Для використання електроенергії від сонячних батарей у побутових приладах необхідно здійснювати її трансформацію. Через зміну погодних умов чи інтенсивності освітлення параметри струму можуть варіюватися, тоді як електроприлади потребують строго стабільних характеристик для коректної роботи. Щоб забезпечити надійне та безпечне функціонування пристроїв, такі показники, як напруга, сила струму й форма синусоїди, мають відповідати визначеним нормам.

Крім того, для продажу надлишкової енергії за зеленим тарифом вона також повинна відповідати встановленим технічним стандартам. Цю важливу функцію виконують інвертори, що є ключовими компонентами сонячних електростанцій. В цій статті ми розглянемо що таке інвертор які існують види та їх особливості.

Інвертор — це пристрій, який перевтілює постійний струм (DC) на змінний (AC) тобто простими словами це коли енергію яку виробляють сонячні панелі (постійний струм DC) перевтілюється на енергію яку споживають побутові прилади (змінний струм AC) тим самим забезпечуючи живлення різноманітних електроприладів у разі відсутності основного електропостачання.

У наш час інвертори можна поділити на три категорії, а саме:

• Мережеві;
• Автономні;
• Гібридні.

Мережеві інвертори являють собою пристрої, до яких підключаються сонячні панелі чи інші альтернативні джерела енергії. Сам інвертор під’єднується до міської електромережі, і через двонаправлений лічильник здійснюється облік як згенерованої, так і спожитої електроенергії. За підсумками кожного місяця проводяться розрахунки: у випадку, якщо обсяг спожитої енергії перевищує згенеровану, тоді Ви здійснюєте оплату за чинним тарифом постачальника електроенергії. Якщо ж виробленої енергії більше, ніж спожитої, обленерго виплачує Вам компенсацію за надлишок за умовами "зеленого" тарифу.

Автономний інвертор це протилежність мережевого інвертора, адже даний тип інвертора не підключається до електричної мережі тому передача енергії відбувається прямісінько до споживача та надається можливість накопичення її. У разі зниження виробництва енергії з сонячних панелей автономний інвертор використовує акумулятори для збереження енергії, тому такий інвертор підходить для тих кому потрібне автономне безперебійне живлення. Схема за якою працює автономний інвертор: Сонячна панель --->> Контролер заряду акумулятора --->> Акумулятор --- >> Інвертор.

Гібридний інвертор це поєднання мережевого та автономного інвертора, тобто з таким інвертором ви можете як накопичувати, так і продавати енергію. Гібридні інвертори здатні керувати енергією із будь-яких джерел тому безперебійне живлення Вам гарантоване.

Отож, після невеликого екскурсу що таке інвертор та які види існують можемо докладніше розглянути кожний із них та розпочнемо із ГІБРИДНОГО ІНВЕРТОРА.

Особливості гібридного інвертора

• Взаємодія з електричною мережею. Внаслідок вироблення надмірної сонячної енергії чи навпаки вона взагалі відсутня гібридний інвертор надає можливість підмішувати сонячну енергію з електричною мережею. Ця функція корисна, тому що інвертор може як і відправляти надмірну сонячну енергію до мережі, так і одержувати електроенергію з мережі якщо сонячної енергії не вистачає чи взагалі відсутня що своєю чергою дозволяє зменшити витрати на електроенергію.
• Зберігання надмірної енергії. Якщо сонячні панелі виробляють надмірну кількість енергії тоді гібридний інвертор надлишкову енергію зберігає в акумуляторних батареях.
• Автономність. У разі відсутності електричної мережі гібридний інвертор одразу перемикається на автономний режим використовуючи для цього заздалегідь збережену енергію в акумуляторних батареях.
• Сонячний інвертор. Забезпечення найкращого перевтілення постійного струму (DC) на змінний струм (AC) та генерації електричної енергії отриманої завдяки сонячних панелей для цього гібридний інвертор має вбудований сонячний інвертор.

Складова гібридного інвертора

• Інвертор — перевтілює постійний струм на змінний струм;
• Контролер заряду — регулює процес зарядки акумуляторів;
• Система управління — координує роботу всіх складових;
• Комунікацій модуль — якщо ви бажаєте відстежувати як працює система в реальному часі тоді комунікаційний модуль це саме те що вам потрібно.

Принцип роботи гібридного інвертора

Для кращого розуміння принципу роботу інвертора поділимо його на три стадії, а саме:

• День
• Вечір
• Ніч

Тож вдень промені сонця падають на сонячні панелі цим самим утворюється постійний струм який надалі перетворюється на змінний та розподіляється між побутовими приладами паралельно заряджаючи акумулятори також частина надходить і в мережу.

За бажанням Ви можете підключити "Зелений тариф", тоді надмірну енергію яку виробили сонячні панелі (але ви її не використали) перейдуть до зовнішньої мережі відтак Ви можете стати частиною енергетичного ринку й отримувати стабільні надходження.

Надвечір ситуація вже змінюється та система починає працювати по іншому, в якому режимі буде працювати інвертор залежить від ваших побажань. Можна до прикладу підмішувати сонячну енергію з електричною мережею.

Вночі гібридний інвертор отримує струм від акумуляторів або з електромережі якщо струм відсутній. Якщо так сталось що не вистачає потужності тоді інвертор завжди може добрати необхідну потужність від акумулятора чи сонячної панелі.

Гібридний інвертор чудово та органічно поєднує мережеве та автономне перетворювання струму також надається можливість отримувати додатковий дохід підключивши "Зелений тариф". З таким інвертором ви можете налаштовувати режими за власними бажаннями та скидати якщо це потрібно, змішувати сонячну енергію з мережею тим самим заощадите кошти на електроенергії.

Мережевий інвертор

Ще на початку статті ми трішки розповіли про мережевий інвертор тому саме зараз поговоримо про його особливості, різновиди та принцип роботи.

Особливості мережевого інвертора

• Висока ефективність. Завдяки, тому що інвертор працює з фотоелектричними системами на високій потужності забезпечується максимальна електроенергія від ваших панелей чи вітрових турбін. Також більшість моделей мають широкий діапазон вхідної напруги що своєю чергою дозволяє працювати із різними сонячними батареями, наприклад тонкоплівковими або кристалічними.
• Надійний захист. Оскільки інвертори підключенні до мережі саме тому для найкращого захисту інвертори оснащені різноманітними функціями захистку такими як захист від перегріву, перевантаження та короткого замикання при виході змінного струму.
• Універсальність. Мережевий інвертор можна використовувати в будь-яких сферах починаючи з комерційних та закінчуючи побутовими.
• Просте керування системою. Зазвичай мережеві інвертори мають вбудовані РК-дисплеї які значно спрощують налаштування інвертора також прилад оснащений комунікаційним портом за допомогою якого можна віддалено керувати чи контролювати роботу.

Існує три види мережевих інверторів, а саме:

• Оптимізатор живлення — це прилад який монтується на рівні сонячних панелей та покращує продуктивність кожної із них. Оптимізатор живлення працює у парі з центральним інвертором, завдяки цьому підвищується продуктивність та ефективність системи.
• Струнний інвертор — вважається одним із найпоширенішим видом серед мережевих інверторів, їх ще можуть називати "Центральним інвертором", такі інвертори легко монтуються та прості у використанні. Встановлюють струнні інвертори переважно для великих сонячних систем.
• Мікроінвертор — допомагають підвищувати продуктивність у затінених чи нерівномірно освітлених місцях. Монтують мікроінвертор в основному за кожною окремою сонячною панеллю який надалі перетворює електроенергію постійного струму на змінну і все це відбувається на рівні панелі.

Як працює мережевий інвертор

Мережевий інвертор пропонує нам 2 варіанти роботи:

• Енергія для власного споживання. У випадку якщо споживання енергії перевищує виробництво сонячної електростанції тоді всю згенеровану енергію буде спрямовано на забезпечення ваших власних потреб, а додаткова електроенергія береться із загальної мережі в обсязі необхідному для побутових приладів.
• Передача виробленої електроенергії в загальну мережу тобто, наприклад якщо домогосподарство використовує невелику кількість електроенергії в такому разі надмірна енергія які не використались переходить до загальної мережі та внаслідок цього Ви можете отримувати стабільний дохід.

Компоненти мережевого інвертора

• Схема інверсії — перевтілює постійний струм на змінний струм переважно використовуючи перемикачі живлення для перемикання струму;
• Контролер максимальної потужності — для того, щоб система постійно працювала на максимальній потужності мережевий інвертор оснащений контролером відстеження точки максимальної потужності який відстежує та автоматично регулює робочий стан інвертора;
• Фільтр — заради якісного й стабільного вихідного струму в інвертор вбудовано фільтр який прибирає високочастотний шум котрий утворюється під час роботи інверсії;
• Схема управління — координує роботу всіх компонентів;
• Пристрої захисту — для підтримки нормальної робочої температури інвертор використовує вбудовані вентилятори або радіатори, також він оснащений захистом від перенавантаження, перенапруги та короткого замикання;
• Інтерфейс зв'язку — надає доступ до моніторингу в реальному часі.

Автономний інвертор

Ознайомившись із гібридним та мережевим інвертором пропонуємо перейти до автономного інвертора та розглянути його особливості, класифікацію і як він працює.

Особливості автономного інвертора:

• Універсальність. Діапазон потужності автономного інвертора доволі широкий починаючи від 100 Вт. закінчуючи до 8000 Вт. завдяки чому Ви можете обрати інвертор для будь-якої сфери й задовольнити всі свої вимоги.
• Надійний захист. Інвертор оснащений захистом від перегріву, короткого замикання та перенавантажень.
• Можливість збільшити потужність. Якщо це можливо і залишилось достатньо місця для встановлення нових батарей то автономний інвертор з легкістю адаптується під ваші власні потреби.
• Автономність. Такий інвертор можна встановити в місцях де немає можливості приєднатися до електромережі або для тих хто бажає взагалі припинити повністю залежати від електромережі. Автономні інвертори працюють разом з акумуляторами для зберігання надлишкової енергії яку виробляють сонячні панелі протягом дня та використовують її коли відсутнє сонце.

Автономні інвертори (АІ) групують за такими ознаками, як:

1. Тип вихідного струму чи напруги поділяють на:

• автономний інвертор струму (АІС)
• автономний інвертор напруги (АІН)
• коливальний автономний інвертор (АІР)

2. Вентилі що застосовують АІ ділять на:

• АІ на вентилях з частковим керуванням (звичайних симисторів і тиристорів)
• АІ на вентилях з повним управлінням (транзистори та запірні тиристори)

3. Спосіб комутації АІ на не запірних тиристорах ділять на:

• Автономні інвертори з одноступеневим перемиканням з'єднання яких здійснюється завдяки комутаційним конденсаторам
• Автономні інвертори з двоступеневою комутацією для з'єднання яких використовуються спеціально призначені комутаційні вентилі

Компоненти автономного інвертора

Основним компонентом автономного інвертора є вентильний перемикальний пристрій котрий може бути виготовлений за однофазною чи трифазною схемою з нульовим виводом. Транзистори й один чи двоопераційний тиристор використовуються у якості ключів для автономних інверторів. У разі використання одноопераційного тиристора в основному схему доповнюють елементами які виконують функцію комутації тиристорів. Крім того, важливим елементом автономного інвертора вважається конденсатор С.

Як працює автономний інвертор

Автономний інвертор працює у парі з акумуляторами їхній принцип роботи полягає у використані заряду від сонячних панелей для заряджання акумуляторів та забезпечення живлення обладнання. У тому випадку якщо відсутнє сонячне світло заряд з акумуляторів використовується для живлення пристроїв. Правильна експлуатація автономного інвертора є надзвичайно важливою, оскільки порушення правил користування спочатку може призвести до несправності акумуляторів, а згодом і самого інвертора. Особливо ефективними в роботі автономні інвертори є у поєднанні з літієвими акумуляторами, які стійкі до різких розрядів і відрізняються тривалим терміном служби. Для належного функціонування автономної станції необхідно під'єднати інвертор до резервного джерела живлення, наприклад, генератора.

Паралельне з'єднання інверторів

Варто одразу зауважити, що не всі інвертори допускають можливість паралельного підключення додаткових пристроїв. Тому перед тим як прийняти рішення про встановлення сонячної енергосистеми важливо з'ясувати, чи буде вам потрібна ця функція в перспективі. Зазвичай інформація про підтримку паралельного підключення вказана у посібнику користувача. Інвертори з функцією паралельного підключення забезпечують роботу кількох пристроїв одночасно, об’єднуючи їхні вихідні потужності для задовільнення енергетичних потреб вашого будинку чи бізнесу. Паралельне з’єднання інверторів зазвичай здійснюється через спільну комунікаційну шину, таку як Ethernet, RS-232, RS-485 тощо. Ця шина сприяє обміну даними між інверторами, дозволяючи їм синхронізуватися та координувати свою роботу.

Паралельне з’єднання інверторів передбачає використання стандартизованих протоколів передачі даних, таких як Modbus або CAN. Ці протоколи дозволяють передавати інформацію про робочий стан системи, струм, вихідну потужність, напругу, а також наявність помилок чи попереджень. Інвертори мають працювати злагоджено, забезпечуючи однакову частоту виробленої електроенергії та повну синхронізацію фаз.

Різні моделі інверторів можуть застосовувати різні технології для керування паралельною роботою, тому вкрай важливо точно виконувати інструкції виробника під час монтажу. Це забезпечує коректне налаштування параметрів зв’язку та вибір відповідного апаратного забезпечення.

Окрім цього, паралельне підключення інверторів дозволяє значно підвищити ефективність роботи сонячних панелей. Завдяки такій конфігурації можна комбінувати панелі з різними кутами нахилу чи орієнтацією, не втрачаючи продуктивності всієї системи. Такий підхід забезпечує максимальну функціональність і оптимальне використання доступного простору.

Висновок

Інвертор є ключовим елементом для роботи сонячної станції. Його основне завдання — перетворення постійної напруги, яка надходить від фотоелектричних панелей, на змінну напругу у 220 В, що потрібна для забезпечення роботи електроприладів. Таким чином, без інвертора використання сонячної енергії як у побуті, так і в промисловості стає неможливим.

Якщо вас цікавить цей чи інший товар Ви завжди можете знайти та придбати його в нашому інтернет-магазині PROFF ELEKTRIKA.