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 chuỗi khi thiết kế hệ thống PV của bạn.Và kích thước biến tần bao gồm hai phần, điện áp và kích thước hiện tại.Trong quá trình định cỡ biến tần, bạn cần tính đến các giới hạn cấu hình khác nhau, cần cân nhắc 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 tấm pin năng lượng mặt trời Voc/Isc:
Điện áp/dòng điện mà các tấm pin mặt trời hoạt động phụ thuộc vào nhiệt độ của tế bào, 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: cần có hệ số nhiệt độ của tấm pin mặt trời là Voc để giải quyết vấn đề này.Với các tấm pin mặt trời đơn tinh thể và đa tinh thể, nó luôn là con số %/oC âm, chẳng hạn như -0,33%/oC trên SUN 72P-35F.Thông tin này có thể được tìm thấy trên bảng dữ liệu của nhà sản xuất tấm pin mặt trời.Vui lòng tham khảo hình 2.
2. Số tấm pin mặt trời trong chuỗi:
Khi các tấm pin mặt trời được nối thành chuỗi nối tiếp (nghĩa là cực dương của một tấm được nối với cực âm của tấm tiếp theo), điện áp của mỗi tấm được cộng lại với nhau để tạo ra tổng điện áp của chuỗi.Vì vậy, chúng tôi cần biết bạn dự định mắc nối tiếp bao nhiêu tấm pin mặt trời.
Khi bạn có tất cả thông tin, bạn đã sẵn sàng nhập thông tin đó vào các phép tính kích thước điện áp và dòng điện của tấm pin mặt trời sau đây để xem liệu thiết kế tấm pin mặt trời có phù hợp với yêu cầu của bạn hay không.
Kích thước điện áp:
1. Điện áp tối đa của bảng điều khiển =Voc*(1+(Min.temp-25)*hệ số nhiệt độ(Voc)
2. Số lượng tấm pin mặt trời tối đa = Max.điện áp đầu vào / điện áp bảng tối đa
Kích thước hiện tại:
1. Dòng điện tối thiểu của bảng điều khiển = Isc*(1+(Max.temp-25)*hệ số nhiệt độ(Isc)
2. Số lượng chuỗi tối đa = Max.dòng điện đầu vào / dòng điện tối thiểu của bảng điều khiển
3. Ví dụ:
Curitiba, thành phố của Brazil, khách hàng đã sẵn sàng lắp đặt một bộ biến tần ba pha Renac Power 5KW, mô hình tấm pin mặt trời sử dụng là mô-đun 330W, nhiệt độ bề mặt tối thiểu của thành phố là -3oC và nhiệt độ tối đa là 35oC, nhiệt độ mở điện áp mạch là 45,5V, Vmpp là 37,8V, dải điện áp MPPT biến tần là 160V-950V, điện áp tối đa có thể chịu được 1000V.
Biến tần và bảng dữ liệu:
Bảng dữ liệu bảng điều khiển năng lượng mặt trời:
A) Định cỡ điện áp
Ở nhiệt độ thấp nhất (phụ thuộc vào vị trí, ở đây là -3oC ), 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 điện áp mạch hở ở -3oC:
VOC (-3oC)= 45,5*(1+(-3-25)*(-0,33%)) = 49,7 Vôn
2) Tính N 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 mặt trời trong mỗi chuỗi không được vượt quá 20 mô-đun. Ngoài ra, ở nhiệt độ cao nhất (phụ thuộc vào vị trí, ở đây là 35oC), điện áp MPP VMPP của mỗi chuỗi phải nằm trong phạm vi MPP của biến tần năng lượng mặt trời (160V– 950V):
3) Tính toán VMPP điện áp nguồn tối đa ở 35oC:
VMPP (35oC)=45,5*(1+(35-25)*(-0,33%))= 44 Vôn
4) Tính số 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 mặt trời trong mỗi chuỗi phải có ít nhất 4 mô-đun.
B) Kích thước hiện tại
Dòng ngắn mạch I SC của mảng PV không được vượt quá dòng điện đầu vào tối đa cho phép của bộ biến tần năng lượng mặt trời:
1) Tính toán dòng điện tối đa ở 35oC:
ISC (35oC)= ((1+ (10 * (TCSC /100))) * ISC ) = 9,22*(1+(35-25)*(-0,06%))= 9,16 A
2) Tính P số lượng chuỗi tối đa:
P = Dòng 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 MPPT biến tần chỉ có một chuỗi.
C) Kết luận:
1. Máy phát điện PV (mảng PV) bao gồmmột chuỗi, được kết nối với biến tần ba pha 5KW.
2. Trong mỗi chuỗi các tấm pin mặt trời được kết nối phảitrong vòng 4-20 mô-đun.
Nhận xét:
Do điện áp MPPT tốt nhất của biến tần 3 pha là khoảng 630V (điện áp MPPT tốt nhất của biến tần 1 pha là khoảng 360V) nên hiệu suất làm việc của biến tần là cao nhất tại thời điểm này.Vì vậy nên tính toán số lượng module năng lượng mặt trời theo điện áp MPPT tốt nhất:
N = MPPT VOC / VOC tốt nhất (-3°C) = 756V/49,7V=15,21
Bảng điều khiển đơn tinh thể MPPT VOC tốt nhất = Điện áp MPPT tốt nhất x 1,2=630×1,2=756V
Tấm đa tinh thể MPPT VOC tốt nhất = 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 tế bào và hệ số nhiệt độ.Hiệu suất tốt nhất dựa trên điện áp MPPT tốt nhất của biến tần.