Tính toán thiết kế chuỗi biến tần năng lượng mặt trời
Bài viết sau đây sẽ giúp bạn tính toán số lượng mô-đun tối đa/tối thiểu trên mỗi chuỗi khi thiết kế hệ thống PV. Việc định cỡ biến tần bao gồm hai phần: định cỡ điện áp và định cỡ dòng điện. Trong quá trình định cỡ biến tần, bạn cần lưu ý các giới hạn cấu hình khác nhau, điều này cần được xem xét khi định cỡ biến tần năng lượng mặt trời (Dữ liệu từ bảng dữ liệu biến tần và tấm pin mặt trời). Và trong quá trình định cỡ, hệ số nhiệt độ là một yếu tố quan trọng.
1. Hệ số nhiệt độ của tấm pin mặt trời Voc/Isc:
Điện áp/dòng điện mà tấm pin mặt trời hoạt động phụ thuộc vào nhiệt độ cell pin, nhiệt độ càng cao thì điện áp/dòng điện mà tấm pin mặt trời tạo ra càng thấp và ngược lại. Điện áp/dòng điện của hệ thống sẽ luôn ở mức cao nhất trong điều kiện lạnh nhất, và ví dụ, hệ số nhiệt độ của tấm pin mặt trời Voc là cần thiết để tính toán điều này. Với tấm pin mặt trời đơn tinh thể và đa tinh thể, giá trị %/oC luôn là âm, chẳng hạn như -0,33%/oC đối với tấm pin SUN 72P-35F. Thông tin này có thể được tìm thấy trong bảng dữ liệu của nhà sản xuất tấm pin mặt trời. Vui lòng tham khảo hình 2.
2. Số lượng tấm pin mặt trời trong chuỗi nối tiếp:
Khi các tấm pin mặt trời được đấu nối tiếp (tức là cực dương của một tấm pin được nối với cực âm của tấm pin tiếp theo), điện áp của mỗi tấm pin sẽ được cộng lại để tạo ra điện áp tổng của cả chuỗi. Do đó, chúng ta cần biết bạn định đấu nối tiếp bao nhiêu tấm pin mặt trời.
Khi bạn có đầy đủ thông tin, bạn đã sẵn sàng nhập thông tin đó vào các phép tính về điện áp và dòng điện của tấm pin mặt trời sau đây để xem thiết kế tấm pin mặt trời có phù hợp với yêu cầu của bạn hay không.
Định cỡ điện áp:
1. Điện áp tối đa của tấm pin =Voc*(1+(Min.temp-25)*hệ số nhiệt độ(Voc)
2. Số lượng tấm pin mặt trời tối đa = Điện áp đầu vào tối đa / Điện áp tối đa của tấm pin
Kích thước hiện tại:
1. Dòng điện tối thiểu của tấm pin = Isc*(1+(Max.temp-25)*hệ số nhiệt độ(Isc)
2. Số lượng chuỗi tối đa = Dòng điện đầu vào tối đa / Dòng điện tối thiểu của bảng điều khiển
3. Ví dụ:
Khách hàng tại Curitiba, thành phố Brazil, sẵn sàng lắp đặt một bộ biến tần ba pha Renac Power 5KW, sử dụng mô-đun tấm pin mặt trời có công suất 330W, nhiệt độ bề mặt tối thiểu của thành phố là -3℃ và nhiệt độ tối đa là 35℃, điện áp mạch hở là 45,5V, Vmpp là 37,8V, dải điện áp MPPT của bộ biến tần là 160V-950V và điện áp tối đa có thể chịu được là 1000V.
Biến tần và bảng dữ liệu:
Bảng dữ liệu tấm pin mặt trời:
A) Định cỡ điện áp
Ở nhiệt độ thấp nhất (phụ thuộc vào vị trí, ở đây là -3℃), điện áp mạch hở V oc của các mô-đun trong mỗi chuỗi không được vượt quá điện áp đầu vào tối đa của biến tần (1000 V):
1) Tính toán điện áp mạch hở ở -3℃:
VOC (-3oC)= 45,5*(1+(-3-25)*(-0,33%)) = 49,7 Vôn
2) Tính toán N là số lượng mô-đun tối đa trong mỗi chuỗi:
N = Điện áp đầu vào tối đa (1000 V)/49,7 Volt = 20,12 (luôn làm tròn xuống)
Số lượng tấm pin quang điện mặt trời trong mỗi chuỗi không được vượt quá 20 mô-đun. Ngoài ra, ở nhiệt độ cao nhất (tùy thuộc vào vị trí, ở đây là 35℃), điện áp MPP VMPP của mỗi chuỗi phải nằm trong phạm vi MPP của bộ biến tần điện mặt trời (160V–950V):
3) Tính toán điện áp công suất tối đa VMPP ở 35℃:
VMPP (35oC)=45,5*(1+(35-25)*(-0,33%))= 44 Vôn
4) Tính toán số lượng mô-đun M tối thiểu trong mỗi chuỗi:
M = Điện áp MPP tối thiểu (160 V)/ 44 Volt = 3,64 (luôn làm tròn lên)
Số lượng tấm pin quang điện mặt trời trong mỗi chuỗi phải có ít nhất 4 mô-đun.
B) Kích thước hiện tại
Dòng điện ngắn mạch I SC của mảng PV không được vượt quá dòng điện đầu vào tối đa cho phép của biến tần điện mặt trời:
1) Tính toán dòng điện cực đại ở 35℃:
ISC (35℃) = ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9,22*(1+(35-25)*(-0,06%))= 9,16 A
2) Tính toán P số chuỗi tối đa:
P = Dòng điện đầu vào tối đa (12,5A)/9,16 A = 1,36 chuỗi (luôn làm tròn xuống)
Mảng PV không được vượt quá một chuỗi.
Nhận xét:
Bước này không bắt buộc đối với biến tần MPPT chỉ có một chuỗi.
C) Kết luận:
1. Máy phát điện PV (mảng PV) bao gồmmột chuỗi, được kết nối với bộ biến tần ba pha 5KW.
2. Trong mỗi chuỗi, các tấm pin mặt trời được kết nối phải đượctrong vòng 4-20 mô-đun.
Nhận xét:
Vì điện áp MPPT tốt nhất của biến tần ba pha là khoảng 630V (điện áp MPPT tốt nhất của biến tần một pha là khoảng 360V), hiệu suất hoạt động của biến tần là cao nhất tại thời điểm này. Vì vậy, nên tính toán số lượng tấm pin mặt trời theo điện áp MPPT tốt nhất:
N = MPPT VOC / VOC tốt nhất (-3°C) = 756V/49,7V=15,21
Tấm pin đơn tinh thể MPPT tốt nhất VOC = Điện áp MPPT tốt nhất x 1,2 = 630 × 1,2 = 756V
Tấm pin đa tinh thể MPPT tốt nhất VOC = Điện áp MPPT tốt nhất x 1,2 = 630 × 1,3 = 819V
Vì vậy, đối với biến tần ba pha Renac R3-5K-DT, các tấm pin mặt trời đầu vào được khuyến nghị là 16 mô-đun và chỉ cần kết nối một chuỗi 16x330W = 5280W.
4. Kết luận
Đầu vào biến tần: Số lượng tấm pin mặt trời phụ thuộc vào nhiệt độ cell pin và hệ số nhiệt độ. Hiệu suất tốt nhất dựa trên điện áp MPPT tốt nhất của biến tần.
