3-vaiheisen invertterin opas: tyypit, mitoitus ja oikeanlaisen aurinkoenergian valitseminen

Kolmivaiheinen teho on vakiona useimmissa eurooppalaisissa kodeissa, työpajoissa ja liikerakennuksissa, ja se muuttaa lähes jokaista aurinkosuunnittelupäätöstä. 3-vaiheinen invertteri ottaa DC-sähkön aurinkosähköryhmästä tai akkupankista ja toimittaa sen balansoituna kolmivaiheisena vaihtovirtana, jolloin järjestelmä voi käyttää kolmivaiheisia kuormia suoraan, viedä tasaisesti verkkoon ja pitää vaihevirrat verkko-operaattorin asettamissa rajoissa. Olitpa sitten määrittelemässä verkkoon sidottua yksikköä varastokatolle, asentamassa hybridi-invertteriä olemassa olevaan kolmivaiheiseen jakelukeskukseen tai rakentamassa varastojärjestelmää pienelle kaupalliselle tontille, samat kourallinen kysymyksiä tulee jatkuvasti takaisin. Tässä oppaassa käydään läpi näiden invertterien toiminta, nykyään saatavilla olevat kokoonpanot sekä niiden oikea koko ja suojaus.

Mikä on 3-vaiheinen invertteri?

3-vaiheinen invertteri on tehoelektroniikkalaite, joka muuntaa DC-tulon kolmeksi erilliseksi AC-lähtöaaltomuodoksi, joista jokainen on siirtynyt 120 astetta seuraavasta. Eurooppalaisessa 400 V verkossa jokainen vaihe on noin 230 V nollasta ja 400 V vaiheiden välillä, lähtö on lukittu 50 Hz:n verkon taajuudelle. Koska kolme aaltomuotoa ovat symmetrisiä, niiden hetkelliset virrat kumoavat tasapainotetussa kuormituksessa, minkä vuoksi kolmivaihemoottorit toimivat tasaisesti ja miksi kolmivaihelaitteet tarvitsevat vähemmän johdinmateriaalia siirtääkseen saman määrän tehoa.

Ero yksivaiheiseen invertteriin ei ole vain lähtöliittimien lukumäärä. Kolmivaiheyksikön on ohjattava kolmea jalkaa kerralla, mitattava jännite ja virta jokaisessa vaiheessa itsenäisesti ja pysyttävä vakaana, kun kuormitukset jakautuvat epätasaisesti. Tämän ylimääräisen ohjaustyön ansiosta se pystyy syöttämään suuria lämpöpumppuja, työpajakoneita ja kolmivaiheisia EV-latureita ilman nykyistä kattoa, jonka yksivaiheinen syöttö edellyttää.

Kuinka kolmivaiheinen invertteri toimii

MPPT ja DC Link

DC-puolella yksi tai useampi maksimitehopisteen seurantalaite etsii jatkuvasti jännitettä ja virtaa, joilla PV-ryhmä tuottaa eniten. Kerätty energia tehostetaan stabiloituun tasavirtapiiriin, tyypillisesti muutama sata volttia pienjännitehybridirakenteissa ja 400–800 V korkeajännitteisissä akkujärjestelmissä. Kun akku on kytketty, linkistä tulee kaksisuuntainen väylä: teho voi virrata PV:stä akkuun, akusta takaisin invertterivaiheeseen tai suoraan AC-puolelle.

Kolmivaiheinen silta

Kuusi kytkinlaitetta, kaksi lähtövaihetta kohti, muodostavat invertterin sydämen. Korkeataajuinen PWM-kytkentä syntetisoi sinimuotoisen virran kussakin haarassa, ja lähtösuodatin tasoittaa kytkentävärähtelyn puhtaaksi aaltomuodoksi. Vaihelukittu silmukka pitää lähdön sovitettuna verkkoon taajuuden ja vaihekulman suhteen, mikä on tärkeää sekä turvallisen rinnakkaiskäytön että tarkan tehokertoimen ohjauksen kannalta.

Ohjaus, valvonta ja verkkotuki

Nykyaikaiset yksiköt kerrostavat älykkyyttä tehovaiheen päälle: viennin rajoitus CT-mittarin avulla, epäsymmetrinen lähdön ohjaus, varmuuskopiointi välttämättömille kuormille ja etävalvonta Wi-Fi:n, Ethernetin tai 4G:n kautta. Nämä ominaisuudet, enemmän kuin tyyppikilven luokitus, erottavat kaksi samantehoista invertteriä päivittäisessä käytössä.

Yksivaiheinen vs. kolmivaihe: mikä itse asiassa muuttuu

Alla olevassa taulukossa on yhteenveto käytännön eroista, joilla on eniten merkitystä, kun päätät yksivaiheisen ja kolmivaiheisen suunnittelun välillä.

3-vaiheisten invertterien päätyypit

Verkkoon kytketyt kolmivaiheiset invertterit

Niissä ei ole akkuporttia ja ne työntävät aurinkoenergiaa verkkoon muuntajattoman vaiheen kautta. Ne ovat yksinkertaisin ja kustannustehokkain vaihtoehto päivätuotantoon, ja ne sopivat kattoihin, joissa jokainen kilowattitunti viedään tai kulutetaan paikan päällä tuotannossa. Hyötysuhde on tyypillisesti tässä luokassa korkein, ja valikoima ulottuu pienistä 5 kW:n yksiköistä aina 80 kW:n kolmivaihemalleihin kaupallisiin kattoihin.

Deye SUN-10K-G06P3-EU-AM2-P1 650-715 €/kpl ilman arvonlisäveroa Näytä tuote →

Kolmivaiheiset pienjännitehybridimuuntimet

Pienjännitehybridissä on 48 V akkupankki DC-puolella, mikä tekee siitä luonnollisen valinnan jälkiasennuksiin ja projekteihin, joissa akkumoduuleja lisätään asteittain. Lataus- ja purkausvirrat ovat korkeammat samalla teholla, joten kaapelin mitoitus ja sulakkeen valinta vaativat huomiota, mutta akkutekniikka on kypsää, laajasti saatavilla ja helppo huoltaa. Nämä yksiköt ovat suosittuja suuremmissa perhekodeissa ja pienissä työpajoissa, joissa on jo kolmivaiheisia laitteita.

Deye SUN-8K-SG04LP3-EU kolmivaiheinen pienjännitehybridiinvertteri 1310-1480€/kpl ilman arvonlisäveroa Näytä tuote →

Kolmivaiheiset suurjännitehybridimuuntimet

Korkeajännitteiset hybridit toimivat pinotuilla akkumoduuleilla 200–800 V:n jännitteellä. Korkeampi väyläjännite pitää virrat alhaisina, joten hyötysuhde ja varateho ovat yleensä parempia ja asennus pysyy kompaktina, vaikka kapasiteetti kasvaa 10 kWh:sta 60 kWh:iin tai enemmän. Tämä on muoto, jonka useimmat uudet asuinrakennusten ja kevyiden kaupallisten varastointiprojektit nyt määrittävät, erityisesti silloin, kun yhden varapiirin on käytettävä lämpöpumppua tai kaivopumppua.

Deye SUN-12K-SG01HP3-EU-AM2 hybridi-invertteri 1150-1280 €/kpl ilman alv:a Näytä tuote →

All-in-One kolmivaiheiset tallennusjärjestelmät

Tässä muodossa invertteri, akkumoduulit, BMS ja usein vaihtolaite sijaitsevat samassa kaapissa yhdellä kytkentäsarjalla. Asennusaika putoaa, johdotusvirheet harvenevat ja valmistaja voi virittää koko järjestelmän yhdeksi tuotteeksi. Kaupallisissa ja teollisissa projekteissa sama logiikka skaalautuu kolmivaiheisten PCS-yksiköiden, staattisten siirtokytkimien ja konttiakkujärjestelmien avulla.

3-vaiheisen invertterin mitoitus

Mitoitus alkaa kuormasta, ei PV-taulukosta. Lyhyt sarja pitää numerot rehellisinä:

1. Laske yhteen kunkin vaiheen jatkuva kuormitus ja tarkista, ettei yksikään vaihe ylitä taajuusmuuttajan tai verkko-operaattorin sallimaa epätasapainorajaa.
2. Vertaa ryhmän DC-luokitusta invertterin AC-arvoon; DC/AC-suhde 1,1-1,3 on normaali suurimmassa osassa Eurooppaa.
3. Tarkista, kuinka monta MPPT-sisääntuloa kattoasennus tarvitsee, varsinkin kun kielet osoittavat eri suuntiin tai ovat osittain varjossa.
4. Kokoa akku illan ja yön kulutuksen mukaan, jonka haluat kattaa, ja varmista sitten, että invertterin lataus- ja purkausteho voi todella siirtää energiaa käytettävissä olevissa tunneissa.
5. Luettele varakuormitukset ja niiden alkupiikit ja varmista sitten, että invertteri pystyy kantamaan niitä yksinään.
6. Käytä lämpötilan vähennyskerrointa, koska 25 asteen yksikkö tuottaa vähemmän kuumassa laitoksessa.

Huomaa ero kW:n ja kVA:n välillä. 10 kW:n kolmivaiheinen invertteri, jonka tehokerroin on 0,8, tuottaa 10 kVA näennäistehoa, millä on merkitystä sovitettaessa yksikköä muuntajaan tai generaattoriin. Jos yhdistät varastoinnin kolmivaihekuormiin, jänniteikkunoiden, vaihetasapainon ja varasiirron yhteensopivuuskysymykset käsitellään tarkemmin artikkelissamme. kolmivaiheisten energian varastointijärjestelmien tekninen yhteensopivuusopas .

Johdotukset ja suojaustarpeet

Kolmivaihetyö jättää vähemmän tilaa improvisaatiolle kuin yksivaihetyö, suurelta osin siksi, että nolla- ja suojalaitteet käyttäytyvät eri tavalla.

• Käytä viisijohtimista kaapelia ja mittaa nolla pahimman mahdollisen epätasapainon vuoksi, ei nollavirtaa varten.
• Valitse vikavirtalaitteet, jotka sopivat invertterin DC-vuotoominaisuuksiin; Tyyppi A on yleinen, ja jotkut mallit vaativat tyypin B.
• Asenna DC- ja AC-ylijännitesuoja tulopisteeseen, erityisesti maaseudun verkkoihin, joissa on ilmajohdot.
• Asenna CT-mittari tai älymittari paikkaan, jossa verkko-operaattori vaatii vientirajoituksia, ja tarkista lukeman suunta ennen käyttöönottoa.
• Pidä maadoitusjohdin ja telineiden potentiaalintasaus erillään nollasta, yhdellä määritellyllä maadoituspisteellä.

Missä käytetään kolmivaiheisia inverttereitä

• Suuremmat kodit lämpöpumpuilla, kolmivaiheliesillä tai työpajatyökaluilla.
• Pienet liiketilat, leipomot ja työpajat, joissa moottorit hallitsevat kuormitusprofiilia.
• Maatalousalueet, joissa käytetään pumppuja, puhaltimia ja viljankäsittelylaitteita.
• Kaupalliset ja teolliset varastointiprojektit, jotka edellyttävät tariffien arbitraasia ja kysyntävastausta.
• Sähköajoneuvojen latauskeskittimet, joissa kolmivaiheiset vaihtovirtalaturit ja DC-paalut saavat samasta virtalähteestä.

Yleisimmät valintavirheet

• Ostaminen pelkällä kW:lla ja huomioimatta akun jänniteikkunaa ja lataustehoa.
• Olettaen, että jokainen kolmivaiheinen invertteri syöttää neutraalia; Jotkut verkkoon sidotut mallit ovat vain kolmijohtimia.
• Vaiheepätasapainon rajan huomioiminen ja sitten ihmetteleminen, miksi tuotantoa rajoitetaan.
• Unohtamalla, että varmuuskopiointi rajoittuu yleensä omistettuun olennaiseen kuormituskorttiin.
• Toiselle akkumoduulille ei jää tilaa, mikä pakottaa uuden invertterin myöhemmin.

Usein kysytyt kysymykset

Voiko 3-vaiheinen invertteri toimia yksivaiheisella virtalähteellä?

Ei. Kolmivaiheinen invertteri tarvitsee kolme jännitteistä johdinta, joilla on määritelty vaihesuhde. Jos käytettävissä on vain yksivaiheinen syöttö, käytä sen sijaan yksivaiheista hybridiyksikköä tai kysy verkko-operaattorilta kolmivaiheista päivitystä.

Tarvitseeko kolmivaiheinen invertteri aina nollan?

Ei aina. Jotkut verkkoon kytketyt yksiköt on suunniteltu kolmijohtimiseen, mutta hybridi- ja varainvertterit tarvitsevat lähes aina nollajohdon syöttääkseen epätasapainoisia yksivaihekuormia. Tarkista kytkentäkaavio ennen tilaamista.

Kumpi on parempi, matala- vai korkeajänniteakku?

Korkeajännite sopii uusiin asennuksiin, joissa on suurempi varateho ja kasvava kapasiteetti, kun taas matalajännite sopii jälkiasennuksiin ja projekteihin, joissa moduuleja lisätään vaiheittain. Molemmat toimivat hyvin, kun invertteri on sovitettu akkuun oikein.

3-vaiheisen invertterin valinta edellyttää kolmen asian yhteensovittamista: kuormitusprofiili paikan päällä, käytettävä akun muoto ja tapa, jolla verkko-operaattori haluaa järjestelmän käyttäytyvän liitäntäpisteessä. Kohdista ne ja loput suunnittelusta loksahtaa paikoilleen nopeasti. Jos haluat mieluummin listan testatusta kolmivaiheinvertterien, hybridiyksiköiden ja vastaavien sarjojen luettelosta, lähetä meille projektisi tiedot ja tiimimme toimittaa kokoonpanon ja tarjouksen.