевый материал, отличающийся высоким КПД (около 20%). Такие панели имеют немалую цену. Аморфные модули создаются из гидрида кремния (SiH4), наибольшее их преимущество – высокая производительность в условиях ограниченной освещенности (дождь, запыленный воздух, сумерки, туман).
Пленочные модули входят в применение постепенно. Они завоевывают свои позиции за счет гибкости и удобства применения. Эти модули можно даже резать ножом, огибать неровные основания, они тоньше и весят меньше. из недостатков только: меньшая мощность, высокая цена изделия, подверженность атмосферному воздействию.

Назначение

Решая: солнечные батареи какие лучше из широкого ряда моделей, при выборе следует отталкиваться от назначения панели.

Для создания мини-электростанций предпочтение отдается мощным стационарным модулям с хорошей защитой от снега, дождя, мороза.
Чтобы организовать освещение в турпоходе или для подпитки аккумуляторов гаджетов (смартфонов и планшетов) требуются мобильные панели, которые будут удобны в транспортировке. Мощность их небольшая, зато они доступны в цене.

Качество изготовления

Чтобы понять солнечные батареи какие лучше, следует иметь ввиду, что каждой панели присваивается класс, который демонстрирует качество сборки.

Солнечная батарея в походе незаменимая вещь для тех, кто привык пользоваться гаджетами

Итак, мобильные устройства по преобразованию энергии Солнца в электрический ток могут применяться для:

зарядки мобильных телефонов и других устройств;
питания радиоприемников во время походов, рыбалки;
питания систем навигации во время экспедиций;
освещения в темное время суток во время походов.

Разновидности инверторов по типу сигнала

Любой инвертор солнечных батарей классифицируется на основании типа выходного сигнала U.

Итак, сигнал бывает:

синусоидальный;
прямоугольный;
псевдосинусоидальный.

Умение различать инверторы на основании этого главного показателя является очень важным. От него зависят качество работы, сфера применения элемента и его цена.

Преобразователи, имеющие прямоугольный тип сигнала, стоят недорого и подходят для того, чтобы обслуживать разные источники освещения. Однако они не обеспечивают должной защиты от скачков напряжения в сети и не годятся для обслуживания большей части бытовой техники.

Лучше приобрести инвертор с синусоидальным сигналом. Ток, который он выдает, имеет отличные показатели качества, в отличие от идущего непосредственно из розетки. Стоит он значительно дороже первого варианта. Однако от него прекрасно и без проблем работает любой холодильник, увлажнитель воздуха, котел или насос. Поскольку большая часть современных бытовых приборов обладает высокой чувствительностью, такой инвертор сможет обеспечить им должную защиту.

Что же касается преобразователя с псевдосинусоидальным типом сигнала, это — усредненный вариант двух предыдущих, со стоимостью ниже синусоидального. В принципе, он может применяться для питания любого устройства с одним условием: оно не должно быть слишком чувствительным к перепадам напряжения. Минус псевдосинусоидального инвертора состоит в несовершенстве сигнала на выходе — отсюда могут возникать помехи и шумы.

Выбор контроллера

Солнечный контроллер, подключенный к солнечным батареям и аккумулятору, обеспечивает своевременную подзарядку аккумуляторной батареи (АКБ), защищает ее от преждевременной деградации и выполняет следующие функции:

Автоматическое подключение АКБ к фотоэлектрическим модулям для подзарядки.
Автоматическое отключение аккумулятора от фотоэлектрических панелей (ФЭП) при достижении максимального уровня зарядки (защита аккумулятора от перезаряда).
Автоматическое отсоединение АКБ от потребителей электроэнергии при достижении недопустимого уровня разряда (защита аккумулятора от глубокого разряда).
Повторное подключение нагрузки к аккумулятору при восполнении уровня его заряда.

Контроллер способен автоматически отключать нагрузку, подключаемую на выход «Load» устройства. К этому выходу подключаются маломощные потребители постоянного тока (светодиодные лампы).

Максимально допускаемая нагрузка на выход «Load» указывается производителем в паспорте устройства.

Все потребители переменного тока (бытовые электроприборы, электроинструмент и т. д.) не имеют прямого подключения ни контроллеру, ни к солнечным панелям. Они через инвертор подключаются к аккумуляторной батарее.

При такой схеме подключения от глубокого разряда аккумулятор защищается не контроллером, а инвертором. К вопросам переразряда АКБ и способов защиты от него с помощью солнечного инвертора мы вернемся чуть позже.

Подключение и роль инверторов

Даже небольшая СЭС, как правило, снабжает энергией значительное количество разнообразного оборудования и бытовой техники. Практически все потребляющий ток устройства – системы отопления, осветительные приборы, домашняя электроника – работает от переменного тока, а гелио панели вырабатывают постоянный. Роль инвертора солнечной электростанции – осуществить преобразование одного вида тока в другой, параллельно гарантируя непрерывность его подачи и стабильность напряжения.

Обязательным условием качественной работы преобразователя является его грамотная установка.

Инвертор включается в сеть между фотоэлектрическими батареями и приборами-потребителями системы.
При соединении с соседними устройствами необходимо внимательно следить за полярностью клемм. Ошибка при подключении грозит выходом из строя не только инвертора, но и системы в целом.
Размещать оборудование следует так, чтобы длина соединительных кабелей была минимальной, а их сечение пропорционально мощности из такого расчета для медного провода:

4 мм – 9 кВт:
6 мм – 11 кВт;
10 мм – 17,6 кВт;
16 мм – 22 кВт;
25 мм – 30,8 кВт;
35 мм – 37 кВт.

Соблюдение первого условия позволит минимизировать потери, а второго защитит провода от перегорания.

Основные типы инверторов и возможности гибридных устройств

Комбинированные устройства, использующие природную энергию и центральные сети, обладают несомненными преимуществами. Основой таких комплексов служит солнечная энергосистема (рис. 1), включающая в себя солнечные панели, аккумулятор и контроллер заряда. Основным элементом является инвертор, преобразующий постоянный ток от солнечных панелей, в переменное напряжение 220 В. Без этого устройства получение природной электроэнергии теряет всякий смысл.

Сами инверторы по своей функциональности условно разделяются на сетевые (рис. 2), автономные (рис. 3) и гибридные (рис. 4).

Приборы сетевого типа лучше всего подходят для загородных домов, с электрификацией по так называемому зеленому тарифу. Днем при малых нагрузках приборы и оборудование работают от собственной энергии, а в ночное время питание объекта осуществляется от централизованного электроснабжения.

Автономные системы работают через аккумулятор. Вначале энергия солнечной панели накапливается в батарее, а затем отдается потребителям через инвертор и контроллер МРРТ. Работа от АКБ осуществляется при недостаточной солнечной активности, когда панели не справляются с подключенной нагрузкой. Подобные системы функционируют независимо от центральных сетей переменного тока. Их КПД в отдельных случаях может достигать 90% и выше. Применяются при полном отсутствии электроснабжения или низком качестве поставляемой электроэнергии.

Гибридный солнечный инвертор заметно отличается от сетевых и автономных систем. Он оборудуется специальными электрическими схемами, позволяющими одновременно работать в режиме преобразования и быть подключенными к внешним источникам тока. Питание приборов и оборудования происходит от солнечных панелей и от центральной сети. В этой связке преимущество отводится источнику постоянного тока.

Схемы с использованием гибридных инверторов отличаются следующими преимуществами:

Электрическая сеть выступает в роли своеобразного аккумулятора с максимальным КПД. Вся лишняя электроэнергия, вырабатываемая панелями, направляется в центральные сети по специальному тарифу.
Бесперебойное питание. Когда подача основной электроэнергии прекращается, система начинает функционировать в автономном режиме, обеспечивая дополнительную защиту от скачков и перепадов напряжения.
В периоды пиковых нагрузок лимит мощности можно повысить, добавляя в общую массу энергию, полученную через инвертор и аккумулятор. При падении нагрузки система переходит в режим зарядки, и спустя некоторое время она снова готова к использованию.

Существуют модели многофункциональных инверторов, к которым могут одновременно подключаться несколько линий переменного тока, выполняющих автоматический ввод резерва. Устройства, созданные по высоким технологиям, осуществляют самостоятельную регулировку уровня заряда АКБ.

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.

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

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.

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

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.

Гибридный инвертор: оценка возможностей

Использование возобновляемой энергии солнца в комбинации с централизованным электроснабжением дает ряд преимуществ. Нормальное функционирование гелиосистемы невозможно без 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 «конвекторов».

Сетевой инвертор. 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.

Днем при минимальном энергопотреблении, выработанный ток поступает в сеть по «зеленым» расценкам, с вечера до утра здание «подпитывается» от централизованного снабжения электричеством

Автономный инвертор. 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.

Вариант независимого использования инвертора без включения в систему централизованного сетевого подключения. Автономный преобразователь востребован в местности с полным отсутствием или низким качеством подачи электричества

Гибридный инвертор. 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.

Гибридный преобразователь позволяет максимально эффективно потреблять энергию солнца, не переключаясь с сети электроснабжения от центральной станции или генератора

Конкурентные преимущества заложены в многофункциональности инверторов гибридного типа:

Сеть – своего рода вместительный аккумулятор с КПД в 100%. Все излишки, выработанные фотоэлектрическими пластинами можно перенаправить в центральную сеть по «зеленому» тарифу.
Обеспечение бесперебойного питания. При отключении основного электропитания система перестраивается в автономный режим, защищая всех потребителей от «скачков» напряжения.
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.

Некоторые многофункциональные инверторы рассчитаны на одновременное подключение нескольких линий переменного тока для автоматического ввода резерва. Высокотехничные модели самостоятельно регулируют заряд аккумулятора