Силовая электроника: аккумуляторные инверторы
Какой инвертор вам больше всего подходит?
Солнечный инвертор, резервный инвертор, бесперебойник, UPS, инвертор с зарядным устройством, инвертор с чистым синусом, автомобильный инвертор… Запутались? Какой именно инвертор вам нужен? Информация ниже поможет вам разобраться в вопросе выбора «правильного» инвертора!
Что делают инверторы?
Инверторы — это электронные устройства, которые преобразуют низкое напряжение постоянного тока 12/24/48 (иногда 96В и выше) от аккумуляторной батареи в напряжение 220В переменного тока.
Существуют однофазные и трехфазные инверторы. Для подавляющего большинства потребителей в доме достаточно однофазного инвертора.
Зарядные устройства выполняют обратное преобразование из 220В переменного тока в напряжение постоянного тока для заряда аккумуляторной батареи.
Где и как используются инверторы?
Системы с возобновляемыми источниками энергии
В обычной системе электроснабжения на основе ВИЭ (солнечной или ветровой) энергия преобразуется в 12, 24 или 48В и заряжает аккумуляторные батареи. Поэтому необходим инвертор для преобразования напряжения от АБ в напряжение 220В переменного тока. Инверторы отличаются по уровню входного напряжения (12, 24, 48В или др.), которое равно номинальному напряжению АБ.
Если вы находитесь в поездке, весьма кстати будет автомобильный инвертор. Его можно подключить к 12В АБ в автомобиле и получить 220В переменного тока для питания различной бытовой нагрузки.
Небольшая солнечная панель также может быть смонтирована на вашем автомобиле или караване и использоваться для подзаряда аккумулятора на стоянке. Аналогично, солнечная панель и/или маленькая ветроустановка может быть установлена и на катере или яхте. Имеет смысл в дополнение к такой системе поставить инвертор, чтобы не ограничиваться только потребителями постоянного тока 12В.
Резервное электроснабжение с инвертором
Даже несмотря на то, что вы можете предпочитать дизельный или бензиновый генератор в качестве резервного источника энергии, всегда имеет смысл иметь инвертор с аккумулятором для обеспечения резервного электропитания, если перерывы в подаче энергии от сети кратковременны. Более того, может оказаться, что топливо закончилось, а с аккумулятором и инвертором вы можете не заметить отсутствия электричества первые несколько часов или даже дней. Даже если с генератором и топливом все в порядке, при длительных авариях в сетях нужно иметь возможность дать генератору отдых (обычно генераторы с воздушным охлаждением не работают более нескольких часов подряд). Также, если мощность потребителей намного меньше мощности генератора, последний будет работать крайне неэффективно. Небольшую нагрузку лучше питать от инвертора.
От инвертора целесообразно питать маломощную нагрузку, такую как освещение, телевизор, плеер и компьютеры.
В то же время, если вы будете питать мощную нагрузку от инвертора, то ваш аккумулятор быстро разрядится. Поэтому мощную нагрузку лучше все-таки питать от генератора. См. ниже советы по правильному выбору инвертора для ваших потребителей электроэнергии.
Нужен ли вам инвертор с чистой синусоидой на выходе?
Для любого применения инвертора вы должны решить, нужен ли вам инвертор с чистой синусоидой или вам достаточен намного более дешевый инвертор с модифицированной синусоидой на выходе.
Многие люди начинают с инвертора с модифицированной синусоидой, потому что такие инверторы примерно в 2 раза дешевле. К сожалению, в большинстве случаев, такие инверторы не подходят для большинства потребителей энергии.
Какой инвертор лучший для вашего случая?
Качество синусоиды на выходе инвертора влияет на способность инвертора питать конкретную нагрузку. Потребители, которые имеют электронные платы, требуют инвертора с чистой синусоидой. Инверторы с модифицированной синусоидой могут создавать недопустимый уровень помех по питающим цепям, которые могут нарушить правильную работу электроники.
Многие современные электронные устройства используют сложные схемы управления, которые требуют питания от источника с чистой синусоидальной формой напряжения. Примеры — компьютеры, лазерные принтеры, некоторые зарядные устройства для смартфонов, электроинструмент, современные стиральные машины и т.п.
Даже несмотря на то, что большинство ноутбуков питается от собственной батареи, при заряде ее от сети лучше питать зарядное устройство от синусоидального источника — это будет надежнее и эффективнее.
В общем случае, микроволновка, маленький холодильник, DVD плеер и т.п. будут нормально работать и от инвертора с модифицированной синусоидой. Однако, если микроволновка или холодильник инверторные (а таких сейчас все больше на рынке), то их лучше питать от синусоидального инвертора.
Другое важное отличие между синусоидальным и несинусоидальным инверторами — это их собственное потребление.
Практика показывает, что несинусоидальные инверторы малой мощности потребляют меньше энергии для собственных нужд. Это связано с намного более простой схемой управления силовыми ключами. У синусоидальных инверторов потребление на управление выше, т.к. нужно больше ступеней формирования синусоиды. Однако это отличие сглаживается при увеличении мощности, и при мощностях в несколько киловатт собственное потребление обоих типов инверторов примерно одинаково.
Но вот эффективность нагрузки при питании от квазисинусоиды (и тем более от меандра) намного ниже. Поэтому общий КПД «инвертор+нагрузка», скорее всего, будет гораздо выше при применении синусоидального инвертора.
Поэтому, вы получите меньше полезной энергии от вашего аккумулятора, если будете питать нагрузку через дешевый квазисинусоидальный инвертор. Это значит, что вы глубже будете разряжать аккумуляторы для обеспечения того же самого времени работы нагрузка. Глубокие разряды аккумулятора ведут к его преждевременному выходу из строя и замене — и никакой экономии от покупки более дешевого несинусоидального инвертора у вас в итоге не будет, — а будет лишняя трата денег на раннюю замену аккумулятора. Это явилось одной из причин, по которой мы практически полностью исключили квазисинусоидальные инверторы из нашего ассортимента — мы заботимся о наших клиентах и хотим, чтобы они не были разочарованы в оборудовании, которое у нас купили.
Какая мощность инвертора вам нужна?
Диапазон мощностей для несинусоидальных инверторов обычно составляет от 150 Вт до примерно 5 кВт. Диапазон мощностей для синусоидальных инверторов — обычно от 300 Вт до 10 кВт (есть инверторы мощностью и до 36 кВт, но это, скорее, исключение из правил). При мощностях более 6 кВт требуется повышенное (более 48В) напряжение на аккумуляторах, иначе ток от аккумуляторов становится очень большим и требуются очень толстые провода для исключения потерь в них. Например, при мощности 10 кВт ток потребления от аккумулятора 48В составляет более 200А! См. наши советы по выбору сечения кабеля для соединения инвертора с аккумуляторами.
Какую же мощность инвертора выбрать?
Что такое пиковая мощность инвертора?
Наверное, наиболее важным параметром, который нужно рассматривать при выборе инвертора, это его пиковая мощность, т.е. мощность, которую он может выдать при запуске вашей нагрузки. Некоторые потребители имеют очень высокие требования по мощности при старте.
Например, небольшой холодильник может потреблять около 300 Вт. Однако для запуска его компрессора потребуется в 4 или даже 7 раз большая мощность! И эту мощность в течение нескольких секунд должен обеспечить ваш инвертор — иначе компрессор не запустится, а инвертор выключится по перегрузке и отключит все ваши потребители от питания.
При выборе мощности инвертора важно не запутаться в этих ваттах — номинальных, пиковых, стартовых и т.п. Например, есть инвертор мощностью 1 кВт и перегрузочной способностью в 2 кВт. Если ваш кондиционер имеет мощность в 800 Вт и пусковые токи в 5 раз больше номинальных, но данный инвертор не сможет его запустить.
Здесь многие люди делают ошибку при выборе инвертора, так как не могут понять, что некоторые потребители требуют намного большую мощность, чем написано в их технических характеристиках. От сети эту пусковую мощность можно получить легко, а вот от инвертора — нет.
Еще один пример — насосы для подъема воды. Их очень тяжело запустить под нагрузкой, т.к. им нужно поднять воду с большой глубины. Обычно пусковая мощность погружного насоса в 5-7 раз больше, чем его номинальная. Исключение составляют насосы с системой плавного запуска, но стоимость такой системы может быть сравнима со стоимостью инвертора.
Поэтому, для питания небольшого холодильника или насоса мощностью в 600 Вт вам потребуется инвертор, который может выдавать кратковременно до 3000-4000 Вт. Учитывая, что обычно пиковая мощность инвертора составляет 2-кратную от номинальной, то нужно выбирать инвертор с номинальной мощностью 1,5-2 кВт.
С другой стороны, если вы покупаете чрезмерно мощный инвертор (например, 5 кВт) для питания нагрузки 600 Вт — у вас есть риск того, что энергия от вашей АКБ будет расходоваться быстро и неэффективно. Это происходит потому, что КПД инвертора — это обычно доля от его номинальной мощности. Более того, максимальный КПД, указанный в спецификациях на инвертор, обычно достигается при его загруженности в 60-85%. При мощностях потребления меньше или больше этого оптимума, КПД ниже. См. график типичного КПД инвертора.
Эти 2 фактора означают, что вместо заявленного КПД питания нагрузки от инвертора в 80-90%, вы получите максимум 30-40%. При этом может оказаться, что инвертор потребляет на собственные нужны столько же энергии, сколько и ваша нагрузка. Например, для того же случая питания нагрузки 600Вт от 5 кВт инвертора. Собственное потребление хорошего инвертора такой мощности составляет около 50-80Вт (это уже 10% от мощности нагрузки). Пиковый КПД обычно заявляется на уровне 80-85%, но реально при питании нагрузки в почти 1/10 от номинальной мощности, КПД будет около 60-65%. Т.е. в инверторе вы потеряете еще около 600*0,4=240Вт.
Поэтому очень важно выбирать мощность инвертора соответствующей мощности вашей нагрузки!
Портативные и не-портативные инверторные генераторы
Нужно ли вам иметь портативный (переносной) источник энергии? Для систем с солнечными батареями и ветрогенераторами — скорее всего нет. Резервное питание дома с большими аккумуляторами тоже вряд ли требует портативности. Автомобильные же инверторы должны быть переносными.
По материалам: http://www.small-farm-permaculture-and-sustainable-living.com
Переведено, переработано и дополнено: «Ваш Солнечный Дом».
Правила копирования
Эта статья прочитана 7544 раз(а)!