Inverterek fotovoltaikus panelekhez

Napeleminverterek

Az utóbbi években a „zöldenergia” iránti érdeklődés növekedése figyelhető meg.
Ezzel együtt egyre szaporodik az igény azon alkalmazások iránt is, amelyek a szabadon rendelkezésre álló forrásokból segítenek energiát kinyerni. Ezek között a napelemes rendszerek örvendenek a legnagyobb népszerűségnek. Az árak már annyira kedvezővé váltak, hogy manapság szívesen telepítik őket akár hétvégi házakba és hobbikertekbe is.

A rendszer telepítésekor tisztában kell lennünk az olyan energiaforrások specifikációival, mint amilyenek a napelem vagy a szélkerék. Figyelmet kell fordítanunk azokra a kihívásokra is, amelyekkel a kiválasztott forrásokból táplált berendezések megalkotóinak kell szembesülniük. A napelem energiaforrásként történő használata sok nyűggel járó dolog, ugyanis a panelből nyert elektromos áram teljesítménye függ a rá eső fény erősségétől. Ám nemcsak ettől, hiszen lényeges tényező a terhelési áram is. Ilyen energiaforrás felhasználójaként az esetek többségében nem leszünk képesek garantálni sem az állandó fényerősséget, sem pedig az állandó terhelést/fogyasztást. A szokásos napelemek fixen vannak telepítve – ritkán fordul elő olyan megoldás, amikor a panelek a nap járását követő, forgó elemekre vannak szerelve. Ebből következik, hogy a napfény különböző, változó szögben vetül rá a panelre. Ezen túlmenően a napot még természetesen felhők is takarhatják. Hasonló a helyzet a terhelési oldalon is – jellemzően az sem állandó, az elektromos hálózat használóinak szükségletei szerint változik. Ezen használati körülmények mellett a panelon nyerhető kapocsfeszültség is széles tartományban fog változni.

Az elektromos hálózat használója minden esetben elvárja, hogy a hálózat feszültsége legyen stabil, és hogy ne kelljen aggódnia annak fluktuációi miatt. Ha például a feszültség értéke 12 V DC, akkor elvárható, hogy az ingadozások kicsik legyenek, és legfeljebb a névleges érték 2-3%-át érhessék el. Amint említésre került, a szabadon rendelkezésre álló energiaforrások kis százalékban képesek ilyen erőátviteli feltételek biztosítására, ezért közöttük és a felhasználó/fogyasztó között köztes berendezésként megfelelő módon megalkotott feszültségátalakító berendezéseket érdemes használni.
A tápfeszültség-ellátásra rendeltetett „normál” DC/DC konverterek esetében, és a célapplikáció függvényében, a megújuló energiákkal együttműködő feszültségátalakítóknak az áramforrás „szeszélyeihez” megfelelően illesztett paraméterekkel kell rendelkezniük. Ezek közül legfontosabbak a széles bemeneti feszültségtartomány, a megfelelő bemeneti ellenállás, valamint a bemenet és kimenet közötti – szokásos esetben legalább néhány száz volt értéket elérő – átütési feszültség.
A „zöldenergia” iránti kereslet növekedésének hatására, az ezen energia kinyerésére szolgáló berendezéseket és eszközöket ma már számos egymással konkuráló cég állítja elő. A napelemek átlagos felhasználóit mindenekelőtt a panelhez csatolt plug&play típusú kész modulok fogják érdekelni, ám az elektronikai konstruktőrök számára elsősorban a saját berendezésekbe beépíthető invertermodulok lesznek a fontosak. Célirányos alkalmazási területek lehetnek a megvilágított útburkolati és/vagy közlekedési jelek, monitorozó berendezések vagy IoT hálózatokban működő rendszerek. A felesorolt alkalmazásokra megfelelő termékek közül érdemes kiemelni a kanadai Aimtec cég termékeit, amelyek az egész világon elnyerték a konstruktőrök elismeréseit.

Aimtec AM5W-60005S-NZ-ST típusú inverter

A 2002-ben alapított Aimtec a moduláris AC / DC és DC / DC kapcsoló tápegységek globális tervezője és gyártója. A cég termékei között szerepelnek DC / DC átalakítók akár 200 W-ig, AC / DC átalakítók és a LED meghajtók, amelyek elérik a 250 W-ot.
A feszültségátalakítókat az ISO9001:2015 szabvány szerint gyártják. A cég központi székhelye Montreálban található, de számos irodájuk van Európában és Ázsiában is. Az Aimtec termékek főként az általuk biztosított egyedi opciók, valamint a kedvező minőség-érték arányuk miatt népszerűek. Az Aimtec átalakítók világszerte segítséget nyújtanak az ügyfeleknek a tervezési idő és a költségek csökkentésében, miközben elősegítik a végtermékek miniatürizálását és teljesítménynövelését.
Az Aimtec által gyártott napeleminverterek elsősorban az 5–48 V DC egyenfeszültséggel működő berendezések tervezőit érdeklik. Természetesen semmi akadálya annak, hogy ilyen feszültséggel olyan akkumulátort töltsünk, amelyből aztán egy újabb inverter segítségével 230 V AC feszültség nyerhető, de ez a megoldás az energiaforrás hatékonyságának jelentős csökkenését fogja okozni.
Abból következően, hogy a napelemek vagy a szélenergiával hajtott generátorok kapocsain fellépő feszültségeknek hasonló paraméterei vannak, a cég mindkét említett energiaforrással történő együttműködtetésre a saját terméksorozatait kínálja. Itt az AM5W…AM200W inverter családokról beszélünk, amelyeknél az „AM” előtag utáni szám a kimeneten elérhető maximális, folyamatos teljesítményre utal. Ezután sorban, a gyártó nómenklatúrája szerint adottak még: a névleges bemeneti feszültség, a kimeneti feszültség és a tokozás típusa. Ennek megfelelően pl. az előbbiek alapján az AM15W-60015S-NZ jelölés egy olyan inverterre vonatkozik, amelynek teljesítménye 15 W, a kimeneti feszültsége 15 V DC, a névleges bemeneti feszültsége max. 600 V DC, és egy nyomtatott áramkörre forrasztással rögzíthető tokozásban van elhelyezve. Az ilyen típusú tokozáson kívül kínálnak még csavarmenetes kapcsokkal, külső biztosítékkal és EMC (-ST) szűrővel ellátott, valamint TH/TS35 sínre szerelhető, biztosítékkal és EMC (-STD, -STS) szűrővel szerelt, illetve biztosíték nélküli modulokat is. A jelölések részleteinek jobb megismerése céljából érdemes a gyártó vagy a TME – mint termékforgalmazó – honlapjain megtalálható katalógus-adatlapokat tanulmányozni.

Aimtec AM10W-60009S-NZ típusú inverter

Az OEM felhasználók legnagyobb érdeklődésének örvendenek az 5 W-40 W teljesítménytartományba eső, nyomtatott áramköri lemezre való forrasztásra tervezett, 70 mm × 48 mm × 23,5 mm-es tokozású inverterek. Nagyon fontos, hogy a család kínálatában szereplő inverterek ugyanolyan méretű tokozásokban vannak elhelyezve, és a kivezetéseik elrendezését tekintve egymással kompatibilisek, ami lehetővé teszi az áramforrás funkcióinak bővítését a nyomtatott áramköri kártya változtatása nélkül. A nagyobb teljesítményű, 45 W és 200 W-os invertereknek open frame típusú tokozása/készülékháza van, és ezek menetes kapcsok segítségével rögzítettek a velük együtt üzemelő áramkörökhöz, amit minden bizonnyal nagyra értékelnek a szerelők és a szervizszakemberek. Itt érdemes megjegyezni, hogy a cég kisebb teljesítményű invertereket is (amelyekről fentebb volt szó) kínál NyÁK lapon kívülre szerelhető variánsokban, EMC szűrővel és csavarmenetes kapcsokkal.
A névleges bemeneti feszültség értéke típustól függően 200 V-tól 1500 V DC-ig terjed, széles tartományban, jellemzően 10:1 arányban. A kimeneti feszültség értéke változtathatatlan, azt a gyártó állítja be a gyártás során. A különböző invertersorozatokon belül legnagyobb választékot a 40 W-os teljesítményhatárig találunk. Ezek között 5, 9, 12, 15 és 24 V DC kimeneti feszültségű invertereket kínálnak. A 45 W teljesítményű inverternek kettő 15-voltos kimenete van, egy 200 W-os inverter pedig már 24 V DC vagy 48 V DC feszültséget szolgáltat. Az összes készülék –40 °C-tól +70 °C-ig terjedő környezeti hőmérsékleten üzemeltethető a használati paraméterek romlása nélkül. A legmagasabb energetikai hatásfok kb. 80%, ami a gyakorlati alkalmazás során csekély energiaveszteséget jelent, és nincs szükség kényszerhűtésre.
Az összes tárgyalt termék megfelel a biztonsági szabványok által a napelemekkel együtt üzemelő berendezésekkel szemben támasztott szigorú követelményeknek. Rendelkeznek CSA (CSA-C22.2 No.107.1-01), UL (1741) engedélyekkel, valamint az európai szabványoknak való megfelelőséget igazoló CE jelöléssel is. (A szabványok részletes felsorolása megtalálható mindegyik inverterkatalógus adatlapján.)
A standard opciós védelmek sorába beletartoznak a túlfeszültség, kimeneti rövidzár, túlmelegedés és fordított polarizáció elleni védelmek.
Az inverter beindításához nincs szükség minimális terhelésre, maga a bekapcsolás terhelés nélküli körülmények mellett kevesebb, mint 1 másodperc alatt bekövetkezik. A bemenet és kimenet között átütési feszültség értéke az inverterek többsége esetében 4 kV.

1. táblázat

1) CSP – Continous Shortcircuit Protection (rövidzár elleni védelem)

2) OCP – Over Current Protection (túláram elleni védelem)

3) OVP – Over Voltage Protection (túlfeszültség elleni védelem)

4) RPP – Reverse Polarity Protection (fordított polaritás elleni védelem)

A tárgyalt sorozat invertereinek alapvető paraméterei az 1. táblázatban láthatók. A paraméterek részletes leírásai megtalálhatók a katalógus-adatlapokon.

TME Hungary Kft.
1146 Budapest, Hermina út 17.
Tel.: +36 1 220 67 56
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.tme.hu