Mục lục · 11 phần
Số bộ MPPT (Number of MPPTs) là số lượng mạch dò điểm công suất cực đại (Maximum Power Point Tracking) độc lập được tích hợp bên trong một bộ biến tần (inverter) năng lượng mặt trời.[1][2] Mỗi mạch dò tự tìm điện áp làm việc cho công suất lớn nhất của nhóm chuỗi pin nối vào nó.[3][4] Một biến tần ghi 3 MPPT, mỗi MPPT nhận 1 chuỗi, nhận được ba chuỗi trên ba mặt mái khác hướng (số tự tính).[5][6] Với người lắp đặt, số bộ MPPT cho biết biến tần bám riêng được bao nhiêu nhóm dàn pin có đặc tính điện khác nhau.[4]
Số bộ MPPT nhiều hơn không phải lúc nào cũng cho sản lượng cao hơn.[7] Khái niệm MPPT và các thuật toán bám điểm công suất được giải thích ở bài MPPT là gì.
Tóm tắt nhanh
| Mục | Thông tin chính |
|---|---|
| Định nghĩa | Số lượng mạch dò điểm công suất cực đại độc lập tích hợp trong một biến tần[1][2] |
| Tên trên datasheet | "Number of MPP trackers",[8] "No. of independent MPP inputs"[9] |
| Giá trị thường gặp | 1 ở biến tần một pha 1,5 kW,[10] 12 ở biến tần thương mại 125 kW[9] |
| Khác số chuỗi | Số chuỗi trên mỗi MPPT là một dòng riêng; tổng số chuỗi bằng hai số nhân với nhau (số tự tính)[9] |
| Khi nhiều MPPT có lợi | Dàn pin khác hướng, khác độ nghiêng, bị che một phần;[6] chuỗi bất đối xứng[7] |
| Khi một MPPT vẫn đủ | Dàn pin đồng nhất, ít bóng che, chuỗi đối xứng[7] |
| Tiêu chuẩn liên quan | EN 50524:2021 về datasheet biến tần,[11] IEC 62891:2020 về hiệu suất MPPT[12] |
1. Số bộ MPPT (Number of MPPTs) là gì?
Số bộ MPPT (Number of MPPTs) là số lượng mạch dò điểm công suất cực đại (Maximum Power Point Tracking) độc lập được tích hợp bên trong một bộ biến tần (inverter) năng lượng mặt trời.[1][2] Mỗi mạch dò là một bộ bám điểm công suất cực đại riêng, phục vụ phần dàn pin nối vào nó.[3] Biến tần có nhiều mạch dò như vậy được gọi là biến tần có các đầu vào độc lập (independent inputs) trong EN 50524:2021.[11]
Điểm công suất cực đại (MPP) và bám điểm công suất cực đại (MPPT)
Điểm công suất cực đại (maximum power point, MPP) là điểm làm việc trên đường dòng điện theo điện áp (I-V) của tấm pin cho công suất lớn nhất.[2] Điện áp và dòng điện tại điểm này được ký hiệu là Vmp và Imp.[4]
Một tấm pin 580 Wp có Vmp 42,37 V và Imp 13,69 A ở điều kiện thử chuẩn (STC).[13] Tích hai số này bằng khoảng 580 W, đúng công suất danh định của tấm (số tự tính).
Điểm MPP thay đổi khi điều kiện làm việc thay đổi, nên điểm MPP cũ không còn đúng.[2] Bám điểm công suất cực đại (maximum power point tracking, MPPT) là quá trình liên tục theo dõi đường I-V để tìm điểm MPP mới.[2] Mục tiêu của MPPT là giữ hệ luôn làm việc ở công suất cực đại, tức ở Vmp và Imp.[4]
Bộ MPPT (MPPT device) và vị trí của nó trong biến tần
Bộ MPPT (MPPT device) là phần cứng thực hiện một hoặc nhiều thuật toán bám điểm công suất cực đại.[2] Chữ "bộ" trong tên thông số chỉ phần cứng này, không chỉ thuật toán chạy bên trong. Trong hệ điện mặt trời hiện đại, chức năng MPPT thường nằm sẵn trong biến tần và bộ điều khiển sạc.[2]
Biến tần (inverter) là thiết bị đổi điện một chiều (DC) do dàn pin tạo ra thành điện xoay chiều (AC).[3] Phần lớn biến tần hiện đại có bộ bám MPP tích hợp để lấy công suất lớn nhất từ dàn pin.[14] Trên datasheet biến tần, số bộ MPPT nằm trong mục dữ liệu đầu vào chuỗi pin (PV String Input Data).[5]
Điều 5.1.4 của IEC 62548:2016 về thiết kế dàn pin dành cho thiết bị biến đổi công suất (power conversion equipment, PCE) có nhiều đầu vào DC.[1] Hình 5 của IEC 62548:2016 minh họa một dàn pin nối với PCE có nhiều đầu vào DC MPPT, mỗi đầu vào nhận một phần dàn pin.[1]
Inverter 2 MPPT là gì và 3 MPPT inverter là gì?
Inverter 2 MPPT là biến tần có hai mạch dò điểm công suất cực đại độc lập tích hợp bên trong.[11] 3 MPPT inverter là biến tần có ba mạch dò như vậy, còn biến tần 1 MPPT chỉ có một mạch dò cho toàn bộ dàn pin.
Hai mạch dò độc lập cho phép nối hai phần dàn pin có đường I-V khác nhau, mỗi phần được bám riêng.[4] Một dòng biến tần có thể có cả hai cấu hình: model 8 kW ghi 2 MPPT và model 10 kW ghi 3 MPPT.[5] Con số 2 hay 3 vì vậy cần đọc theo đúng model, không theo tên dòng sản phẩm.
2. Bộ MPPT trong biến tần làm việc như thế nào?
Mục 1 định nghĩa số bộ MPPT là số mạch dò độc lập; mục này giải thích các mạch đó nối với dàn pin ra sao. Các dàn pin có thể có đường I-V khác nhau do khác bức xạ hoặc khác hướng.[4] Khi đường I-V đổi, bộ MPPT phải tìm lại điểm MPP mới cho phần dàn pin của nó.[2]
Biến tần đa chuỗi (multi-string inverter): mỗi chuỗi có bộ bám riêng
Biến tần đa chuỗi (multi-string inverter) là biến tần trong đó mỗi chuỗi pin đi qua một bộ DC-DC công suất nhỏ có bộ bám điểm công suất riêng.[3] Các bộ DC-DC nối chung một thanh cái DC (DC bus) vào khối nghịch lưu.[3]
Cấu trúc đa chuỗi gồm nhiều bộ tăng áp (boost converter) và một bộ nghịch lưu.[15] Bộ tăng áp (boost converter) là mạch DC-DC nâng điện áp một chiều lên mức cao hơn.[15] Cấu trúc này bám được điểm công suất cực đại ở từng chuỗi pin, nhờ đó tăng hiệu năng của cả hệ.[15]
Có thể hình dung mỗi bộ MPPT như một người điều chỉnh riêng cho nhóm chuỗi của nó, luôn tìm mức điện áp cho công suất lớn nhất. Số bộ MPPT trên datasheet là số "người điều chỉnh" như vậy trong một biến tần.
Mỗi MPPT có dải điện áp và giới hạn dòng điện riêng
Mỗi biến tần có một dải điện áp cho phép bám công suất cực đại của dàn pin.[14] Khi chọn biến tần và dàn pin, dải điện áp này nên được khớp với thông số của dàn pin.[14]
Ở thiết kế hai MPPT, cửa sổ điện áp và khả năng dòng điện của từng MPPT được chọn để nhận cả dàn đối xứng lẫn bất đối xứng.[6] Với biến tần có các đầu vào độc lập, dòng điện vào tối đa (Idcmax) gắn với từng đầu vào.[11] Một biến tần 5 kW hai MPPT ghi dòng vào tối đa 22 / 12 A cho hai MPPT, tức hai giới hạn khác nhau.[16]
Chuỗi nối tiếp và chuỗi song song trên một MPPT
Khi các phần tử mắc nối tiếp lệch dòng điện, dòng điện của cả nhóm bằng dòng điện nhỏ nhất.[17] Các phần tử mắc song song luôn có cùng điện áp, còn dòng điện tổng bằng tổng dòng điện từng phần tử.[18]
Áp hai quy tắc này vào dàn pin, mọi chuỗi song song trên một MPPT làm việc ở cùng một điện áp do MPPT đó chọn.[18] Hai chuỗi giống nhau, mỗi chuỗi 13,69 A, nối song song vào một MPPT cho dòng tổng 27,38 A (số tự tính).[13][18] Dòng tổng này phải nằm trong giới hạn dòng vào của MPPT đó, kiểm ở mục 9.[11]
3. Số bộ MPPT khác số chuỗi đầu vào (string) ở điểm nào?
Mục 2 cho thấy một MPPT có thể nhận một chuỗi hoặc nhiều chuỗi song song, nên số bộ MPPT và số chuỗi là hai con số khác nhau.[18] Nhầm hai con số này dẫn tới đếm sai số chuỗi biến tần nhận được.
Chuỗi pin (string) là gì?
Chuỗi pin (string) là một số tấm pin mắc nối tiếp với nhau.[3] Một chuỗi 7 tấm, mỗi tấm có Vmp 42,37 V, cho khoảng 296,59 V ở điểm công suất cực đại (số tự tính).[13]
Số chuỗi PV trên mỗi MPPT (Number of PV strings per MPPT) là số chuỗi tối đa đấu song song vào cùng một đầu vào MPPT.[9] Cách chia chuỗi cho từng MPPT được trình bày ở bài Số chuỗi PV trên mỗi MPPT, cùng loạt thuật ngữ.
Cách tính tổng số chuỗi biến tần nhận được
Datasheet in số bộ MPPT và số chuỗi trên mỗi MPPT thành hai dòng riêng.[9] Phần mềm thiết kế dàn pin cũng khai báo riêng số chuỗi mỗi MPPT và số MPPT mỗi biến tần.[19] Tổng số chuỗi biến tần nhận được tính theo ba bước:
- Đọc dòng số bộ MPPT; datasheet của một biến tần thương mại 125 kW ghi 12.[9]
- Đọc dòng số chuỗi trên mỗi MPPT; cùng datasheet ghi 2.[9]
- Nhân hai số với nhau: 12 × 2 = 24 chuỗi (số tự tính).
Hai biến tần cùng ghi 2 MPPT có thể nhận 2 chuỗi hoặc 4 chuỗi, khi mỗi MPPT nhận 1 hoặc 2 chuỗi (số tự tính).[8][20] Bảng ở mục 7 áp phép tính này cho năm loại biến tần.
Số đầu nối DC khác số bộ MPPT
IEC 62548:2016 tách hai kiểu thiết bị: PCE có nhiều đầu vào DC MPPT (Hình 5) và PCE có nhiều đầu vào DC nối chung vào một thanh cái DC (Hình 6).[1] Nhiều đầu vào DC vì vậy chưa chắc là nhiều MPPT.[1]
Một biến tần 50 kW có 3 MPPT nhưng có 4, 3 và 7 đầu nối DC trên ba MPPT, tổng 14 đầu nối (số tự tính).[21] Một biến tần chuỗi 1.500 V ghi 6 MPPT và tối đa 5 đầu nối mỗi MPPT.[22] Số đầu nối DC trên vỏ máy và số bộ MPPT là hai dòng khác nhau trên datasheet.[21]
Bảng phân biệt số bộ MPPT và số chuỗi trên mỗi MPPT
| Tiêu chí | Số bộ MPPT | Số chuỗi trên mỗi MPPT |
|---|---|---|
| Là gì | Số mạch dò điểm công suất cực đại độc lập trong biến tần[2] | Số chuỗi tối đa đấu song song vào một MPPT[9] |
| Điện áp làm việc | Mỗi MPPT bám điểm làm việc riêng[3] | Các chuỗi trên một MPPT chung một điện áp[18] |
| Dòng điện | Dòng vào tối đa gắn với từng đầu vào độc lập[11] | Dòng các chuỗi song song cộng lại[18] |
| Nhãn trên datasheet | "Number of MPP trackers"[8] | "No. of PV strings per MPPT"[9] |
| Điều kiện ghép | Phần dàn khác hướng, khác độ nghiêng nên vào MPPT riêng[6] | Các chuỗi chung một đầu vào cùng số tấm, cùng loại, cùng hướng, cùng góc nghiêng[23] |
4. Vì sao biến tần cần nhiều MPPT độc lập?
Mục 3 cho thấy các chuỗi chung một MPPT phải giống nhau về số tấm, loại tấm, hướng và góc nghiêng.[23] Khi dàn pin gồm các phần có đường I-V khác nhau, nối mỗi phần vào một bộ bám riêng có lợi.[4] Bốn trường hợp dưới đây là các tình huống thường gặp trên mái nhà.
Mái nhà nhiều hướng: một hướng hay nhiều hướng
Mái nhà nhiều hướng có các phần dàn pin khác hướng hoặc khác độ nghiêng; các phần này nên nối vào các MPPT độc lập.[6] Mỗi MPPT khi đó bám độc lập điểm làm việc của chuỗi nối vào nó.[24]
Trong mạch nối tiếp, dòng điện của cả nhóm không vượt quá dòng điện của phần tử yếu nhất.[17] Các tấm trong một chuỗi vì vậy phải cùng góc nghiêng và cùng hướng.[25] Khi một chuỗi buộc phải chứa tấm khác hướng, mỗi phần phải đủ điện áp giữ MPPT hoạt động lúc phần kia ít nắng.[24]
Một căn nhà có mái Đông 7 tấm và mái Tây 7 tấm cần hai chuỗi riêng, mỗi chuỗi một hướng.[25] Hai chuỗi đó có thể nối vào hai MPPT, hoặc vào một MPPT khi đủ ba điều kiện ở mục 5.[25]
Bóng che một phần dàn pin
Khi một phần dàn pin bị che, phần bị che và phần không bị che nên nối vào hai MPPT độc lập.[6] Mức lợi phụ thuộc vào kiểu bóng che và cách chia chuỗi.[26]
Với bóng che gần như ống khói, dàn chỉ có một chuỗi (monostring) không được lợi gì khi dùng biến tần nhiều MPPT.[26] Với dàn nhiều chuỗi song song (polystring), biến tần nhiều MPPT có thể cho sản lượng cao hơn biến tần một MPPT.[26] Với bóng che xa như cây, biến tần nhiều MPPT phần lớn cho sản lượng cao hơn.[26]
Trong mô phỏng bóng cây, đa MPPT tăng sản lượng 1,0% ở cả Arkona (Đức) và Abu Dhabi (UAE).[7] Hiệu suất cao hơn của biến tần một MPPT cuối cùng làm giảm phần tăng này.[7] Cách biến tần quét tìm đỉnh công suất khi bị che được trình bày ở bài Quét đa đỉnh MPPT, cùng loạt thuật ngữ.
Chuỗi dài ngắn khác nhau
Chuỗi bất đối xứng (asymmetric string configuration) là cấu hình có các chuỗi khác số tấm, ví dụ chuỗi 18 tấm và chuỗi 19 tấm.[7] Với một MPPT, cấu hình chia đôi 50/50 hai loại chuỗi này cho tổn thất lệch (mismatch loss) lớn nhất, 1,05%.[7] Mức tổn thất này vẫn tương đối thấp khi dùng biến tần một MPPT.[7]
Khi một chuỗi dài hơn các chuỗi khác một tấm, hệ vẫn chạy nhưng chỉ tận dụng được một phần công suất của tấm thêm.[26] Khi một chuỗi ngắn hơn, nên dùng biến tần nhiều MPPT hoặc bộ tối ưu công suất.[26] Các chuỗi dài ngắn chênh nhau nhiều không phù hợp với biến tần một MPPT.[26] Nhờ có nhiều MPPT, gần như mọi số lượng tấm đều nối được vào biến tần.[6]
Tấm pin khác loại và thiết kế bất đối xứng
Mọi tấm trên cùng một đầu vào MPP phải cùng một loại.[23] Theo điều kiện này, chuỗi tấm loại mới không ghép chung đầu vào MPP với chuỗi tấm loại cũ.[23] Các phần dàn pin trong một hệ cũng có thể khác công suất DC danh định.[27]
Thiết kế bất đối xứng (asymmetric design) là cách chia công suất dàn pin không đều giữa các MPPT của một biến tần.[6] Ở thiết kế đối xứng, mỗi MPPT nên chịu được khoảng 50% đến 60% công suất AC danh định.[6] Với dàn bị che hoặc có vài tấm dư, MPPT thứ nhất gánh khoảng 80% đến 90%, MPPT thứ hai khoảng 10% đến 20%.[6]
Một model 5 kW hai MPPT nhận tỷ lệ công suất giữa hai MPPT từ 50/50 đến 30/70.[6]
5. Số bộ MPPT càng nhiều có càng tốt không?
Mục 4 nêu các trường hợp nên dùng nhiều MPPT; mục này cho biết mức lợi thật của các trường hợp đó qua mô phỏng và đo đạc. Mô phỏng sản lượng bằng phần mềm PVsyst xét hệ mái dùng biến tần 60 kVA và hệ mặt đất dùng biến tần chuỗi 165 kVA.[7] Hai địa điểm mô phỏng là Arkona (Đức) và Abu Dhabi (UAE).[7]
Kết quả chung là biến tần một MPPT cho sản lượng cao hơn ở phần lớn kịch bản, nhất là ở dàn pin đồng nhất.[7] Đa MPPT tăng sản lượng ở hai kịch bản: chuỗi bất đối xứng và bóng che không đồng đều.[7]
Dàn pin đồng nhất và chuỗi đối xứng
Dàn pin đồng nhất (homogeneous PV system) là dàn pin ít bóng che và có các chuỗi đối xứng, tức các chuỗi cùng số tấm.[7] Với loại dàn này, biến tần một MPPT có thể cho sản lượng cao hơn biến tần nhiều MPPT.[7]
Với hai nhóm chuỗi hướng Nam lệch nhau +2°/-2° hoặc +10°/-10°, tổn thất lệch trong mô phỏng bằng 0.[7] Ở mọi cấu hình khác hướng được mô phỏng, phần sản lượng tăng thêm nhờ đa MPPT đều dưới 0,1%.[7]
Mái Đông Tây dùng một MPPT khi đủ ba điều kiện
Ở mái Đông Tây, dòng điện hai hướng chênh nhau lớn, nhưng điện áp MPP gần như bằng nhau.[25] Điện áp DC gần như không đổi khi bức xạ trên khoảng 180 W/m².[25] Ba điều kiện để ghép hai hướng vào một MPPT gồm[25]:
- dàn pin không có bóng che trong mỗi hướng;
- các tấm trong một chuỗi cùng góc nghiêng và cùng hướng;
- mọi chuỗi có cùng số tấm.
Số chuỗi của mỗi phần dàn có thể khác nhau, ví dụ một chuỗi trên mái Đông và hai chuỗi trên mái Tây.[26] Với ba điều kiện này, phép đo ba tháng cho tổn thất lệch 0,3% đến 0,5% với tấm tinh thể và khoảng 1% với tấm màng mỏng.[25]
Trong mô phỏng, phần sản lượng tăng nhờ đa MPPT ở cấu hình Đông Tây chỉ là 0,07%.[7] Ở hệ Đông Tây, công suất danh định của biến tần có thể nhỏ hơn công suất tấm lắp đặt tới 35%.[26]
Hiệu suất chuyển đổi và hành vi động
Biến tần một MPPT nhìn chung có hiệu suất chuyển đổi cao hơn biến tần nhiều MPPT.[7] Số đo hiệu suất lệch trung bình 0,3 đến 0,4 điểm phần trăm so với giá trị hãng công bố.[7] Khái niệm hiệu suất chuyển đổi được giải thích ở bài hiệu suất tối đa.
Phép thử năm biến tần 6 kWp có 2 đến 3 MPPT cho hiệu suất đỉnh từ 96,93% đến 98,02%.[27] Hành vi động của các biến tần này khác nhau, một số còn chỗ cần cải thiện.[27] Một biến tần trong nhóm không bám đúng điểm công suất cực đại khi công suất thay đổi nhanh.[27]
Bóng che giữa các dãy và bộ tối ưu công suất
Với bóng che giữa các dãy pin ở hệ mặt đất, đa MPPT chỉ bù được một phần nhỏ tổn thất do bóng che thêm.[7] Với bóng che gần, sản lượng cao nhất đạt được khi dùng bộ tối ưu công suất cho từng tấm.[26] Với bóng che xa như cây, bộ tối ưu công suất cũng cho kết quả tốt nhất.[26] Cách bộ tối ưu làm việc ở cấp tấm pin được giải thích ở bài bộ tối ưu công suất.
6. Đọc số bộ MPPT trên datasheet biến tần như thế nào?
Mục 5 cho thấy số bộ MPPT phù hợp phụ thuộc vào hướng mái, bóng che và độ dài chuỗi.[7] Bước tiếp theo là đọc đúng con số này cùng các thông số tính theo từng MPPT trên datasheet.
Vị trí số bộ MPPT trên một datasheet
Datasheet của một biến tần hybrid ba pha 10 kW đặt số bộ MPPT trong mục dữ liệu đầu vào chuỗi pin (PV String Input Data).[5] Bảng dưới chép các dòng của mục này.
| Dòng trên datasheet[5] | Giá trị | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Số bộ MPPT (MPP trackers) | 3 | Ba mạch dò điểm công suất độc lập |
| Số chuỗi mỗi MPPT (strings per MPPT) | 1 | Mỗi MPPT nhận một chuỗi |
| Dòng vào tối đa mỗi MPPT | 16 A | Dòng làm việc lớn nhất một MPPT nhận |
| Dòng ngắn mạch tối đa mỗi MPPT | 24 A | Dòng ngắn mạch lớn nhất của chuỗi nối vào một MPPT |
| Dải điện áp MPPT (MPPT Operating Voltage Range) | 120 V đến 850 V | Khoảng điện áp MPPT làm việc |
| Điện áp vào tối đa (Max. Input Voltage) | 1.000 V | Điện áp DC lớn nhất được phép đưa vào |
Ba MPPT, mỗi MPPT 16 A, cho tổng dòng vào 48 A (số tự tính).[5] Giới hạn 16 A vẫn áp cho từng đầu vào, vì Idcmax gắn với từng đầu vào độc lập.[11]
Number of MPPT là gì trên datasheet: các tên gọi và cách ghi
Number of MPPT là tên tiếng Anh của số bộ MPPT, in dưới nhiều nhãn khác nhau tùy hãng. Hai nhãn hay gặp là "Number of MPP trackers" và "No. of independent MPP inputs".[8][9] Một số datasheet khác ghi "Number of MPPTs" hoặc "MPPT number".[28][29]
Một số datasheet gộp hai thông số vào một ô, như "MPPT number / Max. input strings number" với giá trị 2 / 2.[29] Nhãn "Max. input strings number" ở ô này không có chữ "per MPPT".[29] Một datasheet khác ghi "Max. input number per MPP tracker" bằng 1, tức số đầu vào trên mỗi MPPT.[8] Bảng ở mục 7 chỉ nhân các con số có nhãn ghi rõ mỗi MPPT.
Thông số đi kèm tính theo từng MPPT
Một số datasheet ghi dòng tổng dưới dạng dòng mỗi MPPT nhân số MPPT, như "360 A (30 A * 12)".[9] Dòng ngắn mạch tối đa cũng ghi theo cách này: "480 A (40 A * 12)".[9]
Đọc "30 A * 12" theo cách này cho 30 A mỗi MPPT trên 12 MPPT, tức 360 / 12 = 30 A (số tự tính). Dòng điện đầu vào tối đa mỗi MPPT và dòng ngắn mạch tối đa trên mỗi MPPT có bài riêng trong cùng loạt thuật ngữ.
EN 50524:2021 về nội dung datasheet biến tần
EN 50524:2021 mô tả thông tin datasheet của biến tần điện mặt trời làm việc song song với lưới.[11] Mục tiêu của EN 50524:2021 là thông tin tối thiểu để cấu hình một hệ an toàn và tối ưu.[11] CENELEC duyệt EN 50524:2021 ngày 26/07/2021, thay cho EN 50524:2009.[11]
Mục 3.1 của EN 50524:2021 dành cho các đại lượng phía đầu vào từ dàn pin (Input side, PV generator).[11] Với biến tần có các đầu vào độc lập, các đầu vào lệch tải có thể cần điện áp MPP tối thiểu (Umppmin) khác nhau.[11]
7. Biến tần thường có bao nhiêu bộ MPPT?
Mục 6 hướng dẫn đọc số bộ MPPT; bảng dưới tập hợp con số này ở năm loại biến tần đã đối chiếu datasheet. Cột cuối áp cách tính tổng số chuỗi ở mục 3.
| Loại biến tần (datasheet đối chiếu) | Số bộ MPPT | Chuỗi hoặc đầu vào mỗi MPPT | Tổng số chuỗi (số tự tính) |
|---|---|---|---|
| Một pha 1,5 kW đến 2,5 kW[10] | 1 | 1 | 1 |
| Một pha 3 kW đến 4 kW[20] | 2 | 2 | 4 |
| Hybrid ba pha 10 kW đến 15 kW[5] | 3 | 1 | 3 |
| Vi biến tần bốn đầu vào[28] | 4 | 1 | 4 |
| Thương mại 125 kW[9] | 12 | 2 | 24 |
Bảng chỉ phản ánh các datasheet đã đối chiếu, không phải quy luật chung cho mọi hãng và mọi model.
Biến tần 1 MPPT cho hệ một pha nhỏ
Biến tần 1 MPPT là biến tần chỉ có một mạch dò điểm công suất cực đại cho toàn bộ dàn pin. Model một pha 1,5 kW đến 2,5 kW trong bảng nhận 1 chuỗi, dòng vào dùng được tối đa 10 A.[10] Một MPPT vẫn nhận được hai hướng mái Đông Tây khi đủ ba điều kiện ở mục 5.[25]
Inverter 2 MPPT và 3 MPPT hybrid inverter cho hệ dân dụng
Inverter 2 MPPT có mặt từ cỡ 3 kW trong bảng, mỗi MPPT nhận 1 hoặc 2 chuỗi theo model.[20][5] Một dòng biến tần hai MPPT trải từ 3 kW đến 20 kW.[6]
Biến tần hybrid (hybrid inverter) là biến tần có cả đầu vào chuỗi pin mặt trời và đầu vào pin lưu trữ (Battery Input Data).[5] Dòng biến tần hybrid ba pha trong bảng là 3 MPPT hybrid inverter ở các model 10 kW, 12 kW và 15 kW.[5] Các model 6 kW và 8 kW của cùng dòng có 2 MPPT.[5]
4 MPPT inverter, biến tần thương mại và biến tần 1.500 V
4 MPPT inverter trong bảng là một vi biến tần (microinverter) có 4 MPPT, mỗi MPPT nhận 1 đầu vào.[28] Model 2 kW của dòng này dùng với tấm pin từ 400 W đến trên 670 W, dòng vào tối đa 16 A mỗi MPPT.[28]
Biến tần thương mại 125 kW trong bảng có 12 MPPT, mỗi MPPT nhận 2 chuỗi, dòng 30 A mỗi MPPT.[9] Một biến tần chuỗi 1.500 V, 352 kVA ở 30 °C chỉ ghi 6 MPPT, nhưng tối đa 5 đầu nối và 75 A mỗi MPPT.[22]
8. Ví dụ chọn biến tần 2 MPPT hay 3 MPPT cho mái nhà ba hướng
Mục 7 cho thấy một dòng biến tần có thể có cả model 2 MPPT và model 3 MPPT. Ví dụ dưới so hai model của dòng biến tần hybrid ba pha GoodWe ET G2 cho một mái ba hướng giả định.[5] Quy tắc ghép chuỗi lấy theo mục 4 và mục 5; số tấm trên từng mái là giả định minh họa.[25]
Bước 1: đọc dữ liệu mái và tấm pin
Giả định một căn nhà có ba mặt mái không bóng che: mái Đông 7 tấm, mái Tây 7 tấm, mái Nam 6 tấm. Tấm pin là Jinko JKM580N-72HL4-V, công suất 580 Wp, Vmp 42,37 V, Imp 13,69 A.[13] Điện áp hở mạch (Voc) của tấm là 51,02 V, dòng ngắn mạch (Isc) là 14,47 A.[13]
| Mặt mái (giả định) | Số tấm | Công suất (Wp) | Vmp chuỗi (V) | Voc chuỗi (V) |
|---|---|---|---|---|
| Đông | 7 | 4.060 | 296,59 | 357,14 |
| Tây | 7 | 4.060 | 296,59 | 357,14 |
| Nam | 6 | 3.480 | 254,22 | 306,12 |
Các giá trị trong bảng là số tự tính từ thông số STC của tấm 580 Wp.[13] Tổng công suất dàn là 20 × 580 = 11.600 Wp, tức 11,6 kWp (số tự tính).
Bước 2: đặt quy tắc gán chuỗi vào MPPT
Các tấm trong một chuỗi phải cùng hướng, nên mỗi mặt mái cần một chuỗi riêng.[25] Hai chuỗi khác hướng chỉ ghép song song trên một MPPT khi mọi chuỗi có cùng số tấm và không bị che.[25] Chuỗi mái Nam 6 tấm khác số tấm với hai chuỗi 7 tấm, nên mái Nam cần một MPPT riêng.
Bước 3: thử biến tần 2 MPPT (model 8 kW)
Model 8 kW có 2 MPPT, mỗi MPPT nhận 1 chuỗi, nên nhận tối đa 2 chuỗi (số tự tính).[5] Ba mặt mái cần ba chuỗi riêng, nên một mặt mái phải bỏ hoặc phải ghép vào chuỗi khác.
Ghép mái Nam vào chuỗi mái Đông thành 13 tấm trái điều kiện cùng hướng trong một chuỗi ở bước 2.[25] Ghép song song chuỗi Đông và chuỗi Tây trên một MPPT cũng không làm được, vì mỗi MPPT của model này chỉ nhận 1 chuỗi.[5] Phương án bỏ mái Nam chỉ còn 14 tấm, tức 14 × 580 = 8.120 Wp (số tự tính).
Bước 4: thử biến tần 3 MPPT (model 10 kW)
Model 10 kW có 3 MPPT, mỗi MPPT nhận 1 chuỗi, nên mỗi mặt mái có một MPPT riêng.[5] Bảng dưới so từng chuỗi với giới hạn trên datasheet.
| Phép kiểm | Giá trị của dàn (số tự tính) | Giới hạn của model 10 kW[5] | Kết quả |
|---|---|---|---|
| Dòng Imp mỗi chuỗi | 13,69 A | 16 A mỗi MPPT | Đạt |
| Dòng Isc mỗi chuỗi | 14,47 A | 24 A mỗi MPPT | Đạt |
| Vmp chuỗi 6 và 7 tấm | 254,22 V và 296,59 V | Dải MPPT 120 V đến 850 V | Đạt |
| Voc chuỗi 7 tấm | 357,14 V | Điện áp vào tối đa 1.000 V | Đạt |
| Tổng công suất DC | 11.600 Wp | Công suất vào tối đa 16.000 W | Đạt |
Tỷ số công suất DC trên AC của phương án này là 11,6 / 10 = 1,16 (số tự tính). Phép kiểm Voc khi trời lạnh nằm ở bài điện áp DC đầu vào tối đa, giới hạn công suất ở bài công suất đầu vào tối đa. Phép kiểm chuỗi ngắn khi tế bào nóng nằm ở bài điện áp khởi động.
Bước 5: so sánh hai phương án
Kết quả hai phương án theo quy tắc ghép chuỗi ở bước 2 gồm:
- Model 10 kW, 3 MPPT, nhận đủ ba chuỗi riêng và lắp được 11,6 kWp (số tự tính).[5]
- Model 8 kW, 2 MPPT, chỉ nhận hai chuỗi, nên phải bỏ mái Nam và còn 8,12 kWp (số tự tính).[5]
Trong ví dụ này, ba chuỗi khác hướng và khác số tấm cần ba MPPT riêng theo quy tắc ở bước 2.[25]
9. Cần lưu ý gì khi chọn số bộ MPPT cho công trình ở Việt Nam?
Ví dụ ở mục 8 dựa vào ba dữ kiện: hướng mái, bóng che và số tấm mỗi chuỗi.[25] Các lưu ý dưới đây áp dụng cho công trình ở Việt Nam theo thứ tự khảo sát, kiểm dòng điện, đối chiếu tiêu chuẩn và hỏi nhà cung cấp.
Khảo sát hướng mái và bóng che trước khi chọn biến tần
Phiếu khảo sát cần ghi cho từng mặt mái ba điều kiện ở mục 5: bóng che, hướng và góc nghiêng, số tấm dự kiến mỗi chuỗi.[25] Vùng bị che một phần cần ghi riêng, vì phần bị che và phần không bị che nên nối vào hai MPPT độc lập.[6] Khác biệt bức xạ giữa các phần dàn pin cũng là lý do dùng bộ bám riêng.[4]
Kiểm dòng điện mỗi MPPT khi ghép song song
Khi hai chuỗi ghép song song trên một MPPT, dòng điện cộng lại theo quy tắc ở mục 2.[18] Hai chuỗi tấm 580 Wp song song cho 2 × 13,69 = 27,38 A ở STC (số tự tính).[13] Tổng này lớn hơn dòng vào tối đa 16 A mỗi MPPT của biến tần ở ví dụ mục 8.[5]
Khái niệm dòng điện tối đa của biến tần nằm ở bài dòng điện tối đa. Phép kiểm chi tiết thuộc bài Dòng điện đầu vào tối đa mỗi MPPT, cùng loạt thuật ngữ.
Tiêu chuẩn liên quan: IEC 62891, EN 50530 và IEC 62548-1
IEC 62891:2020 nêu quy trình đo hiệu suất bám điểm công suất cực đại của biến tần nối lưới, gồm hiệu suất tĩnh và hiệu suất động.[12] IEC 62891:2020 là ấn bản 1.0, phát hành ngày 15/07/2020.[12] EN 50530 là tiêu chuẩn châu Âu cùng chủ đề, cũng xét hiệu suất MPPT tĩnh và động.[30]
IEC 62548-1:2023 đặt yêu cầu thiết kế cho dàn pin quang điện, phạm vi gồm mọi phần của dàn pin và thiết bị biến đổi công suất cuối cùng.[31] IEC 62548-1:2023 phát hành ngày 07/12/2023, do ban kỹ thuật TC 82 biên soạn.[31] Một tiêu chuẩn thử riêng cho biến tần nhiều MPPT được đề nghị, vì sẽ hữu ích cho người lắp đặt và người dùng.[27]
Thông tin MPPT cần đối chiếu với nhà cung cấp
Bốn dữ kiện dưới đây thay đổi theo model trong các datasheet và tài liệu đã dẫn:
- Số bộ MPPT của đúng model, vì một dòng biến tần có thể có 2 hoặc 3 MPPT.[5]
- Dòng điện vào tối đa của từng MPPT, vì hai MPPT trong một model có thể có giới hạn khác nhau, như 22 / 12 A.[16]
- Tỷ lệ công suất lệch cho phép giữa các MPPT, ví dụ từ 50/50 đến 30/70 ở một model 5 kW.[6]
- Khả năng chạy song song hai MPPT như một MPPT, cần cho cách gom chuỗi qua hộp đấu nối DC.[6]
10. Câu hỏi thường gặp về số bộ MPPT
Q13 MPPT inverter có phải biến tần ba pha không?
Q2Biến tần hybrid có tính cổng pin lưu trữ vào số bộ MPPT không?
Q3Có thể gộp hai MPPT để nhận một dàn pin lớn hơn không?
Q4Lắp thêm tấm pin sau vài năm cần chú ý gì về MPPT?
Q5Dùng bộ tối ưu trên biến tần nhiều MPPT cần lưu ý gì?
Q6Các MPPT trong một biến tần có dùng chung dải điện áp không?
Q7Phần mềm mô phỏng có tính riêng từng MPPT không?
Q8Ở nhà máy mặt đất, chuỗi trên cùng một khung được chia MPPT thế nào?
Q9Hướng dẫn sử dụng có nêu mức lệch công suất cho phép giữa các MPPT không?
Q10Biến tần nhiều MPPT có hiệu suất thấp ở công suất nhỏ không?
Hiệu suất ở công suất nhỏ thấp hơn hiệu suất đỉnh. Trong phép thử năm biến tần 6 kWp có 2 đến 3 MPPT, hiệu suất ở 10% công suất thấp nhất là 93,04%.[27]
Q11MPPT trong bộ điều khiển sạc có tính vào số bộ MPPT của biến tần không?
Bộ điều khiển sạc (charge controller) là thiết bị riêng, cũng có thể chứa chức năng MPPT.[2] Số bộ MPPT trên datasheet biến tần nằm trong mục đầu vào chuỗi pin của chính biến tần đó.[5] Bộ điều khiển sạc MPPT được giải thích ở bài MPPT là gì.
11. Việt Nam Solar và danh sách cửa hàng
Việt Nam Solar là nhà phân phối chính hãng hơn 20 thương hiệu điện mặt trời hàng đầu thế giới. Công ty hoạt động từ năm 2018, giữ vai trò tổng thầu EPC và đơn vị ESCO cho nhiều dự án. Đội ngũ kỹ thuật tư vấn chọn biến tần có số bộ MPPT phù hợp với hướng mái và bóng che của từng công trình. Khách hàng được hỗ trợ khảo sát tận nơi, thiết kế và lắp đặt trọn gói. Hệ thống cửa hàng trải ba miền giúp khách hàng xem sản phẩm thật và nhận báo giá nhanh.
Thông tin chi nhánh lấy theo danh sách cửa hàng của Việt Nam Solar.[34]
Tài liệu tham khảo từ nguồn quốc tế
- 1International Electrotechnical Commission. (2016). IEC 62548:2016 Photovoltaic (PV) arrays, Design requirements, preview. IEC, VDE Verlag.
- 2Delft University of Technology. (n.d.). ET3034TUx Solar Energy, lecture 7.3 transcript. TU Delft, DelftX.
- 3Delft University of Technology. (n.d.). ET3034TUx Solar Energy, lecture 7.4 transcript. TU Delft, DelftX.
- 4Pennsylvania State University. (n.d.). 6.7. DC/DC Conversion, EME 812. Penn State course materials.
- 5GoodWe Technologies. (2024). ET G2 Series EMEA Datasheet, GoodWe-Single page-20241022-EN-EMEA-V1.1. Krannich Solar.
- 6Fronius International. (2014). The SuperFlex Design of the Fronius Symo Inverter Series. Fronius.
- 7Fraunhofer ISE. (2022). Study on the possible yield gain by inverters with multi-MPPT compared to single-MPPT inverters, study essence. KACO new energy GmbH.
- 8Huawei Digital Power. (n.d.). SUN2000-3/4/5/6/8/10KTL-M1 Specs. Huawei Smart PV.
- 9Sungrow Power Supply. (2024). SG125CX-P2 Datasheet, Version 6. Sungrow.
- 10SMA Solar Technology AG. (2022). Sunny Boy 1.5 / 2.0 / 2.5 datasheet, SBxx-1VL-40-DS-en-52. SMA.
- 11CENELEC. (2021). EN 50524:2021 Data sheet for photovoltaic inverters, sample pages (SIST EN 50524:2021). iTeh Standards.
- 12International Electrotechnical Commission. (2020). IEC 62891:2020 Maximum power point tracking efficiency of grid connected photovoltaic inverters. IEC Webstore.
- 13Jinko Solar. (2022). Tiger Neo N-type 72HL4-(V) 565 to 585 Watt datasheet, JKM565-585N-72HL4-(V)-F3-EN. Jinko Solar.
- 14Pennsylvania State University. (n.d.). Interpreting inverter datasheet and main parameters, AE 868. Penn State course materials.
- 15Liu, W., Niazi, K. A. K., Kerekes, T., & Yang, Y. (2019). A Review on Transformerless Step-Up Single-Phase Inverters with Different DC-Link Voltage for Photovoltaic Applications. Energies, 12(19), 3626.
- 16Fronius International. (n.d.). Fronius Primo GEN24 5.0 technical data. Fronius Help Center.
- 17Honsberg, C., & Bowden, S. (n.d.). Mismatch for Cells Connected in Series. PVEducation.
- 18Honsberg, C., & Bowden, S. (n.d.). Mismatch for Cells Connected in Parallel. PVEducation.
- 19PVcase. (n.d.). GM: Inverters with multiple MPPTs. PVcase Help Center.
- 20SMA Solar Technology AG. (n.d.). Technical data, Sunny Boy 3.0 / 3.6 / 4.0 (SBxx-1AV-41). SMA eManual.
- 21Fronius International. (n.d.). Fronius Tauro 50-3-D technical data. Fronius.
- 22Sungrow Power Supply. (2024). SG350HX-20 Datasheet, Version 6. Krannich Solar.
- 23SMA Solar Technology AG. (n.d.). Requirements for the DC Connection, Sunny Boy 3.0 / 3.6 / 4.0 (SBxx-1AV-41). SMA eManual.
- 24Tigo Energy. (n.d.). Different Orientations. Tigo Energy Support Center.
- 25Fronius International. (2013). Efficient East-West Orientated PV Systems with One MPP Tracker. Victron Energy Community Archive.
- 26Fronius International. (n.d.). Inverter selection for complex PV systems. Fronius, bản lưu pv.de.
- 27Muntwyler, U. (2020). Measurement of the efficiency of multi-string inverters, IEA PVPS Task 13. IEA PVPS.
- 28Hoymiles Power Electronics. (2024). Datasheet HMS-1600, 1800, 2000-4T, EU, V202402. Hoymiles.
- 29Ginlong Technologies. (2024). Solis S6-GR1P(3.6-4)K-S Datasheet V1.7. Solis.
- 30VDE Verlag. (2013). DIN EN 50530 (VDE 0126-12):2013-12, product page with scope. VDE Verlag GmbH.
- 31International Electrotechnical Commission. (2023). IEC 62548-1:2023 Photovoltaic (PV) arrays, Part 1, Design requirements. IEC Webstore.
- 32GoodWe Technologies. (2025). DNS G3 Series Datasheet, GoodWe-Single page-20250627-EN-V2.0. GoodWe.
- 33Gilman, P. (2015). SAM Photovoltaic Model Technical Reference, NREL/TP-6A20-64102. National Renewable Energy Laboratory.
- 34Việt 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.
