Điện áp tại công suất cực đại (Vmp): Vai trò trong tối ưu MPPT và hiệu suất

Vmp (Điện áp tại công suất cực đại) là điện áp của tấm pin tại điểm tạo ra công suất lớn nhất. Hiểu và tính đúng Vmp giúp chọn dải MPPT của inverter phù hợp và xác định số tấm nối tiếp trong chuỗi, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và đạt hiệu suất cao.

Nói một cách dễ hiểu, Vmp chính là điện áp làm việc tối ưu của tấm pin – nơi nó tạo ra nhiều điện năng nhất. Giá trị Vmp thường nhỏ hơn điện áp hở mạch (Voc), vì khi có dòng điện chạy qua, một phần điện áp sẽ bị giảm do nội trở của các cell pin.

Trong hệ thống điện mặt trời, Vmp là thông số rất quan trọng. Nó được dùng để thiết kế số lượng tấm pin nối tiếp trong một chuỗi sao cho tổng điện áp phù hợp với dải điện áp MPPT của bộ biến tần (inverter). Nếu điện áp chuỗi quá thấp, inverter khó khởi động; ngược lại, nếu quá cao sẽ vượt ngưỡng làm việc an toàn của thiết bị.

Ngoài ra, Vmp còn giúp inverter hoặc bộ điều khiển sạc MPPT điều chỉnh liên tục điểm làm việc của hệ thống để tấm pin luôn vận hành ở mức công suất tối ưu. Thông thường, Vmp sẽ giảm khi trời nóng và tăng nhẹ khi trời mát, vì nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu suất của các cell quang điện.

Vmp là điện áp mà tấm pin hoạt động hiệu quả nhất, giúp hệ thống điện mặt trời đạt công suất cao, ổn định và tiết kiệm điện năng tối đa.

3) Ý nghĩa của Vmp trong thiết kế hệ thống điện mặt trời

Vmp không chỉ là một con số trên bảng thông số kỹ thuật, mà là thông số cốt lõi giúp kỹ sư thiết kế hệ thống điện mặt trời chính xác và hiệu quả. Việc hiểu đúng và áp dụng chính xác giá trị Vmp có ý nghĩa rất lớn đối với hiệu suất và độ an toàn của toàn hệ thống.

Giúp lựa chọn inverter (biến tần) phù hợp

Mỗi biến tần đều có một dải điện áp làm việc MPPT (ví dụ: 500–850V).
Tổng điện áp làm việc của chuỗi tấm pin (Vmp × số tấm) phải nằm trong dải này để inverter hoạt động tối ưu.

• Nếu điện áp chuỗi thấp hơn MPPT_min, inverter khó khởi động hoặc làm việc kém hiệu suất.

• Nếu điện áp chuỗi cao hơn MPPT_max, inverter có thể ngắt bảo vệ hoặc hỏng do quá áp.

Ví dụ:

• Vmp(tấm pin) = 45V

• Inverter MPPT: 500–850V
  → Số tấm pin hợp lý trong một chuỗi: 500/45 ≈ 11 (tối thiểu) đến 850/45 ≈ 18 (tối đa). Thiết kế thực tế thường chọn khoảng 14–16 tấm/chuỗi để vừa an toàn vừa đạt hiệu suất cao.

Giúp inverter hoạt động đúng điểm công suất tối đa (MPPT)

Biến tần có bộ điều khiển MPPT (Maximum Power Point Tracking), nhiệm vụ của nó là “tìm và bám theo” Vmp của chuỗi tấm pin trong mọi điều kiện nắng, nhiệt độ.

• Khi trời nắng gắt, MPPT sẽ tự giảm điện áp để giữ tấm pin ở mức Vmp tối ưu.

• Khi trời mát hoặc bức xạ yếu, MPPT sẽ tăng điện áp để đạt hiệu suất tốt nhất.

Kết quả: Hệ thống luôn vận hành gần công suất cực đại, giúp tăng 5–10% sản lượng điện mỗi năm so với hệ thống không có MPPT hoặc thiết kế sai điện áp.

Tối ưu số lượng tấm pin trong chuỗi (string)

Vmp là cơ sở để tính toán bao nhiêu tấm pin có thể mắc nối tiếp trong một chuỗi, đảm bảo điện áp phù hợp với dải làm việc của inverter.

• Quá ít tấm → điện áp thấp → inverter không chạy.

• Quá nhiều tấm → điện áp cao → dễ vượt ngưỡng an toàn, có thể làm hỏng biến tần.

Công thức tính nhanh:

Vmp,string = Vmp(module) × N

MPPT_min ≤ Vmp,string ≤ MPPT_max

Ảnh hưởng đến hiệu suất và sản lượng điện

Nếu thiết kế chuỗi pin chệch khỏi vùng Vmp, inverter sẽ phải hoạt động ngoài vùng tối ưu → công suất thực tế giảm.

Ví dụ: inverter chỉ “bám được” ở vùng điện áp 600V thay vì 750V (điểm Vmp lý tưởng), hiệu suất giảm 3–5%.

 Vmp phù hợp = inverter hoạt động “ngọt” = hiệu suất cao nhất.

Giúp đánh giá chất lượng và tình trạng tấm pin

Vmp cũng là thông số kỹ thuật dùng để kiểm tra khi nghiệm thu hoặc bảo trì hệ thống:

• Nếu đo Vmp của tấm pin thấp hơn đáng kể so với giá trị công bố → có thể pin bị lỗi, nứt cell hoặc lão hóa.

• So sánh Vmp giữa các chuỗi giúp phát hiện chuỗi nào đang bị che, dính bụi, hoặc kết nối sai.