Sprievodca 3-fázovými meničmi: Typy, dimenzovanie a ako si vybrať ten správny pre solárnu energiu

Trojfázové napájanie je štandardným zdrojom vo väčšine európskych domácností, dielní a komerčných budov a mení takmer každé rozhodnutie v solárnom dizajne. 3-fázový invertor odoberá jednosmernú elektrinu z fotovoltického poľa alebo batérie a dodáva ju ako vyvážený trojfázový striedavý prúd, takže systém môže spúšťať trojfázové záťaže priamo, rovnomerne ich exportovať do siete a udržiavať fázové prúdy v rámci limitov stanovených prevádzkovateľom siete. Či už špecifikujete mriežkovú jednotku pre strechu skladu, dodatočnú montáž hybridného meniča do existujúcej trojfázovej rozvodnej dosky alebo staviate úložný systém pre malú komerčnú lokalitu, stále sa vracajú tie isté otázky. Táto príručka vás oboznámi s tým, ako tieto meniče fungujú, aké sú dnes dostupné konfigurácie a ako ich správne dimenzovať a chrániť.

Čo je to 3-fázový menič?

3-fázový menič je výkonové elektronické zariadenie, ktoré konvertuje jednosmerný vstup na tri samostatné výstupné krivky striedavého prúdu, pričom každý je posunutý o 120 stupňov od nasledujúceho. V európskej 400 V sieti má každá fáza približne 230 V vzhľadom na neutrál a 400 V medzi fázami, pričom výstup je uzamknutý na sieťovú frekvenciu 50 Hz. Pretože tieto tri priebehy sú symetrické, ich okamžité prúdy sa pri vyváženom zaťažení rušia, čo je dôvod, prečo trojfázové motory bežia hladko a prečo trojfázové zariadenia potrebujú menej materiálu vodičov na pohyb rovnakého množstva energie.

Rozdiel oproti jednofázovému meniču nie je len v počte výstupných svoriek. Trojfázová jednotka musí ovládať tri nohy naraz, nezávisle merať napätie a prúd v každej fáze a zostať stabilná, keď je záťaž rozložená nerovnomerne. Táto dodatočná regulačná práca umožňuje napájať veľké tepelné čerpadlá, dielenské stroje a trojfázové nabíjačky EV bez aktuálneho stropu, ktorý si vyžaduje jednofázové napájanie.

Ako funguje trojfázový menič

MPPT a DC Link

Na strane jednosmerného prúdu jeden alebo viacero sledovačov maximálneho výkonu neustále hľadá napätie a prúd, pri ktorých FV pole produkuje najviac. Zozbieraná energia sa zvyšuje na stabilizovaný jednosmerný spoj, zvyčajne niekoľko stoviek voltov v nízkonapäťových hybridných dizajnoch a 400 až 800 V vo vysokonapäťových batériových systémoch. S pripojenou batériou sa toto prepojenie stáva obojsmernou zbernicou: energia môže prúdiť z FV do batérie, z batérie späť do invertorového stupňa alebo priamo na AC stranu.

Trojfázový most

Šesť spínacích zariadení, dva na výstupnú fázu, tvorí srdce meniča. Vysokofrekvenčné PWM spínanie syntetizuje sínusový prúd v každej vetve a výstupný filter vyhladzuje spínacie zvlnenie do čistého tvaru vlny. Slučka fázového závesu udržuje výstup prispôsobený sieti vo frekvencii a fázovom uhle, čo je dôležité pre bezpečné paralelné riadenie a presné riadenie účinníka.

Kontrola, monitorovanie a podpora siete

Moderné jednotky vrstvia inteligenciu na výkonovom stupni: obmedzenie exportu prostredníctvom CT merača, nevyvážené riadenie výstupu, záložný prenos základných záťaží a vzdialené monitorovanie cez Wi-Fi, Ethernet alebo 4G. Tieto vlastnosti, viac ako menovitý štítok, oddeľujú dva meniče s rovnakým výkonom v každodennej prevádzke.

Jednofázový verzus trojfázový: Čo sa v skutočnosti mení

Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje praktické rozdiely, ktoré sú najdôležitejšie, keď sa rozhodujete medzi jednofázovým a trojfázovým dizajnom.

Hlavné typy 3-fázových meničov

Trojfázové invertory viazané na sieť

Nemajú žiadny batériový port a jednoducho tlačia FV energiu do siete cez beztransformátorový stupeň. Sú najjednoduchšou a cenovo najefektívnejšou možnosťou dennej výroby a vyhovujú strechám, kde sa každá kilowatthodina vyváža alebo spotrebuje na mieste výroby. Účinnosť je zvyčajne najvyššia v tejto triede a rozsah siaha od malých 5 kW jednotiek až po 80 kW trojfázové modely pre komerčné strechy.

Deye SUN-10K-G06P3-EU-AM2-P1 650~715 €/ks bez DPH Zobraziť produkt →

Trojfázové nízkonapäťové hybridné meniče

Nízkonapäťový hybrid využíva 48 V batériu na strane DC, čo z neho robí prirodzenú voľbu pre dodatočné vybavenie a pre projekty, kde sa batériové moduly pridávajú postupne. Nabíjacie a vybíjacie prúdy sú vyššie pri rovnakom výkone, takže dimenzovanie kábla a výber poistiek si vyžadujú pozornosť, ale technológia batérie je vyspelá, široko dostupná a ľahko sa obsluhuje. Tieto jednotky sú obľúbené vo väčších rodinných domoch a malých dielňach, kde už fungujú trojfázové spotrebiče.

Deye SUN-8K-SG04LP3-EU trojfázový hybridný nízkonapäťový menič 1310~1480€/ks bez DPH Zobraziť produkt →

Trojfázové vysokonapäťové hybridné meniče

Vysokonapäťové hybridy pracujú so skladanými batériovými modulmi pri napätí 200 až 800 V. Vyššie napätie zbernice udržuje nízke prúdy, takže účinnosť a záložné napájanie sú zvyčajne lepšie a inštalácia zostáva kompaktná, aj keď kapacita rastie z 10 kWh na 60 kWh alebo viac. Toto je formát, ktorý v súčasnosti špecifikuje väčšina nových rezidenčných a ľahkých komerčných projektov skladovania, najmä tam, kde jeden záložný okruh musí poháňať tepelné čerpadlo alebo studňové čerpadlo.

Hybridný menič Deye SUN-12K-SG01HP3-EU-AM2 1150~ 1280 €/ks bez DPH Zobraziť produkt →

Trojfázové úložné systémy typu všetko v jednom

V tomto formáte sú menič, batériové moduly, BMS a často aj prepínacie zariadenie umiestnené v jednej skrini s jedinou sadou pripojení. Čas inštalácie klesá, chyby v zapojení sú zriedkavejšie a výrobca môže vyladiť celý systém ako jeden produkt. Pre komerčné a priemyselné projekty sa rovnaká logika rozširuje prostredníctvom trojfázových jednotiek PCS, statických prepínačov a kontajnerových batériových systémov.

Dimenzovanie 3-fázového meniča

Dimenzovanie začína pri záťaži, nie pri FV poli. Krátka sekvencia udržuje čísla pravdivé:

1. Spočítajte nepretržité zaťaženie každej fázy a skontrolujte, či žiadna fáza neprekračuje limit nevyváženosti povolený meničom alebo prevádzkovateľom siete.
2. Porovnajte menovitý výkon poľa DC s menovitým prúdom striedavého prúdu; pomer DC k AC medzi 1,1 a 1,3 je vo väčšine Európy normálny.
3. Skontrolujte, koľko vstupov MPPT potrebuje rozloženie strechy, najmä tam, kde reťazce smerujú rôznymi smermi alebo sú v čiastočnom tieni.
4. Dimenzujte batériu na večernú a nočnú spotrebu, ktorú chcete pokryť, a potom potvrďte, že nabitie a vybitie meniča môže skutočne presunúť túto energiu v dostupných hodinách.
5. Uveďte zoznam záložných záťaží a ich počiatočné rázy a potom skontrolujte, či ich menič dokáže prenášať sám.
6. Použite faktor zníženia teploty, pretože jednotka dimenzovaná na 25 stupňov dodá menej v horúcej miestnosti.

Všimnite si rozdiel medzi kW a kVA. 10 kW trojfázový menič s účinníkom 0,8 dodáva zdanlivý výkon 10 kVA, čo je dôležité pri prispôsobovaní jednotky transformátoru alebo generátoru. Ak kombinujete ukladanie s trojfázovou záťažou, otázky kompatibility týkajúce sa napäťových okien, fázového vyváženia a zálohovania sú podrobnejšie popísané v našom technickú príručku kompatibility pre trojfázové systémy skladovania energie .

Základy elektroinštalácie a ochrany

Trojfázová práca ponecháva menší priestor na improvizáciu ako jednofázová práca, najmä preto, že neutrálne a ochranné zariadenia sa správajú odlišne.

• Použite päťžilový kábel a dimenzujte neutrál pre najhorší prípad nerovnováhy, nie pre nulový prúd.
• Vyberte zariadenia na zvyškový prúd, ktoré vyhovujú charakteristikám zvodu jednosmerného prúdu meniča; typ A je bežný a niektoré návrhy vyžadujú typ B.
• Namontujte na vstupný bod prepäťovú ochranu DC a AC, najmä vo vidieckych sieťach s nadzemnými vedeniami.
• Nainštalujte merač CT alebo inteligentný merač tam, kde prevádzkovateľ siete vyžaduje obmedzenie exportu, a pred uvedením do prevádzky overte smer čítania.
• Udržujte uzemňovací vodič a ekvipotenciálne pospájanie stojanov oddelené od neutrálu s jedným definovaným uzemňovacím bodom.

Kde sa používajú trojfázové meniče

• Väčšie domy s tepelnými čerpadlami, trojfázovými sporákmi alebo dielenským náradím.
• Malé obchodné priestory, pekárne a dielne, kde v zaťažovacom profile dominujú motory.
• Poľnohospodárske lokality prevádzkujúce čerpadlá, ventilátory a zariadenia na manipuláciu s obilím.
• Komerčné a priemyselné projekty skladovania, ktoré si vyžadujú tarifnú arbitráž a reakciu dopytu.
• Nabíjacie rozbočovače EV, kde trojfázové nabíjačky striedavého prúdu a jednosmerné batérie čerpajú z rovnakého napájania.

Bežné výberové chyby

• Nákup len na kW a ignorovanie okna napätia batérie a nabíjacieho výkonu.
• Za predpokladu, že každý trojfázový menič napája neutrál; niektoré dizajny s mriežkou sú len trojvodičové.
• Prehliadanie limitu fázovej nevyváženosti a potom premýšľanie, prečo je výstup obmedzený.
• Zabúdame na to, že záložný výstup je zvyčajne obmedzený na vyhradenú dosku pre základné zaťaženie.
• Nenecháva priestor pre druhý batériový modul, ktorý si neskôr vynúti nový menič.

Často kladené otázky

Môže 3-fázový menič bežať na jednofázovom napájaní?

Nie. Trojfázový menič potrebuje tri živé vodiče s definovaným fázovým vzťahom. Ak je k dispozícii iba jednofázové napájanie, použite namiesto neho jednofázovú hybridnú jednotku alebo požiadajte prevádzkovateľa siete o trojfázový upgrade.

Potrebuje trojfázový menič vždy neutrál?

Nie vždy. Niektoré jednotky napojené na sieť sú navrhnuté pre trojvodičovú prevádzku, ale hybridné a záložné meniče takmer vždy potrebujú neutrál na napájanie nevyvážených jednofázových záťaží. Pred objednaním skontrolujte schému zapojenia.

Čo je lepšie, nízkonapäťová alebo vysokonapäťová batéria?

Vysoké napätie vyhovuje novým inštaláciám s vyšším záložným výkonom a rastúcou kapacitou, zatiaľ čo nízke napätie vyhovuje retrofitom a projektom, kde sa moduly pridávajú krok za krokom. Obidve fungujú dobre, keď je menič správne prispôsobený batérii.

Výber 3-fázového meniča spočíva v zosúladení troch vecí: profilu záťaže na mieste, formátu batérie, ktorý chcete použiť, a spôsobu, akým prevádzkovateľ siete chce, aby sa systém správal v bode pripojenia. Zarovnajte ich a zvyšok dizajnu rýchlo zapadne na svoje miesto. Ak by ste radšej vybrali užší výber z testovaného katalógu trojfázových meničov, hybridných jednotiek a zodpovedajúcich súprav, pošlite nám podrobnosti o vašom projekte a náš tím sa vráti s konfiguráciou a cenovou ponukou.