Инверторы с синхронизацией

Комбинированный инвертор с функцией Power Control уменьшает ток зарядки аккумуляторов, чтобы не перегрузить генератор или береговую сеть, когда электрическая нагрузка на борту возрастает до предельного значения. Устройство с функцией Power Assist способно работать одновременно с внешним источником переменного напряжения

Гибридная электросистема

Для параллельной работы на одну нагрузку два источника переменного напряжения должны работать синхронно. Это значит, что амплитуда, частота и фаза напряжения у них должны совпадать. В противном случае оба устройства выйдут из строя. Синхронизируемые инверторы отслеживают форму напряжения внешнего источника, и поэтому беспрепятственно подключаются к питаемой им цепи

Автономная электросистема, основе синхронизируемого инвертора и бензинового (дизельного) генератора, обладает огромным потенциалом. Мощность генератора больше не должна соответствовать максимальным непрерывным, а тем более пиковым нагрузкам. Достаточно того, чтобы генератор справлялся со среднесуточным потреблением, а все, что превышает этот уровень, возьмет на себя работающий параллельно с ним инвертор.

Как правило, синхронизируемые инверторы выпускают в виде комбинированных устройств, в которые помимо собственно инвертора, входит мощное AC-DC зарядное и переключатель источников питания. Поэтому если в питающейся от генератора бортовой сети ток в какой-то момент оказывается ниже установленного в инверторе значения, устройство автоматически переходит в режим зарядки аккумулятора. Это добавляет нагрузку на генератор, и он продолжает работать в режиме близком к оптимальному.

Инверторы с зарядным устройством. Модель СМ3.0 может работать параллельно с сетью

Если затем потребляемый бортовым оборудованием ток поднимается выше порогового значения, комбинированное устройство прекращает зарядку аккумуляторов и переключается в режим инвертора, поддерживая генератор. Переключение между инвертированием и зарядкой происходит очень быстро, поэтому потребители не замечают провалов мощности. Ток, при котором в инверторе включается режим Power Assist, устанавливается в его программе настройки, поэтому одно и тоже устройство может работать с генераторами разной мощности.

Синхронизируемый инвертор мощностью 3 кВт и бензиновый генератор той же мощности вместе способны питать оборудование, потребляющее до 6 кВт. Поэтому на борту одновременно смогут работать кондиционер и стиральная машина (2 КВт + 2 кВт), кондиционер и микроволновая печь, электрическая плита, кофеварка или другие энергоемкие устройства.

Однако генератор не обязательно должен работать в режиме 24/7. До тех пор, пока аккумуляторная батарея и инвертор обеспечивают энергией бортовое оборудование, генератор может оставаться выключенным. Запускаться и останавливаться он будет автоматически, в зависимости от состояния аккумуляторной батареи, в определенные интервалы времени или используя другую логику

Ежедневная потребность в энергии

Первый вопрос, на который приходится отвечать покупателю оборудования для автономной электросистемы — это «Какая максимальная мощность ожидается в бортовой системе переменного напряжения?» Выбирать генератор или инвертор можно только после ответа на него.

В гибридной установке несколько источников переменного напряжения работают одновременно, поэтому для нее первый вопрос звучит иначе: «Каково среднее потребление электроэнергии на борту в течении суток?» Именно эта величина определяет минимальную мощность источников, береговой сети и генератора, при условии, что они доступны 24 часа в сутки.

Если это не так и, например, генератор должен работать в течении меньшего времени, то его минимальная мощность рассчитывается по формуле:

мощность источника электроэнергии = суточная потребность в энергии / время работы.

Например, ежедневно на борту потребляется 14 кВтч электроэнергии. Ее вырабатывает дизель-генератор, но он должен работать не более 4 часов в день. В этом случае минимальная мощность генератора: 14 кВтч/4 ч = 3,5 кВт.

Береговое питание

В гибридной электросистеме часть нагрузки принимает на себя сервисный аккумулятор, усредняя максимальные значения энергопотребления и выравнивая тем самым пики. Средняя мощность обычно составляет 0,25 или даже иногда 0,1 от пиковой, поэтому транспортное средство сможет подключаться к стационарным электросетям с низкими порогами отключения, даже имея очень мощное оборудование на борту

Недостаточная мощность подключения

Предположим, что самым энергоемким прибором на борту является микроволновая печь мощностью 1500 Вт. При напряжении 230 В она потребляет от береговой сети В 1500/230 = 6,5 А (коэффициент мощности не учитываем). Это может оказаться больше номинала автоматического выключателя, защищающего береговое подключение, уставка которого часто равна 6 А.

А если в это же время включить электрический водонагреватель (4 — 5 А) и кофемашину (4 А), то потребляемый ток возрастает до 6,5 + 4 + 5 = 15,5 А и приблизится к порогу срабатывания автомата номиналом 16 А. Про стиральную, посудомоечную машины (9 — 13 А) или электроплиту (16 — 35 А) и говорить не приходится. В результате даже на электрифицированной стоянке владельцам транспортного средства приходится отказываться от использования части бытовых приборов или вынуждено запускать генератор.

Допустим, что микроволновка, водонагреватель и кофемашина работают по 0,5 ч в сутки. Ежедневное потребление электроэнергии в этом случае составляет примерно 1,8 кВтч, что соответствует средней мощности 1800/24 = 75 Вт. Когда указанная мощность берется из береговой сети, средний ток равен 75/230 = 0,3 А, а пиковый, как было посчитано ранее, достигает 15,5 А.

Минимальный ток для режима Power Assist у инвертора TBB Power Kinergier Mobile равен 5 А.  Как только потребление в бортовой сети превысит этот уровень, инвертор автоматически включится и компенсирует разницу в 10,5 А, которая возникнет, если микроволновка, водонагреватель и кофемашина, будут включены одновременно. Учитывая время работы бытовых приборов, за сутки инвертор передаст в бортовую сеть 1,2 кВтч электроэнергии.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы лучше всего подходят для синхронизируемого инвертора

Однако это не обязательно означает, что 12-вольтовый аккумулятор разрядится на 100 Ач. Скорее всего в течении суток будет несколько кратковременных включений бытовых приборов, поэтому каждое из них разрядит аккумулятор всего на 20-25 Ач. А это значит, что в промежутках между включениями Kinergier Mobile успеет полностью восстановить заряд аккумуляторной батареи

Низкое напряжение в сети

Представим, что несколько стоящих вдоль длинного пирса катеров подключено к береговому питанию. Если сечение кабелей в береговой сети выбрано неправильно, то напряжение на последнем катере окажется ниже, чем на первом. Если, не заметив этого, владелец последнего катера включит мощное оборудование, например, кондиционер, напряжение упадет еще сильнее, до уровня при котором большинство бортовых устройств перестанут работать, а некоторые из них выйдут из строя.

Синхронизируемый инвертор позволяет не допустить этого. После подключения к сети инвертор подаст береговое напряжение на борт катера. Но если затем он обнаружит, что напряжение на его входе упало ниже установленного в настройках уровня, то автоматически отключит береговое питание и переключится на работу от аккумуляторной батареи.

Однако вместо того, чтобы переходить на аккумуляторы полностью, тем самым быстро разряжая их, правильнее сделать питание на борту гибридным. В этом случае бортовое напряжение останется в допустимом диапазоне, даже несмотря на колебания сетевого. Регулируя порог включения функции Power Assist, можно добиться оптимальной комбинации берегового тока и тока инвертора. Аккумуляторная батарея при этом будет разряжаться, но нет сильно, как если бы питала бортовую сеть в одиночку.

Благодаря подобной системе на борту появляется стабильный и надежный источник чистого переменного напряжения, обеспечивающий бесперебойное питание, даже тогда, когда в береговой сети возникают проблемы.