Bộ biến tần kết nối lưới quang điện là thành phần chính thiết yếu trong hệ thống phát điện quang điện, chủ yếu được sử dụng làm nguồn năng lượng biến tần chuyên dụng trong lĩnh vực sản xuất điện quang điện mặt trời. Bộ biến tần nối lưới chuyển đổi nguồn điện xoay chiều do các tấm pin mặt trời tạo ra thành nguồn điện xoay chiều có thể kết nối trực tiếp với lưới điện thông qua công nghệ chuyển đổi điện tử công suất. Hãy cùng tìm hiểu về nguyên lý làm việc của bộ biến tần nối lưới quang điện và vai trò của chúng trong hệ thống phát điện quang điện.
1 Nguyên lý làm việc của biến tần quang điện nối lưới
Khi lưới điện công cộng bị cắt, phía lưới tương đương với trạng thái đoản mạch, biến tần nối vào lưới sẽ tự động bảo vệ do quá tải. Khi bộ vi xử lý phát hiện tình trạng quá tải, ngoài việc chặn tín hiệu SPWM, nó còn sẽ ngắt cầu dao kết nối với lưới điện. Lúc này, nếu mảng pin mặt trời có năng lượng đầu ra thì biến tần sẽ hoạt động ở trạng thái vận hành riêng. Khi chạy một mình, việc điều khiển tương đối đơn giản, đó là trạng thái phản hồi âm của điện áp xoay chiều. Bộ vi xử lý phát hiện điện áp đầu ra của biến tần và so sánh nó với điện áp tham chiếu (thường là 220V), sau đó điều khiển chu kỳ nhiệm vụ đầu ra của bộ biến tần để đạt được hoạt động điều chỉnh điện áp và biến tần.
Tất nhiên, điều kiện tiên quyết để hoạt động độc lập là mảng pin mặt trời có thể cung cấp đủ năng lượng vào thời điểm đó. Nếu tải quá lớn hoặc điều kiện ánh sáng mặt trời kém, biến tần không thể cung cấp đủ công suất và điện áp đầu cực của mảng pin mặt trời sẽ giảm, dẫn đến điện áp xoay chiều đầu ra giảm và chuyển sang trạng thái bảo vệ điện áp thấp. Khi lưới điện tiếp tục cung cấp điện sẽ tự động chuyển sang trạng thái phản hồi.
2 Vai trò của bộ biến tần nối lưới quang điện
Biến tần không chỉ có chức năng chuyển đổi dòng điện một chiều sang xoay chiều mà còn có chức năng tối đa hóa hiệu suất của pin mặt trời và bảo vệ sự cố hệ thống. Tóm lại, có các chức năng vận hành và tắt tự động, chức năng điều khiển theo dõi công suất tối đa, chức năng vận hành chống cách ly (đối với hệ thống nối lưới), chức năng điều chỉnh điện áp tự động (đối với hệ thống nối lưới), chức năng phát hiện DC (đối với hệ thống nối lưới), và Chức năng phát hiện nối đất DC (đối với hệ thống nối lưới).
1. Chức năng vận hành và tắt máy tự động
Sau khi mặt trời mọc vào buổi sáng, cường độ bức xạ mặt trời tăng dần và sản lượng của pin mặt trời cũng tăng theo. Khi đạt được công suất đầu ra cần thiết để biến tần hoạt động, biến tần sẽ tự động bắt đầu chạy. Sau khi đi vào hoạt động, biến tần liên tục giám sát đầu ra của các mô-đun pin mặt trời. Miễn là công suất đầu ra của mô-đun pin mặt trời lớn hơn công suất đầu ra cần thiết để biến tần hoạt động thì biến tần sẽ tiếp tục chạy; Cho đến khi mặt trời lặn, biến tần vẫn có thể hoạt động ngay cả trong những ngày mưa. Khi đầu ra của mô-đun pin mặt trời giảm và đầu ra của biến tần tiến về 0, biến tần sẽ chuyển sang trạng thái chờ.
2. Chức năng điều khiển theo dõi công suất tối đa
Đầu ra của mô-đun pin mặt trời thay đổi theo cường độ bức xạ mặt trời và nhiệt độ của chính mô-đun pin mặt trời (nhiệt độ chip). Ngoài ra, do đặc tính điện áp giảm khi dòng điện tăng trong các mô-đun pin mặt trời nên tồn tại một điểm vận hành tối ưu có thể đạt được công suất tối đa. Cường độ bức xạ mặt trời liên tục thay đổi và rõ ràng điểm vận hành tối ưu cũng thay đổi. So với những thay đổi này, giữ điểm vận hành của mô-đun pin mặt trời ở điểm công suất tối đa, hệ thống luôn thu được công suất đầu ra tối đa từ mô-đun pin mặt trời và điều khiển này được gọi là điều khiển theo dõi công suất tối đa. Tính năng lớn nhất của bộ biến tần được sử dụng trong các hệ thống phát điện mặt trời là có chức năng theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT).
3. Chức năng phát hiện lưới và kết nối lưới
Trước khi phát điện nối lưới, biến tần nối lưới cần lấy điện từ lưới, phát hiện điện áp, tần số, trình tự pha và các thông số khác của truyền tải điện lưới, sau đó điều chỉnh các thông số phát điện của chính nó cho phù hợp với các thông số điện lưới. Sau đó, việc phát điện nối lưới có thể được hoàn thành.
4. Chức năng chạy qua điện áp bằng 0 (thấp)
Khi xảy ra sự cố hoặc nhiễu loạn hệ thống điện gây sụt áp tạm thời tại điểm nối lưới của trạm điện quang điện, trạm điện quang điện có thể đảm bảo hoạt động liên tục không bị ngắt điện trong một phạm vi và khoảng thời gian sụt áp nhất định.
5. Phát hiện và kiểm soát hiệu ứng đảo
Trong quá trình phát điện thông thường, hệ thống phát điện kết nối lưới quang điện được kết nối với lưới điện và cung cấp năng lượng hoạt động cho lưới điện. Tuy nhiên, khi lưới điện mất điện, hệ thống phát điện nối lưới quang điện có thể tiếp tục hoạt động và hoạt động độc lập với phụ tải cục bộ, một hiện tượng được gọi là hiệu ứng đảo. Khi xảy ra hiện tượng đảo đảo trong các bộ biến tần, nó gây ra mối nguy hiểm lớn về mặt an toàn đối với an toàn cá nhân, hoạt động của lưới điện và chính bộ biến tần. Do đó, tiêu chuẩn kết nối lưới cho bộ biến tần quy định rằng bộ biến tần kết nối lưới quang điện phải có chức năng phát hiện và điều khiển đảo.