Гибридный инвертор для солнечных электростанций – устройство, принцип работы, как выбрать для дома, дачи, бизнеса

Гибридный инвертор — преобразователь постоянного тока в переменный, позволяющий использовать солнечные батареи и получать напряжение от альтернативных источников.

Это универсальный инструмент в преобразовании тока и обеспечении надежного электроснабжения.

Ниже рассмотрим, что это за устройство, и как оно работает. Разберем отличия от БПП, возможности оборудования и популярные модели.

Что такое гибридный инвертор, принцип действия

Начнем с теоретической части и разберемся с особенностями оборудования.

Гибридный инвертор — устройство, позволяющее параллельно использовать напряжение от источников постоянного (DC) и переменного (AC) тока. Приоритет отдается какому-то одному источнику, а второй находится «на подхвате» и подключается в случае потери напряжения.

Основная функция — преобразование постоянного тока в переменный с дальнейшим подключением к электрической сети дома для бесперебойного электроснабжения.

В качестве источника DC может выступать солнечная батарея, небольшая гидроэлектростанция, ветряная мельница и т. д.

Принцип действия гибридного оборудования зависит от времени суток:

• День. В этот период энергия солнца попадает на фотоэлемент, преобразуется в электричество и подается к инвертору для преобразования. На выходе получается напряжение, максимально подходящее для бытовой сети. После этого устройство питает электрическую сеть дома, заряжает АКБ, а при чрезмерном заряде сбрасывает «лишнее» в общую сеть по «зеленому» тарифу.
• Вечер, ночь. С учетом выбранного режима гибридный инвертор подает напряжение на дом от АКБ или от бытовой сети.

Благодаря переключению режимов, обеспечивается круглосуточная подача электричества в бытовую сеть без сбоев (даже при потере одного из источников питания).

В зависимости от применяемой модели гибридный инвертор может иметь следующие возможности:

• «подмешивание» энергии от АКБ;
• добавление мощностей оборудования и электросети;
• регулировка частоты тока на выходе;
• подключение сетевых фотоэлектрических инверторов;
• автоматическое переключение цепи питания потребителей и т. д.

Где применяется

Гибридный инвертор пользуется спросом в домашнем хозяйстве, когда необходимо зарезервировать основной источник питания и обеспечить бесперебойную поставку электроэнергии.

Более мощное оборудование применяется на электростанциях для подачи электричества по зеленому тарифу.

Сфера применения:

• зеленый тариф;
• автономное питание дома;
• солнечные электростанции с мощностью до 5000 Вт;
• ответственные объекты;
• ветряные электростанции небольшой мощности.

Сфера применения гибридного инвертора постоянно расширяется, но она ограничена высокой стоимостью оборудования.

Гибридный тип инвертора

Особенность гибридного инвертора состоит в конструктивных особенностях. Внутри установлена схема, позволяющая преобразовывать постоянное напряжение и параллельно работать с источником электричества.

На устройство параллельно подходит напряжение от бытовой сети и солнечной батареи. Приоритет отдается «зеленому» тарифному плану (постоянному току).

Особенности гибридных типов инвертора:

• Подача напряжения. Устройство представляет собой емкий АКБ со 100-процентной эффективностью. Лишнее электричество никуда не девается, а продается в общую сеть по «зеленой» тарификации.
• Бесперебойность. В случае потери питания от любого из источников происходит перенастройка системы в автономный режим. При этом потребители надежно защищены от изменений напряжения.
• Увеличение ограничения сетевой мощности при повышенной нагрузке. Этого удается достичь, благодаря своевременному подключению аккумуляторно-инверторного оборудования.

В случае снижения потребления устройство переводится на подзаряд, чтобы через время снова отдавать напряжение.

Принцип добавления мощности, следующий:

• Если мощность потребления ниже максимального лимита, параллельно с питанием электроприемников дома заряжается и АКБ.
• При потере питания напряжение берется с аккумуляторной батареи, благодаря преобразованию гибридного инвертора.
• Если нагрузка выше максимально доступной мощности, дефицит компенсируется электричеством от солнечной батареи.

Гибридные инверторы поддерживают такой принцип работы, что делает их одним из лучших решений для бесперебойного питания.

Отличия от ББП

Начинающие пользователи, да и некоторые консультанты в магазинах, часто путают гибридные инверторы и блоки бесперебойного питания (БПП).

Несмотря на множество схожих черт, эти устройства имеют много индивидуальных особенности.

Главные отличия:

• БПП — инвертор со встроенным зарядным устройством. Первоначально расходуется энергия, полученная от фотоэлементов, а при ее дефиците система переводится на питание от сети. В таком блоке нет схемы, позволяющей параллельно использовать электричество от сети и энергию АКБ. Они предназначен для раздельного питания и переводятся на другой режим работы в определенных обстоятельствах. Минус в том, что из-за частых переключений АКБ быстро изнашивается. Кроме того, в бюджетных моделях БПП нет опции регулирования максимального напряжения.
• Гибридные инверторы — более продвинутое оборудование, лишенное таких минусов. Устройство само настраивается на нужную мощность и может параллельно работать с разными источниками питания. При желании можно установить приоритет на AC или DC. В некоторых моделях можно лимитировать мощность от бытовой электросети.

Гибридные инверторы выгодно отличаются от БПП. Они имеют больший ресурс и способны параллельно работать от разных источников, обеспечивая бесперебойное питание.

Виды и особенности

Гибридные инверторы условно отличаются по нескольким критериям — форме сигнала и количеству фаз. Подробно рассмотрим особенности каждого направления.

По форме сигнала на выходе

Инвертор по форме сигнала бывает трех видов:

Чистая синусоида. На выходе выдается почти идеальная кривая, которая мало отличается от формы синусоиды обычной сети. Это лучшее решение, когда необходимо запитать дорогостоящую аппаратуру, к примеру, компрессоры, котлы, электрические двигатели и другую.

• Квази-синус. Здесь кривая на выходе имеет неидеальный характер, что может негативно влиять на работу некоторых приборов. Как правило, появляются шумы и помехи, которые в сложных случаях приводят к выходу аппаратуры из строя. Если через гибридный инвертор питаются моторы (синхронные или асинхронные), мощность снижается где-то на треть, а также появляются признаки перегрева.

Устройства «Квази-синус» имеют небольшие размеры и доступную цену. Их рекомендуется использовать для приборов, в которых нет индуктивных нагрузок, к примеру, лампы накаливания, нагреватели и т. д. При покупке нужно смотреть на гармонические коэффициент, который должен быть меньше восьми процентов.

Что касается последней формы (меандр), она почти не применяется. Ее недостатком является резкое изменение полярности, из-за чего возможны сбои в работе и повреждение оборудования.

По количеству фаз

Следующий критерий для гибридных инверторов — количество фаз.

Здесь доступно два варианта:

• Однофазные. На выходе 210-240 В. Используются для бытовой сети. Частота — от 47 до 55 Гц, мощность от 0,3 до 5 кВт. Выпускаются под АКБ с напряжением 12, 24 и 48 В. Для правильной работы важно согласовать мощность устройства и напряжение солнечной батареи.
• Трехфазные. Применяются для питания электрических 3-фазных моторов в цехах, промышленности. Имеют мощность от 3 до 30 кВт. Напряжение — 220 или 400 В.

При желании можно купить комбинированный вариант. Особенность модели — возможность питать одно- или трехфазную нагрузку за счет смещения фаз.

Критерии выбора

Главный вопрос для многих покупателей — как правильно выбрать гибридный инвертор. Чтобы не ошибиться в покупке, важно учесть несколько критериев.

Производитель

Первое, чему необходимо уделить внимание — производитель специального оборудования. Во избежание преждевременных поломок желательно покупать модели проверенных производителей.

Наиболее популярные бренды:

• ABi-Solar10 (Тайвань).
• А-электроника (Россия, г. Новосибирск), выпускает инвертеры PROGRESS.
• Altek (Украина).
• Axioma Energy (Украина).
• EYEN (Китай).
• Growatt (Китай).
• INVT (Китай).
• LogicPower (Украина).
• Sila.
• MUST Power и другие.

В продаже легко найти модели и других производителей — Sila, Sofar Solar, OPTI-Solar, Q-Power, Stark Pro и т. д.

Мощность

При выборе гибридного инвертора важно учесть максимальную нагрузку на сеть и потенциальное время автономной работы. Важно учесть, что в пусковом режиме многие устройства потребляют больше тока. Это характерно для холодильников, стильных машин и другого оборудования с двигателями.

Диапазон мощностей от 500 Вт до 60 кВт. Для бытовых целей достаточно маломощных устройств на 3-5 кВт.

Напряжение АКБ

В распоряжении покупателей четыре варианта гибридных инверторов, отличающихся по напряжению аккумулятора — на 12, 24, 48 и 384В. Наибольшее распространение получили первые два. Что касается 48-вольтовых и 348-вольтовых устройств, они используются в промышленной сфере.

Степень защиты

Надежный гибридный инвертор должен иметь несколько ступеней, обеспечивающих защиту оборудования.

На сегодня доступны следующие варианты:

• принудительное охлаждение;
• предупреждение попадания внутрь влаги и пыли;
• прочие виды защиты.

Показатель защиты аппаратуры указывается с учетом нормы IES 952. Для эксплуатации на открытом пространстве подходят устройства с показателем IP 65. Они отличаются достаточной стойкостью, надежностью и устойчивостью к влаге.

Количество выходов

В продаже доступны модели с одним, двумя, двойными, квадро или тройными выходами.

Тип контроллера

В продаже представлены гибридные инверторы с двумя видами контроллеров — МРРТ и ШИМ. Последний тип считается устаревшим вариантом и применяется редко. По функциональности и возможностям он уступает МРРТ, имеет большую точность алгоритмов и высокую эффективности работы.

Рабочая температура, вес и размеры

При покупке обратите внимание на диапазон температур, заявленных производителем. Это особенно важно, если вы планируете монтаж гибридного инвертора вне помещения.

Не менее важный фактор — масса изделия. Считается, что чем больше оно весит, тем выше его качество, и тем больше мощность. Большая масса свидетельствует о наличии в составе оборудования преобразователя.

В более легких устройствах установлен простой трансформатор, что может стать причиной преждевременного выхода из строя при подаче пускового тока.

Еще один параметр — размеры, которые необходимо учесть при выборе места для крепления. При установке изделия в шкафу заранее согласуйте его длину, ширину и глубину.

КПД

Эксперты рекомендуют брать инверторы, имеющие КПД от 90% и более. Только с таким параметром можно рассчитывать на высокую эффективность. Потери в размере 10% вполне допустимы для солнечной энергии.

Цена

Важный критерий — стоимость. В зависимости от типа и характеристик этот параметр находится в диапазоне от 10 до 300 тысяч рублей или от 3700 до 125 тысяч гривен. Чтобы не переплачивать за товар, важно делать выбор с учетом текущих потребностей.

Современные возможности

Кроме основных функций гибридные инвертеры могут выполнять и ряд дополнительных возможностей.

Выделим основные:

• Подмешивание энергии АКБ к питанию от бытовой сети с выбором приоритета.
• Регулирование частоты тока на выходе с учетом напряжения АКБ.
• Подключение фотоэлектрического инвертора сети на выходе.
• Добавление мощности к имеющемуся параметру сети.
• Автоматический перевод питания с АКБ на внешнюю сеть с учетом напряжения на источнике постоянного тока.
• Комбинированное взаимодействие с сетевым преобразователем.
• Автоматическое добавление инверторной мощности.
• Выбор наиболее привлекательного источника тока.
• Поддержка АКБ разных видов.
• Регулирование срока зарядки АКБ.
• Установка параметра напряжения.
• Обновление ПО и т.д. Многие современные модели можно подключать к компьютеру для мониторинга и программирования.

Отметим, что наличие дополнительных опций влияет на стоимость изделия.

Плюсы и минусы

При выборе инверторного оборудования нужно знать его положительные и отрицательные качества. Для удобства сведем их в таблицу.

Популярные модели

Современный рынок предлагает большой выбор гибридных инверторов.

Выделим несколько популярных моделей:

Прогресс 48-6000-Hybrid — надежный инвертор для альтернативных источников питания. Работает автономно с возможностью подключения параллельно бытовой сети. Имеет мощное зарядное устройство до 80 А. Производитель — А-электроника. Напряжение на входе от 100 до 270 В, а на выходе от 38 до 67 В. КПД 92%. Предусмотрена защита выхода от перегрузки и выгода от КЗ. Имеется предохранитель в цепи АКБ. Имеется гальваническая развязка. Вес — 4,6 кВт Мощность (долговременная / пусковая) — 5 кВт.

Прогресс 24-6000-Hybrid — еще ода модель нового поколения, умеющая работать параллельно с сетью и в автономном режиме. Комплектуется зарядным устройством до 100 А. Мощность устройства (долговременная и пусковая) — 4 и 6 кВт соответственно. Напряжение на входе и выходе — 100-270 В и 19-33 В. Потребляемый ток в режиме сна — 20 мА. Устройство работает с КПД в 92%. Габариты составляют 11,5х14,5х42,5 см, а вес — 4,6 кг. Предусмотрена защита выхода от КЗ и перегрузка. Стоит предохранитель в цепи АКБ на 160 А. Имеется гальваническая развязка.

• Прогресс 12-5000-Hybrid — качественный инвертор гибридного типа с возможностью автономной работы, в том числе параллельно с сетью. Имеет мощность 3 и 6 кВт для долговременной и пусковой характеристики. Подключается к напряжению от 100 до 270 В переменного тока. Рабочее U от 9,5 до 16 В. Потребляемый ток 20 мА. Устройство работает с КПД 92%. Способно выдерживать температурный режим от -40 до +40 градусов Цельсия. Есть защита выхода от перегруза и КЗ, а также от перезаряда аккумулятора. Размеры — 11,5х14,5х42,6 см, вес — 4,2 кг.

ИС2-24-300 — продукт компании СибКонтакт. Не относиться к гибридным, но про него стоит упомянуть. Изделие рассчитано на входное напряжение от 21 до 30 В с выдачей на выходе 220 В (50 Гц). Рабочая мощность — 300 Вт, а максимальная — 60 Вт. Рабочая температура от -40 до +40 градусов Цельсия. КПД — 92%. К устройству можно подключить любое оборудование, рассчитанное на питание от бытовой сети. Имеется защита от повышения напряжения, КЗ, перегрузки и перегрева. Имеется режим энергосбережения и от полной зарядки.

SILA PV 4000P — солнечный гибридный инвертор, мощностью 4000 Вт, сочетающий в себе опции контроллера заряда АКБ, инвертора и ЗУ для аккумулятора на 220 В. Работает в диапазоне напряжений от 180 до 270 В. Номинальное U — 48 В. Температурный режим — от 0 до +55 градусов Цельсия. Размеры — 46,8х29,75х12,5 см.

При желании можно выбрать и другие модели — Solax X3-Hybrid-6.0-D-E, Solax X1-1.1, Solax X3 20KW, Solax X1-Hybrid-3.7-D-E, ИС2-12-300, Сибвольт 4024 и другие. Главное — внимательно подойти к изучению характеристик.

Что предлагает AliExpress

Любители сэкономить могут заказать гибридный инвертор на сайте AliExpress. Здесь можно найти устройства в широком ценовом диапазоне от 40 до 400 долларов. При выборе обратите внимание на количество звезд, которые присвоены оборудования.

Высшую отметку получили следующие модели:

• EASUN POWE — гибридный солнечный инвертор мощностью 3 кВА, на 24 В / 220 В, встроенное зарядное устройств на 50 А.
• 5KVA 4000 Вт — изделие с чистой синусоидой 220VAC. Встроенный PWM 48 В, 50A.
• EASUN — на 24 В постоянного тока до 230Vac, 24 вольт. Оборудован MPPT 3.2кВ, 24В. Гибридный, 80A.
• EASUN MPPT — на 2,4 кВт, 3 кВА, 24В / 220В, чистая синусоида, встроенный 60A MPPT.
• EASUN 5000 Вт — гибридный солнечный инвертор 48 В, 230 В.

При выборе обращайте внимание на характеристики и отзывы пользователей о продавце.

Есть модели, которые управляются через Интернет по Wi-Fi.

Подключение

В зависимости от комплектации и оборудования можно выбрать следующие схемы подключения.

С контроллером DC-заряда

Суть схемы в подзарядке АКБ через МРРТ-контроллер. Здесь применяется преобразователь, который поддерживает передачу энергии в сеть или нагрузку, если Uакб больше установленного параметра.

Преимущество решения состоит в эффективности применения альтернативной энергии при частых включениях / выключениях.

Второй момент — возможность подключения солнечной батареи после разряда АКБ.

С преобразователем сетевого или гибридного типа

Здесь на выводах АКБ инвертора смонтирован преобразователь сетевого типа. При этом оба конвертора подключены к разным солнечным источникам питания.

Преобразователь гибридного типа поводится к фотоэлектрическому элементу для заряда АКБ, а сетевой объединяется с главным модулем солнечной батареи.

Особенности:

• необходимость регулировки сетевого инвертора;
• бесперебойность питания вне зависимости от напряжения сети;
• заряд АКБ с выводов;
• работа аккумуляторов по буферному принципу, что продлевает срок их действия.

Общая мощность сетевого устройства должна быть меньше мощности гибридного девайса. В таком случае проще утилизировать электричество от солнечных панелей при разрядке АКБ и выключении питания.

Общие моменты:

• Длина проводов для постоянного тока не должна быть больше трех метров. Если это необходимо, лучше увеличить соединение АС.
• Оптимальная установка инвертора — на уровне глаз. Так лучше видны данные с экрана.
• Устройство нельзя устанавливать в коробке, изготовленной из горючих изделий.

Если инвертор имеет мощность больше 0,5 кВт, важно обеспечить жесткость соединения между изделием и проводами.

Так что же выбрать

Ассортимент преобразователей достаточно широк, чтобы принять правильное решение.

Помимо уже вышеперечисленных популярных моделей, приведем еще несколько вариантов для разных целей.

Дом:

• AXIOMA energy IS-800 — однофазный гибридный с КПД 98%, диапазон напряжения 140 – 275В, выходное U 220V±3% и частота 50/60 ± 0,3 Гц, номинальная мощность 0.5 кВт. Напряжение АКБ 12В. Китай.
• Solis RHI-5K-48ES — входное U 330В, выходное 220В, напряжение АКБ 48В, мощность 0.5 кВт, диапазон работ 90-520В. Китай.
• Stark InfiniSolar 3kW — диапазон входного U 250-450/170-280 В, выходного 208/220/230/240В. Мощность 3 кВт, напряжение АКБ 48В. Китай.
• Imeon Energy IMEON6 — КПД 95.5%, диапазон входного U 120-450В, выходного 220В, напряжение АКБ 48В. Франция.
• Fronius Symo GEN24 3.6 plus — Мощность 3.6 кВт, КПД 97,6%, номинальное входное напряжение 400В, поддерживаемый диапазон от 80 до 1000 В, выходное – 220В. Страна производитель – Австрия.
• FSP Library MKS 2000VA — мощность 1.6 кВт, входное U 170 – 280В, интерфейсы DB9/RS-232 (COM), USB, форма выходного сигнала «Синусоида». Страна производитель Китай (Тайвань).

Дача:

• IR 5048 5 кВт — однофазный, мощность 5 кВт, входное U 155 – 272 В, выходное 220В, вес 43 кг. Страна производитель – Китай.
• GROWATT HYBRID 10000 HYP — мощность 10 кВт, зарядный ток 2000А, напряжение АКБ 48В, КПД 96%.
• SILA V 1000P (PF0) — ток заряда 50А, настройки и мониторинг с ПК, мощность выходная 1 кВт (2 кВт кратковременно), входное напряжение 90 – 280В, выходное 230 ±5%.

Бизнес:

• FSP Xpert Solar 3000VA PWM — мощность 2.4 кВт, пусковая – 4.8 кВт, ток заряда 50А, входное U 170 – 280В, КПД 93%, напряжение АКБ 24В.
• VL MPPT BF 5000 Вт — выходная мощность 5 кВт (максимальная кратковременная – 10 кВт), КПД 98.5%, U АКБ 48В, ток заряда 80А, U холостого хода солнечных батарей 5000В, выходное U 230В. Китай.
• Victron Energy Quattro 48/8000/110 — мощность 6.5 кВт (пиковая 16 кВт), входное U от 187 до 265В, выходное – 230±2%В. Напряжение от АКБ 48В. Страна производитель – Нидерланды.

Если возникают трудности с поиском походящей модели, можно обратиться к эксперту в интернет-магазине или обычной торговой точке.

Итоги

Гибридный инвертор — надежное оборудование, позволяющее организовать бесперебойное питание дома, на даче или в бизнесе с применением альтернативных источников питания.

Главное — будьте внимательны при выборе устройства, чтобы не ошибиться с характеристиками, и изучите рекомендации по подключению оборудования.

Больше информации на нашем сайте.