Nguyên lý hoạt động của biến tần:
Lõi của thiết bị biến tần là mạch công tắc biến tần, được gọi tắt là mạch biến tần. Mạch hoàn thành chức năng biến tần bằng cách bật và tắt công tắc điện tử nguồn.
Đặc trưng:
(1) Yêu cầu hiệu quả cao.
Do giá thành của pin mặt trời hiện nay khá cao, để tận dụng tối đa công suất của pin mặt trời và nâng cao hiệu suất của hệ thống, chúng ta phải cố gắng cải thiện hiệu suất của biến tần.
(2) Yêu cầu độ tin cậy cao.
Hiện nay, hệ thống nhà máy điện quang điện chủ yếu được sử dụng ở các vùng xa xôi, nhiều nhà máy điện không có người giám sát và bảo trì, đòi hỏi biến tần phải có cấu trúc mạch hợp lý, lựa chọn linh kiện nghiêm ngặt và yêu cầu biến tần phải có nhiều chức năng bảo vệ khác nhau, chẳng hạn như: bảo vệ ngược cực DC đầu vào, bảo vệ ngắn mạch đầu ra AC, quá nhiệt, bảo vệ quá tải, v.v.
(3) Điện áp đầu vào cần có phạm vi thích ứng rộng hơn.
Bởi vì điện áp đầu cuối của pin mặt trời thay đổi theo tải và cường độ ánh sáng mặt trời. Đặc biệt khi pin bị lão hóa, điện áp đầu cuối của nó thay đổi rất nhiều. Ví dụ, đối với pin 12V, điện áp đầu cuối của nó có thể thay đổi trong khoảng từ 10V đến 16V, điều này đòi hỏi bộ biến tần phải hoạt động bình thường trong phạm vi điện áp đầu vào DC lớn.
Phân loại biến tần quang điện：
Có nhiều cách để phân loại biến tần. Ví dụ, theo số pha của điện áp AC đầu ra của biến tần, nó có thể được chia thành biến tần một pha và biến tần ba pha; Chia thành biến tần transistor, biến tần thyristor và biến tần thyristor tắt. Theo nguyên lý của mạch biến tần, nó cũng có thể được chia thành biến tần dao động tự kích thích, biến tần chồng chập sóng bước và biến tần điều chế độ rộng xung. Theo ứng dụng trong hệ thống kết nối lưới hoặc hệ thống ngoài lưới, nó có thể được chia thành biến tần kết nối lưới và biến tần ngoài lưới. Để tạo điều kiện cho người dùng quang điện tử lựa chọn biến tần, ở đây chỉ phân loại biến tần theo các dịp áp dụng khác nhau.
1. Biến tần tập trung
Công nghệ biến tần tập trung là một số chuỗi quang điện song song được kết nối với đầu vào DC của cùng một biến tần tập trung. Nhìn chung, các mô-đun công suất IGBT ba pha được sử dụng cho công suất cao và các bóng bán dẫn hiệu ứng trường được sử dụng cho công suất thấp. DSP chuyển đổi bộ điều khiển để cải thiện chất lượng của công suất được tạo ra, làm cho nó rất gần với dòng điện sóng sin, thường được sử dụng trong các hệ thống cho các nhà máy điện quang điện lớn (> 10kW). Đặc điểm lớn nhất là công suất của hệ thống cao và chi phí thấp, nhưng vì điện áp và dòng điện đầu ra của các chuỗi PV khác nhau thường không hoàn toàn khớp nhau (đặc biệt là khi các chuỗi PV bị chặn một phần do mây, bóng râm, vết bẩn, v.v.), nên biến tần tập trung được áp dụng. Sự thay đổi về cách thức sẽ dẫn đến việc giảm hiệu suất của quá trình biến tần và làm giảm năng lượng của người sử dụng điện. Đồng thời, độ tin cậy phát điện của toàn bộ hệ thống quang điện bị ảnh hưởng bởi trạng thái hoạt động kém của một nhóm đơn vị quang điện. Hướng nghiên cứu mới nhất là sử dụng điều khiển điều chế vectơ không gian và phát triển kết nối tôpô mới của biến tần để đạt hiệu suất cao trong điều kiện tải một phần.
2. Biến tần chuỗi
Biến tần chuỗi dựa trên khái niệm mô-đun. Mỗi chuỗi PV (1-5kw) đi qua một biến tần, có công suất cực đại theo dõi đỉnh ở phía DC và được kết nối song song ở phía AC. Biến tần phổ biến nhất trên thị trường.
Nhiều nhà máy điện quang điện lớn sử dụng biến tần chuỗi. Ưu điểm là không bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt giữa các mô-đun và bóng râm giữa các chuỗi, đồng thời giảm sự không khớp giữa điểm vận hành tối ưu của các mô-đun quang điện và biến tần, do đó tăng sản lượng điện. Những ưu điểm kỹ thuật này không chỉ làm giảm chi phí hệ thống mà còn tăng độ tin cậy của hệ thống. Đồng thời, khái niệm “chủ-tớ” được đưa vào giữa các chuỗi, do đó hệ thống có thể kết nối một số nhóm chuỗi quang điện với nhau và để một hoặc một số trong số chúng hoạt động trong điều kiện một chuỗi năng lượng duy nhất không thể làm cho một biến tần duy nhất hoạt động. , do đó sản xuất nhiều điện hơn.
Khái niệm mới nhất là một số bộ biến tần tạo thành một “đội” với nhau thay vì khái niệm “chủ-tớ”, điều này làm cho độ tin cậy của hệ thống tiến thêm một bước nữa. Hiện tại, bộ biến tần chuỗi không biến áp đang chiếm ưu thế.
3. Bộ biến tần vi mô
Trong hệ thống PV truyền thống, đầu vào DC của mỗi bộ biến tần chuỗi được kết nối nối tiếp bằng khoảng 10 tấm pin quang điện. Khi 10 tấm pin được kết nối nối tiếp, nếu một tấm pin hoạt động không tốt, chuỗi này sẽ bị ảnh hưởng. Nếu cùng một MPPT được sử dụng cho nhiều đầu vào của bộ biến tần, tất cả các đầu vào cũng sẽ bị ảnh hưởng, làm giảm đáng kể hiệu suất phát điện. Trong các ứng dụng thực tế, nhiều yếu tố che khuất khác nhau như mây, cây cối, ống khói, động vật, bụi, băng và tuyết sẽ gây ra các yếu tố trên và tình huống này rất phổ biến. Trong hệ thống PV của bộ vi biến tần, mỗi tấm pin được kết nối với một bộ vi biến tần. Khi một trong các tấm pin không hoạt động tốt, chỉ có tấm pin này bị ảnh hưởng. Tất cả các tấm pin PV khác sẽ hoạt động tối ưu, giúp toàn bộ hệ thống hiệu quả hơn và tạo ra nhiều điện hơn. Trong các ứng dụng thực tế, nếu bộ biến tần chuỗi bị hỏng, nó sẽ khiến một số kilowatt tấm pin mặt trời không hoạt động, trong khi tác động của sự cố bộ vi biến tần là khá nhỏ.
4. Tối ưu hóa năng lượng
Việc lắp đặt bộ tối ưu hóa công suất trong hệ thống phát điện mặt trời có thể cải thiện đáng kể hiệu suất chuyển đổi và đơn giản hóa các chức năng của biến tần để giảm chi phí. Để hiện thực hóa hệ thống phát điện mặt trời thông minh, bộ tối ưu hóa công suất thiết bị thực sự có thể khiến từng cell pin mặt trời thực hiện hiệu suất tốt nhất và theo dõi trạng thái tiêu thụ pin bất cứ lúc nào. Bộ tối ưu hóa công suất là thiết bị giữa hệ thống phát điện và biến tần, nhiệm vụ chính của nó là thay thế chức năng theo dõi điểm công suất tối ưu ban đầu của biến tần. Bộ tối ưu hóa công suất thực hiện quét theo dõi điểm công suất tối ưu cực nhanh bằng phép loại suy bằng cách đơn giản hóa mạch và một cell pin mặt trời riêng lẻ tương ứng với một bộ tối ưu hóa công suất, để mỗi cell pin mặt trời thực sự có thể đạt được theo dõi điểm công suất tối ưu, Ngoài ra, trạng thái pin có thể được theo dõi mọi lúc mọi nơi bằng cách lắp chip giao tiếp và sự cố có thể được báo cáo ngay lập tức để nhân viên có liên quan có thể sửa chữa sớm nhất có thể.
Chức năng của biến tần quang điện
Biến tần không chỉ có chức năng chuyển đổi DC-AC mà còn có chức năng tối đa hóa hiệu suất của pin mặt trời và chức năng bảo vệ lỗi hệ thống. Tóm lại, có các chức năng vận hành và tắt máy tự động, chức năng điều khiển theo dõi công suất cực đại, chức năng vận hành chống độc lập (đối với hệ thống kết nối lưới), chức năng điều chỉnh điện áp tự động (đối với hệ thống kết nối lưới), chức năng phát hiện DC (đối với hệ thống kết nối lưới), chức năng phát hiện nối đất DC (đối với hệ thống kết nối lưới). Sau đây là phần giới thiệu tóm tắt về các chức năng vận hành và tắt máy tự động và chức năng điều khiển theo dõi công suất cực đại.
(1) Chức năng vận hành và dừng tự động
Sau khi mặt trời mọc vào buổi sáng, cường độ bức xạ mặt trời tăng dần và đầu ra của pin mặt trời cũng tăng. Khi đạt được công suất đầu ra mà biến tần yêu cầu, biến tần bắt đầu chạy tự động. Sau khi đi vào hoạt động, biến tần sẽ theo dõi đầu ra của mô-đun pin mặt trời mọi lúc. Miễn là công suất đầu ra của mô-đun pin mặt trời lớn hơn công suất đầu ra cần thiết để biến tần hoạt động, biến tần sẽ tiếp tục chạy; nó sẽ dừng lại khi mặt trời lặn, ngay cả khi trời nhiều mây và mưa. Biến tần cũng có thể hoạt động. Khi đầu ra của mô-đun pin mặt trời trở nên nhỏ hơn và đầu ra của biến tần gần bằng 0, biến tần sẽ hình thành trạng thái chờ.
(2) Chức năng điều khiển theo dõi công suất cực đại
Đầu ra của một mô-đun pin mặt trời thay đổi theo cường độ bức xạ mặt trời và nhiệt độ của chính mô-đun pin mặt trời (nhiệt độ chip). Ngoài ra, vì mô-đun pin mặt trời có đặc điểm là điện áp giảm khi dòng điện tăng, nên có một điểm hoạt động tối ưu mà tại đó có thể đạt được công suất cực đại. Cường độ bức xạ mặt trời đang thay đổi và rõ ràng điểm làm việc tối ưu cũng đang thay đổi. So với những thay đổi này, điểm hoạt động của mô-đun pin mặt trời luôn ở điểm công suất cực đại và hệ thống luôn thu được công suất cực đại từ mô-đun pin mặt trời. Kiểm soát này là kiểm soát theo dõi công suất cực đại. Tính năng lớn nhất của bộ biến tần cho hệ thống điện mặt trời là chúng bao gồm chức năng theo dõi điểm công suất cực đại (MPPT).
Thời gian đăng: 26-10-2022
