Wechselrichter für Solarkraftwerk zu Hause

Im Energiesektor ist es häufig erforderlich, einige Mengen in andere umzuwandeln, da elektrische Energie durch Wechsel- oder Gleichstromquellen erzeugt wird. Für sie werden entsprechende Verbraucher geschaffen: Elektromotoren, Transformatoren, Haushaltsgeräte.

In vielen Branchen wie auch in der alternativen Energie besteht die Notwendigkeit, Verbraucher aus kombinierten Quellen zu nutzen. Wiederaufladbare Batterien werden aufgeladen, und elektronische Geräte, Computergeräte werden mit Gleichstrom versorgt oder von Stromerzeugern mit rotierendem elektromagnetischem Feld gleichgerichtet.

Das umgekehrte Problem des Betriebs von Elektromotoren mit sinusförmigen Harmonischen von elektrischen Haushaltsempfängern aus Gleichstromquellen wird gelöst, indem Elektrizität unter Verwendung speziell entwickelter komplexer elektrischer Strukturen, die Wechselrichter genannt werden, in variable umgewandelt wird.

Zweck und Aufgaben des Wechselrichters

Durch die Art des Anschlusses an die Solarstation, Verbraucher und Batterien werden Wechselrichter unterteilt in:

• Netzwerk

• autonom

• Hybrid.

Netzmodelle mit der Bezeichnung „On Grid“ werden von einem Solarkraftwerk aus unter Last eines öffentlichen Stromnetzes betrieben. Sie werden am häufigsten in Systemen mit einer Leistung von mehr als 10 kW verwendet, die für den Einsatz in europäischen Ländern typisch sind. In Russland geben die Bestimmungen des Grünen Tarifs Einzelpersonen nicht das Recht, diese Methode anzuwenden.

Standalone-Wechselrichter stehen für „Off Grid“. Sie sind mit inländischen Haushaltskonsumenten verbunden und werden mit Strom versorgt wiederaufladbare Batteriendurch Solarmodule über Steuerungen aufgeladen.

Hybridkonstruktionen verwenden beide Verbindungsmethoden. Sie mischen sich gut mit unterbrechungsfreien Stromversorgungskreisenkann durch die Automatisierung der Steuerung bei Bedarf von der Batterie und / oder dem Solarmodul aus arbeiten.

Wechselrichterprinzipien

Während des Betriebs geht ein kleiner Teil der angelegten Energie beim Erhitzen der Schaltungselemente und Nebenprozesse verloren. Daher ist die Ausgangsleistung immer niedriger als verbraucht. Die Wirksamkeit eines guten Designs wird durch einen Wirkungsgrad von 90 - 95% bestimmt.

Der Wechselrichter wird als Generator für periodische Spannungen betrachtet, deren Form den sinusförmigen Harmonischen sehr nahe kommt oder sich in der Form des Ausgangssignals erheblich von dieser unterscheidet.

Diagramme der sinusförmigen Schwingung und ihres vom Wechselrichter erzeugten Analogs

Die Grafik zeigt die Hauptansichten der Sinuswelle und der Spannung am Wechselrichterausgang, der üblicherweise als „Mäander“ bezeichnet wird, in der Nähe seines Typs. Abhängig von der Komplexität des Entwurfs mit den Möglichkeiten, verschiedene Funktionen zu implementieren, kann die Form des Mäanders noch näher an den Eigenschaften des Sinus liegen oder aufgeraut sein und gewöhnlichen Trapezoiden oder sogar Rechtecken auf jeder Halbwelle mit ihrem Aussehen ähneln.

Die vereinfachte Form des Mäanders eignet sich besser für Geräte ohne induktive Lasten, die die aktive Komponente der elektrischen Energie verbrauchen. Es ist anders thermoelektrische Heizungen (Bezeichnung "TEN"), Glühlampen und ähnliche Widerstandsstrukturen.

Die Form des Mäanders kann sich auf die Geräte von Wechselstrommotoren und Transformatoren von Haushaltsgeräten auswirken. Die ideale Lösung für ihre Arbeit ist ein reiner Sinus. Daher sind komplexe Wechselrichter, die eine Ausgangsspannung erzeugen, die sehr nahe an den sinusförmigen Harmonischen liegt, für Geräte attraktiver. Die Produktionskosten sind jedoch höher.

Die besondere Genauigkeit des Mäanderansatzes zur Sinuskurve ist wichtig für hochpräzise Messinstrumente, medizinische Geräte, professionelle Audiosysteme und Telekommunikationsgeräte.

Designmerkmale

Für Solarkraftwerke in Russland sind Schaltkreise am gefragtesten, die eine Phase Wechselspannung mit einer Stärke von 220 Volt erzeugen.

Zur Umwandlung von Gleichstrom kann der Wechselrichter nach oder ohne Transformatorschaltung betrieben werden. Das Vorhandensein eines Transformators erschwert das Design erheblich, ermöglicht jedoch die Erzeugung eines hochwertigen Ausgangssignals.

Das Kühlsystem des Geräts verwendet möglicherweise einen Zwangslüfter. Bei teuren Designs wird Folgendes beachtet:

• Geräuschlosigkeit

• die Verwendung mehrerer Betriebsarten, abhängig von der Last (insbesondere bei Überhitzung).

Von der Industrie hergestellte Wechselrichter können von einphasigen Systemen zu dreiphasigen Geräten mit erhöhter Leistung kombiniert werden. Sie sind in der Lage, verschiedene Aufgaben bis zur Übertragung von überschüssigem Strom in das Industrienetz zu erledigen.

Grundregeln für die Auswahl eines Wechselrichters

Gleichstrom-Haushaltsgeräte und -Batterien werden je nach Ausführung mit Standard-12/24/36/48-Volt betrieben. Hersteller von Wechselrichtern für jeden angegebenen Spannungstyp geben ihre Geräte frei. Dies sollte bei der Auswahl eines Modells analysiert werden.

Bei Verwendung des Wechselrichters ist Folgendes zu beachten:

• Spitzenstromverbrauch

• vier Betriebsphasen: Anlaufmodus, Phase der langfristigen Umwandlung von Elektrizität bei Nennleistung, Leerlauf, Überlast.

Die Spitzenleistung der Verbraucher wird zu einem bestimmten Zeitpunkt bei der Erzeugung kritischer Lasten gemessen und kann die Nennwerte eines Standardnetzwerks ~ 220 V / 50 Hz erheblich überschreiten.

Im Anlaufmodus können Wechselrichter für eine kurze Anlaufzeit von Elektromotoren (mehrere Millisekunden) und die Inbetriebnahme kapazitiver Lasten übermäßige Leistung liefern. Dieser Modus ist charakteristisch beim Einschalten von Kühlschränken, Waschmaschinen und Geschirrspülern.

Der Dauerbetriebsmodus sollte den Nennmerkmalen der gewählten Ausführung entsprechen.

Der Stromverbrauch des Geräts ohne Ausgangslast sollte 1% des Nennwerts für hochwertige Modelle nicht überschreiten.

Während der Überlastphase können bestimmte Wechselrichtertypen innerhalb einer halben Stunde zuverlässig eine Leistung von mehr als 50% des Nennwerts übertragen. Diese Fähigkeit ist jedoch für jedes Gerätemodell unterschiedlich.

Die Bestimmung der Größe der idealen Last ist sehr problematisch. Daher werden Wechselrichter mit der Schaffung einer Gangreserve mit einem Spielraum von bis zu 20% der berechneten Werte ausgewählt.

In einem umfangreichen Heimnetzwerk kann die Last über einen weiten Wertebereich konstant schwanken. Aus diesem Grund wird empfohlen, nicht einen leistungsstarken Wechselrichter zu kaufen, sondern die optimale Anzahl von Schritten der verwendeten Kapazitäten für die Erfassung mehrerer Modelle zu berechnen, die abwechselnd von einer Automatisierungsschaltung geschaltet werden, um die Ressourcen der Geräte wirtschaftlich und optimal zu nutzen.

Das Vorhandensein eingebauter Schutzvorrichtungen kennzeichnet die Qualität des Wechselrichters, die außer Betrieb genommen werden sollte, wenn:

• Abweichung der Versorgungsspannung im oberen und unteren Bereich,

• Kurzschlüsse im Ausgangskreis,

• Überlastungen in Strom und Temperatur.

Wenn die Last auf die Mindestwerte reduziert wird, kann die Automatisierungsschaltung den Wechselrichter in den Standby-Modus versetzen. Diese Funktion ist jedoch nicht allen Modellen eigen.

Festigkeit und Zuverlässigkeit der mechanischen Konstruktion

Die Wahl des Installationsortes des Wechselrichters wird von der Qualität der Herstellung seines Gehäuses beeinflusst. Für Freiluftbedingungen werden versiegelte Modelle verwendet, die nach dem IP65-Index (kurz für Ingress Protection Rating) klassifiziert sind, einem System zur Analyse des Schutzgrades von Gehäusen elektrischer Geräte vor dem Eindringen von Wasser und Partikeln gemäß internationalen Standards.Es ermöglicht strenge Betriebsbedingungen bei jedem Niederschlag.

Die Qualität der Installation sowie der Lade- und Entladevorgänge wird durch die Konfiguration des Rumpfes und die Vollständigkeit der mit der Hauptausrüstung gelieferten Komponenten beeinflusst.

Empfehlungen zur Schaltungsmontage

Zunächst wird empfohlen, alle Verbraucher an die Ausgangskreise des Wechselrichters anzuschließen und erst dann die Schaltstromversorgungskreise zu schalten.

Im Leerlauf haben Batterien und Solarmodule mehr als 20 V, was zu Hochspannung führt Elektrolytkondensatoren. Und sie wiederum beginnen während Manipulationen in den Ausgangsschaltungen, Impulse zu entladen.

Fortsetzung des Artikels:Installation und Betrieb von Sonnenkollektoren