Руководство по трехфазным инверторам: типы, размеры и как выбрать правильный для солнечной энергии

Трехфазное питание является стандартным источником питания в большинстве европейских домов, мастерских и коммерческих зданий, и оно меняет почти каждое решение в солнечной конструкции. Трехфазный инвертор получает электроэнергию постоянного тока от фотоэлектрической батареи или аккумуляторной батареи и подает ее в виде сбалансированного трехфазного переменного тока, поэтому система может напрямую питать трехфазные нагрузки, равномерно экспортировать в сеть и поддерживать фазные токи в пределах, установленных сетевым оператором. Независимо от того, выбираете ли вы сетевой блок для крыши склада, модернизируете гибридный инвертор в существующий трехфазный распределительный щит или строите систему хранения данных для небольшого коммерческого объекта, постоянно возникают одни и те же вопросы. В этом руководстве рассказывается о том, как работают эти инверторы, о доступных сегодня конфигурациях, а также о том, как правильно их подобрать и защитить.

Что такое трехфазный инвертор?

Трехфазный инвертор — это силовое электронное устройство, которое преобразует входной сигнал постоянного тока в три отдельных выходных сигнала переменного тока, каждый из которых смещен на 120 градусов относительно другого. В европейской сети напряжением 400 В каждая фаза имеет напряжение примерно 230 В относительно нейтрали и 400 В между фазами, при этом выходная мощность привязана к частоте сети 50 Гц. Поскольку три формы сигналов симметричны, их мгновенные токи компенсируются при сбалансированной нагрузке, поэтому трехфазные двигатели работают плавно и почему трехфазному оборудованию требуется меньше проводникового материала для передачи того же количества энергии.

Отличие от однофазного инвертора заключается не только в количестве выходных клемм. Трехфазный агрегат должен управлять сразу тремя ветвями, измерять напряжение и ток на каждой фазе независимо и сохранять стабильность при неравномерном распределении нагрузок. Именно эта дополнительная работа по контролю позволяет питать большие тепловые насосы, станки для мастерских и трехфазные зарядные устройства для электромобилей без нынешнего потолка, который накладывает однофазное питание.

Как работает трехфазный инвертор

MPPT и соединение постоянного тока

На стороне постоянного тока одно или несколько устройств отслеживания точки максимальной мощности постоянно ищут напряжение и ток, при которых фотоэлектрическая батарея производит больше всего энергии. Собранная энергия подается в стабилизированную цепь постоянного тока, обычно до нескольких сотен вольт в низковольтных гибридных конструкциях и от 400 до 800 В в высоковольтных аккумуляторных системах. При подключенной батарее эта связь становится двунаправленной шиной: мощность может течь от фотоэлектрической батареи в батарею, от батареи обратно в инверторный каскад или напрямую на сторону переменного тока.

Трехфазный мост

Шесть коммутационных устройств, по два на выходную фазу, составляют сердце инвертора. Высокочастотное ШИМ-переключение синтезирует синусоидальный ток в каждой ветви, а выходной фильтр сглаживает пульсации переключения, превращая их в чистый сигнал. Контур фазовой автоподстройки частоты обеспечивает согласование выходного сигнала с сетью по частоте и фазовому углу, что важно как для безопасного параллельного подключения, так и для точного управления коэффициентом мощности.

Управление, мониторинг и поддержка сетей

В современных устройствах интеллектуальные функции реализованы поверх силовой части: ограничение экспорта с помощью измерителя трансформаторов тока, управление несбалансированным выходом, резервная передача для основных нагрузок и удаленный мониторинг через Wi-Fi, Ethernet или 4G. Эти характеристики, а не номинальные характеристики, указанные на паспортной табличке, являются тем, что отличает два инвертора одинаковой мощности в повседневной работе.

Однофазный против трехфазного: что на самом деле меняется

В таблице ниже обобщены практические различия, которые имеют наибольшее значение при выборе между однофазной и трехфазной конструкцией.

Основные типы трехфазных инверторов

Сетевые трехфазные инверторы

У них нет порта для батареи, и они просто передают фотоэлектрическую энергию в сеть через бестрансформаторную ступень. Они являются самым простым и экономически эффективным вариантом для дневной генерации и подходят для крыш, где каждый киловатт-час экспортируется или потребляется на месте по мере его производства. КПД, как правило, самый высокий в этом классе, а диапазон варьируется от небольших блоков мощностью 5 кВт до трехфазных моделей мощностью 80 кВт для коммерческих крыш.

Дейе SUN-10K-G06P3-EU-AM2-P1 650~715 €/шт без НДС Посмотреть продукт →

Трехфазные низковольтные гибридные инверторы

Низковольтный гибрид использует аккумуляторную батарею напряжением 48 В на стороне постоянного тока, что делает его естественным выбором для модернизации и проектов, в которых аккумуляторные модули добавляются постепенно. Токи заряда и разряда выше при той же мощности, поэтому размер кабеля и выбор предохранителя требуют внимания, но технология производства аккумуляторов является зрелой, широко доступной и простой в обслуживании. Эти устройства популярны в больших семейных домах и небольших мастерских, где уже используются трехфазные приборы.

Трехфазный гибридный инвертор низкого напряжения Deye SUN-8K-SG04LP3-EU 1310~1480€/шт без НДС Посмотреть продукт →

Трехфазные высоковольтные гибридные инверторы

Высоковольтные гибриды работают со штабелированными аккумуляторными модулями напряжением от 200 до 800 В. Более высокое напряжение шины снижает ток, поэтому эффективность и резервное питание обычно выше, а установка остается компактной даже при увеличении мощности с 10 кВтч до 60 кВтч и более. Это формат, который сейчас определяют большинство новых жилых и легких коммерческих проектов по хранению электроэнергии, особенно там, где один резервный контур должен работать с тепловым насосом или скважинным насосом.

Гибридный инвертор Deye SUN-12K-SG01HP3-EU-AM2 1150~ 1280 €/шт без НДС Посмотреть продукт →

Универсальные трехфазные системы хранения

В этом формате инвертор, аккумуляторные модули, BMS и часто устройство переключения располагаются в одном шкафу с одним набором соединений. Время установки сокращается, ошибки при подключении становятся реже, а производитель может настроить всю систему как один продукт. Для коммерческих и промышленных проектов одна и та же логика может быть расширена за счет трехфазных блоков PCS, статических переключателей резерва и контейнерных аккумуляторных систем.

Выбор 3-фазного инвертора

Определение размеров начинается с нагрузки, а не с фотоэлектрической батареи. Короткая последовательность позволяет сохранить честность цифр:

1. Сложите длительную нагрузку на каждую фазу и убедитесь, что ни одна фаза не превышает предел дисбаланса, разрешенный инвертором или оператором сети.
2. Сравните номинал постоянного тока массива с номиналом переменного тока инвертора; соотношение постоянного и переменного тока от 1,1 до 1,3 является нормальным в большинстве стран Европы.
3. Проверьте, сколько входов MPPT требуется для схемы крыши, особенно там, где струны направлены в разные стороны или находятся в полутени.
4. Подберите батарею для вечернего и ночного потребления, которое вы хотите покрыть, а затем убедитесь, что мощность зарядки и разрядки инвертора действительно может передать эту энергию в доступные часы.
5. Перечислите резервные нагрузки и их пусковые скачки, а затем убедитесь, что инвертор может выдерживать их самостоятельно.
6. Примените температурный коэффициент снижения номинальных характеристик, поскольку агрегат, рассчитанный на температуру 25 градусов, будет производить меньшую мощность в горячем помещении.

Обратите внимание на разницу между кВт и кВА. Трехфазный инвертор мощностью 10 кВт с коэффициентом мощности 0,8 обеспечивает полную мощность 10 кВА, что важно при подключении устройства к трансформатору или генератору. Если вы комбинируете систему хранения данных с трехфазной нагрузкой, вопросы совместимости, касающиеся окон напряжения, баланса фаз и резервного переключения, более подробно рассматриваются в нашей статье. руководство по технической совместимости трехфазных систем хранения энергии .

Основы проводки и защиты

Трехфазная работа оставляет меньше возможностей для импровизации, чем однофазная, во многом потому, что нейтральное и защитное устройства ведут себя по-разному.

• Используйте пятижильный кабель и выбирайте нейтраль так, чтобы она соответствовала наихудшему дисбалансу, а не нулевому току.
• Выбирайте устройства защитного отключения, соответствующие характеристикам утечки постоянного тока инвертора; тип A является распространенным, а для некоторых конструкций требуется тип B.
• Установите защиту от перенапряжения постоянного и переменного тока на входе, особенно в сельских сетях с воздушными линиями.
• Установите счетчик трансформаторов тока или интеллектуальный счетчик там, где оператор сети требует ограничения экспорта, и проверьте направление считывания перед вводом в эксплуатацию.
• Провод заземления и эквипотенциальное соединение стоек следует держать отдельно от нейтрали, используя одну определенную точку заземления.

Где используются трехфазные инверторы

• Большие дома с тепловыми насосами, трехфазными плитами или инструментами для мастерских.
• Небольшие коммерческие помещения, пекарни и мастерские, где в профиле нагрузки доминируют двигатели.
• На сельскохозяйственных объектах работают насосы, вентиляторы и зерноперерабатывающее оборудование.
• Коммерческие и промышленные проекты хранения, требующие тарифного арбитража и реагирования на спрос.
• Центры зарядки электромобилей, в которых зарядные устройства трехфазного переменного тока и батареи постоянного тока питаются от одного и того же источника питания.

Распространенные ошибки выбора

• Покупайте только на кВт и игнорируйте окно напряжения батареи и мощность заряда.
• Предполагая, что каждый трехфазный инвертор питает нейтраль; некоторые схемы с привязкой к сети являются только трехпроводными.
• Не обращая внимания на предел фазового дисбаланса, а затем задаваясь вопросом, почему мощность снижается.
• Забываем, что резервный выход обычно ограничивается выделенной платой основных нагрузок.
• Не остается места для второго батарейного модуля, что потребует установки нового инвертора позже.

Часто задаваемые вопросы

Может ли трехфазный инвертор работать от однофазного источника питания?

Нет. Трехфазному инвертору необходимы три проводника под напряжением с определенным соотношением фаз. Если доступно только однофазное питание, используйте вместо него однофазный гибридный блок или обратитесь к оператору сети по поводу трехфазной модернизации.

Всегда ли трехфазному инвертору нужна нейтраль?

Не всегда. Некоторые подключенные к сети устройства рассчитаны на трехпроводную работу, но гибридным инверторам и инверторам с резервным питанием почти всегда требуется нейтраль для питания несбалансированных однофазных нагрузок. Перед заказом проверьте схему подключения.

Что лучше, аккумулятор низкого или высокого напряжения?

Высокое напряжение подходит для новых установок с более высокой резервной мощностью и растущей мощностью, тогда как низкое напряжение подходит для модернизации и проектов, в которых модули добавляются шаг за шагом. Оба работают хорошо, если инвертор правильно подключен к аккумулятору.

Выбор трехфазного инвертора сводится к сопоставлению трех факторов: профиля нагрузки на месте, формата батареи, который вы собираетесь использовать, и того, как сетевой оператор хочет, чтобы система вела себя в точке подключения. Выровняйте их, и остальная часть дизайна быстро встанет на свои места. Если вы предпочитаете выбрать из проверенного каталога трехфазных инверторов, гибридных блоков и соответствующих комплектов, пришлите нам детали вашего проекта и наша команда вернется с конфигурацией и ценой.