НПП «Джерело»
UA

Организация бесперебойного питания помещения

Текущая ситуация в стране с электроснабжением создала бум заинтересованности в бесперебойных источниках питания (ИБП). Одновременно с существованием классических подходов к созданию бесперебойных источников питания предлагается рассмотреть структуру ИБП с использованием солнечных инверторов.

Существует несколько причин, почему следует анализировать такой подход по созданию ИБП.

Во-первых, сегодня есть большая динамика развития отрасли солнечной энергетики в мировом масштабе и соответственно значительные технические достижения в создании технических средств преобразования энергии.

Во-вторых, гибридный солнечный инвертор функционально очень похож на классический ИБП и отличается:

  1. Дополнительная возможность преобразования тока от солнечных панелей в переменный ток для питания электроприборов потребителя.
  2. Развитой сетью аккумуляторов, с которыми инвертор имеет возможность работать: кислотно-гелевые, литий-ионные, литий-железо-фосфатные и другие.

Именно возможность использовать современные типы аккумуляторов дает небольшие преимущества солнечному инвертору классического ИБП. На рисунке 1 приведена типичная схема БДЖ с использованием солнечного инвертора.

Блок схема ИБП на солнечном инверторе

Рис.1. Блок схема ИБП на солнечном инверторе.

ИБП с солнечным инвертором имеет в составе:

  1. Например, инвентор серии Solis RHI, разработан для жилых гибридных систем, которые могут работать с аккумуляторами для оптимизации самопотребления. Устройство может работать как в сети, так и без нее.Серия Solis RHI имеет 4 разные модели:

    • RHI-3K-48ES;
    • RHI-3.6K-48ES;
    • RHI-4.6K-48ES;
    • RHI-5K-48ES.

    При необходимости создания трехфазного питания помещения можно использовать инвертор, например серии SUN-12K-SG04LP3-EU компании Deye.

  2. Батареи аккумуляторов, которые в текущий период выпускают многие компании. Важными свойствами батареи должны быть:
    • емкость от 5 кВт*ч и более;
    • время зарядки не более 2 часов;
    • небольшие габариты и вес.
  3. Переключатель S2, автоматически выполняющий подключение помещения потребителя к Сети электроснабжения, а в случае его выключения до выхода LOAD инвертора Такой переключатель обычно называется автоматическим вводом резерва (АВР).
  4. Датчик тока измеряет ток, предоставляемый из Сети. Благодаря информации с датчика тока, инвертор по выходу GRID может генерировать переменный ток для уменьшения потребления от сети, когда она не выключена.
  5. Датчик напряжения контролирует наличие напряжения в сети и управляет переключателем S2.
  6. Панель фотоэлектрического преобразователя, подключаемая к соответствующему входу Инвертора, может быть использована в будущем развитии системы питания.

Взаимодействие элементов схемы бесперебойного питания (рис. 1.) происходит следующим образом:

  1. После монтажа элементов схемы устройство присоединяется к сети электроснабжения (напряжением 220 В и частотой 50 Гц). Сеть через датчик тока соединена со входом GRID Инвертора. Датчик напряжения при наличии напряжения в Сети переводит переключатель S2 в положение, противоположное изображенному на Рис.1. Таким образом, Сеть подсоединяется к жилищу потребителя.
  2. Начинается зарядка аккумулятора и одновременно выполняется питание жилья. Если аккумулятор заряжен, тогда Инвертор, благодаря аккумулятору, на клеммах GRID создает напряжение с частотой и фазой равной частоте и фазе напряжения Сети.
  3. Амплитуда напряжения, создаваемого Инвертором, выбирается так, чтобы не было обратного тока от Инвертора в Сеть. Инвертор создает мощность, необходимую потребителю и обеспечивает отсутствие потребления электроэнергии от Сети, корректируясь информацией от Датчика тока.
  4. В случае, когда мощности инвертора недостаточно для электроснабжения жилья от Сети поступает соответствующая недостаточная мощность. Электроснабжение жилья в этом случае производится как от Сети, так и от Инвертора.
  5. Когда исчезает напряжение в Сети Датчик напряжения переводит переключатель S2 в положение, показанное на Рис.1. В этом случае помещение потребителя подсоединяется к выходу LOAD Инвертора, который формирует напряжение 220 В с частотой 50 Гц от батареи аккумуляторов с напряжением 48 В постоянного тока.
  6. Соответственно, при возникновении напряжения в Сети, Датчик напряжения переводит переключатель S2 в положение, противоположное изображенному на Рис. 1.Таким образом Сеть снова подключается к помещению потребителя.

Работу панелей фотоэлектрического преобразователя рассматривать не будем. Отнесем это на следующий шаг в развитии системы питания.

Опыт эксплуатации системы бесперебойного питания, созданной на основе Инвертора серии Solis RHI-3.6K-48ES, позволяет утверждать следующее помещение со следующим составом электрических потребителей:

необходимо иметь аккумулятор емкостью не менее 6 кВт.*час.

При этом, когда инвертор работает от аккумулятора, необходимо постоянно контролировать одновременно подключенный набор приборов, чтобы не преувеличить мощность выхода LOAD (BACK UP) Инвертора. В данном случае максимальная мгновенная мощность не более 3 кВт.

Необходимость контроля создает ограничения, но позволяет при соответствующих навыках жить в комфорте. Лучше использовать инвертор Solis RHI-5K-48ES. Максимальная мгновенная мощность составит 5 кВт. Это даст дополнительный комфорт проживанию.

Как выбирать необходимую емкость аккумулятора?

Во-первых, нужно пересмотреть, какое электропотребление жилья за месяц было раньше.

Во-вторых, вычислить оттуда среднее электропотребление жилья за один день. Это даст минимально необходимую емкость аккумулятора.

Например, если наибольшее потребление жилья за месяц за прошлый год составляло 360 кВт., тогда необходимая емкость аккумулятора составит 360/30 = 12 кВт.

Как выбирать тип аккумулятора?

На сегодняшний день нужно рассматривать только два типа аккумуляторов: литий ионный или литий железо-фосфатный. Эти приборы отличаются тяжестью, долговечностью и потенциальной опасностью. Считается, что литий железо-фосфатный более опасен в использовании, чем литий ионный. Но литий железо-фосфатный имеет вес в 1,5 раза больше, чем соответствующий литий ионный аккумулятор. Поэтому выбор между ними – это дело вкуса.

Важно и обязательно, чтобы аккумулятор имел информационный канал связи с инвертором – CAN шину (протокол). Невозможно достичь уменьшения времени заряда аккумулятора до 2 часов. По CAN протоколу инвертор общается с аккумулятором, получает его параметры, следит за степенью зарядки и разрядки, температурой нагрева аккумулятора.

Обычно аккумулятор с выходным напряжением 48В состоит из последовательно включенных элементов, например LF280K. Фото элемента LF280K на Рис. 2.

Элемент LF280K

Рисунок 2. Элемент LF280K.

Параметры элемента LF280K приведены в Таблице 1.

Элементы Параметры
Номинальная емкость 280 Ач
Номинальное напряжение 3,2 В
Вес 5,20 ± 0,2 кг
Температура нагнетания -20°С~55°С

Таблица 1.

Для создания аккумулятора с выходным напряжением 48В необходимо включить последовательно 16 элементов.

Емкость такого аккумулятора составит 280(А*ч.)*3,2(В)*16=14,3 кВт*ч.

Вес – не менее 5,2(кг)*16=83 кг.

.

Возможно самостоятельно складывать аккумулятор, предварительно закупив необходимые элементы, но обязательно нужно установить у него BMS для обеспечения безопасного использования изделия и связи с инвертором по протоколу CAN.

Электросхема ИБП на инверторе Solis RHI-5K-48ES

На Рисунке 3 приведена электрическая схема ИБП.

Схема состоит из:

Электрическая схема ИБП

Рис. 3. Схема ИБП

Щиток жилья с одной стороны подключен к сети внешнего электроснабжения (220 В, 50 Гц). С другой – к гибридному инвертору А01 с аккумулятором Е2, имеющим выходное напряжение 48В постоянного тока. К выходу Щитка жилья подключена электросеть апартамента, которая будет иметь бесперебойный источник питания. Щиток в данном случае выполняет функцию переключателя S2, показанный на структурной схеме Рис.1. Такой переключатель называется "автоматический ввод резерва" (АВР).

Схема щитка на входах и выходе имеет защитные выключатели – S01, S02 и S06, что позволяет при необходимости отсоединить инвертор или сеть для выполнения профилактических и ремонтных работ. Кроме того, выключатели S01, S02 и S06 обеспечивают защиту приборов от перегрузки.

Переключатель АВР выполнен на контакторе S03, реле S04 и реле S05. При наличии сети реле S04, которое выполняет функцию датчика входного напряжения, размыкает контакт, через который запитана катушка контактора S03. Контактор находится в исходном положении.

Когда пропадает напряжение в сети, реле S04 замыкает контакт, приводящий к включению реле времени S05, которое через установленное время (от 1 до 30 сек) включит контактор S03. Соответственно контактор подключит к помещению выход Backup инвертора. Задержка времени переключения контактора S03 необходима для затухания переходных процессов в электрических приборах потребителя.

Когда снова появится напряжение в сети реле S04 выключит реле времени S05 . Контактор снова займет исходное положение и подключит дом к внешней сети.

Электросхема трехфазного ИБП на инверторе SUN-12K-SG04LP3EU

На Рис. 4 приведена электрическая схема трехфазного ИБП. Схема состоит из:

Схема трехфазного ИБП

Рис. 4. Схема трехфазного ИБП

Щиток помещения с одной стороны подключен к сети внешнего электроснабжения (380 В, 50 Гц). С другой – к гибридному инвертору А01 с аккумулятором Е01, имеющему выходное напряжение 48В постоянного тока. К выходу Щитка жилья подключена электросеть апартамента, которая будет иметь бесперебойный источник питания. Щиток помещения выполняет функцию переключателя S2, показанного на структурной схеме Рис.1. Такой переключатель обычно называется автоматический ввод резерва (АВР).

Схема щитка на входах и выходе имеет защитные выключатели – S2, S3 и S7, что позволяет при необходимости отсоединить инвертор или сеть для выполнения профилактических и ремонтных работ. Кроме того, выключатели S2, S3 и S7 обеспечивают защиту приборов от перегрузки.

Переключатель АВР выполнен на контакторе S4, S5 реле контроля фаз S8 и реле времени S6. При наличии в трехфазной Сети соответствующего напряжения входы L1, L2, L3 и N реле S8 замыкают контакты 2-3. Замкнутые контакты 2-3 реле S6 из-за нормально закрытых блокирующих контактов контактора S4 включают контактор S5.

Контактор S5 соединяет соответствующие провода электросети.(LOAD) (L1-L, L2-L, L3-L, N-L) и Сети внешнего электроснабжения (L1, L2, L3, N).

Когда напряжение исчезает в Сети, реле S8 разрывает контакты 2-3 и замыкает контакты 4-5. что приводит к включению реле времени S6, которое через установленное время (от 1 до 30 сек) включит контактор S4 через блокирующий контакт контактора S5. Соответственно контактор S4 подсоединит соответствующие провода электросети Помещение (LOAD) (L1-L, L2-L, L3-L, N-L) и выхода Backup инвертора (L1-B, L2-B, L3-B, N-B).

Помещение потребителя при этом потребляет электроэнергию от аккумулятора E01 через выход Backup инвертора А01.

Когда снова появится напряжение во внешней Сети электроснабжения, реле контроля фаз S8 выключит контактор S4 с помощью реле времени S6 и включит контактор S5. Контактор S5 снова займет исходное положение и подсоединит помещения (LOAD) (L1-L, L2-L, L3-L, N-L) к внешней Сети (L1, L2, L3 и N ) и через токовые трансформаторы СТ1, СТ2 и СТ3 к выходу /входа GRID инвертора А01 (L1-G, L2-G, L3-G, N-G).

Благодаря такой перекоммутации Сети начнется зарядка аккумулятора Е01 и питания акумулятора.

Заказать оборудование для бесперебойного питания помещения в компании“Джерело”

Сегодня в преддверии осенне-зимнего периода и в условиях постоянного пребывания на грани блекаутов, мы понимаем, насколько важно сохранить стабильность электроснабжения в современном доме, где каждое устройство имеет свое критическое значение для комфорта и безопасности, особенно, когда дома есть дети. Именно поэтому мы предлагаем изготовление специального оборудования для бесперебойного питания, которое поможет обеспечить надежную работу электроприборов в вашей квартире в ситуациях аварийных и прогнозируемых отключений электроэнергии.

Благодаря использованию БЖД на основе солнечных инверторов можно не опасаться отключений электричества. Такие приборы помогут обеспечить комфорт и покой в ​​любом помещении.

Мы предлагаем оборудование, которое проходит контроль качества и отвечает современным стандартам энергетики. Также мы предоставляем консультации по обслуживанию и монтажу оборудования.

Для того, чтобы узнать больше о БЖД – звоните нашим специалистам и получайте больше информации.

Наши менеджеры готовы ответить на любые ваши вопросы