Trong bất kỳ một hệ thống điện mặt trời nào Inverter là thiết bị quan trọng và không thể thiếu. Tùy theo từng hệ thống điện mặt trời mà inverter có cấu tạo và chức năng khác nhau. Để tìm hiểu về các loại inverter thông dụng các bạn xem bài viết dưới đây.
Inverter hòa lưới
Phương thức hoạt động của inverter hòa lưới như sau:
- Điện năng DC được truyền tải từ giàn pin đến inverter qua hệ thống dây dẫn.
- Inverter biến đổi điện năng DC thành AC.
- Đầu ra AC của inverter được đấu nối với tủ cấp chính của tải.
- Điện AC cấp cho tải sử dụng. Nếu còn dư sẽ đẩy lên lưới điện.
Các tính năng của inverter hòa lưới
Anti – Inlanding protection
Inverter sẽ dựng hoạt động khi điện lưới mất hoặc không ổn định về các thông số điện áp, tần số, sóng hài…Vậy tại sao inverter không tạo ra điện cung cấp cho tải sử dụng khi mất điện lưới?
Có 3 nguyên nhân như sau:
- Điện áp có tần số không ổn định ( quá cao hoặc quá thấp ) sẽ gây ảnh hưởng đến linh kiện inverter.
- Nếu inverter vẫn hoạt động cung cấp cho tải mà không đủ điện năng sẽ gây hư hỏng thiết bị.
- Nếu inverter tạo dư điện phát lên lưới sẽ gây nguy hiểm trong công tác bảo trì sửa chữa đường dây điện lưới.
Vì các lý do trên, chế độ “Anti – Inlanding protection” là tiêu chí bắt buộc của inverter hòa lưới. Bên cạnh đó, trong quá trình kiểm định để cấp đồng hồ 2 chiều. Bạn cần cung cấp giấy tờ chứng nhận Inverter đáp ứng chức năng này.
Công nghệ MPPT
Tất cả các bộ inverter hòa lưới đều sử dụng công nghệ MPPT để tối ưu năng lượng thu được từ giàn pin. Hai string thường nằm ở 2 hướng khác nhau. Nếu 2 string cùng kết nối với 1 MPPT sẽ bị nhiễu và không tìm được điểm công suất tối ưu. Do đó bạn phải sử dụng inveter có nhiều MPPT khi string khác hướng nhau. Trong đó mỗi MPPT dùng cho 1 string.
Lưu ý: Inverter nhiều MPPT vẫn sử dụng tốt cho giàn pin chỉ có 1 hướng duy nhất.
Các loại inverter điện mặt trời hòa lưới
Hiệu suất chuyển đổi năng lượng có thể được tối đa hóa bằng cách chọn inverter và các trang thiết bị khác có hiệu quả cao. Đồng thời phương thức đi dây cũng cần được để ý để tránh sự mất cân bằng trong mạch điện do một số tấm pin có thể nhận được ánh nắng tối đa trong khi một số tấm khác có thể bị che khuất.
Bộ inverter – hòa lưới là thiết bị biến đổi năng lượng mặt trời thành điện xoay chiều hòa trực tiếp vào lưới điện. Bộ inverter – hòa lưới có chế độ thông minh, tự dò tìm và đồng bộ pha nhằm kết nối giữa điện năng tạo ra từ hệ pin NLMT và điện lưới. Khi mất điện lưới thì hệ thống cũng tự động ngắt kết nối với lưới điện. Điều này đảm bảo trong trường hợp lưới mất điện thì hệ thống điện năng lượng mặt trời không phát vào lưới điện gây nguy hiểm cho công nhân đang sửa chữa.
Hiện nay, trên thế giới có các loại cấu trúc inverter phổ biến như sau:
Inverter tập trung (String inverter)
Đặc điểm chính:
- Điện ra các tấm pin đấu nối tiếp với nhau.
- Điện DC dẫn xuống đấu với một (vài) inverter rồi hòa lưới.
Đây là kiểu truyền thống, phổ biến trên thị trường. Ra đời từ khi bắt đầu ngành điện mặt trời. Tuy nhiên, do các tấm pin đấu nối tiếp với nhau nên luôn tồn tại điện áp DC rất cao trên mái nhà (khi có nắng). Do đó, yêu cầu thiết kế lắp đặt phải đặt chuẩn và cần có chế độ bảo trì, bảo dưỡng định kỳ.
Inverter phân tán (Micro inverter)
Đặc điểm chính:
- Từng tấm pin nối với Micro inverter ngay bên dưới.
- Điện AC dẫn xuống nối trực tiếp lưới mà không cần thêm không gian lắp đặt khối thiết bị.
Đây là kiểu mới xuất hiện trên thị trường Việt Nam nhưng cũng đã được sử phổ biến tại các nước phát triển. Cầu trúc này lắp đặt đơn giản, không quá khắt khe về bảo trì, bảo dưỡng, nhưng giá thành sẽ bị đội lên cao cho hệ thống lớn. Do đó nó thích hợp cho các hộ gia đình.
Inverter tập trung – tối ưu công suất phân tán (Central inverter)
Đặc điểm chính:
- Từng tấm pin nối vào bộ Tối ưu công suất (điện DC), rồi đấu nối tiếp với nhau.
- Điện dẫn xuống với một (vài) inverter (không cần có MPPT) rồi hòa lưới.
Các thông số cơ bản của inverter điện mặt trời hòa lưới
Khi thiết kế hệ thống điện mặt trời hòa lưới chúng ta cần lựa chọn cấu hình Inverter và dàn pin phù hợp. Các thương hiệu Inverter điện mặt trời thường kèm theo các thông số kỹ thuật trong catolo. Dưới đây là một ví dụ về inverter SMA Sunny Tripower 10000TLEE-JP.
Giải thích các thông số kỹ thuật inveter
- Absolute maximum DC input voltage (Vmax,abs) : Điện áp ngõ vào DC tối đa cho phép của inverter. Điện áp hở mạch của một string sẽ luôn luôn phải nhỏ hơn con số này.
- Start-up DC input voltage (Vstart) : Điện áp khởi động của Inverter. Hãng ABB cho phép chúng ta điều chỉnh giá trị này giao động từ 100-250V (mục adj.)
- Operating DC input voltage range (Vdcmin – Vdcmax) : Dải điện áp hoạt động của Inverter. Khi điện áp của string nhỏ hơn giá trị Vdcmin( vào chiều tối ). Inverter sẽ chuyển sang trạng thái ngủ hoặc ngưng hoạt động.
- Rated DC input voltage (Vdcr) : Giá trị điện áp DC của một string tối ưu cho Inverter. Thông thường chúng ta sẽ dựa vào Vmp của tấm pin. Từ đó lựa chọn số lượng tấm pin mắc nối tiếp để đạt được mức điện áp này.
- Rated DC input power (Pdcr) : Công suất ngõ vào DC định mức cho inverter.
- Number of independent MPPT : Số lượng mạch dò điểm công suất tối đa ngõ vào. Nếu có 1 MPPT các bạn chỉ lắp giàn pin theo một hướng và một góc nghiêng. Nếu có 2 MPPT mọi người có thể lắp giàn pin theo 2 hướng khác nhau.
- Maximum DC input power for each MPPT (PMPPTmax) : Công suất tối đa cho phép của ngõ vào DC.
- DC input voltage range with parallel configuration of MPPT at Pacr : Điện áp định mức ngõ vào khi Inverter hoạt động ở mức công suất ngõ ra AC tối đa .
- Maximum DC input current (Idcmax) /for each MPPT (IMPPTmax) : Dòng điện tối đa ngõ vào trên mỗi MPPT ( Imp của string ). Thông thướng các tấm pin hiện nay đều có dòng điện hoạt động Imp nhỏ hơn 10A.
- Maximum input short circuit current for each MPPT : Dòng ngắn mạch tối đa ngõ vào trên mỗi MPPT ( Isc của string ).
- Number of DC input pairs for each MPPT : Số lượng cổng cắm ngõ vào cho mỗi MPPT ( số lượng cặp +/ – ).
Inverter điện mặt trời tương tác lưới ( Hybrid )
Trong hệ thống điện mặt trời tương tác lưới, hoạt động của inverter hybrid như sau:
- Inverter điều khiển quá trình sạc từ giàn pin vào giàn acquy.
- Khi acquy đầy, inverter ngắt dòng DC cấp cho bộ điều khiển sạc acquy.
- Inverter điều hướng dòng DC từ giàn pin vào bộ chuyển dổi DC – AC cấp cho tải dự phòng. Nếu tỉ dự phòng sử dụng còn dư, dòng điện chạy về tủ phân phối chính.
- Tủ phân phối chính có các tải kết nối với nó. Nếu tải dùng không hết, điện sẽ được đẩy lên lưới.
- Khi tải dùng lượng điện vượt công suất hệ thống điện mặt trời. Điện lưới sẽ tự bù lại phần năng lượng còn thiếu.
- Khi điện lưới mất, inverter lấy nguồn DC từ giàn acquy chuyển thành DC cho tải sử dụng cho đến khi lưới điện hoạt động hoặc acquy hết điện.
Giàn pin có thể sạc cho giàn acquy thông qua bộ điều khiển sạc. Nhờ vậy giàn acquy có thời gian chạy dài hơn khi điện lưới chưa có ngay tức thời. Khi có điện lưới, inverter cho phép giàn acquy sạc nhanh từ điện lưới.
Lưu ý: Bạn có thể vô hiệu hóa chức năng sạc bằng điện lưới nếu muốn.
Inverter điện mặt trời độc lập ( off – grid )
Inverter trong hệ thống điện mặt trời độc lập lấy hoàn toàn dòng DC từ acquy chuyển thành dòng AC. Sau khi xả đến ngưỡng cài đặt, inverter cảnh báo cho người dùng về tình trạng acquy. Khi máy phát điện dự phòng được khởi động. Inverter chuyển điện từ máy phát đến tải và lượng dư dùng để sạc acquy.
Hầu hết các hệ thống được thiết lập để xả acquy tối đa trước khi sử dụng máy phát điện. Do vậy, quá trình sạc đầy giàn acquy có thể mất tới vài tiếng.
