Что такое инвертор и как он работает?

Все солнечные панели вырабатывают только постоянный ток. Но большинство домашних приборов работают от переменного. Поэтому между солнечными панелями и домашними приборами обязательно должен быть инвертор. Без него любая солнечная или резервная система не сможет питать реальную нагрузку. Ниже разберем все основы работы и выбора.

Что такое инвертор?

Инвертор – это электронный преобразователь, который превращает постоянный ток (DC) в переменный (AC) с заданными параметрами: напряжение 220 В или 380 В, частота 50 Гц. Именно эти характеристики нужны для работы ваших бытовых приборов, котлов, насосов и стандартного промышленного оборудования.

В системах на основе солнечных панелей инвертор – центральный узел. Он принимает ток от панелей или аккумуляторов, преобразует его в нужный вид и управляет всей системой. Более продвинутые модели заряжают аккумуляторы, передают данные в приложение и автоматически переключаются между источниками.

Для чего нужен инвертор в системах альтернативной энергии?

Роль инвертора не ограничивается преобразованием тока. В зависимости от типа системы он выполняет разные задачи:

В сетевой солнечной электростанции. Инвертор преобразует DC с панелей в AC, синхронизирует его с параметрами сети и подает в домашнюю проводку. Излишки выработки автоматически уходят в сеть – основа зеленого тарифа. При отключении сети инвертор останавливается по требованиям безопасности.
В гибридной системе. Гибридный инвертор управляет тремя источниками одновременно: панелями, аккумуляторами и сетью. При аварийном отключении он переключается на аккумуляторы за 10–20 мс – без разрыва питания нагрузки.
В автономной системе. Работает только с панелями и АКБ, без подключения к сети. Он полностью формирует переменное напряжение 220 В для нагрузки и управляет зарядом батарей через встроенный MPPT-контроллер.
Это основные задачи, которые предотвращают всевозможные проблемы с приборами.

Как работает инвертор?

Принцип преобразования DC в AC основан на быстром электронном переключении. Силовые транзисторы (MOSFET или IGBT) попеременно включают и выключают ток десятки тысяч раз в секунду. После LC-фильтра получается синусоидальный сигнал 50 Гц. Качество выходного сигнала принципиально важно. Существует два типа:

Чистая синусоида – точное воспроизведение синусоидальной формы напряжения, идентичное сетевому. Обязательна для моторных нагрузок: насосов, котлов, холодильников, компрессоров. Все инверторы Altek формируют чистую синусоиду.
Модифицированная синусоида – ступенчатое приближение к синусоиде, дешевле в производстве, но не совместима с чувствительной техникой и может повреждать двигатели приборов.

Встроенный MPPT-контроллер (Maximum Power Point Tracking) непрерывно находит рабочую точку, при которой панели отдают максимальную мощность. Это повышает выработку на 20–30% по сравнению с устаревшими PWM-регуляторами – особенно заметно при переменной облачности.

Какие бывают виды инверторов?

Инверторы делятся на три типа по принципу подключения к источникам питания. Выбор определяет и схему работы системы, и модель монетизации.

Сетевые инверторы (grid-tie)

Работают только при наличии внешней сети. Отдают излишки выработки в сеть, обеспечивая заработок по зеленому тарифу. Высокий КПД – до 98,6%. Аккумуляторы не нужны, что снижает стоимость системы. Серии ACRUX и Asterion от Altek: мощность 2–30 кВт.

Автономные инверторы (off-grid)

Работают без сети, только от панелей и аккумуляторов. Встроенный MPPT-контроллер и зарядное устройство в одном корпусе. Оптимальны для объектов без централизованного электроснабжения. Серия Atlas от Altek: мощность 2,7–8 кВт.

Гибридные инверторы (hybrid)

Объединяют возможности сетевого и автономного устройства. Работают с панелями, аккумуляторами и сетью одновременно, автоматически переключаясь между режимами. При аварии мгновенно берут нагрузку на себя без разрыва питания.

Преимущества и особенности инверторов

Современный инвертор – это не просто преобразователь тока. Вот что отличает качественные модели от дешевых аналогов:

КПД до 98,6% у сетевых моделей и 95–97% у гибридных. Разница между 92% и 97% на системе 10 кВт – более 600 кВт·ч потерь в год.
Рабочий диапазон от –20°C до +60°C. Инвертор работает и в неотапливаемой котельной зимой, и в жаркий летний день под кровлей.
Многоуровневая защита от перегрева, перегрузки, короткого замыкания, превышения напряжения и глубокого разряда АКБ.
Параллельное соединение. Несколько инверторов объединяются для увеличения суммарной мощности без замены имеющегося оборудования.

Выбор инвертора – ключевое решение при проектировании СЭС. Ошибка в мощности или совместимости с аккумулятором дорого обходится в эксплуатации. Специалисты Altek помогают с расчетом бесплатно.