Гибридный инвертор для солнечных батарей — выбор и принципы устройства

ТОП-6 инверторов 2020 – бюджетный класс

Вторая шестерка нашего рейтинга отличается от первой преимущественно уровнем функциональности и мощности. Надежность оборудования бюджетного класса практически идентична «элите», но купить такие инверторы можно значительно дешевле.

1. Bineos

Рейтинг инверторов для дома возглавляет один из лучших китайских брендов в области инверторов. Несмотря на Тайваньскую прописку, заводы по производству инверторов Bineos расположены в континентальном Китае, провинция ШэнЧжень.

При сравнительно невысокой стоимости, всю продукцию бренда отличает безукоризненное качество и функциональность. И это однозначно одни из лучших инверторов для дома. О количестве инноваций, примененных в инверторах Bineos, говорит тот факт, что только исследовательскими разработками в компании занимается отдельное подразделение со штатом свыше 200 человек.

Даже наиболее бюджетные модели, например, инвертор Bineos EM3KF, отличает:

• идеальная исходящая синусоида;
• высокая эффективность преобразования тока;
• широкий диапазон настроек;
• информативность; 
• компактность и стильный дизайн.

2. SmartWatt

Российский «инверторный» бренд, принадлежащий компании Delta Solar. Основными покупателями, помимо внутреннего рынка, являются РФ и ближнее зарубежье.
Отличается огромным разнообразием предлагаемых инверторов для самых разнообразных задач и широчайшим диапазоном цен от 20 до 370 тыс. руб.

Специалистами и покупателями отмечается высокое качество моделей всех трех предлагаемых серий:

1. ECO – для гибридных систем и резервных систем, мощность от 1 до 7,2кВт. Имеют встроенный контроллер для солнечных батарей. Обязательно подключение к АКБ.
2. Hybrid – многофункциональное оборудование со встроенным контроллером для работы в гибридном режиме с возможностью использовать основной источник энергии любого типа. Есть модели, которые могут работать без АКБ.
3. GRID – группа мощных сетевых инверторов до 60кВт, наиболее продаваемым из которых является SmartWatt Grid 5K 1P 2MPPT.

3. Solax Power

Solax Power – очередной «новичок» среди инверторов в рейтинге для дома, быстро завоевавший популярность. Возможно, на высокий спрос повлиял фактор принадлежности бренда в качестве «дочки» одному из гигантов солнечного рынка Поднебесной, концерну Suntellite Group.

Третье место рейтинга «Солакс Пауэр» традиционно для Китая завоевал стоимостью. Цена всех инверторов линейки Solax Power X почти в 2 раза ниже, чем сходных по качеству и возможностям «европейцев».

4. GoodWe

Четвертое место рейтинга инверторов для дома занимает очередной «китаец» GoodWe, модели которого подкупают своей стильностью и фантастически надежной работой. Это единственный недорогой бренд Поднебесной, за минувшие 10 лет не получивший ни одной объективной претензии относительно качества.

Среди инверторов «Гуд Ви» наиболее удачливым и востребованным является Goodwe DNS 2019 года выпуска – без особых функциональных изысков, но очень надежный, компактный и дешевый.

5. Delta

Пятое место Delta Group обусловлено не самым удачным первоначальным выходом на рынок. Первая серия «Дельты», инверторы RPI, получилась крайне неудачной. Рост популярности бренда начался только в 2018, после выпуска обновленной линейки Delta Home Series.

Подняться выше в списке оборудованию Delta Group мешает сравнительно высокая для Китая цена – даже у Huawei, она ниже. Однако большим плюсом служат 5 лет гарантии, нехарактерные для «бюджетников».

6. Ingeteam

Единственный европеец в списке – испанский Ingeteam, несмотря на отменные характеристики, проигрывающий в «бюджетном» секторе китайцам из-за более высокой цены.

Все модели бренда отличает характерные для Европы качество, многофункциональность и информативность мониторинга. 

ТОП популярности приходится на серию 1Play TL-M, включающую линейку моделей с диапазоном мощности 2,5 – 6 киловатт.

Какой инвертор лучше покупать для дома – решать Вам. Если при выборе инвертора возникли сомнения – наши специалисты дадут свой профессиональный совет и подберут вам наиболее выгодный вариант инвертора для солнечной станции для дома, дачи или бизнеса.

Улучшение теплоотвода

Первый недостаток, которым грешит подавляющее большинство недорогих инверторных аппаратов — плохая схема отвода тепла с силовых ключей и выпрямительных диодов. Начинать доработку в этом направлении лучше с увеличения интенсивности принудительного обдува. Как правило, в сварочных аппаратах устанавливают корпусные вентиляторы с питанием от служебных цепей напряжением 12 В. В «компактных» моделях принудительное воздушное охлаждение может вовсе отсутствовать, что для электротехники такого класса, безусловно, нонсенс.

Достаточно просто увеличить воздушный поток путём установки нескольких таких вентиляторов последовательно. Проблема в том, что «родной» кулер скорее всего придётся снять. Чтобы эффективно работать в последовательной сборке, вентиляторы должны иметь идентичную форму и число лопастей, а также скорость вращения. Собрать одинаковые кулеры в «стопку» крайне просто, достаточно стянуть их парой длинных болтов по диаметрально противоположным угловым отверстиям. Также не стоит беспокоиться о мощности источника служебного питания, как правило её достаточно для установки 3–4 вентиляторов.

Если внутри корпуса инвертора недостаточно места для установки вентиляторов, можно приладить снаружи один высоко. Его установка проще по той причине, что не требуется подключение к внутренним цепям, питание снимается с клемм кнопки включения. Вентилятор, разумеется, должен устанавливаться напротив вентиляционных жалюзеек, часть которых можно вырезать, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление. Оптимальное направление потока воздуха — на вытяжку из корпуса.

Второй способ улучшить теплоотвод — замена штатных алюминиевых радиаторов на более производительные. Новый радиатор нужно выбирать с наибольшим количеством как можно более тонких рёбер, то есть с наибольшей площадью контакта с воздухом. Оптимально в этих целях использовать радиаторы охлаждения компьютерных ЦП. Процесс замены радиаторов довольно прост, достаточно соблюдать несколько простых правил:

1. Если штатный радиатор изолирован от фланцев радиоэлементов слюдой или резиновыми прокладками, их нужно сохранить при замене.
2. Для улучшения теплового контакта нужно использовать кремнийорганическую термопасту.
3. Если радиатор нужно подрезать, чтобы он поместился в корпус, обрезанные рёбра нужно тщательно обработать надфилем, чтобы снять все заусенцы, иначе на них будет обильно оседать пыль.
4. Радиатор должен быть плотно прижат к микросхемам, поэтому предварительно на нём нужно разметить и просверлить крепёжные отверстия, возможно, потребуется нарезать резьбу в теле алюминиевой подошвы.

Дополнительно отметим, что нет смысла менять штучные радиаторы отдельно стоящих ключей, замене подвергаются только теплоотводы интегральных схем или нескольких высокомощных транзисторов, установленных в ряд.

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:

1. Стоимость в пределах нормы.
2. Быстро преобразуют напряжение.
3. Стабильно работают при высокой влажности.
4. Легко устанавливается пониженный варикап.
5. Имеется подстройка частоты.
6. 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.

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). Сетевые устройства подключаются к общим электрическим сетям. На выходе к преобразователю подсоединяются потребители. Это наиболее простая схема с использованием инвертора и она имеет определенные ограничения. Работа системы становится возможной лишь при наличии в сети переменного тока. Параметры сетевого напряжения должны быть относительно стабильными и соответствовать техническим характеристикам инвертора.

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

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.

Выбор инвертора для солнечной батареи: обзор параметров

Все устройства обладают разными параметрами и стоимостью. Выбор прибора зависит от характеристик солнечной батареи и предполагаемой нагрузки

Немаловажно учитывать и такие параметры, как вес, количество установленных защит, наличие режима ожидания

Чтобы купить инвертор и не прогадать, обратите внимание на перечисленные ниже параметры

Входное напряжение и выходная мощность

Чем оно больше, тем выше у инвертора КПД. Для стабильной работы солнечных модулей вам нужно согласовать входное напряжение с мощностью устройства. Высокое входное напряжение позволяет снизить входной ток и свести потери к минимуму. Это не означает, что вам нужен сверхмощный прибор с максимальным входным напряжением. Но если ваши солнечные батареи выступают единственным источником электроэнергии для всех приборов, то инвертор нужно брать помощнее (от 12 до 48В).

Выходная мощность прибора должна равняться или быть больше всех суммированных нагрузок. Чтобы перестраховаться, возьмите модель помощнее. Спустя время вы можете подключить больше приборов или модернизировать солнечные батареи (увеличить отдачу энергии), и чтобы не менять инвертор, лучше заранее взять более мощный.

Форма выходного напряжения

У инверторов бывает три формы: чистый синус, квазисинусоида, прямоугольная. Наиболее качественные приборы с синусоидной формой выходного напряжения. Такой прибор «вытягивает» все индуктивные нагрузки, в то время как прямоугольная форма с ними не работает. К индуктивным нагрузкам относятся холодильники, кондиционеры, бритвы, насосы, электродвигатели. Если устройство с синусоидной формой вам не по карману, а справляться с индуктивными нагрузками как-то надо, тогда остановите выбор на форме квазисинусоида.

Количество и характер защит

При выборе инвертора для солнечной батареи обратите внимание, какие на нем стоят защиты. Чем их больше, тем лучше прибор. Защиты могут быть от короткого замыкания, от перегрева, перегрузок, защита по выходу

Защиты могут быть от короткого замыкания, от перегрева, перегрузок, защита по выходу

Немаловажно, чтобы на приборе стояла защита от высокого и низкого напряжения на аккумуляторе

Коэффициент полезного действия

Располагая солнечными батареями, вы не захотите, чтобы много энергии тратилось впустую. Особенно это актуально, если панели — единственный источник электричества. Коэффициент полезного действия показывает, сколько энергии будет потрачено. Например, если КПД инвертора составляет 95%, то те самые 5% — это потраченная энергия

При покупке обязательно обратите внимание на показатель КПД: брать модели с КПД в 90% или ниже не целесообразно. Современные устройства всегда располагают КПД в 90-95%, чтобы минимизировать потери

Температурный диапазон для бесперебойной работы

Этот параметр обозначает, при какой температуре прибор будет адекватно функционировать. Если вы планируете поставить устройство в холодном или неотапливаемом помещении (подвал, погреб, амбар, тамбур), тогда нужно выбрать прибор, который работает при низких температурах. Производители должны указывать температурный диапазон в техническом паспорте. Если же вы будете ставить инвертор в жилом отапливаемом помещении, тогда этот параметр не столь важен.

Дополнительные характеристики

К другим немаловажным характеристикам, влияющими на выбор инвертора для солнечной батареи, относят:

• вес — в легких моделях используется бестрансформаторная схема, которая быстро выходит из строя;
• наличие режима ожидания — позволяет экономить энергию в аккумуляторах;
• потребление мощности в режиме ожидания — если вы купили прибор с функцией режима ожидания, он должен потреблять не больше 1% мощности;
• вентилятор для охлаждения — актуален для устройств, нуждающихся в охлаждении при перегреве.

Полезно знать! Если вы купили устройство с вентилятором, обязательно уточните, выключается ли он автоматически при небольших нагрузках. Режим ожидания должен регулироваться кнопкой ручного включения и выключения. В противном случае прибор может не выйти из ожидания при подаче малой нагрузки, а это чревато сбоями. Приемлемый вес качественного инвертора рассчитывается по формуле: 1 кг на 100 Вт.

Какие солнечные модули работают лучше при пониженной освещенности и рассеянном свете?

В спецификациях на солнечные модули указаны параметры при STC (стандартных тестовых условиях). Реальные условия эксплуатации могут значительно отличаться от STC. Обычно солнечные батареи в России работают при освещенности ниже, чем 1000 Вт/м² и погода бывает облачная или даже пасмурная. Солнечные модули разных типов и даже одного типа, но разных производителей работают по-разному в реальных условиях эксплуатации.

Поэтому возникает вопрос — какие солнечные модули лучше купить, чтобы они работали наиболее эффективно при облачной погоде и рассеянном свете? Основным параметром, который нам важен при оценке эффективности солнечных батарей, является количество вырабатываемой энергии за промежуток времени (сутки, неделю, месяц, год). Какие же модули вырабатывают больше энергии при малой освещенности? Рассмотрим основные типы модулей — монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные аморфные кремниевые, монокристаллические PERC модули — это основные модули, представленные сейчас на российском рынке.

Часто задают вопрос — какие модули работают лучше при облачной погоде и рассеянном свете? При пониженной освещённости и частичном затенении лучше работают тонкопленочные модули. Также, лучше чем обычные моно и поликристаллические модули при пониженной освещённости работают модули, изготовленные по технологии PERC (у нас в ассортименте есть такие модули).

Для стандартных модуле точно сказать, какой модуль — монокристаллический или поликристаллический — будет больше вырабатывать в облачную погоду нельзя. Тут все зависит от качества производителя. Только брендовые модули будут гарантировать максимальную выработку при различных условиях работы. Обязательно смотрите, присутствует ли производитель или бренд в списке модулей, которые прошли тестирование независимой лаборатории на параметра PCT

Дешевые модули делаются со стеклом без антибликового покрытия (один из популярных в России поставщиков продает именно такие модули). Они выдают заявленные параметры при тестировании на заводе, когда модули облучаются под прямым углом к плоскости. Но как только угол падения солнечных лучей становится не перпендикулярным поверхности элемента, значительная часть солнечного света отражается некачественным стеклом. Также, очень плохо такие модули работают и на рассеянном свете. В итоге выработка энергии таким модулем может быть меньше раза в 2 по сравнению с выработкой энергии модулем такой же номинальной мощности, но сделанным известным брендом и производителем, отвечающим за свое качество.

Обзор популярных моделей

Здесь представлен топ лучших гибридных солнечных инверторов.

Первый в топе — MAP HYBRID 243*3. Работает на трех фазах. Преимущество этой модели в том, что если в одной из сети пропадает напряжение, то 2 другие продолжают его передавать, генерирование в аккумуляторной батарее ни на секунду не останавливается. Даже если напряжение исчезло сразу в трех фазах, работа продолжается за счет запасов зарядного устройства.

Второе место — MAP HYBRID 2445*3. Отличается гибкостью настройки частоты под имеющиеся.

Третье место — MAP HYBRID 246*3. Более компактный по сравнению с предыдущими моделями инвертор. При этом он также может работать при отключении одной из фаз и плавно подстраиваться под любые частоты. Но мощность у него меньше.

Четвертое место — MAP HYBRID 249*3. Стабилен в работе настолько, что выдерживает любые перепады напряжения. Всегда подает на выход 389 В.

Пятое место — MAP HYBRID 483*3. Имеет высокий коэффициент полезного действия.

Шестое — MAP HYBRID 4845*3. Компактный и удобный для перевозки инвертор.