Рекомендации по выбору инвертора для систем автономного электроснабжения

УДК 621.311.24

Р. А. Дайчман

ассистент,

кафедра «Электроснабжение промышленных

предприятий», ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ИНВЕРТОРА ДЛЯ СИСТЕМ АВТОНОМНОГО

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Аннотация. В статье рассмотрено применение инверторов в системах с ветроустановкой, а также в комбинированных системах. Даны практические рекомендации к выбору, выделены положительные и отрицательные аспекты применения каждого типа.

Ключевые слова: инвертор, ток, мощность, напряжение, автономное энергоснабжение, автономный инвертор, сетевой инвертор, гибридный инвертор.

R.A. Dajchman, Omsk State Technical University

RECOMMENDATIONS ABOUT THE INVERTER CHOICE FOR SYSTEMS OF AUTONOMOUS POWER

SUPPLY

Abstract. In this article use of inverters in systems with the wind turbine, and also in the combined systems is considered. Practical recommendations to a choice are made, positive and negative aspects of application of each type are allocated.

Keywords: inverter, electric current, power, voltage, independent power supply, stand-alone inverters, networked inverter, hybrid inverter.

При проектировании систем альтернативного электроснабжения, основной задачей является грамотный подбор всех элементов силового электрооборудования [1; 2].

Инвертор - это основа автономного электроснабжения. От его правильного выбора будет зависеть рентабельность, поэтому к этому стоит подойти особенно ответственно.

Работа электроприбора заключается в двойном изменении выходных параметров тока и напряжения в зависимости от входных параметров. То есть, в первую очередь (если это необходимо) происходит преобразование постоянного тока в переменный, затем при помощи торо-образного трансформатора (форма обусловлена уменьшением потерь в стали) осуществляется повышение напряжения (рис. 1) [3].

Трансформатор

Блок генератора

Рисунок 1 - Схема инвертора Различают следующие типы инверторов.

Автономный. Для обеспечения синусоидальности выходных параметров на входящий ток и напряжение, поступающие от аккумуляторных батарей, воздействуют управляющим импульсом. В зависимости от этого различают следующие виды:

Инверторы с меандровой синусоидой. Функционирование поясняется рисунком 2.

0- Р*" Г* Ч ч

и,| (6,А) ✓ ✓ ✓ | 1 ч ч ч ч

а Ь с ч ч ч ч ч 1

ч ч '—

Т

Рисунок 2 - Меандровая синусоида

Где на отрезке а-Ь появляется постоянный ток, вследствие чего перестают работать индуктивные электроприборы и электродвигатели, мощность падает на 60-70%, кроме того постоянный ток порождает нагрев прибора. Во время безтоковой пауза на участке о-б происходит разрыв потока индукции.

Для образования более синусоидальной кривой используется широтно-импульсная модуляция. Принцип действия показан на рисунке 3.

^цщщщщ

Рисунок 3 - Синусоида при широтно-импульсной модуляции

При стабильной тактовой частоте отрезок а-б равный и постоянный во время всей работы; регулировка осуществляется путем изменения длины а-о, то есть углом наклона. Другой вид регулирования - это изменение длительности а-б воздействующего импульса [4].

Сетевой инвертор формирует воздействующий сигнал при помощи синхронизации с сетью, что делает возможным упрощение схемы и повышение надежности. Полученная энергия, синхронизируется с внешней сетью, не аккумулируется, а практически сразу подаётся на потребление [5].

Гибридный инвертор способен действовать в параллельном режиме, одновременно питая потребителя от аккумуляторов и/или от генерируемой мощности. Это силовые электроприборы, которые объединяют в себе достоинства всех выше перечисленных. Они производят ток синусоидальной формы высокого качества [6].

В таблице 1 представлены свойства различных типов.

Предпочтительно выбирать входное напряжение в зависимости от мощности инвертора, что позволит значительно уменьшить потери. Рекомендуется применение следующих напряжений, в зависимости от потребляемой мощности:

• 12 В до 2 кВт;

• 24 В от 3 до 5 кВт;

• 48 В свыше 5 кВт.

Таблица 1 - Характеристики различных типов инверторов

Тип инвертора Преимущества Недостатки

Автономный • малый размер и вес; • небольшая цена; • быстрый заряд • значительная зашумленность выходных параметров; • небольшая надежность; • узкий диапазон мощностей; • возможно повреждение электротехники

Сетевой • безтрансформаторная схема соединения; • хорошие массогабаритные показатели; • синусоидальность тока и напряжения • отсутствует полная автономность; • необходимость синхронизации с сетью; • высокая стоимость

Гибридный • большая цена; • возможность трехфазного питания • синусоидальность тока и напряжения; • параллельная работа на аккумулирование и потребление

Желательно, чтобы мощность инвертора была соизмерима с максимальной мощностью нагрузки, с учетом пусковых токов. Во время отсутствия нагрузки потребляемая мощность должна соответствовать 0,5-1% номинальной. Наличие же режима «stand-by» позволяет существенно сохранить энергию, запасенную в аккумуляторах.

В заключение можно сказать, что для условий России в случае необходимости автономного надежного электроснабжения рекомендуется применять гибридный инвертор.

Список литературы:

1. Дайчман, Р.А. Использование ветроэнергетических установок в Российской Федерации / Р.А. Дайчман // Апробация. - 2015. -№ 11 (38). - С. 13-15.

2. Дайчман, Р.А. Анализ солнечных батарей современных производителей / Р.А. Дайчман // Современная наука и практика. - 2015. - № 4(4). - С. 5-11.

3. Мастера столицы [Электронный ресурс] // Инверторы. - URL: http://www.mastera-stolici.ru/invertor.html (дата обращения: 02.12.2015).

4. Ващенко, А.Ю.Автономные инверторы с цифровым управлением / А.Ю. Ващенко, Л.С. Козлитин // Вологдинские чтения. - 2006. - № 61. - С. 59-60.

5. Григораш, О.В. Инверторы солнечных электростанций с улучшенными техническими характеристиками / О.В. Григораш, А.Е. Усков, Я.А. Семёнов // Научный журнал КубГАУ -Scientific Journal of KubSAU. - 2014. - № 99.

6. Кашелев, Н.А. Ветро-солнечная электростанция с удаленным управлением и снятием характеристик / Н.А. Кашелев // Символ науки. - 2015. - № 5. - С. 45-46.