Гибридный инвертор для солнечных батарей: виды, обзор лучших моделей и особенности подключения

Содержание

Когда ИБП с аппроксимированной синусоидой применять нельзя?

Д»Ã ÃÂÃÂÃÂÃÂþùÃÂÃÂò ÃÂþ ÷ýðÃÂøÃÂõûÃÂýþù ÃÂõðúÃÂøòýþù ÃÂþÃÂÃÂðòûÃÂÃÂÃÂõù ÃÂðÃÂÃÂþôÃÂõüþù üþÃÂýþÃÂÃÂø, øýôÃÂúÃÂøòýþù ýðóÃÂÃÂ÷úþù ø ôûàÿþüõÃÂþòþÃÂÿÃÂøøüÃÂøòÃÂàÿÃÂøñþÃÂþò ÿþôþùôÃÂàÃÂþûÃÂúþ ÃÂøÃÂÃÂÃÂù ÃÂøóýðû. àÃÂðúøü ÃÂÃÂÃÂÃÂþùÃÂÃÂòðü þÃÂýþÃÂÃÂÃÂÃÂàðÃÂøýÃÂÃÂþýýÃÂõ ôòøóðÃÂõûø ø þñþÃÂÃÂôþòðýøõ, ÃÂþôõÃÂöðÃÂõõ øàâ ýðÃÂþÃÂÃÂ, þÃÂþÿøÃÂõûÃÂýÃÂõ úþÃÂûÃÂ, ÃÂÃÂðýÃÂÃÂþÃÂüðÃÂþÃÂàø ÃÂÃÂðÃÂðàÃÂûõúÃÂÃÂþýøúð àÃÂÃÂðýÃÂÃÂþÃÂüðÃÂþÃÂýÃÂüø ñûþúðüø ÿøÃÂðýøÃÂ. ÃÂÃÂààüþôøÃÂøÃÂøÃÂþòðýýþù ÃÂøýÃÂÃÂþøôþù óõýõÃÂøÃÂÃÂÃÂàÿþüõÃÂø, ôðÃÂàýø÷úøù ÃÂÃÂÃÂõúÃÂøòýÃÂù ÃÂþú (ÃÂÃÂõôýõõ ýðÿÃÂÃÂöõýøõ), ÿÃÂõòÃÂÃÂõýøõ ÃÂøûàÿþÃÂÃÂõñûÃÂõüþóþ ÃÂþúð.

ÃÂð ÿÃÂðúÃÂøúõ ÃÂÃÂþ þ÷ýðÃÂðõÃÂ, ò ûÃÂÃÂÃÂõü ÃÂûÃÂÃÂðõ, ýõòþ÷üþöýþÃÂÃÂàòúûÃÂÃÂõýøàþñþÃÂÃÂôþòðýøÃÂ, ò ÃÂÃÂôÃÂøàòðÃÂøðýÃÂðàâ ýõÃÂòðÃÂúàüþÃÂýþÃÂÃÂø ÿÃÂø òþ÷ÃÂðÃÂÃÂðÃÂÃÂõù ÃÂøûõ ÃÂþúð, ÿõÃÂõóÃÂõò, ñÃÂÃÂÃÂÃÂÃÂù òÃÂÃÂþô ÿÃÂøñþÃÂþò ø÷ ÃÂÃÂÃÂþàøûø ÷ýðÃÂøÃÂõûÃÂýþõ ÃÂüõýÃÂÃÂõýøõ öø÷ýõýýþóþ ÃÂøúûð. ã ûÃÂÃÂÃÂøàûøýõùýþ-øýÃÂõÃÂðúÃÂøòýÃÂàÃÂÃÂàúþÃÂÃÂÃÂøÃÂøõýàøÃÂúðöõýøù ýõ ÿÃÂõòÃÂÃÂðõà3âÂÂ5%, àøÃÂÃÂþÃÂýøúþò àôòþùýÃÂü ÿÃÂõþñÃÂð÷þòðýøõü ÃÂøýÃÂÃÂþøôð ÃÂøÃÂÃÂðàâ ÃÂøóýðû ÃÂþÃÂüøÃÂÃÂõÃÂÃÂàøýòõÃÂÃÂþÃÂþü ÷ðýþòþ.

àúðÃÂðûþóõ øýÃÂõÃÂýõÃÂ-üðóð÷øýð 220 Volt øüõÃÂÃÂÃÂàÃÂþÃÂýø üþôõûõù ÃÂÃÂàþÃÂÃÂûðùý, øýÃÂõÃÂðúÃÂøòýþóþ ø þýûðùý ÃÂøÿþò ò ÃÂøÃÂþÃÂðùÃÂõü ÃÂõýþòþü ÃÂð÷ýþþñÃÂð÷øø. ÃÂÃÂûø òàÃÂþüýõòðõÃÂõÃÂàò ÃÂþü, úðúþù ÃÂÃÂàúÃÂÿøÃÂÃÂ, â ÃÂÿõÃÂøðûøÃÂÃÂàüðóð÷øýð þÃÂòõÃÂÃÂàýð òÃÂõ òþÿÃÂþÃÂàø ÿþüþóÃÂàò òÃÂñþÃÂõ ñõÃÂÿõÃÂõñþùýøúð ø ôÃÂÃÂóþù ÃÂûõúÃÂÃÂþÃÂõÃÂýøúø.

ÃÂðöüøÃÂõ ø ÃÂøÃÂðùÃÂõ ò äõùÃÂñÃÂúõ!

Как рассчитать мощность инвертора

Мощность этого оборудования зависит от номинальной мощности солнечных батарей (по стороне постоянного тока) и максимальной мощности нагрузки по стороне переменного тока.

Другими словами, нужно учесть полную мощность всех солнечных панелей (допустимая погрешность от 90% до 120%) в сети и мощность всех устройств, которые могут быть одновременно запитаны в эту сеть.

Если с панелями все понятно, их номинальная мощность указана в характеристиках, то с потреблением все сложнее. Определять нужно потребляемую пиковую или пусковую мощность устройств, которая может быть в 5-7 раз больше рабочей.

Даже непродолжительная нагрузка во время запуска 2-3 секунды, превышающая мощность инвертора, не позволит запустить через него такой прибор.

Выбираем по напряжению

Такой параметр как входное напряжение также важен, поскольку напрямую влияет на эффективность работы системы. Рекомендуемые параметры:

  • 12 В при мощности системы до 600 Вт,
  • 24 В при мощности системы  от 600 до 1500 Вт,
  • 48 В при мощности системы  более 1500 Вт.

Выбираем по КПД

Такой показатель определяется количеством энергии, которую прибор потратил впустую, например на свою работу. Энергопотребление самого инвертора не должно превышать 5-10% проходящей через него энергии. Иначе это устройство можно считать малоэффективным.

Большинство современным инверторов имеют КПД 90-95%.

Вес оборудование

Качественный инвертор не может быть легким, так как использует трансформатор. Условно можно взять следующие цифры: 1 килограмм на 100 Ватт.

Меандровые и синусоидальные, тип сигнала

Слева- синусоиндальная система, справа – меандровая.

Меандровые, более дешевый вариант, однако такие приборы не защищают сеть от перепадов напряжения и допускают его резкие скачки, что может негативно сказаться на работе бытовой техники и много оборудования. Это проблему можно решить установкой дополнительного стабилизатора.

Синусоидальные более дорогие, но напряжение на входе и выходе практически одинаковое, а колебания более плавные и не вредит технике.

Синусоидальный инвертор подойдет для частного дома поскольку все индуктивные нагрузки (холодильники, стиральные машины, насосы, кондиционеры и т.п.) просто не будут работать при прямоугольной форме выходного напряжения.

Квазисинусоид — это своего рода компромисс между прямоугольной формой и чистым синусом. Большинство синусоидальных моделей являются качественными, однако встречаются и ненадежные экземпляры.

1 или 3 фазный

Здесь все просто, для частного дома подойдет любой из них. Если даже вам не нужны 3 фазы, будете использовать одну. Для промышленности необходимо только 3х фазный, так как большинство оборудования работаю именно по такому принципу.

Как выбирать ИБП для газового котла

  • аппараты типа off line;
  • линейно-интерактивные ИБП;
  • блоки непрерывного действия типа on line.

Принцип работы офлайн «бесперейбоника» простой – какое напряжение входит в блок, такое и выходит. Если сеть сильно падает, прибор использует энергию батареи. Онлайн-аппарат работает иначе: сначала входной ток выпрямляется, «загоняется» в строгие рамки – 220…230 В, 50 Гц, затем снова преобразуется в переменный и направляется потребителю. Линейно-интерактивный ИБП – это блок off line со встроенным стабилизатором.

ИБП, предназначенный для отопительного оборудования, должен выдавать правильный синусоидальный сигнал на выходе. Онлайн «бесперебойник» фирмы Luxeon соответствует этому требованию

Какой «бесперебойник» лучше выбрать для газового котла:

Для поддержания работы теплогенератора лучше всего подходят ИБП непрерывного действия (онлайн) с возможностью подключения внешних аккумуляторов. Приборы off line не годятся. Если мощность потребления не превышает 0.5 кВт, а продолжительность отключения – 1 час, подойдет линейно-интерактивный блок со встроенной батареей

Резервный источник должен давать на выходе чистую синусоиду, это важно для нормальной работы электродвигателей насосов. ИБП для бытовой техники или компьютеров не подойдут для котлов, поскольку выдают так называемую аппроксимированную синусоиду или квазисинусоиду

Чтобы не покупать отдельный стабилизатор, выбирайте аппарат, способный сгладить перепады напряжения в электросети. Существуют модели, выравнивающие напряжение в широком диапазоне – от 120 до 300 вольт, правда, такие ИБП стоят дороже обычных. При использовании генератора нужно стабилизировать не только напряжение, но и частоту тока. Здесь нужен «бесперебойник» типа онлайн с инвертором, другие использовать бессмысленно. Импортные настенные котлы нередко чувствительны к расположению фазы. Если вставить вилку в розетку неправильно, агрегат уходит в ошибку. Для такого отопителя присматривайте блок питания со сквозным «нулем».

Ступенчатая и аппроксимированная форма выходного сигнала не подходит для отопительной техники

Разъяснение по поводу компьютерных ИБП. Аппроксимированная синусоида на выходе таких аппаратов хорошо воспринимается электроникой, а вот асинхронные двигатели насосов сильно греются, гудят и быстро выходят из строя. Вот почему необходим «бесперебойник» с правильной синусоидой.

Новый блок резервного питания лучше сразу проверить. Подключите аппарат к газовому котлу согласно инструкции и попробуйте запустить агрегат в режим отопления. Если автоматический розжиг не сработает, блок нужно менять на другую модель.

Бытовой ИБП для твердотопливного котла выбирается аналогичным образом – определяется мощность электроустановок и контроллера, качество электроснабжения и длительность автономного режима. Дальше следуйте нашим советам или рекомендациям, озвученным на видео:

Watch this video on YouTube

Дополнительный фильтр

Схема чистой синусоиды.

Имеющийся в наличии преобразователь с прямоугольным импульсным напряжением можно модернизировать, установив на выходе фильтр (рис.2), отсеивающий высшие гармоники. Точный расчет и тщательное изготовление деталей помогут снизить потери на фильтре до минимума.

При изготовлении следует учитывать, что устройство используется для силовых цепей. Все элементы и комплектующие должны выдерживать максимально допустимый ток.

В состав входят два LC контура с резонансной частотой 50 Гц. В одном из них емкость с индуктивностью подключены последовательно, во втором – параллельно. Дроссели для контуров рассчитываются и изготавливаются идентично, конденсаторы также должны иметь одинаковые параметры. Оптимальная емкость для конденсаторов 100 мкФ, допустимое напряжение не меньше 300 В. Электролитические полярные конденсаторы использовать нельзя.

Сердечники для катушек индуктивности должны быть из трансформаторного железа. Для точной подгонки дросселя в железе нужно вырезать зазор. Необходимое количество витков можно рассчитать, используя соотношения для расчета резонансной частоты контура. Для намотки желательно использовать гибкий медный провод. Минимальное сечение должно быть не менее 2,5 мм2.

Общую площадь намотки необходимо сравнить с размерами окна в сердечнике. После сборки необходимо выполнить подгонку катушек, подключив сетевое напряжение 220 В (рис.3). Сопротивление нагрузки представляет собой лампу накаливания, измерительный прибор можно использовать любого типа с необходимым диапазоном. Правильная настройка определяется по максимальному напряжению. В зазор нужно уложить прокладки несколько больше расчетной величины. Затем следует убавлять толщину прокладок, контролируя напряжение по вольтметру. Значение должно увеличиваться при изменении толщины зазора, затем снижаться. Зазор при максимальном напряжении является самым оптимальным вариантом. При наладке необходимо стягивать железо сердечника до плотного контакта с прокладочным материалом. После подгонки следует собрать и подключить фильтр.

При наличии осциллографа можно проверить форму напряжения до и после фильтра. При наличии всех необходимых деталей и определенного опыта устройство вполне доступно для изготовления своими руками.

Модифицированная синусоида, аппроксимация, чистый синус своими руками. Инвертор, солнечная батарея

Синус, иными словами количество энергии в одном полупериоде, чем острее и тоньше волна или полупериод, тем меньшее в нём количество энергии.

Для сетевого напряжения этот показатель равен 0,8. Для генератора, инвертора, источника бесперебойного питания синус равен ~ 0,6.

  • В некоторых описаниях инверторов и ИБП, можно встретить академическую браваду и туман с целью придания сверх научно-технической значимости и технологичности из таких терминов как аппроксимация синусоиды, улучшенная магнитострикция и пр.
  • На самом деле здесь ничего сверхъестественного нет, только туман и желание продать простое за сложное.
  • Подобные термины используются для китайского электротехнического металлолома, когда нет возможности удивить качеством и надёжностью.
  • Уважающие себя и потребителя фирмы стараются писать доступным пониманию языком.
  • Так аппроксимация синусоиды всего лишь — приближенная к синусоиде, подобие синусоиды или модифицированная синусоида.

Как в солнечных батареях, подмена понятий аморфный и поликристаллический кремний на мультикристаллический. С целью фонетической схожести с более качественными монокристаллическими солнечными батареями.

Магнитострикция — изменение размера и формы магнито зависимых материалов, деформация в магнитном поле.

Проще говоря акустический фон в трансформаторных изделиях. Трансформаторы, как известно показали себя с этой стороны. В инверторах, источниках бесперебойного питания практически незаметный.

Что касается модифицированной синусоиды, то предложений по чистому синусу практически нет.

Отсюда высокая цена инвертора с чистым синусом. Учитывая повышенную сложность изделия и ненадёжную элементную базу, вероятность на отказ увеличивается в разы.

Этим объясняется высокая цена и естественное отсутствие спроса.

А нет спроса — нет предложения.

Тем не менее ситуацию можно частично менять в каждом конкретном случае. Подбором соответствующего стабилизатора, но как показала практика не совсем удачные варианты.

Продолжение..

* Подключают к аккумулятору последним, отключают первым. В режиме холостого хода солнечные батареи генерируют напряжение более 20 вольт, в результате электролитические конденсаторы исполняют Баха.

Определение 2: Бесконечный ряд

Я спрятал слона в комнате: как мы вообще вычисляем синус? Мой калькулятор, что, каждый раз рисует окружность и замеряет его?

Рад вам поведать, как можно вычислить синус без окружностей.

Синус — это ускорение в сторону, противоположную тому, где вы находитесь.

Пользуясь нашим примером с банковским счётом: представьте, что ваш шеф каждую неделю решил менять вашу зарплату на сумму, противоположную текущей на вашем банковском счёте. Если у вас сейчас есть 50 рублей, на следующей неделе шеф выдаст на 50 рублей меньше. Конечно, поскольку ваш доход будет 75 рублей, вы всё еще будете в плюсе (75 — 50) но в итоге ваш баланс уменьшится, поскольку «прибавки» шефа превзойдут ваши доходы.

Но не отчаивайтесь! Как только баланс становится отрицательным (скажем, у вас -50 рублей), ваш босс выдаст вам на целых 50 рублей больше. Затем снова баланс станет отрицательным (с его ростом шеф выдает всё меньше денег), и так будет продолжаться постоянно. Баланс будет то положительный, то нулевой, то отрицательный.

Этот пример также поясняет, почему в нейтральной точке (в 0) скорость синуса максимальна: когда вы на максимуме, вы начинаете падать и собирать всё больше «отрицательных прибавок», которые довольно быстро тянут вас к 0. После прохождения 0 вы начинаете получать наиболее значительные положительные прибавки и замедляетесь., потому что как только уходите в плюс, шеф опять начинает отнимать от вашей зарплаты.

Между прочим: поскольку синус — это ускорение, обратное к вашему текущему положению, а окружность сделана из горизонтальной и вертикальной синусоиды… вы поняли! Круговое движение может быть описано как «постоянное движение в направлении, противоположном текущей позиции, по направлению к горизонтальному и вертикальному центру».

Критерии выбора автономных инверторов

При выборе автономного инвертора обратите внимание на несколько главных характеристик. Выделим главные параметры и их особенности

Количество фаз

При выборе числа фаз учтите следующие моменты:

  • Если к вашему дому походит трехфазное напряжение (380 В), автономный инвертор также должен быть трехфазным.
  • В ситуации, когда к автомату подключено только однофазное напряжение (220 В), оборудование должно быть соответствующим.

Номинальная / пиковая мощность на выходе

Оптимально, чтобы номинальная мощность автономного инвертора равнялась сумме нагрузок (потребителей в доме). Для надежности лучше покупать оборудование с запасом и учетом пусковых токов.

Фактор пусковых I характерен для холодильного оборудования, насосов и иной техники с индукционной нагрузкой. В ней токи в момент запуска могут в 7-10 раз превышать номинальный параметр.

Для расчета перемножьте пусковой ток на напряжение в доме и сравните с пиковым параметром мощности (первый показатель должен быть ниже).

Если разработчик не указал пиковый мощностной параметр автономного инвертора, это означает, что номинальный параметр в реальности пиковый.

Форма U вых

Это ключевой параметр, от которого зависит качество работы приемников.

Здесь выделяется три типа:

  • Чистый синус.
  • Квази синусоида.
  • Прямоугольная синусоида.

Во избежание проблем в эксплуатации и повреждения оборудования рекомендуется выбирать автономный инвертор с правильной синусоидой.

Это связано с тем, что индуктивная нагрузка очень чувствительная к форме напряжения. Если на выходе устройства прямоугольная синусоида, основное оборудование не будет работать и может поломаться.

Квази синусоида — некий компромисс между чистой и прямоугольной синусоидой. Большая часть моделей автономных инверторов, представленных на рынке и имеющих такую характеристику, являются качественными. Но нужно быть осторожным, ведь попадаются и малонадежные варианты.

Защита оборудования

Хорошая модель автономного инвертора должна обладать полным набором разного рода защитных характеристик.

Выделим основные виды защит:

  • от перегрева;
  • защита АКБ;
  • от КЗ;
  • от перегруза на выходе.

Если на модели установлен вентилятор для принудительного снижения температуры, уточните у консультанта, функционирует ли он во всех ситуациях или включается только при повышении нагрузки выше определенного значения.

В лучших моделях вентилятор выключается при минимальной нагрузке

Как результат, автономный инвертор издает меньше шума, что важно при его установке в жилом доме

КПД

По параметру КПД можно понять, сколько энергии устройство расходует без пользы. Лучшие представители имеют КПД в диапазоне от 90 до 95%. Если этот параметр меньше 90%, 1/10 часть энергии будет расходоваться впустую, что является недопустимым для солнечных станций.

Собственное потребление

Показатель отображает, какую мощность потребляет оборудование без подключенной к нему нагрузки. Оптимально, если этот параметр составляет не больше 1% от номинальной мощности.

К примеру, если Sном автономного инвертора (номинальная мощность) составляет 3000 Вт, собственное потребление не должно превышать 30 Вт. Если устройство будет постоянно включено в сеть, лучше выбирать модель с низким параметром мощности.

Наличие спящего / дежурного режима

Суть опции состоит в отключении устройства, если оно не используется длительное время и отсутствует нагрузка.

В этом случае собственная мощность опускается до трех-шести Ватт. При этом автономный инвертор находится в режиме постоянного отслеживания тока, чтобы в любой момент включиться на полную мощность.

Но есть особенность. Во избежание трудностей с питанием девайсов, имеющих небольшие нагрузки, нужна опция ручного отключения дежурного / спящего режима. В этом случае владелец сможет сам активировать и деактивировать функцию в случае необходимости.

Если отключение не предусмотрено, возможна ситуация, когда автономный инвертор останется в дежурном режиме при подключении маломощной нагрузки, к примеру, зарядки.

В завершение отметим, что не берите слишком дешевые устройства, ведь их качество может оказаться далеким от идеала. Лучше выбирать модели с учетом производителя, характеристик и других параметров.

Сколько инверторов должно быть в системе

В теории 1 прибора необходимой мощности должно хватить для всей электростанции. Но, если у вас большое количество фотоэлементов и они собраны в несколько линий, лучшу на каждую их них поставить такой преобразователь.

Почему так? Дело в том что нестабильная работа одной линии, например она расположена не на солнечной стороне, будет негативно сказываться на работе инвертора и его КПД будет в целом ниже

Если важно получить максимальную эффективность электростанции, такой вариант не подходит

Альтернативный вариант, это инвертор на несколько независимых MMP входов. Их может быть 2-4  и стоят такие модели значительно дороже.

Принцип работы

Работа аппаратов типа «чистый синус», обеспечивающих параметры напряжения на выходе, соответствующие параметрам внешних электрических сетей, осуществляется следующим образом:

  • Постоянное напряжение, подается на прибор с аккумуляторных батарей (12,0 В) и проходит предварительную обработку, в процессе которое его значение достигает значения цепи питания нагрузки (220,0 В);
  • Электрическая энергия, преобразованная в требуемые значения напряжения, поступает на мостовой инвертор, где напряжение постоянного тока преобразуется в переменное.

Форма выходного сигнала близка к чистой синусоиде, что достигается путем использования транзисторов, управляемых по методу многократной широтно-импульсной модуляции;

Установленный в приборе высокочастотный фильтр низких частот придает выходному сигналу вид чистой синусоиды.

Расчет минимального количества модулей в цепи с учётом допустимого пускового напряжения инвертора

Каждый инвертор имеет минимальное напряжение на входе, в нашем случае это 200 В.

Минимальное входное напряжение инвертора Fronius SYMO 10 кВт

В свою очередь, модули достигают минимального рабочего напряжения при граничной температуре 70 ° C. Поэтому минимальное количество панелей в стринге рассчитывается для этой температуры, округляя значение вверх. В этом случае используются формулы:

где:

  • Uoc (Tmax) — напряжение при максимальной температуре 70 ° C;
  • Uoc — напряжение холостого хода (38,5 В);
  • Tmax — максимальная рабочая температура (70 ° C);
  • βT — температурный коэффициент модуля (-0,31 %/K);
  • Nmin — минимальное количество солнечных батарей;
  • Udcstart — Подаваемое начальное напряжение (200 В).

Uoc (Tmax) = 38,5· (1 + (70 — 25) · (-0,31 / 100)) =33,13

Nmin ≥ 200 / 33,13 = 6,04

Принимаем ближайшее целое значение в большую сторону, таким образом рекомендуется устанавливать последовательно не менее 7 модулей в один стринг.

Устройства с трансформаторными источниками питания

Следующая группа электрооборудования — устройства, имеющие в своем составе трансформаторы. Для проведения тестов были выбраны два устройства — отечественный трансформатор ТС-40-2 и сетевой трансформаторный адаптер с выходным стабилизированным напряжением. Результаты тестов в таблице.

Схема классического трансформаторного источника питания

В тестировании трансформаторных источников питания помимо источника бесперебойного питания использовался инверторный преобразователь, который тоже имеет на выходе квазисинусоиду, но их параметры немного отличаются, о чем было сказано выше.

По результатам экспериментов можно наблюдать, что трансформаторные источники питания при питании их квазисинусом ведут себя вполне приемлемо и даже хорошо. Первое, что можно отметить это уменьшение тока холостого хода. И, как оказалось, чем больше уровни гармоник в питающем напряжении, тем этот ток меньше. Это связано с тем, что трансформатор в большей степени представляет собой индуктивную нагрузку, а реактивное сопротивление индуктивности с ростом частоты возрастает.

Из отрицательных моментов можно выделить следующее. Даже если у источника со ступенчатой аппроксимацией синусоиды среднеквадратичное напряжение будет составлять 230 В, но амплитуда импульсов будет завышена, то и на выходе выпрямителя мы получим завышенное напряжение. Это связано с тем, что фильтрующий конденсатор С (рис. 3) стремится зарядиться до амплитудного значения выпрямленного напряжения. Так, в указанной выше схеме при смене питающего синусоидального напряжения на квазисинусоиду напряжение на выходе повышалось с 16 до 19 В, что, естественно, повышало общую потребляемую мощность. Данный эффект наблюдался при питании этой схемы от источника бесперебойного питания, у которого при среднеквадратическом значении напряжения в 230 В амплитуда импульсов достигает 350 В.

Однако при питании данной схемы от автомобильного инвертора с амплитудой импульсов около 300 В наблюдалось даже некоторое уменьшение выходного напряжения. При этом среднеквадратичное значение напряжения инвертора также составляло 230 В.

Резюмируя, можно сказать, что, кроме возможного повышения напряжения во вторичных цепях трансформаторных источников питания, других негативных последствий для трансформаторов от квазисинусоиды не выявлено. Превышение же напряжения может в некоторой степени увеличить нагрев источника питания в целом, а будет это превышение или нет зависит от модели используемого ИБП или отдельного инвертора.

Необходимо отметить, что при питании трансформатора ступенчатой аппроксимацией синусоиды прослушивается характерный «звонкий» гул от трансформатора. «Звонкость» звука как раз и говорит о том, что в питающем напряжении есть составляющие с более высокими частотами, чем 50 Гц. Кроме возможных неприятных слуховых ощущений для человека этот звук не несет никаких негативных последствий для трансформатора.

В следующей части статьи будет рассмотрено поведение другого электрооборудования при питании его напряжением с формой, отличной от синусоидальной.

Популярные модели

Среди пользователей популярностью пользуются гибридные инверторы отечественных и зарубежных производителей. Таковыми являются модели:

1.Инверторы с зарядным устройством серии «Xtender XTH/XTM/XTS» (Швейцария).

Отличительными особенностями моделей этого производителя являются:

  • Возможность добавление мощности от аккумуляторов к сетевой в любой период времени;
  • Индивидуальные настройки потребляемого из внешней сети тока в зависимости от напряжения в этой сети;
  • Возможность настройки приоритета для источника постоянного тока;
  • Возможность подключения сетевого фотоэлектрического инвертора к выходу устройства;
  • Наличие большого количества настроек;
  • Возможность создания трехфазной сети на выходе, путем установки и настройки трех однотипных устройств.

 2.«Sunny Island 5048» (Германия).

Плюсами данной модели являются:

  • Простота монтажа и эксплуатации;
  • Высокая эффективность работы;
  • Интеллектуальное управление работой аккумуляторных батарей;
  • Надежность при эксплуатации;
  • Возможность выполнения подсчета выработанной и переданной во внешнюю сеть электрической энергии.

3.«Schnieder Electric Conext серии XW+» (Германия).

Дополнительные функции, которыми оснащены устройства данной серии:

  • Наличие 2-х входящих линий от внешнего источника переменного тока;
  • Возможность добавления лимита мощности потребления;
  • Наличие интерактивного взаимодействия с внешней сетью;
  • Возможно подключение к компьютеру посредством сетевого моста или по беспроводной сети;

4.Серия «Prosolar PV Hybrid» (Китай).

Особенности моделей данной серии:

  • Наличие «чистой синусоиды» на выходе устройства;
  • Управление на основе микропроцессора;
  • Несколько режимов работы: параллельно с сетью, автономно, параллельно с сетью в режиме резервного источника;
  • Возможность подключения к компьютеру;
  • Регулировка тока заряда аккумулятора.

5.«МАП «Энергия» SIN» (Россия).

Данная серия выпускается мощностью от 1,3 до 15,0 кВт и отвечает всем требованиям, предъявляемым к устройствам данного типа.

Плюсы и минусы

К достоинствам инверторов типа «чистый синус» можно отнести их следующие свойства:

  1. Синусоида на выходе близка к форме кривой напряжения бытовой сети 220 Вольт промышленного способа производства электрической энергии.
  2. Форма выходного сигнала позволяет подключать к приборам данного типа различные технические устройства, работа которых зависит от качества напряжения питающей сети.
  3. Использование инверторов типа «чистый синус» увеличивает сроки эксплуатации бытовых приборов и технических устройств, чувствительных к качеству напряжения.
  4. Улучшаются условия эксплуатации подключенной нагрузки: снижается шум при работе циркуляционных насосов и их нагрев, работа различных источников света и электронных устройств, не происходит «зависание» компьютера и электронных гаджетов.

Основным недостатком инверторов «чистый синус» является их высокая стоимость, в сравнении с приборами, выдающими выходной сигнал иной формы.

Что такое синусоидальная ШИМ (SPWM)

SPWM расшифровывается как Sinusoidal Pulse Width Modulation и переводится как синусоидальная ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Ранее мы ее уже рассматривали в генераторе синусоидальных и прямоугольных импульсов на Arduino.

Как мы знаем, в ШИМ мы можем изменять ее скважность (коэффициент занятости, duty cycle), то есть соотношение периодов активности (on-time) и неактивности (off-time). Таким образом, изменяя скважность ШИМ, мы изменяем среднее напряжение импульса

Это наглядно показано на следующей картинке.

Как видно из представленной картинки, при скважности (коэффициенте заполнения) 100% мы получаем среднее выходное напряжение 5V, при скважности 50% получаем среднее выходное напряжение 2.5V, а при скважности 25% — еще в 2 раза меньше. Синусоидальное напряжение представляет собой аналоговое напряжение, которое изменяет свою амплитуду с течением времени, поэтому мы можем воспроизвести «поведение» синусоидальной волны при помощи непрерывного изменения скважности ШИМ волны (сигнала), что показано на следующем рисунке

Синусоидальное напряжение представляет собой аналоговое напряжение, которое изменяет свою амплитуду с течением времени, поэтому мы можем воспроизвести «поведение» синусоидальной волны при помощи непрерывного изменения скважности ШИМ волны (сигнала), что показано на следующем рисунке

Если вы посмотрите на схемы, представленные ниже в данной статье, вы увидите, что на выход трансформатора подключается конденсатор – он как раз и ответственен за сглаживание подобного сигнала переменного тока.

Используемый входной сигнал будет заряжать и разряжать конденсатор в соответствии с входным сигналом и нагрузкой

Мы будем использовать SPWM сигнал (синусоидальный ШИМ сигнал) высокой частоты, он будет иметь сначала очень маленькую скважность 1%, этот 1% будет заряжать конденсатор совсем чуть-чуть, сигнал со скважностью 5% будет заряжать конденсатор немного больше, скважность 10% будет заряжать конденсатор еще больше и постепенно мы достигнем скважности 100%, а после этого мы будем уменьшать скважность до 1%. С помощью этого процесса будет сформирована очень гладкая кривая, очень похожая на синусоидальную волну

Таким образом, обеспечивая правильные значения скважности на входе, мы получим хорошую синусоидальную волну на выходе.

Выводы и полезное видео по теме

Понятие «гибридного инвертора», его устройство, функции и варианты исполнения:

Обзор возможностей, режимов работы и эффективности использования многофункционального преобразователя InfiniSolar на 3 кВт:

Проектирование солнечной системы электроснабжения – сложная и ответственная задача. Расчет необходимых параметров, подбор составных компонентов гелиокомплекса, подключение и ввод в эксплуатацию лучше доверить профессионалам. Допущенные ошибки могут привести к сбоям в системе и неэффективному использованию дорогостоящего оборудования.