Mục lục · 11 phần
Bảo vệ ngược cực pin (Battery reverse-polarity protection) là biện pháp bảo vệ giúp mạch điện tử bên trong thiết bị dùng pin, như bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, không bị hư hỏng khi pin bị đấu ngược cực.[1][2] Ngược cực pin xảy ra khi dây dương và dây âm của pin bị đảo nhầm, nên cực âm của pin nối vào cực dương của thiết bị.[3] IEC 62509 yêu cầu bộ điều khiển sạc được bảo vệ khi pin bị đấu ngược cực, bằng phần cứng hoặc bằng quy trình và ký hiệu.[2] Biến tần (inverter) độc lập Victron Phoenix 12/225 dùng cầu chì 40 A, và cầu chì này đứt khi biến tần bị đấu ngược cực pin.[4] Sách hướng dẫn biến tần hybrid Deye SUN-8K-SG01LP1-EU yêu cầu người lắp đặt xác nhận cực tính trước khi nối dây DC lần cuối hoặc đóng cầu dao DC.[5]
Ngược cực ở đầu vào dàn pin năng lượng mặt trời (PV) được trình bày ở bài Bảo vệ ngược cực DC.
Tóm tắt nhanh
| Mục | Thông tin chính |
|---|---|
| Tên tiếng Anh | Battery reverse-polarity protection; tài liệu kỹ thuật còn gọi là reverse battery protection[1] |
| Định nghĩa | Bảo vệ ngược cực pin (Battery reverse-polarity protection) là biện pháp bảo vệ giúp mạch điện tử bên trong thiết bị dùng pin, như bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, không bị hư hỏng khi pin bị đấu ngược cực[1][2] |
| Ngược cực pin | Pin được đấu ngược cực tính vào thiết bị, đầu vào thiết bị nhận điện áp âm[2][6] |
| Hậu quả khi không có bảo vệ | Ở mạch cầu MOSFET điều khiển động cơ trên ô tô, đi-ốt thân dẫn điện và dòng tăng không kiểm soát có thể phá hủy phần lớn linh kiện bán dẫn[7] |
| Bảo vệ bằng mạch điện tử | Đi-ốt nối tiếp, đi-ốt Schottky, MOSFET kênh P hoặc kênh N, bộ điều khiển đi-ốt lý tưởng[1][6] |
| Bảo vệ bằng cầu chì | Cầu chì trong thiết bị đứt khi pin bị đấu ngược, ví dụ Victron Phoenix 12/225[4] |
| Tiêu chuẩn | IEC 62509:2010, điều 4.5.3 và phép thử 5.4.4 cho bộ điều khiển sạc[8] |
| Tổn hao của đi-ốt Schottky | Sụt áp 465 mV ở 10 A, tổn hao 4,65 W[6] |
| Bảo hành | Victron không bảo hành hư hỏng do ngược cực pin ở bộ điều khiển sạc MPPT 75/10 đến 100/20[3] |
| Kiểm tra trước khi đấu | Đo bằng đồng hồ, que đỏ đặt ở cực dương; số âm nghĩa là que đo đang đảo[9] |
1. Bảo vệ ngược cực pin (Battery reverse-polarity protection) là gì?
Bảo vệ ngược cực pin (Battery reverse-polarity protection) là biện pháp bảo vệ giúp mạch điện tử bên trong thiết bị dùng pin, như bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, không bị hư hỏng khi pin bị đấu ngược cực.[1][2] Biện pháp bảo vệ này có thể là cơ khí, như đầu nối riêng và ký hiệu cực tính, hoặc là mạch điện tử.[1] Nhà sản xuất thường dùng một đi-ốt hoặc một transistor để bảo vệ thiết bị khi pin bị lắp ngược.[1] Mục tiêu thiết kế là giữ dòng ngược và điện áp ngược đủ nhỏ để không làm hỏng pin hay mạch điện tử bên trong.[1]
Ngược cực pin (Reverse battery polarity) là gì?
Ngược cực pin (Reverse battery polarity) là tình trạng pin được đấu ngược cực tính vào thiết bị, khiến đầu vào thiết bị nhận điện áp âm.[2][6] Trong tình trạng ngược cực, cực âm của pin nối vào cực dương của thiết bị, còn cực dương của pin nối vào cực âm của thiết bị.[3] Bảo vệ ngược cực có nhiệm vụ ngăn điện áp âm này làm hỏng tải.[6]
Ngược cực pin xảy ra khi nào?
Pin có thể bị đấu ngược cực khi lắp lại sau một lần tháo ra.[6] Một lỗi đấu dây hoặc lỗi dán nhãn dây trong lúc lắp bộ điều khiển sạc cũng có thể dẫn tới ngược cực.[3]
Bảo vệ bằng phần cứng và bảo vệ bằng quy trình
Điều 4.5.3 của IEC 62509, dẫn lại trong biên bản thử DEKRA, chấp nhận hai cách bảo vệ bộ điều khiển sạc khi pin bị đấu ngược.[2] Cách thứ nhất dùng phần cứng, cách thứ hai dùng quy trình ghi trong tài liệu kèm ký hiệu.[2] Bảo vệ bằng phần cứng dùng linh kiện đặt trong mạch, phổ biến là đi-ốt hoặc transistor.[1] Đầu nối riêng và ký hiệu là nhóm biện pháp cơ khí, khó áp dụng cho pin kiềm một cell.[1]
Bảo vệ ngược cực pin khác bảo vệ ngược cực PV ở điểm nào?
IEC 62509 thử ngược cực pin và ngược cực dàn pin năng lượng mặt trời (PV) bằng hai phép thử riêng, mục 5.4.4 và mục 5.4.5.[8] Ngược cực phía PV được trình bày ở bài Bảo vệ ngược cực DC.
Bộ điều khiển sạc và các thiết bị nối với pin
Bộ điều khiển sạc (Battery charge controller, BCC) là thiết bị điện tử điều khiển việc sạc và xả pin trong hệ năng lượng mặt trời.[8] Chức năng điều khiển sạc có thể là một hệ thống con nằm bên trong một sản phẩm khác.[8] IEC 62109-1 áp cho bộ chuyển đổi công suất trong hệ PV, kể cả bộ chuyển đổi nối với mạch nguồn hoặc tải một chiều như pin.[10] Sách hướng dẫn biến tần độc lập Victron Phoenix và biến tần hybrid Deye đều nêu hậu quả của việc đấu ngược cực pin.[4][5] Cách chọn điện áp hệ 12 V, 24 V hay 48 V được trình bày ở bài Điện áp hệ lưu trữ 12V, 24V hay 48V.
Bảo vệ ngược cực pin và các bảo vệ pin khác
Các bảo vệ do hệ thống quản lý pin đảm nhận được trình bày ở bài Hệ thống quản lý pin BMS. Giới hạn điện áp khi sạc được trình bày ở bài Bảo vệ sạc quá mức. Giới hạn điện áp khi xả được trình bày ở bài Bảo vệ xả quá mức.
Định nghĩa ở mục 1 nói bảo vệ ngược cực pin tồn tại để ngăn hư hỏng. Mục 2 giải thích hư hỏng đó hình thành thế nào khi pin bị đấu ngược.
2. Đấu ngược cực pin gây ra hư hỏng gì?
Ở mạch cầu MOSFET điều khiển động cơ trên ô tô, đấu ngược cực pin làm đi-ốt thân dẫn điện và dòng điện tăng không kiểm soát.[7] Ở bộ điều khiển sạc Victron MPPT và biến tần Victron Phoenix, cầu chì bên trong đứt khi pin bị đấu ngược.[3][4]
Đi-ốt (Diode) là gì?
Đi-ốt (Diode) là linh kiện điện tử cho dòng điện đi qua theo một chiều dễ hơn nhiều so với chiều ngược lại.[11] Khi đi-ốt cho dòng đi qua, đi-ốt được gọi là phân cực thuận; khi đi-ốt chặn dòng, đi-ốt được gọi là phân cực ngược.[11] Đi-ốt silicon có điện áp rơi thuận định mức điển hình 0,7 V.[11]
Đi-ốt thân của MOSFET dẫn điện khi pin bị đảo cực
Mỗi MOSFET trong mạch cầu có một đi-ốt thân (body diode) nằm sẵn bên trong linh kiện.[7] Trong mạch cầu MOSFET điều khiển động cơ trên ô tô, khi pin bị đảo cực, đi-ốt thân của từng MOSFET chuyển sang phân cực thuận.[7] Nếu điện áp ngược lớn hơn khoảng 2 V, dòng điện tăng và chỉ bị giới hạn bởi đặc tính của đi-ốt.[7]
Dòng tăng không kiểm soát phá hủy linh kiện bán dẫn
Dòng điện tăng không kiểm soát qua các đi-ốt thân gần như chắc chắn phá hủy phần lớn linh kiện bán dẫn trong mạch chính.[7] Bộ điều khiển sạc Epever Tracer BP bị hỏng khi dây PV đấu đúng và dây pin đấu ngược.[12]
Cầu chì (Fuse) là gì và vì sao cầu chì đứt khi đấu ngược?
Cầu chì (Fuse) là thiết bị bảo vệ có một dây chảy, dây này nóng chảy khi dòng điện qua nó vượt mức chấp nhận được.[13] Khi chọn cầu chì cho hệ pin lithium, dòng sự cố dự kiến có thể cao hơn nhiều so với hệ ắc quy chì axit tương đương.[13] Ở bộ điều khiển sạc Victron MPPT 75/10 đến 100/20, đấu ngược cực pin làm cầu chì của bộ sạc đứt để bảo vệ an toàn.[3] Cầu chì này có thể đứt trước cầu chì bên ngoài trên dây pin.[3]
Thiết bị có thể hỏng ngay cả khi cầu chì đã đứt
Trong một số trường hợp, bộ điều khiển sạc Victron MPPT vẫn bị coi là hỏng dù đã thay cầu chì.[3] Sách hướng dẫn biến tần Victron Phoenix ghi đấu ngược cực dây pin có thể làm hỏng biến tần.[4]
Mục 2 mô tả hư hỏng khi dòng ngược chạy qua đi-ốt thân và qua cầu chì. Mục 3 trình bày các cách thiết kế dùng để chặn dòng ngược này.
3. Các phương pháp bảo vệ ngược cực pin
Các phương pháp bảo vệ ngược cực pin gồm nhóm cơ khí, như đầu nối riêng và ký hiệu, và nhóm điện tử dùng đi-ốt hoặc transistor.[1] Bộ điều khiển sạc theo IEC 62509 còn được phép bảo vệ bằng quy trình ghi trong tài liệu và ký hiệu.[2]
Đi-ốt mắc nối tiếp với pin
Cách bảo vệ ngược cực pin đơn giản nhất là mắc một đi-ốt nối tiếp với pin.[1] Khi pin lắp đúng, đi-ốt phân cực thuận và dòng làm việc của tải đi qua đi-ốt.[1] Khi pin bị lắp ngược, đi-ốt phân cực ngược và không có dòng điện chạy qua.[1]
Điện áp rơi thuận trên đi-ốt làm giảm thời gian dùng được của pin.[1] Với bộ hai pin kiềm cấp 1,8 V, mạch phía sau chỉ còn nhận 1,8 V − 0,6 V = 1,2 V.[1] Hiệu suất của mạch công suất phía sau pin, ví dụ mạch tăng áp, cũng giảm do sụt áp này.[1]
Đi-ốt Schottky (Schottky diode) là gì?
Đi-ốt Schottky (Schottky diode) là đi-ốt dùng mối nối kim loại với bán dẫn loại N, có điện áp rơi thuận điển hình từ 0,25 V đến 0,4 V.[11] Điện áp rơi thuận của đi-ốt Schottky thấp hơn đi-ốt thường, đổi lại giá cao hơn.[1] Ở dòng lớn, điện áp rơi thuận của đi-ốt Schottky vẫn gây tổn hao công suất đáng kể.[6]
MOSFET kênh N đặt ở dây âm
MOSFET có thể bảo vệ dòng ngược với tổn hao nhỏ.[1] Khi pin lắp đúng, cực cổng của MOSFET kênh N được kéo lên cao và MOSFET dẫn.[1] Khi pin lắp ngược, cực cổng ở mức thấp nên MOSFET không dẫn.[1] MOSFET kênh N đặt ở đường dây âm, nên sụt áp bằng điện trở dẫn nhân dòng tải xuất hiện trên đường về âm.[1] Với MOSFET kênh N ở dây âm, mức đất của hệ thống có thể nhảy khi đóng ngắt hoặc khi dòng tải thay đổi.[6] Không phải hệ thống nào cũng chịu được bước nhảy mức đất này.[6]
MOSFET kênh P đặt ở dây dương
MOSFET kênh P đặt ở đường dây dương, nên sụt áp bằng điện trở dẫn nhân dòng tải xuất hiện trên đường công suất.[1] Khi pin lắp ngược, cực cổng của MOSFET kênh P ở mức cao nên MOSFET không dẫn.[1] Khi điện áp vào thấp, MOSFET kênh P làm việc kém hơn giải pháp dùng bộ điều khiển đi-ốt lý tưởng.[6] Nhược điểm chính của hai mạch MOSFET từng là giá cao của MOSFET có điện trở dẫn thấp và điện áp ngưỡng thấp.[1]
Bộ điều khiển đi-ốt lý tưởng (Ideal diode controller) là gì?
Bộ điều khiển đi-ốt lý tưởng (Ideal diode controller) là mạch điều khiển một MOSFET ngoài để giảm điện áp rơi thuận xuống 20 mV hoặc thấp hơn.[6] Mức sụt áp đạt được tùy cách điều khiển.[6] MOSFET công suất được đấu sao cho đi-ốt thân của nó chặn dòng ngược khi MOSFET ở trạng thái tắt.[6] Bộ điều khiển có bộ so sánh dòng ngược tác động nhanh và mạch kích cổng mạnh.[6]
Cầu chì đặt trong thiết bị
Bộ điều khiển sạc Victron MPPT 75/10 đến 100/20 dùng cầu chì để bảo vệ an toàn khi pin bị đấu ngược.[3] Biến tần Victron Phoenix 12/225 và 24/300 dùng cầu chì ô tô 40 A cho bản 12 V và 25 A cho bản 24 V.[4] Khi biến tần Phoenix bị đấu sai cực, cầu chì này đứt.[4] Bản Phoenix 12/500 và 24/650 có cầu chì bên trong, chỉ nhân viên dịch vụ được đào tạo mới được thay.[4]
Ký hiệu cực tính, màu dây và hướng dẫn đấu nối
Sách hướng dẫn biến tần Victron Phoenix yêu cầu nối dây đỏ vào cực dương và dây đen vào cực âm của pin.[4] Dây màu đỏ hoặc dây dán nhãn dương chưa chắc là dây dương, vì lỗi đấu dây hoặc dán nhãn có thể xảy ra.[3]
Bảng so sánh các phương pháp bảo vệ ngược cực pin
| Phương pháp | Cách tác động khi pin đấu ngược | Điểm cần lưu ý |
|---|---|---|
| Đi-ốt mắc nối tiếp | Đi-ốt phân cực ngược, không có dòng điện[1] | Sụt áp làm giảm thời gian dùng pin[1] |
| Đi-ốt Schottky | Chặn dòng như đi-ốt, sụt áp thuận thấp hơn đi-ốt thường[1] | 465 mV ở 10 A, tổn hao 4,65 W[6] |
| MOSFET kênh N hoặc kênh P | Cực cổng giữ MOSFET ở trạng thái tắt[1] | Sụt áp bằng điện trở dẫn nhân dòng tải[1] |
| Bộ điều khiển đi-ốt lý tưởng | Đi-ốt thân chặn dòng ngược khi MOSFET tắt[6] | Sụt áp 20 mV hoặc thấp hơn[6] |
| Cầu chì trong thiết bị | Cầu chì đứt[4] | Thiết bị có thể vẫn hỏng sau khi thay cầu chì[3] |
| Quy trình và ký hiệu | Tài liệu và ký hiệu cảnh báo cực tính[2] | Phép thử 5.4.4 không tiến hành nếu đã có cảnh báo[2] |
Đi-ốt và MOSFET đều tạo sụt áp trên đường dòng chính khi pin đấu đúng.[1] Mục 4 tính sụt áp và tổn hao này bằng công thức.
4. Công thức tính sụt áp và tổn hao của mạch bảo vệ ngược cực
Công thức tính tổn hao của mạch bảo vệ ngược cực là công suất tổn hao bằng bình phương dòng điện nhân điện trở hiệu dụng.[7][14] Với đi-ốt, tổn hao tính bằng điện áp rơi thuận nhân dòng điện.[14][6]
Công thức tổn hao trên MOSFET
Ở hệ điện ô tô, công suất tổn hao của mạng bảo vệ P (W) = Bình phương dòng điện I (A) × Điện trở hiệu dụng R (Ω).[7] Công thức này là dạng P = I² × R của định luật Joule, với P là công suất, I là dòng điện và R là điện trở.[14] Với mạch MOSFET, sụt áp trên đường dòng bằng điện trở dẫn của MOSFET, ký hiệu R_DS(on), nhân dòng tải.[1]
Công thức sụt áp trên MOSFET
Sụt áp trên MOSFET bảo vệ (V) = Điện trở dẫn R_DS(on) của MOSFET (Ω) × Dòng tải (A).[1] Công thức này là định luật Ohm, điện áp bằng dòng điện nhân điện trở.[14] MOSFET Vishay Si2312 có điện trở dẫn 51 mΩ ở điện áp cổng 1,8 V.[1] Ở dòng tải 1 A, sụt áp trên Si2312 là 0,051 Ω × 1 A = 0,051 V.
Công thức tổn hao trên đi-ốt
Công suất tổn hao trên đi-ốt (W) = Điện áp rơi thuận của đi-ốt (V) × Dòng điện qua đi-ốt (A).[14] Công thức này dựa trên quan hệ công suất bằng dòng điện nhân điện áp.[14] Ở 10 A, đi-ốt Schottky STPS20M60S có điện áp rơi thuận 465 mV và tiêu tán 4,65 W.[6]
Ví dụ so sánh tổn hao ở dòng 10 A
Bảng dưới áp công thức tổn hao trên đi-ốt cho dòng 10 A. Điện áp rơi thuận lấy từ các nguồn ghi ở từng dòng.
| Cách bảo vệ | Thông số đầu vào | Tổn hao ở 10 A (quy đổi) |
|---|---|---|
| Đi-ốt silicon | Điện áp rơi thuận điển hình 0,7 V,[11] giả định không đổi ở 10 A | 0,7 V × 10 A = 7 W |
| Đi-ốt Schottky STPS20M60S | Điện áp rơi thuận 465 mV ở 10 A[6] | 0,465 V × 10 A = 4,65 W |
| Bộ điều khiển đi-ốt lý tưởng | Sụt áp 35 mV ở 10 A[6] | 0,035 V × 10 A = 0,35 W |
Đi-ốt nối tiếp và dòng điện lớn
Điện áp rơi thuận của đi-ốt Schottky gây tổn hao công suất đáng kể ở dòng lớn.[6] Ở 10 A, giải pháp đi-ốt lý tưởng giảm sụt áp xuống 35 mV, so với 465 mV khi dùng đi-ốt Schottky.[6]
Đi-ốt tỏa nhiệt cả khi chặn dòng ngược
Đi-ốt Schottky còn có dòng rò ngược khi bị phân cực ngược.[6] Đi-ốt Schottky STPS20M60S loại 60 V có dòng rò ngược 100 mA ở 150 °C, tương ứng tổn hao 6 W ở điện áp −60 V.[6] Phép tính kiểm lại: 0,1 A × 60 V = 6 W.
Các phép tính ở mục 4 dùng số liệu linh kiện. Mục 5 xét tiêu chuẩn đặt yêu cầu gì cho thiết bị hoàn chỉnh.
5. Bảo vệ ngược cực pin trong tiêu chuẩn IEC
Bảo vệ ngược cực pin được nêu trực tiếp trong IEC 62509, tiêu chuẩn về bộ điều khiển sạc cho hệ năng lượng mặt trời.[8] IEC 62109-1, tiêu chuẩn an toàn cho bộ chuyển đổi công suất trong hệ PV, có mục riêng về đấu nối pin.[10]
IEC 62509 áp cho thiết bị nào?
IEC 62509 ấn bản 1.0 phát hành tháng 12/2010, tên đầy đủ là Battery charge controllers for photovoltaic systems, Performance and functioning.[8] IEC 62509 đặt yêu cầu tối thiểu về chức năng và hiệu năng cho bộ điều khiển sạc dùng với ắc quy chì axit trong hệ PV mặt đất.[8] Mục tiêu chính của IEC 62509 là bảo đảm độ tin cậy của bộ điều khiển sạc và kéo dài tuổi thọ pin.[8] IEC 62509 không xét hiệu năng MPPT nhưng vẫn áp cho bộ điều khiển sạc có chức năng MPPT.[8]
Điều 4.5.3 của IEC 62509 yêu cầu gì?
Điều 4.5.3 của IEC 62509 có tên PV generator and battery reverse polarity, nằm trong nhóm yêu cầu bảo vệ và an toàn khi lỗi.[8] Điều 4.5.3 yêu cầu bộ điều khiển sạc được bảo vệ khi dàn PV hoặc pin bị đấu ngược cực.[2] Cách bảo vệ theo điều 4.5.3 là phần cứng, hoặc quy trình ghi trong tài liệu và ký hiệu.[2] Nội dung điều 4.5.3 được dẫn lại trong biên bản thử theo IEC 62509 của DEKRA.[2]
Phép thử ngược cực pin 5.4.4 của IEC 62509
Phép thử 5.4.4 kiểm tra khả năng chịu đựng của bộ điều khiển sạc khi pin bị đấu ngược cực.[2] Phép thử 5.4.4 còn kiểm tra tải có được bảo vệ khỏi điện áp âm hay không.[2] Người thử xem tài liệu và chính thiết bị để biết thiết bị có chịu được ngược cực ở cực pin hay có cảnh báo cấm đấu ngược.[2] Nếu thiết bị hoặc tài liệu có cảnh báo, phép thử 5.4.4 không được tiến hành.[2]
Kết quả thử ngược cực pin trên một bộ điều khiển sạc 48 V
DEKRA Thượng Hải cấp biên bản thử số 6046293.50 ngày 14/01/2019 cho bộ điều khiển sạc SRNE ML2420, ML2430, ML2440 và ML4830 theo IEC 62509:2010.[2] Với model ML4830 ở pin 48 V, phép thử ngược cực pin ghi dòng phía pin 0 A và công suất tải 0 W.[2] Cả bốn model đạt mục 4.5.3 và phép thử 5.4.4.[2]
IEC 62509 còn thử những lỗi đấu nối nào?
IEC 62509 còn có phép thử hở mạch cực pin ở mục 5.4.6.[8] Theo điều 4.5.4, bộ điều khiển sạc có cực tải phải tự tránh hư hỏng và bảo vệ tải khỏi điện áp hở mạch PV khi tháo pin.[2]
IEC 62109-1 và mục đấu nối pin
IEC 62109-1 ấn bản 1.0 phát hành tháng 4/2010, áp cho bộ chuyển đổi công suất dùng trong hệ PV.[10] Mục 14.8 của IEC 62109-1 dành cho pin, trong đó mục 14.8.4 có tên Battery connections.[10] Nội dung chung của tiêu chuẩn này được trình bày ở bài IEC 62109-1.
IEC 62509 chấp nhận cả bảo vệ bằng phần cứng lẫn bảo vệ bằng quy trình và ký hiệu.[2] Mục 6 xét hai bộ điều khiển sạc có tài liệu hãng ghi rõ chức năng bảo vệ ngược cực pin.
6. Bộ điều khiển sạc xử lý ngược cực pin thế nào?
Bộ điều khiển sạc xử lý ngược cực pin theo cách hãng mô tả trong tài liệu của từng sản phẩm.[12][3] Bảng dưới gồm hai sản phẩm có tài liệu hãng ghi rõ chức năng bảo vệ ngược cực pin. Mỗi dòng chỉ đúng cho sản phẩm ghi ở dòng đó.
| Sản phẩm | Tài liệu hãng ghi về ngược cực pin |
|---|---|
| Bộ điều khiển sạc Epever Tracer BP 12/24 V[12] | Bảo vệ hoàn toàn khi dàn PV chưa đấu hoặc đấu ngược; hỏng nếu dàn PV đấu đúng |
| Bộ điều khiển sạc Victron MPPT 75/10 đến 100/20[3] | Không được bảo vệ; cầu chì của bộ sạc đứt; hư hỏng không được bảo hành |
Bộ điều khiển sạc chịu được ngược cực pin trong một điều kiện
Bộ điều khiển sạc Epever Tracer BP được bảo vệ hoàn toàn khỏi ngược cực pin khi dàn PV chưa đấu hoặc đang đấu ngược.[12] Bộ điều khiển sạc Epever Tracer BP sẽ hỏng nếu dàn PV đấu đúng trong khi pin đấu ngược.[12] Sau khi sửa lại dây, bộ điều khiển sạc Epever Tracer BP làm việc bình thường trở lại.[12]
Bộ điều khiển sạc không được bảo vệ khi ngược cực pin
Bộ điều khiển sạc Victron MPPT 75/10 đến 100/20 không được bảo vệ khi pin bị đấu ngược cực, và hư hỏng phát sinh không được bảo hành.[3] Bộ sạc này có cầu chì tiếp cận được, cầu chì này thường đứt khi pin bị đấu ngược.[3] Trong một số trường hợp, bộ sạc vẫn bị coi là hỏng dù đã thay cầu chì.[3]
Mỗi dòng trong bảng ở mục 6 lấy từ tài liệu riêng của một sản phẩm. Mục 7 hướng dẫn tìm thông tin này trên datasheet và sách hướng dẫn.
7. Đọc bảo vệ ngược cực pin trên datasheet và sách hướng dẫn
Đọc bảo vệ ngược cực pin gồm xem danh mục bảo vệ trên datasheet và mục xử lý sự cố trong sách hướng dẫn, như ở Victron MPPT 75/10.[15][3]
Dòng PV reverse polarity trên datasheet là bảo vệ phía PV
Datasheet biến tần hybrid Deye SUN-3K đến 6K-SG03LP1-AU ghi PV String Input Reverse Polarity Protection trong danh mục bảo vệ.[16] Danh mục bảo vệ in trên datasheet này không có dòng nào ghi bảo vệ ngược cực pin.[16] Bảng thông số của bộ điều khiển sạc Victron MPPT 75/10 đến 100/20 ghi bảo vệ PV reverse polarity.[15] Mục xử lý sự cố của cùng sách hướng dẫn ghi bộ sạc không được bảo vệ khi ngược cực pin.[3]
Tìm cảnh báo cực tính trong mục đấu nối pin
Mục 3.4 sách hướng dẫn Deye SUN-7.6K và 8K-SG01LP1-EU yêu cầu kiểm tra cực tính ở cả phía pin và phía biến tần.[5] Cảnh báo cực tính trong tài liệu cũng là căn cứ để IEC 62509 bỏ qua phép thử ngược cực pin.[2]
Đọc yêu cầu cầu dao hoặc cầu chì phía pin
Sách hướng dẫn Deye SUN-7.6K và 8K-SG01LP1-EU yêu cầu một thiết bị bảo vệ quá dòng hoặc thiết bị cách ly DC riêng giữa pin và biến tần.[5] Deye ghi cầu dao DC 200 A cho SUN-7.6K-SG và 250 A cho SUN-8K-SG.[5] Cách chọn cầu dao một chiều được trình bày ở bài CB DC chuyên dụng cho điện mặt trời.
Cầu chì phía pin của bộ điều khiển sạc
Sách hướng dẫn Epever Tracer BP yêu cầu cầu chì tác động nhanh mắc nối tiếp trên dây dương của pin.[12] Định mức cầu chì này từ 1,25 đến 2 lần dòng định mức của bộ điều khiển sạc.[12] Với Tracer5210BP dòng định mức 20 A, cầu chì nằm trong khoảng 20 × 1,25 = 25 A đến 20 × 2 = 40 A.[12] Khoảng cách lắp cầu chì của Tracer BP nằm trong phạm vi 150 mm.[12] Victron MPPT 75/10 cần cầu chì phía pin ít nhất 15 A và tối đa 20 A.[17] Cầu chì chuỗi phía dàn PV được trình bày ở bài Cầu chì chuỗi DC.
Điều khoản bảo hành liên quan đến ngược cực pin
Sách hướng dẫn biến tần Victron Phoenix và bộ điều khiển sạc Victron MPPT 75/10 đến 100/20 đều ghi hư hỏng do ngược cực pin không được bảo hành.[4][3] Sách hướng dẫn Victron MPPT còn ghi hư hỏng của bộ điều khiển sạc thường không được bảo hành.[3]
Màu dây không thay cho phép đo cực tính
Quy ước dây đỏ nối cực dương và dây đen nối cực âm có trong sách hướng dẫn Victron Phoenix.[4] Dây màu đỏ hoặc dây dán nhãn dương chưa chắc là dây dương thật.[3] Victron yêu cầu luôn kiểm tra lại cực tính pin trước khi nối lại dây pin vào bộ điều khiển sạc.[3]
Mục 8 áp các thông tin đọc được ở mục 7 cho một biến tần hybrid cụ thể.
8. Ví dụ kiểm tra cực tính khi đấu pin 48 V vào biến tần hybrid
Ví dụ dùng biến tần hybrid Deye SUN-8K-SG01LP1-EU và cách đo điện áp một chiều bằng đồng hồ vạn năng.[5][9] Các bước theo thứ tự thao tác, mỗi bước ghi nguồn của yêu cầu.
Bước 1: đọc cảnh báo đấu nối pin của biến tần
Sách hướng dẫn Deye ghi đấu ngược cực pin sẽ làm hỏng biến tần SUN-8K-SG01LP1-EU.[5] Sách hướng dẫn Deye yêu cầu dương nối dương, âm nối âm trước khi nối dây DC lần cuối hoặc đóng cầu dao DC.[5]
Bước 2: chuẩn bị cầu dao DC và dây pin
Biến tần SUN-8K-SG01LP1-EU dùng cầu dao DC 250 A giữa pin và biến tần.[5] Dây pin cho bản 7,6 kW và 8 kW có tiết diện 70 mm², cỡ 3/0 AWG, lực siết tối đa 24,5 Nm.[5]
Bước 3: để cầu dao DC ở trạng thái ngắt
Cầu dao DC giữa pin và biến tần SUN-8K-SG01LP1-EU chỉ đóng sau khi đã xác nhận cực tính.[5]
Bước 4: đo cực tính đầu dây pin bằng đồng hồ
Để đo điện áp pin, que đo màu đỏ chạm vào phía dương của pin.[9] Đồng hồ số thể hiện cực tính bằng dấu của con số hiển thị.[9] Nếu đồng hồ hiện số âm, hai que đo đang đặt ngược so với cực tính của pin.[9]
Bước 5: không dựa vào màu dây hay nhãn dây
Dây màu đỏ hoặc dây dán nhãn dương chưa chắc là dây dương, vì lỗi đấu dây hay dán nhãn có thể xảy ra trong lúc lắp.[3] Dấu của số đo ở bước 4 cho biết cực tính thật của hai dây pin.[9]
Bước 6: đấu dây rồi đóng cầu dao DC
Dây dương của pin nối vào cực dương của biến tần, dây âm nối vào cực âm.[5] Sau khi đấu đúng cực tính, cầu dao DC giữa pin và biến tần SUN-8K-SG01LP1-EU mới được đóng.[5] Dải điện áp của pin lưu trữ được giải thích ở bài Dải điện áp pin.
Mục 8 dừng ở bước đấu đúng cực tính. Mục 9 trình bày cách xử lý khi pin đã bị đấu ngược.
9. Cách khắc phục khi đã đấu ngược cực pin
Cách khắc phục khi đã đấu ngược cực pin theo sách hướng dẫn Victron gồm ngắt pin, kiểm tra cầu chì, sửa cực tính rồi mới thay cầu chì.[4][3] Bộ điều khiển sạc Epever Tracer BP làm việc lại sau khi sửa dây.[12]
Ngắt pin trước khi kiểm tra
Muốn thay cầu chì của biến tần Victron Phoenix 12/225 hoặc 24/300, người lắp đặt phải tháo pin ra trước.[4] Sách hướng dẫn Phoenix cũng yêu cầu công tắc nguồn ở vị trí tắt trước khi nối pin.[4]
Kiểm tra cầu chì bằng đồng hồ đo thông mạch
Cầu chì của bộ điều khiển sạc Victron MPPT được kiểm tra thông mạch bằng đồng hồ vạn năng ở chế độ đo điện trở.[3] Nếu cầu chì hỏng, bước tiếp theo là kiểm tra và sửa cực tính pin.[3]
Sửa cực tính trước khi thay cầu chì
Khi gặp cầu chì đứt, Victron yêu cầu kiểm tra đúng cực tính dây pin trước khi thay cầu chì.[3] Cầu chì thay cho Phoenix 12/225 và 24/300 phải đúng loại ô tô 40 A cho bản 12 V và 25 A cho bản 24 V.[4] Cầu chì bên trong Phoenix 12/500 và 24/650 chỉ do nhân viên dịch vụ được đào tạo thay.[4]
Cầu chì đứt lại là dấu hiệu thiết bị đã hỏng
Nếu cầu chì của Phoenix đứt lại dù pin đã đấu đúng cực, biến tần đã hỏng và phải gửi đi sửa.[4] Nếu cầu chì mới của Victron MPPT cũng đứt, bộ điều khiển sạc có thể bị coi là hỏng.[3]
Khi bộ điều khiển sạc chịu được ngược cực pin
Bộ điều khiển sạc Epever Tracer BP cần sửa lại dây để trở về làm việc bình thường sau khi bị đấu ngược pin.[12] Trong phép thử ngược cực pin của DEKRA, bộ điều khiển sạc SRNE ML4830 không có dòng phía pin.[2]
Các mục 1 đến 9 đã trình bày khái niệm, hư hỏng, cách bảo vệ, tiêu chuẩn và cách xử lý. Mục 10 trả lời các câu hỏi thường gặp.
10. Câu hỏi thường gặp về bảo vệ ngược cực pin
Q1Bảo vệ ngược cực pin (Battery reverse-polarity protection) là gì?
Bảo vệ ngược cực pin (Battery reverse-polarity protection) là biện pháp bảo vệ giúp mạch điện tử bên trong thiết bị dùng pin, như bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, không bị hư hỏng khi pin bị đấu ngược cực.[1][2] Biện pháp này có thể là cơ khí hoặc điện tử, phổ biến là đi-ốt hoặc transistor.[1]
Q2Đấu ngược cực ắc quy vào inverter có sao không?
Q3Đấu ngược cực pin có làm cháy cầu chì không?
Q4Thay cầu chì xong, biến tần có chạy lại không?
Q5Hư hỏng do đấu ngược cực pin có được bảo hành không?
Q6Đi-ốt nối tiếp có phù hợp để bảo vệ ngược cực pin dòng lớn không?
Q7MOSFET bảo vệ ngược cực tổn hao bao nhiêu?
Q8Dây đỏ có luôn là dây dương không?
Q9Kiểm tra cực tính pin bằng đồng hồ vạn năng thế nào?
Q10Bộ điều khiển sạc có bắt buộc phải có mạch bảo vệ ngược cực pin không?
Q11Bộ điều khiển sạc Epever Tracer BP chịu được đấu ngược pin khi nào?
11. Việt Nam Solar và danh sách cửa hàng
Việt Nam Solar là công ty cung cấp toàn bộ giải pháp điện mặt trời, phân phối chính hãng hơn 20 thương hiệu thiết bị. Công ty hoạt động từ năm 2018, làm tổng thầu EPC và ESCO cho các dự án điện mặt trời. Đội kỹ thuật tư vấn đấu nối pin lưu trữ với biến tần hybrid và kiểm tra cực tính phía pin theo sách hướng dẫn của từng thiết bị. Khách hàng được khảo sát tận nơi, thiết kế và lắp đặt hoàn chỉnh. Ba chi nhánh tại Hồ Chí Minh, Cần Thơ và Khánh Hòa trưng bày sản phẩm thật và nhận yêu cầu báo giá.
| Chi nhánh | Địa chỉ | Kho | Đường dây nóng |
|---|---|---|---|
| Trụ sở chính Hồ Chí Minh | 188 ĐHT41, Phường Đông Hưng Thuận, Tp. HCM | 2939 QL1A, Phường Đông Hưng Thuận, Tp. HCM | 088.60.60.660 |
| Chi nhánh Cần Thơ | 41D Mậu Thân, Phường Cái Khế, Tp. Cần Thơ | Khu vực Tràng Thọ A, Phường Trung Nhứt, Tp. Cần Thơ | 094.42.44.424 |
| Chi nhánh Khánh Hòa | Thôn Đông Dinh, Xã Diên Khánh, Tỉnh Khánh Hòa | Thôn Đông Dinh, Xã Diên Khánh, Tỉnh Khánh Hòa | 081.60.60.660 |
Thông tin chi nhánh lấy theo danh sách cửa hàng của Việt Nam Solar.[18]
Tài liệu tham khảo từ nguồn quốc tế
- 1Falin, J. (2003). Reverse Current/Battery Protection Circuits, Application Report SLVA139. Texas Instruments.
- 2DEKRA Testing and Certification (Shanghai) Ltd. (2019). Test report IEC 62509, Report No. 6046293.50, Solar Charge Controller ML2420, ML2430, ML2440, ML4830. SRNE Solar.
- 3Victron Energy. (n.d.). MPPT solar charger manual, MPPT 75/10, 75/15, 100/15, 100/20, Troubleshooting. Victron Energy.
- 4Victron Energy. (2002). User manual Phoenix sinewave inverters 12/225, 24/300, 12/500, 24/650, ISM010031000 Rev 04. Victron Energy.
- 5Ningbo Deye Inverter Technology. (2026). SUN-7.6K-SG01LP1-EU, SUN-8K-SG01LP1-EU user manual. Deye.
- 6Texas Instruments. (2021). Basics of Ideal Diodes, Application Note SLVAE57B. Texas Instruments.
- 7Tshiloz, K., Foletto, A., & Kurihara, M. (2022). Reverse Battery Protection Scheme for Automotive Applications, AN296275. Allegro MicroSystems.
- 8International Electrotechnical Commission. (2010). IEC 62509 Ed. 1.0, Battery charge controllers for photovoltaic systems, Performance and functioning, preview. VDE Verlag.
- 9Kuphaldt, T. R. (n.d.). Lessons In Electric Circuits, Volume VI, Experiments, Chapter 2, Voltmeter usage. ibiblio.org.
- 10International Electrotechnical Commission. (2010). IEC 62109-1 Ed. 1.0, Safety of power converters for use in photovoltaic power systems, Part 1, General requirements, preview. VDE Verlag.
- 11Kuphaldt, T. R. (n.d.). Lessons In Electric Circuits, Volume III, Semiconductors, Chapter 3, Diodes and Rectifiers. ibiblio.org.
- 12Beijing Epsolar Technology. (2021). Tracer BP series MPPT solar charge controller user manual, V3.5. EPEVER.
- 13Leeftink, M. (2026). Wiring Unlimited, revision 04. Victron Energy.
- 14Kuphaldt, T. R. (n.d.). Lessons In Electric Circuits, Volume I, DC, Chapter 2, Ohm's Law. ibiblio.org.
- 15Victron Energy. (n.d.). MPPT solar charger manual, MPPT 75/10, 75/15, 100/15, 100/20, Technical specifications. Victron Energy.
- 16Ningbo Deye Inverter Technology. (2024). SUN-3K, 3.6K, 5K, 6K-SG03LP1-AU datasheet, 240203. Deye.
- 17Victron Energy. (n.d.). MPPT solar charger manual, MPPT 75/10, 75/15, 100/15, 100/20, Installation. Victron Energy.
- 18Việt Nam Solar. (n.d.). Danh sách cửa hàng và hệ thống chi nhánh. Công ty TNHH Việt Nam Solar.
Bài viết do đội ngũ 50 kỹ sư của Công ty TNHH Việt Nam Solar biên soạn và kiểm duyệt. Công ty hoạt động liên tục trong lĩnh vực điện mặt trời từ năm 2018, đã khảo sát, thiết kế và thi công hàng nghìn công trình trên cả nước, đồng thời là nhà phân phối chính hãng hơn 20 thương hiệu biến tần, tấm pin và pin lưu trữ. Mọi kỹ sư tham gia biên soạn đều nắm chứng chỉ hành nghề về điện và xây dựng do cơ quan quản lý Nhà nước cấp.
Việt Nam Solar hoạt động với đầy đủ tư cách pháp nhân, gồm Giấy phép hoạt động điện lực số 175/GP-SCT do Sở Công Thương cấp, Giấy phép năng lực hoạt động xây dựng HCM-00076550 công bố trên cổng thông tin Bộ Xây dựng, cùng nhãn hiệu độc quyền số 604703 do Cục Sở hữu trí tuệ cấp văn bằng bảo hộ. Công ty duy trì ba chứng nhận hệ thống quản lý còn hiệu lực gồm ISO 9001:2015, ISO 14001:2018 và ISO 45001:2018, trạng thái hiệu lực xác minh trên IAF CertSearch.
Mọi số liệu kỹ thuật, thông tin pháp lý và mốc thời gian nêu trong bài đều được đối chiếu với hồ sơ chính hãng của nhà sản xuất và văn bản pháp luật hiện hành trước khi xuất bản, để nội dung công bố có thể kiểm chứng độc lập.
