Mục lục · 11 phần
Bảo vệ quá nhiệt (Over-temperature protection) là chức năng cảm nhận nhiệt độ để tự ngắt mạch khi thiết bị làm việc bất thường, ở biến tần điện mặt trời còn giảm công suất và tự trở lại khi nhiệt độ về vùng an toàn.[1][2] Biến tần (inverter) điện mặt trời thương mại tự kích hoạt chức năng bảo vệ này và giảm công suất khi làm việc trong điều kiện nóng khắc nghiệt.[2] Trong thử nghiệm ở nhiệt độ cao, một số biến tần vi mô (microinverter) còn tạm ngừng hoặc dừng hẳn việc phát điện.[3]
Datasheet biến tần hybrid Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50 in công suất liên tục 4.000 W ở 25 °C, 3.700 W ở 40 °C và 3.000 W ở 65 °C.[4] Ở 65 °C, công suất liên tục của biến tần này còn 3.000 / 4.000 = 75% so với mức ở 25 °C. Khi đèn báo nhiệt độ của MultiPlus-II sáng, người lắp đặt cần đặt máy ở nơi mát, thông gió tốt hoặc giảm tải.[5] Khoảng nhiệt độ môi trường thiết bị được phép làm việc được trình bày ở bài Dải nhiệt độ làm việc.
Tóm tắt nhanh
| Mục | Thông tin chính |
|---|---|
| Tên tiếng Anh | Over-temperature protection; thiết bị ngắt theo nhiệt trong từ vựng IEC gọi là thermal cut-out[1] |
| Định nghĩa | Bảo vệ quá nhiệt (Over-temperature protection) là chức năng cảm nhận nhiệt độ để tự ngắt mạch khi thiết bị làm việc bất thường, ở biến tần điện mặt trời còn giảm công suất và tự trở lại khi nhiệt độ về vùng an toàn[1][2] |
| Nguồn sinh nhiệt trong biến tần | Tổn hao chuyển mạch, sụt áp trên mối nối bán dẫn, tổn hao điện trở và điện tự dùng của mạch phụ[6] |
| Linh kiện cần bảo vệ | Linh kiện bán dẫn công suất, tụ điện, cuộn cảm[7][8] |
| Cách phản ứng | Victron MultiPlus-II: cảnh báo sớm rồi tắt máy;[9] SMA Sunny Boy, Sunny Tripower: giảm công suất từng bước, tắt trong trường hợp cực đoan[10] |
| Trở lại làm việc | Việc giảm công suất được đảo ngược khi nhiệt độ về vùng an toàn;[2] biến tần SMA trở lại điểm làm việc tối ưu khi linh kiện nguội dưới ngưỡng tới hạn[10] |
| Trên datasheet | Mục bảo vệ "Temperature too high" và công suất liên tục ở 25 °C, 40 °C, 65 °C[4] |
| Tiêu chuẩn biến tần | IEC 62109-1 có mục thử nhiệt 4.3 và mục thiết bị bảo vệ quá nhiệt 14.3;[11] ấn bản 2 dự kiến phát hành ngày 11/12/2026[12] |
| Tiêu chuẩn pin lithium | IEC 62619:2022 có phép thử kiểm soát quá nhiệt cho hệ pin ở mục 8.2.4[13] |
| Nguyên nhân trong tài liệu hãng | SMA: lắp đặt khó tản nhiệt, nắng chiếu trực tiếp, nhiệt độ môi trường cao;[10] Victron MultiPlus-II: môi trường nóng hoặc tải quá lớn[5] |
1. Bảo vệ quá nhiệt (Over-temperature protection) là gì?
Bảo vệ quá nhiệt (Over-temperature protection) là chức năng cảm nhận nhiệt độ để tự ngắt mạch khi thiết bị làm việc bất thường, ở biến tần điện mặt trời còn giảm công suất và tự trở lại khi nhiệt độ về vùng an toàn.[1][2]
Thiết bị ngắt theo nhiệt (Thermal cut-out) là gì?
Thiết bị ngắt theo nhiệt (Thermal cut-out) là thiết bị cảm nhận nhiệt độ, tự động ngắt mạch khi thiết bị làm việc bất thường.[1] Thiết bị ngắt theo nhiệt không có bộ phận cho người dùng điều chỉnh.[1] Với nguồn hàn điện, từ vựng IEC mô tả thiết bị ngắt theo nhiệt mở mạch hoặc giảm dòng điện, rồi tự động đặt lại.[14]
Bảo vệ quá nhiệt trong biến tần điện mặt trời
Biến tần điện mặt trời thương mại có xu hướng tăng nhiệt độ bên trong khi làm việc.[2] Biến tần thương mại tự kích hoạt chức năng tự bảo vệ, giảm công suất để tránh quá nhiệt.[2] Với biến tần SMA Sunny Boy và Sunny Tripower, việc giảm công suất theo nhiệt độ giữ cho linh kiện bán dẫn nhạy cảm bên trong không bị quá nhiệt.[10]
Bảo vệ quá nhiệt trong pin lưu trữ
Với pin lưu trữ lithium, IEC 62619 đặt phép thử kiểm soát quá nhiệt (mục 8.2.4) trong phần yêu cầu về hệ thống quản lý pin (BMS).[13] Phép thử kiểm soát quá nhiệt kết thúc khi BMS dừng sạc.[15] Các chức năng chung của BMS được trình bày ở bài Hệ thống quản lý pin BMS.
Rơ le nhiệt (Thermal electric relay) là gì?
Rơ le nhiệt (Thermal electric relay) là rơ le bảo vệ thiết bị khỏi hư hại do nhiệt bằng cách đo dòng điện chạy trong thiết bị.[16] Thời gian tác động của rơ le nhiệt phụ thuộc vào đại lượng đo.[16] Rơ le nhiệt suy ra mức nóng từ dòng điện, còn thiết bị ngắt theo nhiệt cảm nhận trực tiếp nhiệt độ.[16][1]
Các chức năng liên quan có bài riêng
Nhiệt độ của tấm pin năng lượng mặt trời ngoài mái được trình bày ở bài Tấm pin năng lượng mặt trời có thể bị quá nhiệt không. Cách đo nhiệt độ cell pin lưu trữ được trình bày ở bài Cảm biến nhiệt độ pin. Việc theo dõi nhiệt độ tại đầu cực đấu dây được trình bày ở bài Phát hiện nhiệt độ đầu nối.
Mục 2 giải thích vì sao biến tần và pin lưu trữ sinh nhiệt khi làm việc.
2. Vì sao biến tần và pin lưu trữ nóng lên khi làm việc?
Biến tần nóng lên vì một phần công suất đi qua biến tần bị mất dưới dạng nhiệt.[17] Tổn hao trong biến tần đến từ mạch phụ, từ linh kiện bán dẫn khi đóng cắt và từ điện trở trên đường dòng điện.[6]
Hiệu suất chuyển đổi và phần điện năng biến thành nhiệt
Hiệu suất của biến tần cho biết bao nhiêu công suất một chiều (DC) được chuyển thành công suất xoay chiều (AC).[17] Hiệu suất biến tần bằng công suất AC đầu ra chia cho công suất DC đầu vào.[17][18] Phần công suất không ra được đầu AC bị mất dưới dạng nhiệt, cộng với điện tự dùng để giữ biến tần ở trạng thái hoạt động.[17] Cách đọc hiệu suất trên datasheet được trình bày ở bài Hiệu suất tối đa.
Ba nguồn tổn hao bên trong biến tần
Tổn hao trong biến tần được mô hình hóa thành ba phần.[6] Phần thứ nhất là điện tự dùng không đổi của mạch phụ và mạch kích.[6] Phần thứ hai là tổn hao chuyển mạch và sụt áp trên mối nối bán dẫn.[6] Phần thứ ba là tổn hao điện trở (tổn hao ohm).[6]
Tải lớn và công suất phản kháng làm biến tần nóng hơn
Khi biến tần phát thêm công suất phản kháng, công suất biểu kiến tăng, kéo theo dòng điện và nhiệt độ linh kiện tăng.[19] Tuổi thọ biến tần giảm khi hệ số công suất vận hành càng xa giá trị 1.[19] Trong một thử nghiệm ở hệ số công suất 0,55, hiệu suất biến tần giảm từ 96% xuống 91,3%.[8] Tổn hao tăng gấp đôi này tác động đáng kể đến nhiệt độ làm việc của linh kiện.[8]
Nhiệt độ môi trường cao đòi hỏi biến tần giảm công suất
Nhiệt độ môi trường cao đòi hỏi biến tần điện mặt trời vận hành giảm định mức.[20] Với biến tần Victron MultiPlus-II, đèn báo nhiệt độ sáng khi nhiệt độ môi trường cao hoặc khi tải quá lớn.[5]
Pin lưu trữ tự sinh nhiệt khi sạc xả
Cell pin lithium-ion tự sinh nhiệt bên trong khi làm việc.[21] Chênh lệch giữa nhiệt độ bên trong và bề mặt cell, cùng cách BMS đo nhiệt độ, được trình bày ở bài Cảm biến nhiệt độ pin.
Mục 3 trình bày tác hại khi nhiệt độ linh kiện vượt giới hạn.
3. Quá nhiệt gây hại gì cho biến tần và pin lưu trữ?
Quá nhiệt gây hại vì linh kiện bán dẫn công suất dễ hỏng nhất và chịu tác động mạnh của điều kiện vận hành.[7] Ứng suất nhiệt lớn làm tuổi thọ biến tần ngắn lại.[20]
Nhiệt độ mối nối tối đa (Maximum junction temperature) là gì?
Nhiệt độ mối nối tối đa (Maximum junction temperature) là nhiệt độ cao nhất cho phép tại mối nối bán dẫn, mỗi linh kiện có một giá trị riêng.[7] Khi nhiệt độ mối nối vượt mức này, linh kiện không còn giữ được các thông số ghi trong catalog.[7] Module IGBT FZ1200R33KF2C có nhiệt độ định mức tối đa 150 °C.[22]
IGBT hỏng do ứng suất nhiệt
Module công suất IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) là linh kiện điện tử được dùng trong biến tần công suất lớn.[22] Hư hỏng của IGBT liên quan đến nhiệt độ mối nối của linh kiện.[20] Ứng suất nhiệt quá mức do tổn hao công suất quá lớn thường làm hỏng module IGBT mật độ công suất cao.[22] Khi thiết kế, một biến tần mật độ công suất cao đặt mục tiêu nhiệt độ mối nối tối đa 125 °C cho module chịu được 150 °C.[22]
Chu kỳ nhiệt (Thermal cycling) làm giảm tuổi thọ
Chu kỳ nhiệt là tác nhân gây lão hóa quan trọng nhất trong hệ biến tần.[19] Từ số chu kỳ nhiệt và biên độ dao động nhiệt độ mối nối, mô hình tuổi thọ tính ra tuổi thọ linh kiện bán dẫn công suất.[19] Đường cong giảm công suất theo nhiệt độ làm thay đổi đáng kể ứng suất nhiệt thực tế của linh kiện.[20]
Tụ điện mất chất điện phân khi nóng
Nhiệt độ là một trong các tác nhân quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ tin cậy của tụ điện.[23] Bay hơi chất điện phân là cơ chế hao mòn chính của tụ nhôm cỡ nhỏ.[23] Với tụ nhôm trong khâu trung gian một chiều (DC link), cơ chế hỏng chính là mất chất điện phân do ứng suất nhiệt.[20] Tụ điện là nhóm linh kiện có tỷ lệ hỏng nổi bật khi vận hành ngoài thực tế.[23]
Pin lithium lão hóa nhanh và nguy cơ thoát nhiệt
Nhiệt độ bên trong cell cao làm tăng nguy cơ thoát nhiệt (thermal runaway), xì khí, cháy hoặc nổ.[21] Các mốc nhiệt độ làm pin lithium lão hóa nhanh và gây phân hủy lớp SEI được trình bày ở bài Cảm biến nhiệt độ pin.
Mục 4 trình bày cách bảo vệ quá nhiệt đo nhiệt độ và phản ứng trước các giới hạn nêu trên.
4. Bảo vệ quá nhiệt hoạt động như thế nào?
Bảo vệ quá nhiệt hoạt động dựa trên số đo nhiệt độ linh kiện, ví dụ cảm biến gắn trên chip hoặc điện trở nhiệt NTC trong module IGBT.[24] Các mức phản ứng dưới đây được nêu theo tài liệu của từng hãng và theo thử nghiệm biến tần thương mại.
Cảm biến nhiệt độ trong module IGBT
Nhiệt độ của module IGBT được đo bằng cảm biến gắn trực tiếp trên chip hoặc bằng điện trở nhiệt NTC đặt bên trong module.[24] Cách thiết kế mạch đo nhiệt độ và đặt ngưỡng bảo vệ quá nhiệt được trình bày cho module IGBT CM450DX-24S1.[24] Camera hồng ngoại và điện trở nhiệt NTC là hai trong các cách đo thực nghiệm nhiệt độ mối nối IGBT.[22] Nguyên lý của điện trở nhiệt NTC được trình bày ở bài Cảm biến nhiệt độ pin.
Cảnh báo sớm trước khi chạm ngưỡng
Biến tần Victron MultiPlus-II báo cảnh báo sớm (pre-alarm) khi nhiệt độ bên trong tiến gần mức tới hạn, đèn "temperature" nhấp nháy.[9]
Giảm công suất theo nhiệt độ
Biến tần có thể giảm công suất bằng cách dịch điểm làm việc khỏi điểm công suất cực đại (MPP) để hạ công suất ra và tránh quá nhiệt.[2] Biến tần SMA Sunny Boy và Sunny Tripower giảm công suất theo từng bước khi linh kiện được theo dõi chạm nhiệt độ cho phép.[10] Với biến tần SMA, giảm định mức là việc giảm công suất biến tần có kiểm soát.[10]
Tắt máy khi nhiệt độ quá cao
Biến tần SMA Sunny Boy và Sunny Tripower tắt hoàn toàn trong trường hợp cực đoan.[10] Biến tần Victron MultiPlus-II tắt khi nhiệt độ bên trong quá cao, đèn "temperature" sáng liên tục.[9] Trong thử nghiệm buồng nhiệt, một biến tần chỉ làm mát bằng đối lưu tự nhiên tắt do bảo vệ nhiệt ở điện áp đầu vào thấp nhất.[2]
Tự trở lại làm việc khi linh kiện đã nguội
Biến tần SMA trở lại điểm làm việc tối ưu ngay khi nhiệt độ linh kiện nhạy cảm xuống dưới ngưỡng tới hạn.[10] Việc giảm công suất theo nhiệt độ được đảo ngược khi nhiệt độ trở về vùng an toàn.[2] Trong thử nghiệm buồng nhiệt, khi nhiệt độ giảm, một biến tần chạy lại công suất định mức trong thời gian ngắn rồi nhiệt độ bên trong lại tăng.[2]
Mục 5 tách riêng giảm định mức theo nhiệt độ khỏi khái niệm bảo vệ quá nhiệt.
5. Giảm định mức theo nhiệt độ (derating) khác bảo vệ quá nhiệt ở điểm nào?
Giảm định mức theo nhiệt độ hạ công suất ra để tránh quá nhiệt.[2] Bảo vệ nhiệt còn có thể tắt hẳn biến tần, như một biến tần trong thử nghiệm buồng nhiệt.[2] Đường cong giảm định mức khi quá nhiệt (over-temperature derating) thay đổi giới hạn công suất theo nhiệt độ môi trường.[20]
Giảm định mức theo nhiệt độ (Temperature derating) là gì?
Giảm định mức theo nhiệt độ (Temperature derating) là cách biến tần chủ động hạ công suất ra khi nóng, để linh kiện không bị quá nhiệt.[2][20] Cách hạ công suất này còn được gọi là giảm công suất theo nhiệt (thermal power derating).[2]
Đường cong giảm công suất theo nhiệt độ môi trường
EN 50524:2021 là tiêu chuẩn châu Âu về datasheet của biến tần điện mặt trời.[25] Mục 4.5 của EN 50524:2021 có Hình 2 về công suất giảm khi nhiệt độ môi trường tăng.[25] Đường cong giảm công suất là thông số không bắt buộc trong datasheet theo EN 50524:2021.[2] Cơ chế giảm công suất và ngưỡng nhiệt độ của từng dòng biến tần được trình bày ở bài Dải nhiệt độ làm việc.
Giảm định mức theo nhiệt độ làm mất sản lượng điện
Trong thử nghiệm biến tần vi mô (microinverter), không thấy hiệu suất chuyển đổi thay đổi khi nhiệt độ vận hành tăng tới 50 °C.[3] Sản lượng của các biến tần này giảm do biến tần tạm ngừng phát điện và tự giới hạn công suất.[3] Với biến tần SMA, giảm công suất theo nhiệt độ về nguyên tắc không gây ảnh hưởng xấu cho thiết bị.[10]
Kết quả thử biến tần trong buồng nhiệt
Hai biến tần thương mại được thử trong buồng nhiệt với các nấc nhiệt độ từ 25 °C đến 60 °C.[2] Nhiệt độ tản nhiệt được đo bằng cặp nhiệt điện (thermocouple) gắn trên tản nhiệt của biến tần.[2] Biến tần thứ nhất bắt đầu giảm công suất ở 50 °C đến 55 °C, biến tần thứ hai ở 50 °C đến 60 °C.[2] Biến tần thứ nhất làm mát cưỡng bức kết hợp đối lưu tự nhiên và vận hành liên tục.[2] Biến tần thứ hai chỉ đối lưu tự nhiên, nhiệt tích tụ dần và biến tần chạy không ổn định.[2]
Bảng phân biệt các khái niệm dễ nhầm
| Khái niệm | Đại lượng theo dõi | Thiết bị làm gì | Nguồn |
|---|---|---|---|
| Bảo vệ quá nhiệt | Nhiệt độ | Tự động ngắt mạch khi làm việc bất thường; ở biến tần còn giảm công suất, tự trở lại khi nhiệt độ về vùng an toàn | [1][2] |
| Giảm định mức theo nhiệt độ | Nhiệt độ linh kiện, nhiệt độ môi trường | Hạ công suất ra có kiểm soát | [10][20] |
| Rơ le nhiệt | Dòng điện | Tác động sau thời gian phụ thuộc mức dòng | [16] |
| Thiết bị ngắt theo nhiệt | Nhiệt độ | Tự ngắt khi làm việc bất thường, người dùng không chỉnh được | [1] |
| Dải nhiệt độ làm việc | Nhiệt độ môi trường | Khoảng nhiệt độ hãng cho phép, ví dụ MultiPlus-II từ -40 °C đến +65 °C | [4] |
Mục 6 trình bày cách pin lưu trữ và BMS xử lý khi pin quá nóng.
6. Bảo vệ quá nhiệt của pin lưu trữ và BMS
Bảo vệ quá nhiệt của pin lưu trữ thuộc phần yêu cầu về BMS trong IEC 62619, ở mục 8.2.4 kiểm soát quá nhiệt cho hệ pin.[13] Các mục dưới trình bày tác hại khi sạc pin lúc nóng, phép thử của IEC 62619 và cách một biến tần hybrid xử lý khi pin nóng.
Sạc pin khi nóng gây sinh khí
Sạc pin lithium-ion ở nhiệt độ cao gây sinh khí, có thể làm cell trụ xì van hoặc cell túi phồng.[26] Pin lithium-ion ở trong nhiệt độ cao lâu ngày bị giảm tuổi thọ.[26] Nhiều bộ sạc không cho sạc pin lithium-ion khi nhiệt độ trên 50 °C.[26] Dải nhiệt độ sạc và xả của pin lưu trữ được trình bày ở bài Dải nhiệt độ làm việc.
Phép thử kiểm soát quá nhiệt theo IEC 62619
Phép thử kiểm soát quá nhiệt (Overheating control) của IEC 62619 áp cho hệ pin (battery system).[13][15] Vùng vận hành an toàn và các phần khác của tiêu chuẩn được trình bày ở bài IEC 62619. Hệ pin được sạc ở dòng khuyến nghị trong khi hệ làm mát bị ngắt.[15] Phép thử kết thúc khi BMS dừng sạc, sau đó hệ pin được theo dõi thêm 1 giờ.[15] Phép thử quá nhiệt trong IEC 62984-2, UL 1973, IEC 62619 và GB 40165 cùng lấy việc thiết bị bảo vệ tác động làm điều kiện kết thúc.[15]
Biến tần hybrid ngừng sạc khi pin quá nóng
Với biến tần Victron MultiPlus-II, dòng sạc giảm về 0 khi bắt đầu giai đoạn hấp thụ nếu pin quá nóng trên 50 °C.[5] Cách xử lý được ghi cho MultiPlus-II là đặt pin ở nơi mát hơn, giảm dòng sạc và kiểm tra cell có bị chập bên trong.[5] Với MultiPlus-II, lỗi pin bị sạc quá mức có nguyên nhân là nhiệt độ pin quá cao do thông gió kém, môi trường quá nóng hoặc dòng sạc quá lớn.[5]
Bảo vệ quá nhiệt khác bảo vệ sạc quá mức
Bảo vệ quá nhiệt dựa trên thiết bị cảm nhận nhiệt độ.[1] Bảo vệ khi pin bị sạc vượt giới hạn điện áp được trình bày ở bài Bảo vệ sạc quá mức.
Mục 7 tổng hợp các tiêu chuẩn có nhắc đến nhiệt độ và bảo vệ quá nhiệt.
7. Tiêu chuẩn nào quy định bảo vệ quá nhiệt?
IEC 62109-1 là tiêu chuẩn an toàn cho bộ chuyển đổi công suất trong hệ điện mặt trời.[11] IEC 62109-1 nhằm bảo vệ người vận hành và khu vực xung quanh khỏi mối nguy do nhiệt độ quá cao.[11] Với pin lithium công nghiệp, tiêu chuẩn tương ứng là IEC 62619:2022.[13]
IEC 62109-1 và các giới hạn nhiệt độ
IEC 62109-1 ấn bản 1.0 phát hành tháng 4/2010 cho bộ chuyển đổi công suất dùng trong hệ điện mặt trời.[11] Mục 4.3 của IEC 62109-1 quy định thử nhiệt, trong đó mục 4.3.2 là nhiệt độ tối đa.[11] Bảng 1 của IEC 62109-1 đặt giới hạn nhiệt độ cho máy biến áp, cuộn cảm, cuộn dây và hệ cách điện của chúng.[11] Bảng 2 áp cho vật liệu và linh kiện chưa có định mức của hãng, Bảng 3 áp cho bề mặt người chạm tới.[11] Ấn bản 2 của IEC 62109-1 ở giai đoạn chờ phát hành (mã 60.00) từ ngày 30/10/2026, ngày phát hành dự kiến 11/12/2026.[12][27] Tổng quan tiêu chuẩn được trình bày ở bài Tiêu chuẩn IEC 62109-1.
Thiết bị bảo vệ quá nhiệt trong IEC 62109-1
Chương 14 về linh kiện của IEC 62109-1 có mục 14.2 về bảo vệ quá nhiệt cho động cơ và mục 14.3 về thiết bị bảo vệ quá nhiệt.[11] Chương 9 của IEC 62109-1 quy định bảo vệ chống nguy cơ cháy, và mục 6.5 quy định về nhiệt độ và độ ẩm.[11] Ba nhóm môi trường lắp đặt của IEC 62109-1 được trình bày ở bài Dải nhiệt độ làm việc.
TCVN 7447-7-712 dẫn chiếu IEC 62109-1 tại Việt Nam
TCVN 7447-7-712:2019 hoàn toàn tương đương với IEC 60364-7-712:2017.[28] Với hệ điện mặt trời nối lưới, TCVN 7447-7-712:2019 yêu cầu bộ chuyển đổi công suất (PCE) phù hợp TCVN 12231-1 (IEC 62109-1) và TCVN 12231-2 (IEC 62109-2).[28]
IEC 62619 và EN 50524
IEC 62619:2022 là ấn bản 2.0, phát hành tháng 5/2022, và mục 8.2.4 là kiểm soát quá nhiệt cho hệ pin.[13] EN 50524:2021 thay thế ấn bản năm 2009 và bỏ phần yêu cầu về nhãn thiết bị.[25] Mục 4.7 của EN 50524:2021 nói về điều kiện vận hành ghi trên datasheet biến tần.[25]
Mục 8 trình bày nguyên nhân quá nhiệt khi lắp đặt và cách khắc phục theo tài liệu của hãng.
8. Nguyên nhân biến tần quá nhiệt và cách khắc phục khi lắp đặt
Nguyên nhân biến tần quá nhiệt dưới đây được nêu riêng cho từng hãng, không khái quát cho mọi biến tần. Với biến tần SMA Sunny Boy và Sunny Tripower, nguyên nhân giảm công suất theo nhiệt độ gồm điều kiện lắp đặt và cấu hình hệ thống.[10] Với biến tần Victron MultiPlus-II, đèn báo nhiệt độ sáng khi môi trường nóng hoặc tải quá lớn.[5]
Nguyên nhân do vị trí lắp đặt theo tài liệu SMA
Biến tần SMA giảm công suất khi không tản được nhiệt vì điều kiện lắp đặt bất lợi.[10] Nắng chiếu trực tiếp và nhiệt độ môi trường cao cũng là nguyên nhân làm biến tần SMA giảm công suất.[10] Lắp ở độ cao lớn làm biến tần SMA giảm công suất, vì không khí loãng làm mát kém hơn.[10]
Nguyên nhân do tải và cấu hình hệ thống
Biến tần SMA còn giảm công suất khi dàn pin và biến tần không cân đối công suất, hoặc khi điện áp DC đầu vào luôn ở mức cao.[10] Với biến tần Victron MultiPlus-II, tải quá lớn là một nguyên nhân làm đèn báo nhiệt độ sáng.[5]
Dấu hiệu biến tần đang bảo vệ quá nhiệt
Biến tần SMA báo trạng thái "Derating" bằng đèn LED sáng và cảnh báo trên màn hình.[10] Cảnh báo Derating trên biến tần SMA giữ tới khi biến tần tắt lúc mặt trời lặn.[10] Biến tần Victron MultiPlus-II dùng đèn "temperature" nhấp nháy cho cảnh báo sớm và sáng liên tục khi đã tắt.[9]
Cách khắc phục theo hướng dẫn của SMA
Biến tần SMA nên lắp ở nơi mát, ví dụ tầng hầm thay vì gác mái.[10] Biến tần SMA không được đặt dưới nắng chiếu trực tiếp và cần vị trí có đủ lưu thông không khí.[10] Khoảng hở tối thiểu giữa biến tần SMA với biến tần khác và vật xung quanh phải được giữ, và tăng thêm ở nơi dễ nóng.[10] Biến tần SMA không nên đặt ở chỗ hút phải khí nóng thải ra từ biến tần khác.[10]
Khoảng hở thông gió của biến tần Victron
Biến tần Victron MultiPlus-II phải lắp ở nơi khô ráo, thông gió tốt và mát.[29] Khi ghép nhiều máy song song, mỗi máy cần ít nhất 10 cm khoảng trống phía dưới, phía trên và hai bên để thông gió.[29] Vật liệu dễ cháy phải để xa vị trí lắp biến tần.[29]
Làm mát cưỡng bức và đối lưu tự nhiên
Biến tần Victron MultiPlus-II làm mát có quạt hỗ trợ.[4] Kết quả so sánh làm mát cưỡng bức với đối lưu tự nhiên trong buồng nhiệt được nêu ở mục 5.
Mục 9 đọc các thông số liên quan trên datasheet của một biến tần cụ thể và tính thử.
9. Đọc bảo vệ quá nhiệt trên datasheet và ví dụ tính cho biến tần hybrid 5 kVA
Đọc bảo vệ quá nhiệt trên datasheet Victron MultiPlus-II là đọc mục bảo vệ, công suất liên tục theo nhiệt độ, dải nhiệt độ làm việc và cách làm mát.[4] Ví dụ dùng biến tần hybrid Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50.[30]
Mục bảo vệ trên datasheet
Datasheet Victron MultiPlus-II liệt kê bảy chức năng bảo vệ, ký hiệu từ a đến g.[4] Mục e là nhiệt độ quá cao (temperature too high).[4] Bốn mục khác là ngắn mạch đầu ra, quá tải, điện áp pin quá cao và điện áp pin quá thấp.[30] Hai mục cuối là có 230 V AC ở đầu ra và gợn sóng điện áp vào quá cao.[30]
Công suất liên tục ở nhiều mức nhiệt độ
Bảng dưới chép giá trị Victron công bố cho MultiPlus-II 48/5000/70-50; cột cuối là phép chia cho công suất ở 25 °C.
| Nhiệt độ môi trường | Công suất liên tục[30] | So với mức ở 25 °C (quy đổi) |
|---|---|---|
| 25 °C | 4.000 W (5.000 VA) | 100% |
| 40 °C | 3.700 W | 3.700 / 4.000 = 92,5% |
| 65 °C | 3.000 W | 3.000 / 4.000 = 75% |
Dải nhiệt độ làm việc và độ ẩm
Biến tần MultiPlus-II 48/5000/70-50 làm việc từ -40 °C đến +65 °C, độ ẩm không ngưng tụ tối đa 95%.[30] Cấp bảo vệ vỏ của biến tần này là IP22.[30]
Bước 1: đọc công suất liên tục ở nhiệt độ lắp đặt
Biến tần Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50 cấp liên tục 4.000 W ở 25 °C, 3.700 W ở 40 °C và 3.000 W ở 65 °C.[30][4] Công suất đỉnh của biến tần là 9.000 W.[30]
Bước 2: tính mức giảm công suất
Từ 25 °C lên 40 °C, công suất liên tục giảm 4.000 - 3.700 = 300 W, tức 300 / 4.000 = 7,5%. Từ 25 °C lên 65 °C, công suất liên tục giảm 4.000 - 3.000 = 1.000 W, tức 1.000 / 4.000 = 25%.
Bước 3: tính nhiệt tổn hao ở công suất 4.000 W
Hiệu suất biến tần bằng công suất AC đầu ra chia cho công suất DC đầu vào.[17][18] Giả định hiệu suất 95% để làm phép tính, công suất DC đầu vào là 4.000 / 0,95 ≈ 4.210,5 W. Phần tổn hao biến thành nhiệt khoảng 4.210,5 - 4.000 = 210,5 W.
Bước 4: so tải với công suất ở nhiệt độ phòng đặt máy
Giả định tải liên tục 3.500 W và phòng đặt máy ở 40 °C, tải bằng 3.500 / 3.700 ≈ 94,6% công suất liên tục ở 40 °C. Nếu phòng đặt máy lên 65 °C, cùng tải 3.500 W bằng 3.500 / 3.000 ≈ 116,7% công suất liên tục Victron công bố cho 65 °C.[30]
Bước 5: xử lý khi đèn báo nhiệt độ sáng
Với biến tần MultiPlus-II, đèn báo nhiệt độ nhấp nháy hoặc sáng do nhiệt độ môi trường cao hoặc tải quá lớn.[5] Cách xử lý được ghi cho MultiPlus-II là đặt biến tần ở nơi mát, thông gió tốt hoặc giảm tải.[5]
Bước 6: kiểm dòng sạc pin theo nhiệt độ môi trường
Dòng sạc pin 70 A của MultiPlus-II 48/5000/70-50 áp dụng tới nhiệt độ môi trường 25 °C.[4] Cách chọn dòng sạc theo dung lượng pin được trình bày ở bài Dòng sạc xả tối đa.
10. Câu hỏi thường gặp về bảo vệ quá nhiệt
Q1Biến tần báo quá nhiệt có phải bị hỏng không?
Biến tần báo quá nhiệt là biến tần đang kích hoạt chức năng tự bảo vệ để giảm công suất hoặc tắt máy.[2] Với biến tần SMA, giảm công suất theo nhiệt độ về nguyên tắc không gây ảnh hưởng xấu cho thiết bị.[10] Với biến tần Victron MultiPlus-II, nguyên nhân đèn báo nhiệt độ là môi trường quá nóng hoặc tải quá lớn.[5]
Q2Biến tần giảm công suất khi trời nắng nóng có phải do quá nhiệt?
Q3Biến tần có tự trở lại công suất bình thường sau khi quá nhiệt không?
Biến tần tự trở lại công suất bình thường sau khi quá nhiệt, vì việc giảm công suất được đảo ngược khi nhiệt độ về vùng an toàn.[2] Với biến tần SMA, máy trở lại điểm làm việc tối ưu ngay khi linh kiện nhạy cảm nguội dưới ngưỡng tới hạn.[10] Trong thử nghiệm buồng nhiệt, một biến tần chạy lại công suất định mức trong thời gian ngắn rồi nhiệt độ bên trong lại tăng.[2]
Q4Biến tần bắt đầu giảm công suất ở nhiệt độ bao nhiêu?
Biến tần bắt đầu giảm công suất ở nhiệt độ khác nhau giữa hai máy được thử, máy đầu từ 50 °C đến 55 °C.[2] Máy thứ hai bắt đầu giảm từ 50 °C đến 60 °C.[2] Datasheet có thể in đường cong giảm công suất theo nhiệt độ môi trường, một thông số không bắt buộc theo EN 50524:2021.[2][25] Biến tần Victron MultiPlus-II in công suất ở 25 °C, 40 °C và 65 °C.[4]
Q5Vì sao công suất ở 40 °C và 65 °C trên datasheet thấp hơn ở 25 °C?
Q6Lắp biến tần ngoài nắng có ảnh hưởng gì?
Q7Làm mát bằng quạt và đối lưu tự nhiên khác nhau thế nào khi trời nóng?
Q8BMS làm gì khi pin lưu trữ quá nóng?
BMS dừng sạc khi pin lưu trữ quá nóng là điều kiện kết thúc phép thử kiểm soát quá nhiệt của IEC 62619.[15] Trong phép thử này, hệ pin được sạc lúc hệ làm mát bị ngắt.[15] Nhiều bộ sạc không cho sạc pin lithium-ion khi nhiệt độ trên 50 °C.[26] Với biến tần Victron MultiPlus-II, dòng sạc giảm về 0 khi bắt đầu giai đoạn hấp thụ nếu pin nóng trên 50 °C.[5]
Q9Bảo vệ quá nhiệt có nằm trong tiêu chuẩn IEC 62109-1 không?
Bảo vệ quá nhiệt nằm trong IEC 62109-1 qua mục 4.3 thử nhiệt và mục 14.3 thiết bị bảo vệ quá nhiệt.[11] Ấn bản hiện hành là ấn bản 1.0 năm 2010, ấn bản 2 dự kiến phát hành ngày 11/12/2026.[12][27] IEC 62109-1 nêu mục đích bảo vệ người vận hành và khu vực xung quanh khỏi mối nguy do nhiệt độ quá cao.[11]
Q10Thiết bị ngắt theo nhiệt có cho người dùng điều chỉnh không?
Q11Quá nhiệt làm giảm tuổi thọ biến tần như thế nào?
Q12Hiệu suất biến tần có giảm khi trời nóng không?
Hiệu suất biến tần có thể thay đổi theo nhiệt độ biến tần, bên cạnh công suất AC và điện áp DC.[18] Trong thử nghiệm biến tần vi mô, không thấy hiệu suất chuyển đổi thay đổi khi nhiệt độ vận hành tăng tới 50 °C.[3] Sản lượng của các biến tần vi mô này giảm do biến tần tạm ngừng và tự giới hạn công suất.[3]
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 vị trí lắp và khoảng hở thông gió cho biến tần, pin lưu trữ theo công suất ở từng mức nhiệt độ của 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.[31]
Tài liệu tham khảo từ nguồn quốc tế
- 1International Electrotechnical Commission. (1998). IEC 60050-442, IEV 442-01-43, thermal cut-out. IEC Electropedia.
- 2Lima, G. P. de, Martinez, D. L. de C., Sousa, A. M. L. de, Silveira, J. P. C., Santos Neto, P. J. dos, & Barros, T. A. dos S. (2025). Deciphering the Power Derating Due To Temperature In Commercial Photovoltaic Inverters. ISES Solar World Congress 2025. International Solar Energy Society.
- 3Krauter, S., & Bendfeld, J. (2020). Elevated Temperatures Affecting Efficiency, Overall Performance and Energy Yield of PV Microinverters. 37th EU PVSEC, 1179-1180. Paderborn University.
- 4Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V inverter/charger datasheet. Victron Energy B.V.
- 5Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, Section 6, Error indications. Victron Energy B.V.
- 6Sandia National Laboratories. (n.d.). Driesse Inverter Model. PV Performance Modeling Collaborative.
- 7Morel, C., & Morel, J.-Y. (2024). Power Semiconductor Junction Temperature and Lifetime Estimations: A Review. Energies, 17(18), 4589. MDPI.
- 8Flicker, J., & Gonzalez, S. (n.d.). Performance and Reliability of PV Inverter Component and Systems due to Advanced Inverter Functionality, SAND2016-7977C. Sandia National Laboratories.
- 9Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, Section 3, Operation. Victron Energy B.V.
- 10SMA Solar Technology. (n.d.). Temperature derating, Technical Information, Version 1.5. SMA.
- 11International 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.
- 12Albanian General Directorate of Standardization. (2026). IEC 62109-1 ED2, Safety of power converters for use in photovoltaic power systems, Part 1, project status. DPS.
- 13International Electrotechnical Commission. (2022). STN EN IEC 62619:2022, Safety requirements for secondary lithium cells and batteries, for use in industrial applications, preview. ÚNMS SR.
- 14International Electrotechnical Commission. (2008). IEC 60050-851, IEV 851-14-51, thermal cut-out device. IEC Electropedia.
- 15Hildebrand, S., Eddarir, A., & Lebedeva, N. (2024). Overview of battery safety tests in standards for stationary battery energy storage systems, JRC135870, EUR 31823 EN. Joint Research Centre, European Commission.
- 16International Electrotechnical Commission. (2020). IEC 60050-447, IEV 447-01-36, thermal electric relay. IEC Electropedia.
- 17Fedkin, M. (n.d.). 6.5 Efficiency of Inverters, EME 812 Utility Solar Power and Concentration. The Pennsylvania State University.
- 18Sandia National Laboratories. (n.d.). CEC Inverter Test Protocol. PV Performance Modeling Collaborative.
- 19Thiagarajan, R., Nagarajan, A., Hacke, P., & Repins, I. (2019). Effects of Reactive Power on Photovoltaic Inverter Reliability and Lifetime, NREL/CP-5D00-73648. National Renewable Energy Laboratory.
- 20Chen, M., Sangwongwanich, A., Zhou, D., & Blaabjerg, F. (2023). Reliability Assessment of NPC Inverters in PV Systems Under Power Degradation and Over-Temperature Derating Operation. IEEE PEDG 2023, 54-60. Aalborg University.
- 21Jinasena, A., Spitthoff, L., Wahl, M. S., Lamb, J. J., Shearing, P. R., Strømman, A. H., & Burheim, O. S. (2022). Online Internal Temperature Sensors in Lithium-Ion Batteries: State-of-the-Art and Future Trends. Frontiers in Chemical Engineering, 4, 804704. Frontiers.
- 22Okilly, A. H., Choi, S., Kwak, S., Kim, N., Lee, J., Moon, H., & Baek, J. (2023). Estimation Technique for IGBT Module Junction Temperature in a High-Power Density Inverter. Machines, 11(11), 990. MDPI, bản lưu của Chung-Ang University.
- 23Wang, H., & Blaabjerg, F. (2014). Reliability of Capacitors for DC-Link Applications in Power Electronic Converters, An Overview. IEEE Transactions on Industry Applications, 50(5), 3569-3578. Aalborg University.
- 24Wang, K., Song, G., Ma, X., & Liao, Y. (2014). Over-Temperature protection for IGBT modules. PCIM Europe 2014. VDE Verlag.
- 25CENELEC. (2021). STN EN 50524:2021, Data sheet for photovoltaic inverters, preview. ÚNMS SR.
- 26Battery University. (2022). BU-410, Charging at High and Low Temperatures. Cadex Electronics.
- 27Institute for Standardization of Serbia. (2026). IEC 62109-1 ED2, project status. ISS.
- 28Bộ Khoa học và Công nghệ. (2019). TCVN 7447-7-712:2019 (IEC 60364-7-712:2017), Hệ thống lắp đặt điện hạ áp, Phần 7-712. Thư viện Pháp luật.
- 29Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, Section 4, Installation. Victron Energy B.V.
- 30Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, Section 7, Technical specifications. Victron Energy B.V.
- 31Việt 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.
