Tekninen dokumentointi: AC-input-rajoitus, virranpiikit ja generaattorikäyttö aurinkosähköjärjestelmissä
1. Johdanto
Tässä dokumentissa kuvataan invertteri-/laturijärjestelmien (esim. Victron MultiPlus, Quattro, EasySolar) käyttäytyminen generaattorikäytössä. Dokumentti selventää:
- miten AC-input-rajoitus toimii
- miksi hetkellisiä, asetetun rajan ylittäviä virranpiikkejä syntyy
- miten piikit liittyvät rakennuksen kuormiin ja akkujen käyttöön
- miten akkujen varaustila vaikuttaa piikkien voimakkuuteen
- miksi edulliset invertterigeneraattorit voivat vaurioitua
- maksimi latausteho: 50 % generaattorin jatkuvasta tehosta
2. AC-input-rajoitus rajoittaa jatkuvaa virtaa – ei hetkellisiä piikkejä
Invertterin AC input current limit (esim. 6 A) rajoittaa vain keskimääräistä RMS-virtaa.
Asetus ei vaikuta:
- millisekuntien piikkivirtoihin
- lyhyisiin transientteihin
- PFC-laturin huippukuormiin
- kuorman äkillisiin muutoksiin
Tästä syystä hetkellinen virta voi nousta helposti:
- 2–3 × asetettu raja
Esimerkki: AC-raja 6 A → hetkelliset piikit 10–15 A.
Tämä on normaali seuraus tehoelektroniikan toiminnasta.
3. Virranpiikkien syntymekanismit
Virranpiikkejä syntyy useista eri syistä, erityisesti PFC-laturien ja kuormanvaihteluiden yhteydessä.
3.1 Aktiivisen PFC-laturin pulssivirrat
Aktiivinen PFC vetää virtaa vain jännitteen huippuarvojen aikana, jolloin muodostuu:
- nopeita 20–80 ms pulsseja
- suuria hetkellisiä virran nousuja
- piikkejä, jotka eivät kuulu RMS-rajoituksen piiriin
3.2 Rakennuksen kuormituksen äkilliset muutokset
Kun talon kuormitus muuttuu nopeasti (esim. pumppu tai jääkaappi käynnistyy):
- invertteri kompensoi muutosta ottamalla enemmän virtaa generaattorilta
- tämä lisäys tulee piikkinä ennen kuin RMS-säädin ehtii reagoida
3.3 Rakennuksessa käytetään akkuja samaan aikaan
Kun talon kulutus otetaan osittain akuista, invertteri tekee jatkuvaa kuormantasapainotusta.
Kuorman kasvaessa äkillisesti:
- invertteri ottaa ensin lisävirtaa generaattorilta
- piikki syntyy ennen kuin lataus ehtii tasaantua
Tämä ilmiö korostuu, jos kuormituksen muutokset ovat nopeita.
3.4 Latausvaiheen vaihtuminen
Kun laturi vaihtaa bulkin, absorptionin ja floatin välillä, virranotto voi muuttua äkillisesti.
Tämä muutos voi aiheuttaa lyhyen, mutta voimakkaan virranousun.
4. Akkujen varaustilan vaikutus virranpiikkeihin
Akkukennojen varaustila vaikuttaa suoraan laturin käyttäytymiseen ja piikkivirtojen suuruuteen.
4.1 Matala varaustila (0–30 % SOC)
- laturi pyrkii lataamaan akkua maksimiteholla
- PFC-laturin pulssit ovat voimakkaampia
- järjestelmä reagoi kuormamuutoksiin aggressiivisemmin
→ piikkien voimakkuus aina suurempi matalalla varaustilalla
4.2 Korkea varaustila (70–100 % SOC)
- laturi laskee virranottoa
- PFC-pulssit ovat pienempiä
- kuormituksen muutokset eivät aiheuta yhtä rajuja transientteja
→ piikit ovat yleensä pienempiä
4.3 Matala SOC + kuormapiikki = pahin yhdistelmä
Jos akku on tyhjä ja rakennuksessa on kuormitusta:
- invertteri yrittää kompensoida kahdesta lähteestä
- generaattorilta otettava teho nousee hetkellisesti
- piikit voivat olla erittäin voimakkaita
5. Vaikutus edullisiin invertterigeneraattoreihin
Edullisissa invertterigeneraattoreissa:
- MOSFET-transistorit ovat usein alimitoitettuja
- transienttisuojat ovat rajallisia
- jännitteensäädin on hidas
- ylivirtasuoja ei reagoi millisekunneissa
Tämän vuoksi:
- 10–15 A piikki voi rikkoa invertterikortin
- jänniteheilahtelut voivat laukaista takaisinponnahduksia
- generaattorin inverteri kortti voi vaurioitua useita kertoja, vaikka RMS-raja olisi sinänsä oikea
6. Suositus: Latausteho = 50 % generaattorin jatkuvasta tehosta
Turvallinen ja teknisesti perusteltu latausteho generaattorikäytössä on:
50 % generaattorin jatkuvasta tehosta
Esimerkkejä:
| Generaattorin jatkuva teho | Suositeltu latausteho | Suositeltu AC input limit |
|---|---|---|
| 900 W | 400–450 W | ~2 A |
| 1600 W | 700–800 W | ~3.5 A |
| 1800 W | 900 W | ~4 A |
| 2000 W | 1000 W | ~4.5 A |
Perustelut:
- pienentää virranpiikkien suuruutta
- suojaa generaattorin elektroniikkaa
- vähentää jänniteheilahteluja
- estää invertterikortin ylikuormittumisen
- parantaa järjestelmän kokonaisvakautta
7. Yhteenveto
- AC-input-rajoitus rajoittaa vain jatkuvaa virtaa, ei transientteja.
- Piikkivirrat syntyvät PFC-latureista, rakennuksen kuormista ja akkujen samanaikaisesta käytöstä.
- Piikkivirrat voivat olla 2–3 × asetettu raja, esim. 6 A → 12–15 A.
- Akkujen varaustila vaikuttaa suoraan piikkien suuruuteen: matala SOC = suuremmat piikit.
- Edulliset invertterigeneraattorit ovat herkkiä näille piikeille.
- Turvallinen latausteho on 50 % generaattorin jatkuvasta tehosta.
Edellytys laitteen takuulle (Sinemaster KDE varavoimalat): Kiinteät asennukset on toteutettu Turvallisuus- ja kemikaalivirasto (Tukes) hyäksymän asennusliikkeen toimesta