Grid инвертор что это
Сетевыми инверторами являются устройства, преобразующими постоянное напряжение от солнечных батарей в переменное напряжение, и передающие его напрямую в сеть 220В(380В), тем самым снижая потребление электроэнергии от энергосетей. Сетевые инверторы также называют синхронными преобразователями так как они обладают одной особенностью – наличием синхронизации напряжения и тока со стационарной сетью. Таким образом, сетевой инвертор осуществляет преобразование постоянного тока от солнечных модулей и других возобновляемых источников энергии в переменный (с надлежащими значениями частоты и фазы для сопряжения со стационарной сетью). Как правило, преобразование осуществляется с помощью PWM - широтно-импульсной модуляции. Инверторы сетевого типа не имеют возможности подключения к ним аккумуляторных батарей. Также они не смогут работать в доме, в котором пропало электричество, к примеру, по причине аварии в электросети. Сделано это для того, чтобы обезопасить от поражения электрическим током персонал, который будет заниматься восстановлением линий электропередач. Т.е. если Вам нужно, чтобы при аварийном отключении электроэнергии Ваши потребители работали от фотомодулей, то Вам нужен сетевой инвертор с резервированием. Получается, что: Сетевые инверторы (без резервирования) лучше использовать в тех случаях, где есть стабильное бесперебойное энергоснабжение и когда планируется подключение «Зеленого» тарифа, или же для экономии на электричестве путем выработки своего собственного для своих потребителей. Проще говоря, сетевой инвертор берет электроэнергию, выработанную фотомодулями, и передает ее Вашим потребителям. Если Ваше потребление меньше, чем вырабатывают Ваши фотомодули, то излишки (непотребленной) электроэнергии будут отдаваться во внешнюю сеть. Будет ли эта передача непотребленной электроэнергии платной или бесплатной для Вас, зависит от того, подключен у Вас «Зеленый» тариф или нет. Эффективность преобразования инверторов составляет 96%.
Основные характеристики сетевых инверторов
· номинальная выходная мощность – мощность, получаемая от данного инвертора.
· выходное напряжение – показатель, определяющий к какой сети по напряжению может быть подключен инвертор.
· Для небольших инверторов (бытового назначения) выходное напряжение обычно равно 240В. Инверторы для промышленного назначения рассчитаны на 208, 240, 277, 400 или 480В, кроме того их можно подключать к 3-х фазной сети.
· максимальная эффективность - наивысшая эффективность преобразования энергии, которую может обеспечить инвертор. Максимальный КПД большинства сетевых инверторов составляет более 94%, у некоторых - до 97%.
· взвешенная эффективность- средняя эффективность инвертора, этот показатель лучше характеризует эффективность работы инвертора. Этот показатель важен, так как инверторы, способные преобразовывать энергию при различных выходных напряжениях переменного тока, имеют разную эффективность при каждом значении напряжения.
· максимальный входной ток - максимальное количество постоянного тока, которое может преобразовывать инвертор. В случае если какой-либо возобновляемый источник (например, солнечная панель) будет производить ток, превышающий это значение, сетевой инвертор его не использует.
· максимальный выходной ток - максимальный непрерывный переменный ток, производимый инвертором. Этот показатель используют для определения минимального (номинального) значения перегрузки по току устройств защиты (к примеру, выключателей или предохранителей).
· диапазон отслеживания напряжения максимальной мощности - диапазон напряжения постоянного тока, в котором будет работать точка максимальной мощности сетевого инвертора.
· минимальное входное напряжение - минимальное напряжение, необходимое для включения инвертора и его работы. Этот показатель особенно важен для солнечных систем, так как разработчик системы должен быть уверен, что для произведения этого напряжения в каждой цепочке последовательно соединено достаточное количество солнечных модулей.
· степень защиты IP (или код исполнения) – характеризует степень защиты корпуса от проникновения внешних твердых предметов (первая цифра), а также воды (вторая цифра).
Принципиальная схема грид-инвертора представлена на рис.1. Синусоидальное напряжение через резистор R3 поступает к узлу синхронизации, выполненному на сдвоенном оптроне U1.
При положительной полуволне ток протекает через светодиод оптрона U1.2 и транзистор этого оптрона открыт, поэтому на тактовом входе (выв.3) DD1.1 низкий уровень напряжения.
При отрицательной полуволне сетевого напряжения открыт транзистор оптрона U1.1 и тактовом входе DD1.1 также низкий уровень. Но в моменты, когда сетевое напряжение переходит через нуль, оба светодиода выключены, транзисторы оптронов закрыты, а тактовом входе DD1.1 на короткие отрезки времени появляются уровень 1. В результате этого уровень 1 появляется на тактовом входе DD1.1 только в момент перехода через нуль сетевого напряжения. Эти импульсы с частотой 100 Гц приходят на делитель на 2, выполненный на D-триггере DD1.1. а также на выв.2 DD3.1 и выв.13 DD3.2. От длительности импульса зависит величина зазора между включением силовых ключей. Это необходимо для того, чтобы силовые ключи не оказались одновременно открытыми, что опасно протеканием через них сквозных токов.
На рис.2 представлены временные диаграммы сигналов в определенных точках преобразователя, где:
1 - входной сигнал с вторичной обмотки трансформатора питания.
2 - выходной сигнал синхронизатора.
3 - выходной сигнал делителя на 2 (DD1.1) вывод 1.
4 - инверсный выходной сигнал делителя на 2 (DD1.1) вывод 2.
5 - результат сложения прямого сигнала делителя на 2 и выходного сигнала синхронизатора.
6 - результат сложения инверсного сигнала делителя на 2 и выходного сигнала синхронизатора.
7- выходной сигнал логического элемента DD3.1 без
высокочастотного заполнения с широтно-импульсного модулятора.
8 - выходной сигнал логического элемента DD3.2 без высокочастотного заполнения с широтно-импульсного модулятора
9 - выходной сигнал логического элемента DD3.1 с высокочастотным заполнением с широтно-импульсного модулятора. 10- выходной сигнал логического элемента DD3.2 с высокочастотным заполнением с широтно-импульсного модулятора.
11 - сигнал на первичной обмотке трансформатора TV1.
Теперь, что касается выработки электроэнергии. Вся энергия вырабатываемая солнечными панелями в реальном времени попадает в сеть. Если в доме есть потребители этой энергии, то она вся будет израсходована, а счетчик на вводе в дом «крутиться» не будет. Если же моментальная выработка электроэнергии превысит потребляемую в данный момент, то вся энергия будет передана обратно в сеть. То есть счетчик будет «крутиться» в обратную сторону. Но тут есть нюансы. Во-первых, многие современные электронные счетчики считают проходящий через них ток без учета его направления (то есть вы будете платить за отдаваемую обратно в сеть электроэнергию). А во-вторых, российское законодательство не разрешает частным лицам продавать электроэнергию. Такое разрешено в Европе и именно поэтому там каждый второй дом обвешан солнечными панелями, что в совокупности с высокими сетевыми тарифами позволяет действительно экономить. Что делать в России? Не ставить солнечные панели, которые могут выработать энергии больше, чем текущее дневное энергопотребление в доме.
1. У нас не разрешено частным лицам что-либо закачивать в сеть. И таких счётчиков (которые позволяют вычитать обратную энергию) больше нет. Причём многие современные счётчики эту энергию (которая подаётся обратно в сеть) приплюсуют к потреблённой, и счета за электричества увеличатся!
2. Если в Европе электричество практически не отключают, и там зачастую можно не иметь резервную систему на аккумуляторах, то в России такие отключения и аварии не редкость. Поэтому аккумуляторные батареи жизненно необходимы не только в случае полной автономии, но и для резерва, даже если сеть 220 В имеется. Хотим обратить Ваше внимание, что в случае отключения промышленного 220 В, сетевой инвертор не будет выдавать свои 220 В даже если светит солнце и энергии как бы в избытке.
Его конструкция сделана так, что промышленное 220 В для него является опорным и ведущим. И, кроме того, по требованиям безопасности – чтобы когда ничего не подозревающий электрик отключит подачу сетевого 220 В и, допустим, приступит к ремонту сети голыми руками, - чтобы его не убило, сетевой инвертор не должен при этом продолжать генерировать 220 В.
Поэтому, если электричество в сети исчезнет, а будет установлен только сетевой инвертор с солнечными панелями, то вы останетесь без электричества. Большие деньги затрачены, а резервного электроснабжения не будет.
Расскажем о плюсах и минусах низкочастотных инверторов. Забегая вперёд, сразу отметим, что они во многом противоположны высокочастотным инверторам. В низкочастотных инверторах используется, разумеется, низкая частота преобразования энергии от аккумуляторов, а именно частота 50 Гц. Эта частота соответствует частоте промышленной сети, в которой тоже 50 Гц. На такой частоте работают относительно большие и тяжёлые трансформаторы. Подобный трансформатор как бы является промежуточным буфером между электроникой инвертора и нагрузкой, что увеличивает надёжность устройства. Легко заметить огромные трансформаторы, занимающие почти половину корпуса приборов. Плюсы данного решения очевидны – возможность построения надёжных мощных систем (даже на десятки тысяч ватт) и наличие по умолчанию мощного быстрого заряда аккумуляторов от сети. Ведь в сети 50 Гц, а значит, энергию от сети можно напрямую подать на тот же самый мощный трансформатор, который электроника заставит работать в обратную сторону. У низкочастотных инверторов есть недостатки. Это размер, вес и, как следствие, цена.
Заключение
Технология grid tie работает, почти как ожидалось, даже с небольшими панелями балконного размера. «Почти», т.к. мощности панелей недостаточно для работы инвертора на полную мощность. В то же время, даже в таком виде инвертор работает, отдавая в сеть энергию уже при 10-20Вт выработки. Для моих балконных панелей пиковая мощность, зафиксированная ваттметром, составила 65Вт, а средняя в утреннее и солнечное время суток примерно 30-40Вт.
В ясный солнечный день в сеть со 100-ваттной панели было отдано 0.25КВт*ч. Кстати, 0.25КВт*ч это много или мало? Этого достаточно для 15 минут работы микроволновки, 30 минут работы компьютера, 24 часов работы светодиодной лампы или 2-3 использований небольшого электрического чайника.
Однако показанный выше инвертор я не могу рекомендовать для балконной установки — лучше брать микро-инвертор, не содержащий кулеров, ну и мощность панелей должна составлять не менее 200Вт при напряжении 20-40В.
PS: C отдачей электроэнергии в сеть есть еще один интересный вопрос — что будет если суммарная выработка панелей больше, чем потребляемая мощность?
Ответ не так прост как кажется, тут есть 2 варианта.
Если установлен обычный счетчик, то он просто считает энергию «по модулю», так что излишки энергии уйдут в общедомовую сеть к соседям, а счетчик просуммирует ее как потребленную — за отданную соседям энергию еще и придется заплатить (что конечно обидно).
Современные счетчики умеют считать «экспорт» и «импорт» электроэнергии, эти пункты показаний есть отдельно в меню. В идеале, это должно учитываться при платежах и расчетах. Увы, возможность экспорта энергии в сеть в РФ пока что официально отсутствует. В Европе такая возможность разумеется, есть. Из стран СНГ реализация электроэнергии доступна в Армении, Украине, Казахстане и Белоруссии. Поэтому устанавливая grid tie инвертор, нужно либо рассчитывать мощность так, чтобы вся она потреблялась домашними устройствами, либо устанавливать дополнительный модуль (grid tie limiter), предотвращающий отдачу в сеть если она больше потребляемой. В России решить вопрос с экспортом электроэнергии обещали в 2018 году, как оно будет, пока неизвестно. Очевидно, что из всех проблем, это не самая насущная в стране, так что быстрого решения вопроса не предвидится. Пока что, как подсказывает гугл, в России есть только один дом, владелец которого в частном порядке оформил возможность экспорта энергии в сеть, но это скорее исключение. В случае балкона, о реализации излишков речи конечно не идет, но даже 50-100 ватт энергии вполне могут пригодиться для компенсации работы WiFi-роутера или мини-сервера, не говоря уже о холодильнике.
Следующей в очереди на тестирование стоит батарея ионисторов, которую планируется использовать для накопления электроэнергии. Что из этого получится, я не знаю сам. Также планируется выложить на youtube видеодемонстрации работы системы, но это занимает больше времени чем планировалось.
Солнечная батарея на балконе: использование grid-tie инвертора
Привет geektimes. В предыдущей части было рассказано о тестировании контроллера заряда. Днем батарея заряжается, вечером или ночью накопленный заряд можно использовать. Ту систему можно считать законченной, что-либо принципиально новое добавить в нее уже сложно. Все работает, текущей емкости батареи в 12ач хватает для вечернего освещения комнаты светодиодной лентой и зарядки разных гаджетов. Все работает, однако есть и недостатки:
— Аккумуляторные батареи — достаточно дорогой и не совсем долговечный компонент.
— Накопленную энергию банально некуда девать. За все время я ни разу не разряжал батарею более чем на 50%.
— В солнечный день уже утром к 9-10 утра батарея полностью заряжена, соответственно, солнечные панели простаивают впустую.
В итоге, настала очередь протестировать следующий, более современный и широко используемый подход — отдачу электроэнергии непосредственно в электросеть. Технология весьма актуальна, т.к. устраняет все вышеприведенные недостатки — электроэнергия отдается в домашнюю электросеть и потребляется другими устройствами.
Как это работает, подробности под катом. Желающие также могут просмотреть краткую видеоверсию в youtube.
Grid tie инвертор
Схема подключения инвертора к электросети очень проста:
По сути grid tie не сильно отличается от обычного преобразователя 12-220В, хотя есть несколько существенных отличий:
— grid tie синхронизируется с периодами сетевого напряжения,
— grid tie автоматически прекращает выработку, если сеть отключается (из соображений безопасности, например если сеть обесточили для ремонта),
— grid tie может использовать технологию MPPT (maximum power point tracking) и находить точку отдачи максимальной мощности для солнечных панелей.
Чем в итоге удобно использование grid tie?
— Уменьшаются счета за электричество: потребление дома от городской сети уменьшается на величину, соответствующую выработке инвертора.
— Уменьшается нагрузка на городскую электросеть.
— Система проста в подключении и эксплуатации.
На рынке есть 2 вида инверторов:
— «Стандартные» (название условно), которые ставятся в доме, и к ним подается напряжение от панелей. Мощность может варьироваться от 250Вт до нескольких киловатт, цена вопроса от 60$ до 6000$.
— Микроинверторы. Ставятся прямо на панель, таким образом прямо с панели получается сетевое напряжение 220В. Способ удобен тем, что не нужно тянуть толстые провода низкого напряжения, ну и надежность системы в целом получается выше.
Система легко параллелится и расширяется, примерно так:
В общем, все это достаточно интересно чтобы протестировать.
Grid инвертор что это
Как работает грид инвертор и почему он эффективней гибридных систем
Странно, что у нас до сих пор многие задаются вопросом что же эффективней грид инвертор, который лимитируя сеть отдает мощность с солнечных. С гибридными инверторами, которые работают с АКБ. Однозначно на эти вопросы ответить нельзя, но только для России где нет зеленого тарифа, а есть черный цена копейка. Поэтому давайте разбираться ибо всегда есть определенные условия когда и грид в России будут эффективен, и вполне себе неплохо работать и без зеленого тарифа. Чтобы понять когда эта система будет максимально выгодно, нужно сделать перерасчет вашего потребления в месяц, перевести кВт в рубли, умножить на 12 месяцев и умножить на 4 года.
При этом нужно учитывать только пять часов, которые вы сможете закрывать от солнца, значит делаем поправку на минус 5 часов, а не на 24 часа. Если за 4 года стоимость оборудования будет ноль, эта система вам подходит и будет достаточно эффективно служить вам.
Но в последнее время появляется очень много ограничений на потребляемую мощность и вот тут-то такие грид системы станут просто не окупаемы для людей с большими потребителями. Ибо тариф будет уже ого-го при, например, дневном потреблении около 20 кВт. Особенно в зимнее время. Вот именно в таких вопросах, лучший выход будет систем с резервированием мощности. Где мы пользуемся тем что накопили в АКБ+солнце, если оно есть. Это принцип работы современных гибридных систем.
Но в плане стоимости и в плане окупаемости оборудования, грид система более дешевая чем гибридная с резервированием, а значит и дольше окупаемо. Раньше время окупаемости гибридных систем составляло от 7 до 10 лет. Если при просчетах выше вы вписываетесь в эти сроки, значит система посчитана правильно, и ваши потребители имеют нужную мощность для окупаемости системы.
Что такое окупаемость за счет потребителей. Все очень просто. Если у вас светодиодная лампочка, которая потребляет 3 ватта в час, за 24 часа она потребляет 72 часа, то оборудование которое необходимо купить и установить ее резервируемое время работы составит по окупаемости лет 100, если не больше, поэтому от потребителей зависит не только какой мощности будет ваша система, но и как долго она будет окупаться.
Grid инвертор что это
FAQ Что такое Грид инвертор grid tie inverter или самая простая система для начинающих.
FAQ Что такое Грид инвертор grid tie inverterили самая простая система для начинающих. У меня часто спрашивают одно и тоже, например можно ли грид инвертор использовать как обычный инвертор, как подключить грид,что такое вообще этот грид.
Я ремонтирую но на поверхностном уровне, если ненужно рыть плату возле контроллеров я обычно за такое не берусь, так как без схемы с номиналами деталей для меня там рыться как в лесу..
Ну и сам ролик который я надеюсь вкратце, прольет хоть немного свет на этот чудо прибор, для тех кто с ними никогда не сталкивался можно посмотреть далее :
Тестирование
Перед тестированием «балконной» системы выявилась одна проблема — инверторов для такого малого масштаба просто не производят. Типичные параметры grid tie инвертора — мощность от 250Вт и напряжение панелей 22-65 или 45-90В. У меня же 2 параллельно соединенные солнечные панели по 50Вт давали 12-21В. Наконец, после поисков на ebay была найдена практически единственная модель с длинным названием 500W MPPT Micro Grid Tie Inverter 10.5-28V. Слово «micro» тут явно маркетинг, т.к. возможности крепления на панели не предусмотрено. Инвертор выглядит примерно так (фото со страницы продавца).
И собственно, тестирование. Все просто, инвертор подключается в розетку через ваттметр, который удобен для оценки показаний. Солнечные панели выходят на восточную сторону, и уже в 9 утра при солнечной погоде выработка составила 30Вт.
Все хорошо, я только успеваю порадоваться «до чего техника дошла», как слышу весьма громкий шум — в инверторе включился кулер. На габаритах инвертора китайцы сэкономили, и высокооборотный 40мм кулер дает такой шум и свист воздуха, что его слышно в соседней комнате. Конечно, в идеале обороты кулера должны были бы регулироваться в зависимости от температуры инвертора, но в моем случае это не работало. Т.к. использовать инвертор на полную мощность 500Вт я не планирую, то просто заказал другой, менее шумный кулер, которого для 100-200Вт вполне должно хватить.
Кстати, внутренности инвертора выглядят так:
Вот так нагреваются его части во время работы, температура компонентов до 40 градусов:
Это в принципе немного, с другой стороны, и мощность всего лишь 1/10 от максимальной. Было бы интересно проверить его нагрев при полных 500Вт, но такой возможности нет.
Другой недостаток проявился вечером, когда солнечные панели дают мало энергии — инвертор пытается включиться, загорается светодиод, но напряжение панелей от нагрузки проседает и он выключается, затем процесс повторяется снова. Вряд ли такие включения-выключения полезны для электронных компонентов, с другой стороны, ничего сильно страшного тут в принципе нет. Разработчики могли бы предусмотреть более интеллектуальный способ отключения инвертора, с другой стороны, это самая дешевая модель на рынке, да и работа от 100Вт панели для 500-ваттного инвертора не является штатной.
Итог: судя по ваттметру, целиком за солнечный день в сеть со 100-ваттной панели было отдано 0.25КВт*ч. В ценах на электричество желающие могут пересчитать сами, как и срок окупаемости инвертора (его цена около 80$). Пиковая мощность, зафиксированная ваттметром, составила 65Вт, а средняя мощность в утреннее время (панели направлены на восток) 30-40Вт. (Теоретически, со 100-ваттной панели можно получить 80-90Вт мощности, если развернуть ее более правильным образом и использовать более толстые провода).
Следующий день был пасмурным с дождем, и инвертор вполне ожидаемо, не запустился вообще. Он пытался включиться утром каждые 5 секунд, запуская при этом кулер, и «вззз-вззз» было слышно по всей комнате. В общем, с таким инвертором будильник по утрам точно не нужен. Хотя это не проблема инвертора как такового — во-первых, 500-ваттный инвертор просто не рассчитан на использование 100-ваттной панели, во-вторых, он не предназначен для установки в комнате.
Когда дождь закончился и небо относительно прояснилось, инвертор запустился, отдаваемая в сеть мощность составила около 12Вт.
Читайте также: