Falownik do domowej elektrowni słonecznej

W sektorze energetycznym często konieczne jest przekształcenie niektórych ilości na inne, ponieważ energia elektryczna jest wytwarzana ze źródeł prądu przemiennego lub stałego. Tworzy się dla nich odpowiednich konsumentów: silniki elektryczne, urządzenia transformatorowe, urządzenia gospodarstwa domowego.

W wielu branżach, podobnie jak w przypadku energii alternatywnej, istnieje potrzeba wykorzystywania konsumentów z połączonych źródeł. Akumulatory są ładowane, a urządzenia elektroniczne, urządzenia komputerowe zasilane są prądem stałym lub prostowane z generatorów energii elektrycznej z wirującym polem elektromagnetycznym.

Odwrotne zadanie silników elektrycznych harmonicznych sinusoidalnych domowych odbiorników elektrycznych ze źródeł prądu stałego rozwiązuje się poprzez zamianę energii elektrycznej na zmienną za pomocą specjalnie zaprojektowanych złożonych struktur elektrycznych zwanych falownikami.

Cel i zadania falownika

Metodą podłączenia do stacji słonecznej, odbiorników i akumulatorów falowniki dzielą się na:

• sieć

• autonomiczny

• hybrydowy.

Modele sieciowe z oznaczeniem „w sieci” działają z elektrowni słonecznej obciążonej publiczną siecią energetyczną. Najczęściej stosuje się je w systemach o mocy przekraczającej 10 kW, typowych dla krajów europejskich. W Rosji postanowienia Zielonej Taryfy nie dają osobom fizycznym prawa do korzystania z tej metody.

Samodzielne falowniki oznaczają „off grid”. Są podłączeni do domowych gospodarstw domowych i zasilani akumulatoryładowane przez moduły słoneczne przez sterowniki.

Projekty hybrydowe wykorzystują obie metody połączeń. Dobrze się mieszają z nieprzerwanymi obwodami zasilaniamoże poprzez automatyzację pracy sterownika z akumulatora i / lub modułu słonecznego, jeśli to konieczne.

Zasady falownika

Podczas pracy niewielka część przyłożonej energii jest tracona podczas podgrzewania elementów obwodu i procesów ubocznych. Dlatego moc wyjściowa jest zawsze niższa niż zużyta. Wydajność dobrego projektu zależy od wydajności o wartości 90 - 95%.

Falownik jest uważany za generator napięcia okresowego, który w kształcie jest bardzo zbliżony do harmonicznych sinusoidalnych lub znacznie różni się od niego kształtem sygnału wyjściowego.

Wykresy oscylacji sinusoidalnej i jej analogu wytwarzane przez falownik

Wykres pokazuje główne widoki fali sinusoidalnej i napięcia na wyjściu falownika, które jest powszechnie nazywane „Meander”, zbliżone do jego typu. W zależności od złożoności projektu z możliwościami realizowania przez niego różnych funkcji, kształt meandra może być jeszcze bliższy cechom sinusoidalnym lub szorstkim, przypominającym wyglądem zwykłe trapezoidy lub nawet prostokąty na każdej półfali.

Uproszczona forma meandra jest bardziej odpowiednia dla urządzeń bez obciążeń indukcyjnych zużywających aktywny składnik energii elektrycznej. Jest inaczej grzejniki termoelektryczne (oznaczenie „TEN”), systemy oświetlenia żarowego i podobne konstrukcje rezystancyjne.

Kształt meandra może mieć pewien wpływ na urządzenia silników elektrycznych prądu przemiennego i zespoły transformatorów urządzeń gospodarstwa domowego. Idealnym rozwiązaniem dla ich pracy jest czysty sinus. Dlatego złożone falowniki wytwarzające napięcie wyjściowe bardzo zbliżone do harmonicznych sinusoidalnych są bardziej atrakcyjne dla urządzeń. Ale koszt ich produkcji jest wyższy.

Specjalna dokładność meandrycznego podejścia do sinusoidy jest ważna w przypadku precyzyjnych przyrządów pomiarowych, sprzętu medycznego, profesjonalnych systemów audio i sprzętu telekomunikacyjnego.

Funkcje konstrukcyjne

W przypadku domowych elektrowni słonecznych w Rosji najbardziej pożądane są obwody wytwarzające jedną fazę napięcia przemiennego o wartości 220 woltów.

Aby przekształcić prąd stały, falownik może działać zgodnie z obwodem transformatora lub bez niego. Obecność transformatora znacznie komplikuje konstrukcję, ale pozwala stworzyć wysokiej jakości sygnał wyjściowy.

Układ chłodzenia urządzenia może korzystać z wentylatora wymuszonego. W drogich projektach zwraca się uwagę na:

• bezszelestność

• zastosowanie kilku trybów pracy, w zależności od obciążenia (szczególnie w przypadku przegrzania).

Falowniki produkowane przez przemysł można łączyć z układów jednofazowych w urządzenia trójfazowe o podwyższonej mocy. Są w stanie wykonywać różne zadania, aż do przekazania nadwyżki wytworzonej energii elektrycznej do sieci przemysłowej.

Podstawowe zasady wyboru falownika

Urządzenia gospodarstwa domowego i akumulatory na prąd stały pracują przy napięciu standardowym 12/24/36/48 V, w zależności od ich konstrukcji. Producenci falowników dla każdego określonego rodzaju napięcia zwalniają swoje urządzenia. Należy to przeanalizować przy wyborze modelu.

Podczas korzystania z falownika należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

• Szczytowe zużycie energii

• cztery fazy pracy: tryb rozruchu, etap długoterminowej konwersji energii elektrycznej przy mocy znamionowej, bezczynności, przeciążenie.

Moc szczytowa odbiorców jest mierzona w określonym momencie podczas tworzenia obciążeń krytycznych, może znacznie przekraczać wartości nominalne standardowej sieci ~ 220 V / 50 Hz.

W trybie rozruchowym falowniki są w stanie dostarczyć nadmierną moc w krótkim czasie po uruchomieniu silników elektrycznych (kilka milisekund) i uruchomieniu obciążeń pojemnościowych. Ten tryb jest charakterystyczny podczas włączania lodówek, pralek i zmywarek.

Tryb pracy ciągłej powinien odpowiadać nominalnej charakterystyce wybranego projektu.

Pobór mocy przez urządzenie bez obciążenia wyjściowego nie powinien przekraczać 1% wartości nominalnej dla modeli wysokiej jakości.

Podczas fazy przeciążenia niektóre typy falowników mogą niezawodnie przenosić moc przekraczającą nawet 50% wartości nominalnej w ciągu pół godziny. Ale ta umiejętność jest inna dla każdego modelu urządzenia.

Określenie wielkości idealnego obciążenia jest bardzo problematyczne. Dlatego falowniki są wybierane z utworzeniem rezerwy mocy z marginesem do 20% obliczonych wartości.

W rozległej sieci domowej obciążenie może stale wahać się w szerokim zakresie wartości. W związku z tą naturą zaleca się zakup nie jednego mocnego falownika, ale obliczenie optymalnej liczby kroków wykorzystywanych mocy do akwizycji kilku modeli, przełączanych naprzemiennie przez obwód automatyki w celu oszczędnego, optymalnego wykorzystania zasobów sprzętowych.

Obecność wbudowanych zabezpieczeń charakteryzuje jakość falownika, którą należy wyłączyć z eksploatacji, gdy:

• odchylenie napięcia zasilania na górnym i dolnym poziomie,

• zwarcia w obwodzie wyjściowym,

• przeciążenia prądu i temperatury.

W przypadku zmniejszenia obciążenia do wartości minimalnych obwód automatyki może przełączyć falownik w tryb gotowości. Ale ta funkcja nie jest nieodłączna we wszystkich modelach.

Wytrzymałość i niezawodność konstrukcji mechanicznej

Na wybór miejsca instalacji falownika ma wpływ jakość wykonania jego obudowy. W warunkach na wolnym powietrzu stosuje się modele szczelne, sklasyfikowane według wskaźnika IP65 (skrót od Ingress Protection Rating), systemu do analizy stopnia ochrony obudów urządzeń elektrycznych przed wnikaniem wody i cząstek stałych zgodnie z międzynarodowymi standardami.Toleruje trudne warunki pracy w każdych warunkach pogodowych.

Na jakość instalacji oraz załadunek i rozładunek ma wpływ konfiguracja kadłuba i kompletność komponentów dostarczanych wraz z głównym wyposażeniem.

Zalecenia dotyczące montażu obwodu

Początkowo zaleca się podłączenie wszystkich odbiorników do obwodów wyjściowych falownika, dopiero potem należy włączyć obwody zasilające.

Podczas pracy na biegu jałowym akumulatory i moduły słoneczne mają napięcie powyżej 20 V, co spowoduje wysokie napięcie kondensatory elektrolityczne. A oni z kolei podczas manipulacji w obwodach wyjściowych zaczną wyładowywać impuls.

Kontynuacja artykułu:Jak zainstalować i obsługiwać panele słoneczne