Посібник із 3-фазного інвертора: типи, розміри та як вибрати правильний для сонячної енергії

Трифазне електроживлення є стандартним джерелом живлення в більшості європейських будинків, майстерень і комерційних будівель, і воно змінює майже кожне рішення щодо сонячної конструкції. 3-фазний інвертор отримує електроенергію постійного струму від фотоелектричної системи або акумуляторної батареї та передає її як збалансовану трифазну мережу змінного струму, щоб система могла запускати трифазні навантаження безпосередньо, рівномірно експортувати в мережу та підтримувати фазні струми в межах, встановлених оператором мережі. Незалежно від того, чи ви обираєте мережевий блок для даху складу, модернізуєте гібридний інвертор у існуючий трифазний розподільний щит або будуєте систему зберігання для невеликого комерційного об’єкта, одна й та сама жменька питань постійно повертається. У цьому посібнику описано, як працюють ці інвертори, доступні на сьогоднішній день конфігурації, а також як правильно вибрати розмір і захистити їх.

Що таке 3-фазний інвертор?

3-фазний інвертор — це силовий електронний пристрій, який перетворює вхідний постійний струм у три окремі форми вихідного сигналу змінного струму, кожен зміщений на 120 градусів відносно іншого. У європейській мережі 400 В кожна фаза знаходиться приблизно під напругою 230 В відносно нейтралі та 400 В між фазами, з вихідним сигналом, зафіксованим на частоті мережі 50 Гц. Оскільки три форми сигналів є симетричними, їхні миттєві струми гасяться під збалансованим навантаженням, тому трифазні двигуни працюють плавно, і чому трифазне обладнання потребує менше матеріалу провідника для переміщення тієї самої потужності.

Відмінність від однофазного інвертора полягає не тільки в кількості вихідних клем. Трифазний блок повинен керувати трьома ногами одночасно, вимірювати напругу і струм на кожній фазі незалежно і залишатися стабільним при нерівномірному розподілі навантажень. Саме ця додаткова контрольна робота дозволяє живити великі теплові насоси, робочі машини та трифазні зарядні пристрої для електромобілів без обмеження струму, яке вимагає однофазне живлення.

Як працює трифазний інвертор

MPPT і DC Link

На стороні постійного струму один або кілька трекерів точки максимальної потужності безперервно шукають напругу та струм, при яких фотоелектрична матриця виробляє найбільше. Зібрана енергія посилюється до стабілізованого ланцюга постійного струму, зазвичай кілька сотень вольт у низьковольтних гібридних конструкціях і від 400 до 800 В у високовольтних акумуляторних системах. Якщо під’єднати батарею, це з’єднання стає двонаправленою шиною: енергія може надходити від PV до батареї, від батареї назад до інверторного каскаду або прямо до сторони змінного струму.

Трифазний міст

Серцем інвертора є шість комутаційних пристроїв, по два на вихідну фазу. Високочастотне ШІМ-перемикання синтезує синусоїдальний струм у кожній нозі, а вихідний фільтр згладжує пульсації перемикання в чисту форму сигналу. Контур фазового автопідстроювання частоти та фазового кута підтримує вихідний сигнал узгоджений із сіткою, що важливо як для безпечного паралельного з’єднання, так і для точного контролю коефіцієнта потужності.

Контроль, моніторинг і підтримка мережі

Сучасні пристрої надають інтелектуальні функції на додаток до потужності: обмеження експорту через вимірювач CT, незбалансоване керування вихідним сигналом, резервне перенесення для основних навантажень і віддалений моніторинг через Wi-Fi, Ethernet або 4G. Ці особливості, а не паспортна табличка, є тим, що розділяє два інвертори однакової потужності в повсякденній роботі.

Однофазний проти трифазного: що насправді змінюється

У таблиці нижче наведено практичні відмінності, які мають найбільше значення, коли ви вибираєте між однофазною та трифазною конструкцією.

Основні типи 3-фазних інверторів

Трифазні інвертори, підключені до мережі

Вони не мають порту для батареї та просто передають фотоелектричну енергію в мережу через безтрансформаторний каскад. Вони є найпростішим і найбільш економічно ефективним варіантом для денного виробництва, і вони підходять для дахів, де кожна кіловат-година експортується або споживається на місці в міру виробництва. Ефективність, як правило, найвища в цьому класі, і діапазон варіюється від невеликих агрегатів потужністю 5 кВт до трифазних моделей потужністю 80 кВт для комерційних дахів.

Deye SUN-10K-G06P3-EU-AM2-P1 650~715 €/шт без ПДВ Переглянути продукт →

Трифазні низьковольтні гібридні інвертори

Низьковольтний гібрид використовує акумуляторну батарею 48 В на стороні постійного струму, що робить його природним вибором для модернізації та для проектів, де акумуляторні модулі додаються поступово. Струми заряду та розряду вищі за тієї самої потужності, тому вибір розміру кабелю та запобіжника потребує уваги, але технологія батареї зріла, широко доступна та проста в обслуговуванні. Ці пристрої популярні у великих сімейних будинках і невеликих майстернях, де вже працюють трифазні прилади.

Трифазний низьковольтний гібридний інвертор Deye SUN-8K-SG04LP3-EU 1310~1480€/шт без ПДВ Переглянути продукт →

Трифазні високовольтні гібридні інвертори

Високовольтні гібриди працюють із пакетними акумуляторними модулями при напрузі від 200 до 800 В. Вища напруга шини підтримує низький струм, тому ефективність і резервне живлення зазвичай кращі, а установка залишається компактною, навіть якщо ємність зростає з 10 кВт-год до 60 кВт-год або більше. Це формат, який зараз вказують більшість нових житлових і невеликих комерційних проектів зберігання, особливо там, де один резервний контур повинен працювати з тепловим насосом або колодязним насосом.

Гібридний інвертор Deye SUN-12K-SG01HP3-EU-AM2 1150~ 1280 €/шт. без ПДВ Переглянути продукт →

Універсальні трифазні системи зберігання

У цьому форматі інвертор, акумуляторні модулі, BMS і часто перемикаючий пристрій знаходяться в одній шафі з єдиним набором з’єднань. Час встановлення скорочується, помилки підключення стають рідшими, і виробник може налаштувати всю систему як один продукт. Для комерційних і промислових проектів така ж логіка масштабується за допомогою трифазних блоків PCS, статичних перемикачів і систем контейнерних батарей.

Розмір 3-фазного інвертора

Розміри починаються з навантаження, а не з фотоелектричної панелі. Коротка послідовність зберігає чесність цифр:

1. Додайте безперервне навантаження на кожну фазу та переконайтеся, що жодна фаза не перевищує обмеження дисбалансу, дозволене інвертором або оператором мережі.
2. Порівняйте номінал постійного струму масиву з номіналом змінного струму інвертора; співвідношення постійного та змінного струму між 1,1 і 1,3 є нормальним для більшості країн Європи.
3. Перевірте, скільки входів MPPT потрібно для планування даху, особливо там, де струни спрямовані в різні боки або знаходяться в півтіні.
4. Підберіть розмір батареї відповідно до рівня споживання ввечері та вночі, який ви хочете покрити, а потім переконайтеся, що потужність заряджання та розрядження інвертора дійсно може передавати цю енергію протягом доступних годин.
5. Перелічіть резервні навантаження та їх початкові стрибки, а потім переконайтеся, що інвертор може витримувати їх самостійно.
6. Застосуйте температурний коефіцієнт зниження, оскільки блок з номінальною температурою 25 градусів забезпечить менше в гарячому приміщенні.

Зверніть увагу на різницю між кВт і кВА. Трифазний інвертор потужністю 10 кВт із коефіцієнтом потужності 0,8 забезпечує повну потужність 10 кВА, що має значення, коли ви підключаєте пристрій до трансформатора чи генератора. Якщо ви поєднуєте накопичувач із трифазним навантаженням, питання сумісності щодо вікон напруги, фазового балансу та резервної передачі більш детально розглядаються в нашому керівництво з технічної сумісності для трифазних систем зберігання енергії .

Основи електропроводки та захисту

Трифазна робота залишає менше можливостей для імпровізації, ніж однофазна робота, головним чином через те, що нейтраль і захисні пристрої поводяться по-різному.

• Використовуйте п’ятижильний кабель і вибирайте нейтраль для найгіршого дисбалансу, а не для нульового струму.
• Виберіть пристрої залишкового струму, які відповідають характеристикам витоку постійного струму інвертора; тип A є звичайним, а деякі конструкції вимагають типу B.
• Встановіть захист від перенапруг постійного та змінного струму на вході, особливо в сільських мережах з повітряними лініями.
• Встановіть лічильник КТ або інтелектуальний лічильник там, де оператор мережі вимагає обмеження експорту, і перевірте напрямок зчитування перед введенням в експлуатацію.
• Тримайте заземлюючий провід і зрівняння потенціалів стійок окремо від нейтралі з єдиною визначеною точкою заземлення.

Де використовуються трифазні інвертори

• Більші будинки з тепловими насосами, трифазними плитами або інструментами для майстерень.
• Невеликі комерційні приміщення, пекарні та майстерні, де двигуни домінують у профілі навантаження.
• Сільськогосподарські об’єкти, на яких працюють насоси, вентилятори та обладнання для обробки зерна.
• Комерційні та промислові проекти зберігання, які потребують тарифного арбітражу та реагування на попит.
• Центри зарядки електромобілів, де трифазні зарядні пристрої змінного струму та електромережі постійного струму отримують від одного джерела живлення.

Поширені помилки вибору

• Купівля лише на кВт та ігнорування вікна напруги акумулятора та потужності заряду.
• Припустимо, що кожен трифазний інвертор постачає нейтраль; деякі прив'язані до мережі конструкції є лише трипровідними.
• Не звертаючи уваги на обмеження фазового дисбалансу, потім дивуючись, чому вихідний сигнал скорочується.
• Забуваючи, що резервний вихід зазвичай обмежується спеціальною платою основних навантажень.
• Не залишаючи місця для другого акумуляторного модуля, що згодом змушує новий інвертор.

Часті запитання

Чи може трифазний інвертор працювати від однофазного живлення?

Ні. Для трифазного інвертора потрібні три провідники під напругою з певним співвідношенням фаз. Якщо доступне лише однофазне джерело живлення, замість цього використовуйте однофазний гібридний пристрій або запитайте в оператора мережі про оновлення трифазного.

Чи завжди для трифазного інвертора потрібна нейтраль?

Не завжди. Деякі блоки, пов’язані з мережею, розроблені для трьохпровідної роботи, але гібридні та резервні інвертори майже завжди потребують нейтралі для живлення незбалансованих однофазних навантажень. Перед замовленням перевірте схему підключення.

Що краще, низьковольтний або високовольтний акумулятор?

Висока напруга підходить для нових установок із більшою резервною потужністю та зростаючою потужністю, тоді як низька напруга підходить для модернізації та проектів, де модулі додаються крок за кроком. Обидва працюють добре, якщо інвертор правильно підігнано до акумулятора.

Вибір 3-фазного інвертора зводиться до відповідності трьох речей: профілю навантаження на місці, формату акумулятора, який ви збираєтеся використовувати, і того, як оператор мережі хоче, щоб система поводилася в точці підключення. Вирівняйте їх, і решта дизайну швидко стане на свої місця. Якщо ви віддаєте перевагу короткому списку з перевіреного каталогу трифазних інверторів, гібридних блоків і відповідних комплектів, надішліть нам деталі вашого проекту і наша команда повернеться з конфігурацією та пропозицією.