Сетевые и гибридные инверторы для солнечных автономных систем электроснабжения

Классификация инверторов для СЭС — с акцентом на то, что важно при проектировании и подборе.

По назначению и взаимодействию с сетью

• Сетевые (grid‑tie) — работают только при наличии внешней сети, отдают избыток в сеть, не дают резервного питания. У них обязательно есть антиостровной алгоритм (автоматическое отключение при пропадании сети). Подходят, если цель — снизить счёт за электричество.
• Автономные — питают нагрузку от аккумуляторов, сеть обычно не используют. Применяются там, где нет централизованного электроснабжения.
• Гибридные — универсальные: работают с панелями, сетью и АКБ, могут обеспечивать резервное питание и отдавать в сеть. Это наиболее гибкий вариант для частного дома, особенно если бывают отключения электроэнергии.

По уровню подключения (архитектуре)

• Стринговые (string) — один инвертор на целую цепь панелей (стринг). Распространены, экономичны, но затенение одной панели заметно снижает выработку всей строки. Для нивелирования этой проблемы используются Диоды Шоттки.
• Микроинверторы — по одному на панель (или на 1–2 панели). Дают попанельную оптимизацию и независимость: если одна панель затенена, остальные работают нормально. Удобны при сложной ориентации/затенении, но дороже и имеют больше точек отказа.
• Оптимизаторы мощности + центральный инвертор — оптимизаторы стоят на панелях (как микроинверторы), а преобразование DC→AC делает один центральный инвертор. Компромисс по цене и гибкости.

По типу выходного сигнала

• Чистая синусоида — для чувствительной техники (насосы, компрессоры, электроника). В солнечных инверторах почти всегда именно она.
• Модифицированная синусоида — дешевле, но не подходит для двигателей и многих бытовых приборов; в современных СЭС практически не используется.

По наличию гальванической развязки

• Трансформаторные (низкочастотные) — есть трансформатор, есть гальваническая развязка, обычно тяжелее и чуть менее эффективны.
• Бестрансформаторные (высокочастотные) — легче, выше КПД (часто >98%), но без гальванической развязки. Широко распространены, но требования к безопасности и заземлению строже.

По количеству фаз

• Однофазные — для бытовых нагрузок 230 В.
• Трёхфазные — для больших мощностей и трёхфазной нагрузки 400 В, позволяют равномернее распределять выработку и нагрузку по фазам.

По функционалу MPPT (отслеживание точки максимальной мощности)

• Один MPPT — проще и дешевле, но хуже при разнонаправленных секциях панелей или затенении.
• Несколько MPPT — каждый MPPT обслуживает свой стринг с индивидуальными параметрами. Полезно, если панели смотрят на разные стороны (восток/запад) или есть затенение.

По максимальному току заряда (от этого зависит скорость зарядки аккумуляторных батарей солнечной электростанции)

• Низкоскоростные — 20-40 А - малые системы 1–3 кВт, АКБ небольшой ёмкости (100–200 А·ч), медленный заряд в течение ночи от сети.
• Среднескоростные — 50-100 А - бытовые системы 3–6 кВт, АКБ 200–400 А·ч, наиболее распространённый класс для частных домов.
• Высокоскоростные — 120-240 А - системы 8–12 кВт и выше, крупные АКБ, быстрый заряд от солнца или сети

При 48-вольтовой АКБ и токе заряда 100 А мощность заряда составляет P=48×100=4,8P=48×100=4,8 кВт. При 120 А  - 5,8 кВт. Ток 240 А на той же шине — уже 11,5 кВт. Это означает, что высокоскоростные инверторы могут зарядить ёмкую АКБ (10–20 кВт·ч) за 1–2 часа при достаточной мощности источника.