NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA DC OPTIMIZER VÀ INVERTER CỐ ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHUỖI

1/ Tổng Quan:

Inverter SolarEdge luôn duy trì điện áp chuỗi cố định bất kể đặc điểm của chuỗi và điều kiện môi trường. Bài dưới đây sẽ mô tả chi tiết khái niệm hoạt động của DC Optimizer với điện áp chuỗi cố định của inverter SolarEdge và các lợi ích mang lại.

2/ Nguyên lý hoạt động:

SolarEdge Optimizer là bộ tối ưu hóa nguồn DC-DC được tích hợp vào mỗi mô-đun. Bộ DC Optimizer, sử dụng vòng lặp điều khiển đầu vào, với chức năng MPPT trên mỗi mô-đun và cho phép giám sát hiệu suất của từng mô-đun. Trong một quá trình độc lập, DC Optimizer cho phép Inverter tự động duy trì điện áp chuỗi cố định, ở mức tối ưu cho việc chuyển đổi DC-AC, bất kể độ dài chuỗi và công suất từng mô-đun riêng lẻ.
Các nguyên tắc hoạt động của hệ thống SolarEdge được minh họa trong ví dụ sau, nhằm giải thích cách thức hoạt động của hệ thống trong các điều kiện khác nhau.

Hệ thống minh họa bao gồm 10 mô-đun 200W. Mỗi mô-đun được nối với 1 DC Optimizer, về bản chất là một bộ tăng/hạ áp DC-DC, kết hợp với bộ điều khiển MPPT. Các bộ DC Optimizer được nối tiếp để tạo thành một chuỗi; có thể kết nối nhiều chuỗi song song cho cùng một đầu vào inverter SolarEdge. Inverter SolarEdge là một nguồn dòng một giai đoạn – nó liên tục điều chỉnh dòng điện mà nó lấy ra từ chuỗi DC Optimizer để giữ cho điện áp đầu vào không đổi.

SolarEdge DC Optimizer có hiệu quả cao, duy trì hiệu suất chuyển đổi hơn 98% trong nhiều điều kiện. Tuy nhiên, để đơn giản hóa việc tính toán, chúng tôi giả định hiệu suất của Optimizer là 100% trong ví dụ này.

Tình huống 1 – Điều kiện lý tưởng:

Ban đầu, chúng tôi giả định rằng tất cả các mô-đun đều tiếp nhận cường độ bức xạ cực đại, với 200W công suất đầu ra từng mô-đun.
Sản lượng điện của mỗi mô-đun năng lượng mặt trời được duy trì ở điểm công suất tối đa của mô-đun bằng một vòng lặp điều khiển đầu vào trong bộ Optimizer tương ứng. Vòng lặp MPP chọn cho bộ Optimizer dòng điện đầu vào Iin và điện áp đầu vào Vin, để đảm bảo chuyển toàn bộ 200W từ mô-đun sang DC bus. Chúng tôi giả định điện áp MPP cho mỗi mô-đun (giả định tất cả mô-đun đều giống nhau cho việc đơn giản hóa ví dụ) của Vmpp = 32V. Điều này có nghĩa là điện áp đầu vào cho bộ DC Optimizer là 32V, và dòng điện đầu vào là 200W / 32V = 6.25A. Điện áp đầu vào inverter được điều khiển bởi một vòng phản hồi riêng biệt. Để đơn giản hóa, trong ví dụ này, inverter yêu cầu điện áp đầu vào 400V không đổi. Vì có mười mô-đun được kết nối nối tiếp, mỗi mô-đun cung cấp 200W, do đó dòng điện đầu vào inverter là 2000W / 400V = 5A. Do đó, dòng điện một chiều chạy qua mỗi bộ DC Optimizer phải là 5A. Điều này có nghĩa là mỗi bộ DC Optimizer trong ví dụ này cung cấp điện áp đầu ra là 200W / 5A = 40V. Trong trường hợp này, DC Optimizer hoạt động như bộ tăng áp, chuyển đổi điện áp đầu vào 32V thành điện áp đầu ra 40V mục tiêu.

Các dòng điện và điện áp khác nhau của hệ thống trong trường hợp này được minh họa trong Hình 1.

Tình huống 2 – Che bóng một phần:

Tiếp theo, chúng tôi giả sử mô-đun số 9 bị bóng che và do đó chỉ tạo ra công suất 40W. 9 mô-đun khác không bị bóng che và mỗi mô-đun vẫn tạo ra công suất 200W. Bộ DC Optimizer của mô-đun bị bóng che duy trì mô-đun đó ở điểm công suất tối đa của nó, hiện đã bị giảm xuống do bóng che. Giả sử Vmpp = 28V, cường độ dòng điện là 40W / 28V = 1,43A. Tổng công suất toàn bộ chuỗi lúc này là 9x200W + 40W = 1840W. Vì inverter vẫn cần duy trì điện áp đầu vào là 400V nên dòng điện đầu vào inverter lúc này sẽ là 1840W / 400V = 4,6A. Điều này có nghĩa là dòng DC bus phải là 4,6A. Do đó, các bộ Optimizer của 9 mô-đun không bị che bóng sẽ có điện áp đầu ra là 200W / 4,6A = 43,5V.

Ngược lại, bộ Optimizer gắn với mô-đun bóng che sẽ có điện áp 40W / 4,6A = 8,7V. Điện áp đầu vào cho inverter có thể tính được bằng cách cộng 9 mô-đun 43,5V và 1 mô-đun 8,7V, tức là 9×43,5V + 8,7V = 400V, đúng theo yêu cầu của inverter. Trong trường hợp này, 9 Optimizer tạo ra 200W, về cơ bản hoạt động như bộ tăng áp, chuyển đổi điện áp đầu vào 32V thành điện áp đầu ra 43,5V, trong khi bộ Optimizer của mô-đun bị che bóng số 9 hoạt động như bộ hạ áp, chuyển đổi điện áp đầu vào 28V thành điện áp đầu ra 8,7V.

Các dòng điện và điện áp khác nhau của hệ thống trong trường hợp này được minh họa trong Hình 2.

Như minh họa trong ví dụ này, mỗi mô-đun đang hoạt động ở điểm công suất tối đa của nó, bất kể điều kiện hoạt động.

So sánh hoạt động của hệ thống trong cả hai trường hợp có thể thấy trong Hình 3. Lưu ý rằng việc chuyển đổi tăng/ hạ áp DC / DC đều tự động, tùy thuộc vào điều kiện môi trường.

3/ Lợi ích của điện áp chuỗi cố định

Điện áp chuỗi cố định được duy trì bởi các bộ DC Optimizer cung cấp nhiều lợi ích:

Thiết kế linh hoạt
Các mô-đun không đồng nhất công suất có thể được kết nối nối tiếp trong một chuỗi. Số lượng mô-đun trong một chuỗi không phụ thuộc vào điện áp đầu ra của mô-đun và do đó cho phép tăng phạm vi độ dài chuỗi.

Hiệu quả và độ tin cậy của inverter cao
Các linh kiện của inverter SolarEdge hoạt động ở điện áp cố định, ít căng thẳng hơn. Inverter luôn hoạt động ở điện áp đảm bảo hiệu suất chuyển đổi DC-AC tối ưu, không phụ thuộc vào độ dài chuỗi hoặc điều kiện môi trường.

Giảm chi phí lắp đặt
Chuỗi dài hơn giảm số lượng phụ kiện, dây DC và chi phí lắp đặt, nhân công.

Không ảnh hưởng nhiệt độ
Điện áp chuỗi cố định của SolarEdge loại bỏ hoàn toàn các ảnh hưởng về nhiệt độ, vốn hạn chế rất lớn độ dài chuỗi trong các hệ thống truyền thống.

Cải thiện An toàn
Tất cả các bộ DC Optimizer khởi động ở chế độ “đầu ra 1V an toàn” cho đến khi các bộ Optimizer được kết nối với một inverter SolarEdge. Ngoài ra, trong trường hợp mất điện lưới, các Optimizer ngay lập tức ngừng sản xuất điện và chuyển về chế độ này.

Nguồn: SolarEdge

– – – – – – – – – – – – – – – –
Tài liệu được biên dịch bởi Mr.Linh Pham và Nhóm dịch vụ và kỹ thuật:
CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG ALENA
Địa chỉ: 2G Nguyễn Thành Ý, P.Đa Kao, Quận 1, TP.Hồ Chí Minh, Việt Nam
ĐT: 028 39 26 26 83
Email: hotro@alena-energy.com
Tải về file PDF tại đây
– – – – – – – – – – – – – – – –