Инвертор для солнечных батарей: виды устройств, обзор моделей, особенности подключения

Виды инверторов для солнечных панелей

Без инвертора, вырабатываемая гелиосистемой энергия, для бытовых нужд будет совершенно бесполезной. Существует 3 вида инверторов по типу использования:

• автономные;
• сетевые;
• многофункциональные.

Инверторы первого вида имеют обозначение «off grid». Они подсоединены к солнечному модулю, являются частью обособленной фотоэлектрической системы и никак не контактируют с внешней электрической сетью. Их мощность варьирует в пределах 100 – 8000 Вт.

Синхронные или сетевые инверторы функционируют синхронно с централизованной системой электроснабжения. Преобразователи с обозначением «on grid» не только выполняют роль преобразователя, но и корректируют такие параметры сети как амплитудные перепады, показатели частоты и другие. Когда во внешней сети наблюдаются неполадки, инвертор автоматически отключается. Такие инверторы накапливают электроэнергию в аккумуляторных батареях.

Автономные инверторы обеспечивают независимость электроснабжения дома от работы централизованного источника. Параметры инвертора со стороны переменного напряжения определяют исходя из суммарной потребляемой мощности всех приборов, подключенных к электрической сети потребителя. Со стороны постоянного тока инвертор подбирают исходя из номинальной мощности солнечных панелей

Если суммарная мощность используемых в доме приборов меньше потенциальных возможностей солнечной электростанции, то излишки выработанной электроэнергии попадают во внешние электрические сети. Если же мощности недостаточно для нормальной работы бытовых приборов, то осуществляется подпитка извне.

При отсутствии напряжения питание подается от заряженного аккумулятора. В случае когда в систему не включены аккумуляторные батареи, энергия, произведенная солнечной электростанцией, уходит в общую сеть.

Сетевые фотоэлектрические инверторы с большой эффективностью используют энергию, получаемую от солнечных батарей. Они являются гарантией стабильности электроснабжения и отличаются высоким КПД, превышающим 90%

Гибридный или многофункциональный инвертор — оборудование надежное. Он сочетает свойства первых двух преобразователей, обладает большим числом настроек. Это лучший вариант для устройства домашней солнечной станции, но и самый дорогой.

Все существующие солнечные инверторы делят на виды и по напряжению на выходе. В зависимости от этого параметра они бывают синусоидальными и меандровыми. Так как у первого величина выходного напряжения почти такая же, как и у питающей электрической сети, это хороший вариант, когда в доме присутствует высокочувствительная техника.

Постоянное значение напряжения является гарантией безопасности для домашнего электротехнического оборудования. Графически форма сигнала на выходе у такого инвертора синосуидального типа изображается в виде чистой синусоиды.

При работе оборудования лучшая форма меандра — идеальный синус

Особенно это важно для телекоммуникационной аппаратуры, медтехники, высокоточных приборов измерения, поэтому, даже не смотря на высоту цены сложных инверторов, других вариантов в этом случае нет. Сведения о форме выходного сигнала производители указывают в его характеристиках

Меандровые или несинусоидальные преобразователи в отличие от синусоидальных имеют геометрию сигнала на выходе в виде импульсов прямоугольной формы так называемый модифицированный синус. Инверторы, относящиеся к этому типу, нельзя использовать для отдельных видов нагрузки, но для приборов, использующих активную составляющую мощности, они вполне подходят.

Расчет минимального количества модулей в цепи с учётом допустимого пускового напряжения инвертора

Каждый инвертор имеет минимальное напряжение на входе, в нашем случае это 200 В.

Минимальное входное напряжение инвертора Fronius SYMO 10 кВт

В свою очередь, модули достигают минимального рабочего напряжения при граничной температуре 70 ° C. Поэтому минимальное количество панелей в стринге рассчитывается для этой температуры, округляя значение вверх. В этом случае используются формулы:

где:

• Uoc (Tmax) — напряжение при максимальной температуре 70 ° C;
• U_oc — напряжение холостого хода (38,5 В);
• T_max — максимальная рабочая температура (70 ° C);
• β_T — температурный коэффициент модуля (-0,31 %/K);
• Nmin — минимальное количество солнечных батарей;
• U_dcstart — Подаваемое начальное напряжение (200 В).

U_{oc (Tmax)} = 38,5· (1 + (70 — 25) · (-0,31 / 100)) =33,13

N_min ≥ 200 / 33,13 = 6,04

Принимаем ближайшее целое значение в большую сторону, таким образом рекомендуется устанавливать последовательно не менее 7 модулей в один стринг.

Отличие инвертора от ББП

Проектируя систему гибридного электроснабжения, необходимо учитывать потенциальные возможности основного инвертора по обеспечению электроэнергией подключаемой нагрузки. Довольно часто данные устройства называют блоками бесперебойного питания (ББП). Однако, несмотря на целый перечень одинаковых функции и задач, это по сути два разных прибора, заметно отличающихся друг от друга.

Дело в том, что ББП является инвертором, в который дополнительно встроено зарядное приспособление. Данный модуль рассчитан на первоочередное расходование электроэнергии, вырабатываемой фотоэлементами, и лишь при ее недостаточном количестве он переключается на сетевое потребление. В ББП отсутствует схема, позволяющая совместно использовать энергию аккумуляторов и электричество центральной сети. Они рассчитаны на раздельное потребление и переключаются между собой при наступлении определенных условий.

Такая эксплуатация в режиме постоянных переключений увеличивает количество циклов зарядки и разрядки аккумуляторной батареи, вызывая ее преждевременный износ. Дешевые блоки бесперебойного питания лишены возможности регулировок значений порогового напряжения.

В гибридных инверторах, используемых вместе с солнечными батареями, отсутствуют все перечисленные недостатки, характерные для ББП. Эти устройства самостоятельно подстраиваются под нужную мощность и могут одновременно функционировать с разными видами источников электроэнергии. Регулировки предусматривают выбор приоритетного потребления и в большинстве случаев эта роль отводится солнечным панелям. Некоторые гибридные модели способны ограничивать мощность, поступающую из центральной сети.

Какой инвертор лучше?

Инверторной системой называют систему, функционирующую в роли резервного накопителя электроэнергии. Когда энергия присутствует, то ее накапливают в батареях, а когда сеть отсутствует, то нагрузка перебрасывается на наполненные аккумуляторы.

Данная система может обеспечить бесперебойность и автономную работу устройств переменного тока, когда случаются аварии во внешней сети.

Инверторы могут преобразовывать ток напряжением 12 или 24 вольт в 220 вольт напряжение. Аккумуляторные батареи чаща все дают напряжение 12 вольт, а солнечные — 24 вольта.

При этом батареи могут быть глубокого цикла, что является более предпочтительными, в отличие от иных аккумуляторов.

Использование как источника 220 вольт от автомобиля. Мы подключаем инвертор к батарее, а затем включаем в него бытовой прибор. На выходе мы получаем мобильный источник напряжением 220 вольт. Если у вас есть инвентор, то любой бытовой прибор сможет быть с вами в любое время, вне зависимости от наличия или отсутствия электричества, что особенно актуально на даче, на рыбалке или в походе.

Однако не стоит думать о том, что такой преобразователь, сможет обеспечить вам электроэнергию на протяжении большого количества времени — его работа ограничена 2-3 часами интенсивной работы (при работе от автомобильной батареи). Существенно больше время автономной работы дают специалье «тяговые» батареи для источников бесперебойного питания (с ними время работы может достигать десятки часов).

Автомобильный инвертор может быть с током чистого синуса и «квази — синуса». Не углубляясь в физику, можно отметить, что для большинства бытовых приборов (освещение, радио, ТВ, холодильники) используют квази-синус (модифицированная синусоида).

На квази-синусе не будут работать или могут выйти из строя следующие приборы: автоматика газовых котлов, бесперебойно работающие циркуляционные насосы (перегрев и гудение).

Квази-синус не рекомендован при питании особо ценных бытовых приборов (плазма и аудио аппаратура, видеопроекционная техника).

Как определить, какой инвертор нужен — с модифицированным или чистым синусом?

Преимуществом моделей с чистой синусоидой тока 220 вольт можно назвать:

1. Форма волн переменного тока в 220 вольт на выходе имеют очень малые единицы гармонических искажений, и не отличаются от стандартного напряжения в бытовой сети 220 вольт.
2. Индуктивные двигатели в микроволновых печах, и в других домашних приборах, которые содержат электродвигатели, работают, нагреваясь меньше.
3. Небольшой шум в лампах дневного света, усилителях, факсов, игровых приставок и т.д.
4. Меньше вероятность зависания компьютера, перебоев и шума, ошибок печати принтера.
5. Размеренная работа некоторых приборов, которые не функционируют с током синусоиды:
   • копир, лазерный принтер и оптический дисковод
   • некоторые ПК
   • лампы дневного света
   • инструменты с транзисторами, а также переменной скоростью вращения
   • зарядные устройства для электроинструментов
   • приборы, которые управляются микропроцессорами
   • часы с радио (цифровые)
   • швейные машинки с переменной скоростью двигателя и с контролем микропроцессора
   • кислородные концентраторы и иные медицинские приборы

Инверторы с модифицированной синусоидой работают практически со всеми бытовыми электроприборами.

Если в ваши планы входит обеспечение бесперебойного питания для освещения в доме, работы телевизора, холодильного оборудования, то инвертор с модифицированной синусоидой является самым экономичным решением. ИБП с чистым синусом предназначаются для работы с наиболее чувствительной и дорогой аппаратурой.

Классификация

Основными критериями классификации этих приборов являются мощность, форма тока и входное напряжение. Выбор конкретной модели зависит от целей, с которыми приобретается устройство.

Для подключения к автомобильному прикуривателю используются простейшие компактные преобразователи небольшой мощности. От них могут получать питание гаджеты с низким потреблением электроэнергии (телефоны, ноутбуки, вентиляторы, фонарики).

Мощность инвертора, включаемого в прикуриватель, не должна превышать 150 Вт. В противном случае можно вывести из строя всю электропроводку автомобиля.

Преобразователи для питания приборов мощностью от 150 Вт присоединяют напрямую к клеммам аккумулятора. Чтобы снизить потери КПД, не рекомендуется использовать «крокодильчики», которые входят в комплектацию некоторых моделей. Для стабильного и надёжного подключения больше подойдут медные клеммы с винтовым соединением.

Номинальная и пиковая мощность

При выборе преобразователя следует суммировать мощность всех потребителей, которые будут к нему подключены. К полученному результату прибавляют ещё 20%, так как прибор не сможет долго работать на пределе возможностей. Кроме того, возможны потери вследствие плохого контакта в соединениях или низкого качества кабеля. Также нужно учитывать ёмкость аккумулятора.

Рассчитывать мощность инвертора необходимо по двум характеристикам: номинальной и пиковой. Первая из них определяет нагрузку, под которой прибор может работать длительное время. У бытовых моделей она обычно составляет от 60 до 1000 Вт. Однако существуют модификации, у которых этот показатель превышает 1 кВт. С их помощью можно обустроить мобильную мини-электростанцию. Их целесообразно покупать, например, для подключения электроинструментов.

Пиковая мощность характеризует максимальную нагрузку, которую инвертор может выдержать в течение короткого промежутка времени. Она варьируется в пределах 150 – 10000 Вт. Ток, потребляемый некоторыми электроприборами при начале работы, в несколько раз превышает номинальное значение

Выбирая преобразователь, нужно обязательно обратить внимание на этот момент, иначе подключенное к нему оборудование может не запуститься

Мнение эксперта
Кузнецов Василий Степанович

Если устройство используется при работающем двигателе автомобиля, ток его нагрузки не должен быть выше тока, вырабатываемого генератором.

Для бытовых нужд (например, путешествий на автомобиле) обычно бывает достаточно инвертора мощностью до 600 Вт. Этого хватит, чтобы включить холодильник, зарядить телефон, ноутбук или фонарик. Ток нагрузки такого прибора составляет примерно 50 А, что значительно меньше показателей современных автомобильных генераторов.

Форма тока

Важным критерием выбора преобразователя является форма тока, получаемая на выходе. От этого параметра зависит, какие приборы к нему можно подключить.

Существует два вида формы:

1. Чистая (непрерывная) синусоида. Диаграмма тока представляет собой ровную синусоиду. Такие приборы обеспечивают безопасное подключение любого оборудования. В схему этих устройств входят дорогостоящие комплектующие, поэтому цена на них достаточно высока.
2. Модифицированная (изменённая) синусоида. Диаграмма тока – ступенчатая. Такие инверторы нельзя использовать для подключения электроинструмента с асинхронными двигателями, компрессоров и приборов, восприимчивых к помехам. Оборудование либо вообще не запустится, либо будет работать в экстремальном режиме, что приводит к снижению КПД и сокращению срока службы. Преобразователи с модифицированной синусоидой подходят для питания ламп, обогревателей, коллекторных двигателей, телефонов, ноутбуков, телевизоров. Повысить качество работы можно за счёт дополнительной установки устройства плавного пуска.

Стоимость инверторов с чистым синусом достаточно высока. Приобретать их целесообразно только при необходимости подключить оборудование, несовместимое с модифицированной синусоидой.

Подключение к инвертору

http-equiv=”Content-Type” content=”text/html;charset=utf-8″>mg loading=”lazy” class=”lazy lazy-hidden aligncenter size-large wp-image-3593″ src=”data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-lazy-type=”image” data-lazy-src=”https://vremya-stroiki.net/wp-content/uploads/2020/05/4-600×446.jpg” alt=”” width=”600″ height=”446″ data-lazy-srcset=”https://vremya-stroiki.net/wp-content/uploads/2020/05/4-600×446.jpg 600w, https://vremya-stroiki.net/wp-content/uploads/2020/05/4-300×223.jpg 300w, https://vremya-stroiki.net/wp-content/uploads/2020/05/4.jpg 1024w” data-lazy-sizes=”(max-width: 600px) 100vw, 600px”>

Сам процесс подключение достаточно прост, подсоединяем клеммы, обязательно соблюдая полярность, от аккумуляторов или непосредственно от солнечных панелей, если у вас система без контроллера и АКБ.

Схема подключения солнечных панелей в существующую электросеть такая же, но обязательно нужен гибридный инвертор. Работать он будет по следующему принципу: когда энергии от панелей или аккумуляторов достаточно для потребителя, он будет использовать ее, когда же не достаточно, выросла нагрузка или снизилась выработка, он будет использовать энергию с сети. Так же есть и другие варианты настройки такого оборудования, которые позволят эффективно использовать различные источники электроэнергии. Или настроить зарядку АКБ от сети в случаи нехватки солнечной энергии, например если у вас ночной тариф и ночью электроэнергия дешевле.

Как рассчитать мощность инвертора. Для начала необходимо выяснить напряжение и общую мощность собранной вами системы панелей:

• Напряжение может быть 12В, 24В и 48В, как правило больше не бывает, и завист оно от собранной вами схемы панелей.
• Общая мощность рассчитывается от количества панелей и мощности каждой из них. Пример, у вас 10 шт батарей по 280Вт, суммарно это 2.8кВт. Нужен незначительный запас, то есть инвертор берем минимум на 3кВт, если планируете увеличивать объем панелей в будущем, можно сразу взять более мощное оборудование.

Больше про это оборудование, а так же сложные схемы его подключения вы можете найти здесь https://vremya-stroiki.net/invertor-dlya-solnechnyx-batarej-kak-pravilno-vybrat/.

Достоинства и недостатки

Плюсы гибридного инвертора для солнечных батарей:

• устройство полностью автоматизировано;
• работа ведется и с переменным, и с постоянным током;
• возможность использования в трехфазных системах (напряжение на выходе может быть как линейное, так и фазное);
• бесшумность во время эксплуатации;
• экологичность и безопасность прибора (нет токсичных выхлопов);
• возможность установки в любом удобном месте.

Минусом этого устройства можно считать то, что при абсолютной разрядке аккумулятора солнечная батарея отключается, что приводит к сбою всей системы. Еще один недостаток — при поломке самого инвертора или контроллера нужно отключать устройство, чтобы избежать его полного выхода из строя. Подключить питание только от сети в этом случае не получится. Не следует начинать работу и в ситуации, если отсутствует напряжение во внешней электрической сети. Чтобы избежать таких проблем, нужно соблюдать все правила эксплуатации агрегата. Тогда он прослужит долго.

Преобразователь и инвертор 2022

Конвертер против инвертора

Чтобы правильно управлять устройством и не взорвать его, вам необходимо обеспечить его правильным уровнем напряжения. Но при наличии разных напряжений нам нужно преобразовать напряжение в то, что нам нужно. Преобразователи и инверторы — это то, что нам нужно для достижения этого. Основное различие между преобразователями и инверторами — это то, что они делают с напряжением. Инвертор изменяет напряжение постоянного тока на переменное напряжение и либо увеличивает, либо уменьшает его до соответствующего уровня. Для сравнения, преобразователь изменяет уровень напряжения, но не меняет его тип; поэтому переменное напряжение все равно будет переменным, а постоянное напряжение все равно будет постоянным.

Самая большая цель для инвертора — обеспечить мощность, которая аналогична той, которую мы получаем от основной линии электропередачи, когда она недоступна. Ярким примером этого является источник бесперебойного питания, где постоянное напряжение, обычно 12 В или 24 В, преобразуется в переменное напряжение 110 В или 220 В при отключении питания от сети. Для сравнения, преобразователи обычно используются только для преобразования напряжения в соответствующие уровни. Хорошими примерами этого являются преобразователи напряжения, которые используются, если у вас есть устройство 220 В и сеть 110 В или наоборот. Другим примером является преобразователь напряжения, используемый для зарядки сотовых телефонов, которым требуется напряжение 5 В постоянного тока, от напряжения 12 В постоянного тока в розетке автомобиля. В обоих случаях изменяются только уровни напряжения, а не от переменного тока до постоянного тока и наоборот.

Когда дело доходит до сложности, инвертор намного сложнее, поскольку генерация переменного тока из источника постоянного тока намного сложнее. Преобразователи относительно просты, так как преобразование DC-DC или AC-AC, особенно если это шаг вниз, легко.

Большую часть времени, что человек действительно хочет, это конвертер, чтобы напряжение питания соответствовало требуемому напряжению устройства. Единственный раз, когда вам понадобится инвертор, — это если вы хотите запустить устройство или устройство, предназначенное для работы с основной линией электропитания, когда у вас есть только батареи. Инверторы становятся все более популярными наряду с системами солнечной энергии, где вы получаете только источник питания низкого напряжения постоянного тока для питания обычных приборов, работающих либо на 110 В, либо на 220 В переменного тока.

1. Преобразователь изменяет напряжение, но не меняет его тип, в то время как инвертор изменяет напряжение, а также тип
2. Инверторы используются в источниках бесперебойного питания, в то время как преобразователи используются практически во всех устройствах
3. Инверторы обычно намного сложнее, чем преобразователи

Источник

Целесообразность использования инверторов и их основные недостатки

Широкое применение сварочных инверторов объясняется целым рядом весомых преимуществ, которыми они обладают.

• Устройства данного типа отличаются высокой мощностью и производительностью.
• Сварной шов, формируемый с использованием инверторов, характеризуется высоким качеством и надежностью.
• Наряду с высокой мощностью, устройства данного типа отличаются компактными размерами и небольшим весом, что дает возможность легко переносить их в то место, где будут выполняться сварочные работы.
• Сварочные инверторы обладают большим КПД (порядка 90%), потребляемая электрическая энергия используется в них эффективнее, чем в трансформаторах.
• Благодаря высокому КПД такие аппараты отличаются экономичным расходованием потребляемой электроэнергии.
• В процессе выполнения сварочных работ с помощью инвертора расплавленный металл разбрызгивается незначительно, что отражается на более рациональном потреблении расходных материалов.
• Инверторы обеспечивают возможность плавной регулировки сварочного тока.
• Благодаря наличию в таких устройствах дополнительных опций уровень квалификации сварщика почти не влияет на качество выполнения работ.
• Широкая универсальность инверторов упраздняет вопрос о том, какой аппарат выбрать для выполнения сварки по различным технологиям.

Инверторные устройства выбирают в том случае, когда нужен аппарат, характеристики которого обеспечивают высокую стабильность горения сварочной дуги в любой ситуации. При использовании инверторов не возникает вопрос и о том, какой электрод выбрать для выполнения сварочных работ, так как с помощью этого оборудования можно варить металл электродами любого типа.

Конечно, недостатки у инверторов тоже есть, но их не так много. Сюда следует отнести достаточно высокую стоимость таких устройств, по сравнению с обычными сварочными трансформаторами. Дороги такие устройства и в ремонте, который чаще всего связан с необходимостью замены мощных транзисторов (их стоимость может составлять до 60% цены всего аппарата).

Подключение инвертора к солнечной батарее

Необходимо приготовить кабель соответствующего сечения, способный выдерживать все возможные нагрузки. Необходимо учитывать, что длина соединительного кабеля между солнечными панелями и инвертором не должна превышать 3 м. Если потребители расположены далеко от модулей, удлиняют высоковольтное плечо — кабель на 220 В. Рассмотрим порядок присоединения прибора к комплекту солнечного оборудования:

Схема

Простейшая схема подключения инвертора — в разрыв между потребителями и аккумуляторами. Этот вариант используется для автономных устройств.

Наиболее сложная схема — для сетевых или гибридных приборов. Параллельно с АКБ подключается сетевое напряжение (на соответствующие контакты), тут же присоединяется нагрузка. Дополнительная пара контактов предназначена для резервируемой системы (резервное освещение, аварийное питание и т. п.). Выбор схемы зависит от назначения и конструкции инвертора, а также наличия подключения к централизованной сети.

Этапы

Процесс соединения приборов никаких сложностей не вызывает. Все контакты поименованы, главная задача — не перепутать их в спешке. Сначала собирают весь комплект — панели, контроллер, АКБ. После этого подключают инвертор и проверяют работоспособность. Обнаруженные ошибки сразу устраняют. Когда появляется полная уверенность в правильности всех соединений, подключают полезную нагрузку — приборы питания. С этого момента солнечные батареи считаются введенными в эксплуатацию.

Самостоятельное изготовление

Если по каким-либо причинам приобрести преобразователь заводского исполнения не получается, то инвертор можно изготовить своими руками. Но перед этим следует понимать, из каких частей он состоит.

Обязательными узлами преобразователя напряжения с 12 на 220В будут:

• входной и выходной фильтр, собираемый на ёмкости и индуктивности;
• сам преобразователь DC/AC, повышающий амплитуду напряжения и изменяющий его форму;
• узел управления, предназначенный для настройки режима работы схемы;
• блок питания, преобразующий входной ток в ток, необходимый для питания элементов устройства;
• узел контроля, отслеживающий изменения на входе и выходе инвертора;
• блок логики, анализирующий полученные данные от узла контроля и передающий команды в блок управления.

Как видно, схемотехника инвертора очень похожа на схему источника бесперебойного питания (ИБП). В принципе, так оно и есть. Ведь если пропадает напряжение, ИБП преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи в переменный. Поэтому часто самодельные инверторы собирают на базе ИБП.

Маломощный конвертер

Если необходимости в подключении мощных устройств нет, но нужна надёжная схема, позволяющая заряжать смартфоны или фонарики, то можно собрать ее из отечественных комплектующих. Эта схема довольно надёжна и рекомендуется многими радиолюбителями.

Состоит схема из трёх основных узлов:

1. Мультивибратора, вырабатывающего импульсы с частотой 50 Гц.
2. Усилителя, двухтактного транзисторного преобразователя, работающего в режиме ключа.
3. Трансформатора, повышающего входное напряжение.

В качестве мультивибратора можно использовать микросхемы К561ЛН2, К561ЛА7 или К561ЛЕ5 без изменения схемы. Резистором R1 и конденсатором C1 задаётся нужная частота. Выходной сигнал снимается с 14 ноги микросхемы и поступает на усилительный каскад VT3, VT4, к выходу которого подключается первичная обмотка трансформатора. Вторичная обмотка с конденсатором C4 образует контур. В качестве трансформатора можно взять любое сетевое устройство с мощностью 100−150 Вт, с первичной обмоткой, рассчитанной на 220 вольт, а вторичной — на 12 В. При этом следует помнить о его обратном подключении.

Вам это будет интересно Особенности единиц измерения кВТ и кВА

Простой прибор

Самый простой преобразователь напряжения 220 вольт можно изготовить, используя всего шесть элементов. Такая конструкцию позволяет подключить слаботочную нагрузку с током потребления не более 0,5 — например, энергосберегающую лампу с мощностью до 10 Вт. В качестве ключей используются транзисторы КТ814 и КТ940 с малым потреблением тока. Ключи можно использовать с любой буквой.

Трансформатор проще изготовить из ферритовых чашек диаметром 30 мм и высотой 25 мм. Первичная обмотка делается из провода 0,5 мм 14 витками. После прокладывается изоляционный слой и производится вторичная обмотка проводом 0,2 мм — необходимо сделать 220 витков.

Схема после сборки не нуждается в наладке и сразу готова к использованию.

Качественный инвертор

Схема предназначена для радиолюбителя с опытом. На выходе она обеспечивает «чистую синусоиду». Обычно такие устройства собираются на базе микропроцессоров с использованием программных алгоритмов. Схема позволяет сконструировать качественный прибор с использованием недорогих цифровых микросхем.

Инвертор собирается на полевых транзисторах, включённых по схеме полного моста. Синусоида на выходе формируется с помощью широтно-импульсной модуляции. Драйверы собираются на полевиках IR2110, способных пропускать через себя ток до двух ампер.

Частота работы задающего генератора устанавливается резистором R1, а скважность импульсов — R2. Выходной сигнал с генератора поступает на интегрирующий блок, собранный на двух цепочках R5C3 и R6C2, а также D-триггере

Этот сигнал приближен по форме к синусоиде с периодом 10 мс.

ШИМ-контроллер состоит из двух инверторов и полевых транзисторов. Его работа реализуется изменением периода сигнала, поступающего с генератора, в зависимости от входного напряжения, подающегося с интегратора. Частота работы генератора составляет 2 кГц.

Мощность устройства зависит от параметров трансформатора и силовых ключей. Для её увеличения полевые транзисторы подключаются параллельно друг другу. Изменение частоты преобразования происходит с помощью резистора R1, уменьшение величины которого приводит к её возрастанию. Частота же ШИМ-модуляции увеличивается уменьшением ёмкости С4.

Преобразователь напряжения бывает просто незаменим, особенно при длительных путешествиях. Стоит инвертор сравнительно недорого, но при этом его можно собрать и самостоятельно, даже обладая незначительными навыками в радиоэлектронике.

Схема инвертора напряжения

Наиболее распространённая схема инвертора напряжения состоит из четырех IGBT транзисторов VT1…VT4, включенных по схеме моста, и четырех обратных диодов, обозначенных VD1…VD4, параллельно соединенных с управляемыми полупроводниковыми ключами во встречном направлении. Преобразователь питает активно-индуктивную нагрузку. Именно она является самой распространенной, поэтому была взята за основу.

Входные клеммы инвертора подключаются к Uип. Если таким источником служит диодный выпрямитель, то выход его обязательно шунтируется конденсатором C.

В силовой электронике наибольшее применение нашли транзисторы с изолированным затвором IGBT (именно они показаны на схеме) и GTO, IGCT тиристоры. При оперировании меньшими мощностями вне конкуренции полевые транзисторы MOSFET.

В момент времени t1 открываются VT1 и VT4, а VT2 и VT3 – закрыты. Образуется единственный путь для протекания тока через нагрузку: «+» Uип – VT1 – нагрузка RнLн – VT4 – «-» Uип. Таким образом, на интервале времени t1 ‑ t2 создается замкнутая цепь для протекания iн в соответствующем направлении.

Режим работы схемы

Для изменения направления iн снимаются управляющие импульсы с баз VT1 и VT4 и подаются сигналы на открытие второго и третьего VT2,3. В точке t2 на оси времени t, первый и четвертый VT1,4 закрыты, а второй и третий – открыты. Однако, поскольку нагрузка активно-индуктивная, то iн не может мгновенно изменить направление на противоположное. Этому будет препятствовать энергия, запасенная на индуктивности Lн. Поэтому он будет сохранять прежнее направление до тех пор, пока не рассеется все энергия, запасенная на индуктивности в виде магнитного поля, равная Wм = (Lн∙i2)/2.

В связи с этим, на отрезке времени t2 – t3 ток будет протекать через диоды VD2 и VD3, сохраняя прежнее направление на RнLн, но пройдет в обратном направлении через Uипили конденсатор C, если источником энергии является диодный выпрямитель. Поэтому следует обязательно установить конденсатор C, если преобразователь подключен к диодному выпрямителю. Иначе прервется путь протекания iн, в результате чего возникнут сильное перенапряжение, которое может повредить изоляцию потребителя и выведет из строя полупроводниковые приборы.

В момент времени t3 вся запасенная на индуктивности энергия снизится до нуля. Начиная с момента t3 до момента t4 под действием приложенного Uип через открытые полупроводниковые ключи VT2 и VT3 будет протекать iн через LнRн уже в другую сторону.

В точке t4, расположенной на оси времени t, снимается управляющий сигнал с VT1,3, а VT1 и VT4 открываются. Однако iн продолжает протекать в ту же сторону, пока не расходуется энергия, запасенная в индуктивности. Это будет происходить на интервале времени t4 – t5.

Работа схемы

Начиная с момента t5 iн изменить направление и потечет от Uип через LнRн по пути через VT1 и VT4. Далее все процессы, протекающие в электрической цепи, будут повторяться. На LнRн форма напряжения будет прямоугольной, но ток на активно-индуктивной нагрузке будет иметь пилообразную форму за счет наличия индуктивности, которая не позволяет ему мгновенно вырасти и снизиться. Если потребитель имеет чисто активный характер (индуктивность и емкость практически равны нулю), то формы iн и uн будет в виде прямоугольников.

Поскольку VT1…VT4 попарно открывались на всей протяженности соответствующих полупериодов, то на выходе преобразователя формировалось максимально возможное uн, поэтому через LнRн протекал iн максимальной величины. Однако часто требуется обеспечить плавное нарастание мощности на потребителе, например для постепенного увеличения яркости освещения или частоты вращения вала двигателя.

Следует пояснить, что сигналы, поступающие из системы управления СУ, подаются не сразу на базы полупроводниковых ключей, а посредством драйвера. Так как современные СУ построены на безе микроконтроллеров, которые выдают маломощные сигналы, не способные открыть IGBT, то для увеличения мощности открывающего импульса применяется промежуточное звено – драйвер. Кроме того на часто драйвер выполняет множество дополнительных функций – защищает транзистор от короткого замыкания, перегрева и т.п.

Выводы и полезное видео по теме

Здесь менеджер продающей компании рассказывает о принципах выбора инвертора:

В этом видео освещен вопрос подключения инвертора:

Фотоэлектрический сетевой инвертор, как неотъемлемая часть гелиосистемы, позволяет получить полную независимость от централизованного электроснабжения и роста цен на электроносители.

«Умные системы», включающие сетевой преобразователь, делают доступным, надежным и управляемым процесс потребления энергии. При этом никак не нарушается комфорт в доме.

Хотите рассказать, как собрали собственную мини-электростанцию с инвертором для гелиобатарей? Владеете ценной информацией по теме, которая может быть полезна посетителям сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, публикуйте фото и задавайте вопросы.