Cách Tính Điện Áp MPPT Cho Inverter Điện Mặt Trời Chuẩn Kỹ Thuật

Trong hệ thống điện mặt trời, điện áp MPPT là thông số rất quan trọng khi thiết kế string pin. Nếu tính đúng, inverter sẽ hoạt động ổn định, khai thác tối đa công suất tấm pin và hạn chế lỗi. Nếu tính sai, hệ thống có thể gặp tình trạng điện áp PV thấp, vượt áp DC, mất string hoặc inverter không khởi động.

Điện áp MPPT là gì?

Điện áp MPPT là dải điện áp DC mà inverter có thể theo dõi và tối ưu điểm công suất cực đại của dàn pin mặt trời.

MPPT là viết tắt của Maximum Power Point Tracking, nghĩa là theo dõi điểm công suất cực đại. Bộ MPPT trong inverter sẽ liên tục đo điện áp và dòng điện từ tấm pin để tìm điểm làm việc có công suất cao nhất.

Ví dụ inverter có dải MPPT:

120V – 550V

Điều này có nghĩa là điện áp làm việc của string pin nên nằm trong khoảng 120V đến 550V để MPPT hoạt động hiệu quả.

Vì sao phải tính điện áp MPPT?

Tính điện áp MPPT giúp đảm bảo số lượng tấm pin nối tiếp trong một string phù hợp với inverter.

Nếu điện áp quá thấp:

• Inverter khó khởi động
• MPPT không bám được điểm công suất tối đa
• Hệ thống phát điện yếu
• Dễ báo lỗi PV voltage low

Nếu điện áp quá cao:

• Inverter báo lỗi PV over voltage
• Có nguy cơ vượt giới hạn DC tối đa
• Có thể làm hỏng cổng PV/inverter
• Mất an toàn phần điện DC

Vì vậy, trước khi lắp đặt cần tính Vmp string và Voc string.

Các thông số cần biết trước khi tính

1. Thông số tấm pin

Cần lấy từ datasheet tấm pin:

• Vmp: điện áp làm việc tại điểm công suất cực đại
• Voc: điện áp hở mạch
• Imp: dòng làm việc tại điểm công suất cực đại
• Isc: dòng ngắn mạch
• Hệ số nhiệt độ Voc
• Hệ số nhiệt độ Vmp nếu cần tính kỹ hơn

2. Thông số inverter

Cần lấy từ datasheet inverter:

• Dải điện áp MPPT
• Điện áp khởi động
• Điện áp DC tối đa
• Dòng tối đa mỗi MPPT
• Dòng ngắn mạch tối đa
• Số lượng MPPT
• Số string tối đa trên mỗi MPPT

Công thức tính điện áp MPPT

1. Tính điện áp làm việc của string

Công thức:

Vmp string = Vmp tấm pin × số tấm nối tiếp

Ví dụ:

• Vmp tấm pin: 41V
• Số tấm nối tiếp: 10 tấm

Vmp string = 41 × 10 = 410V

Nếu dải MPPT của inverter là 120V – 550V, thì 410V nằm trong dải phù hợp.

2. Tính điện áp hở mạch của string

Công thức cơ bản:

Voc string = Voc tấm pin × số tấm nối tiếp

Ví dụ:

• Voc tấm pin: 49V
• Số tấm nối tiếp: 10 tấm

Voc string = 49 × 10 = 490V

Voc string phải nhỏ hơn điện áp DC tối đa của inverter.

Vì sao phải tính Voc theo nhiệt độ?

Voc của tấm pin sẽ tăng khi nhiệt độ giảm. Điều này rất quan trọng vì vào sáng sớm, mùa lạnh hoặc khu vực có nhiệt độ thấp, điện áp hở mạch có thể cao hơn thông số ở điều kiện tiêu chuẩn.

Nếu chỉ tính Voc theo datasheet mà không dự phòng nhiệt độ, string có thể vượt điện áp DC tối đa của inverter.

Công thức tham khảo:

Voc hiệu chỉnh = Voc STC × [1 + |hệ số nhiệt độ Voc| × (25°C – nhiệt độ thấp nhất)]

Trong đó:

• Voc STC là Voc trên datasheet tại điều kiện tiêu chuẩn 25°C
• Hệ số nhiệt độ Voc thường là %/°C
• Nhiệt độ thấp nhất là nhiệt độ môi trường thấp nhất dự kiến tại khu vực lắp đặt

Ví dụ:

• Voc tấm pin: 49V
• Hệ số nhiệt độ Voc: -0,28%/°C
• Nhiệt độ thấp nhất: 5°C

Chênh lệch nhiệt độ:

25 – 5 = 20°C

Mức tăng Voc:

0,28% × 20 = 5,6%

Voc hiệu chỉnh:

49 × 1,056 = 51,74V

Nếu đấu 10 tấm:

Voc string hiệu chỉnh = 51,74 × 10 = 517,4V

Nếu inverter có DC tối đa 600V thì cấu hình này an toàn.

Cách tính số tấm tối thiểu theo MPPT

Số tấm tối thiểu cần đảm bảo điện áp Vmp string cao hơn ngưỡng MPPT tối thiểu và điện áp khởi động inverter.

Công thức:

Số tấm tối thiểu = Điện áp MPPT tối thiểu / Vmp tấm pin

Ví dụ:

• MPPT tối thiểu: 120V
• Vmp tấm pin: 41V

120 / 41 = 2,92

Về lý thuyết cần tối thiểu 3 tấm. Tuy nhiên, thực tế nên để dư biên an toàn vì khi tấm pin nóng, Vmp sẽ giảm. Với hệ dân dụng, thường nên chọn số tấm cao hơn mức tối thiểu lý thuyết.

Cách tính số tấm tối đa theo điện áp DC max

Số tấm tối đa phải đảm bảo Voc string đã hiệu chỉnh nhiệt độ không vượt điện áp DC tối đa của inverter.

Công thức:

Số tấm tối đa = Điện áp DC tối đa inverter / Voc tấm pin hiệu chỉnh

Ví dụ:

• Điện áp DC tối đa inverter: 600V
• Voc tấm pin hiệu chỉnh: 51,74V

600 / 51,74 = 11,59

Như vậy nên chọn tối đa 11 tấm nối tiếp, không nên chọn 12 tấm.

Ví dụ tính điện áp MPPT cho inverter

Giả sử hệ thống dùng:

Tấm pin 620W

• Vmp: 41V
• Voc: 49V
• Imp: 15A
• Isc: 16A
• Hệ số nhiệt độ Voc: -0,28%/°C

Inverter

• Dải MPPT: 120V – 550V
• Điện áp khởi động: 120V
• Điện áp DC tối đa: 600V
• Dòng tối đa mỗi MPPT: 16A

Trường hợp đấu 10 tấm nối tiếp

Tính Vmp string:

41 × 10 = 410V

Tính Voc string cơ bản:

49 × 10 = 490V

Tính Voc hiệu chỉnh khi nhiệt độ thấp 5°C:

49 × 1,056 × 10 = 517,4V

Đánh giá:

• Vmp string 410V nằm trong dải MPPT 120V – 550V
• Voc hiệu chỉnh 517,4V thấp hơn DC max 600V
• Dòng Imp 15A thấp hơn giới hạn MPPT 16A

Kết luận: 10 tấm/string phù hợp.

Trường hợp đấu 12 tấm nối tiếp

Tính Vmp string:

41 × 12 = 492V

Tính Voc hiệu chỉnh:

49 × 1,056 × 12 = 620,9V

Đánh giá:

• Vmp string vẫn nằm trong dải MPPT
• Nhưng Voc hiệu chỉnh vượt DC max 600V

Kết luận: Không nên đấu 12 tấm/string với inverter DC max 600V.

Điện áp MPPT nên nằm ở mức nào là tốt?

Không nên thiết kế điện áp string quá sát ngưỡng thấp hoặc sát ngưỡng cao.

Ví dụ inverter có dải MPPT 120V – 550V, nên ưu tiên thiết kế Vmp string nằm ở vùng giữa hoặc vùng làm việc tốt của inverter, chẳng hạn khoảng 300V – 480V tùy model.

Thiết kế quá thấp có thể khiến inverter khởi động muộn, dừng sớm hoặc giảm hiệu suất. Thiết kế quá cao có thể sát giới hạn DC max, không an toàn khi nhiệt độ thấp.

Những lỗi thường gặp khi tính điện áp MPPT

1. Chỉ tính theo công suất, không tính điện áp

Nhiều người chỉ nhìn inverter 6kW, 8kW hoặc 10kW rồi chia tấm theo tổng công suất. Đây là cách làm chưa đủ. Phải tính điện áp và dòng MPPT.

2. Không tính Voc theo nhiệt độ thấp

Đây là lỗi nguy hiểm. Khi trời lạnh, Voc tăng và có thể vượt giới hạn inverter.

3. Chia quá ít tấm trong một string

Điện áp thấp khiến MPPT hoạt động không ổn định, inverter khởi động muộn hoặc không nhận PV.

4. Chia quá nhiều tấm trong một string

Voc vượt giới hạn DC tối đa, có nguy cơ gây lỗi hoặc hỏng inverter.

5. Đấu chung hai hướng mái vào một MPPT

Hai hướng mái có điểm công suất khác nhau. Nếu đấu chung, MPPT khó tối ưu và sản lượng giảm.

6. Không kiểm tra dòng MPPT

Với tấm pin công suất lớn, dòng Imp/Isc cao. Nếu đấu song song nhiều string, dòng có thể vượt giới hạn MPPT.

Checklist trước khi chốt điện áp MPPT

Trước khi thi công, cần kiểm tra:

• Vmp từng tấm
• Voc từng tấm
• Hệ số nhiệt độ Voc
• Số tấm nối tiếp
• Vmp string
• Voc string hiệu chỉnh
• Dải MPPT inverter
• Điện áp khởi động
• Điện áp DC tối đa
• Dòng tối đa mỗi MPPT
• Dòng Isc tối đa
• Số string song song
• Hướng mái, góc nghiêng, bóng che
• Chiều dài dây DC và sụt áp DC

Kết luận

Cách tính điện áp MPPT cho inverter không chỉ là lấy số tấm nhân với điện áp tấm pin. Một thiết kế đúng cần kiểm tra đồng thời Vmp string, Voc string đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ, dải MPPT, điện áp khởi động, điện áp DC tối đa và dòng tối đa mỗi MPPT.

Nguyên tắc quan trọng là: Vmp string phải nằm trong dải MPPT, Voc string không được vượt điện áp DC tối đa và dòng điện không vượt giới hạn MPPT. Khi tính đúng, hệ thống sẽ vận hành ổn định, an toàn và đạt sản lượng tốt hơn.

LumiSolar – thương hiệu thuộc Công ty TNHH Công nghệ Việt Số Hoá chuyên tư vấn, thiết kế, thi công và bảo trì hệ thống điện mặt trời an toàn, tối ưu kỹ thuật tại Hải Phòng và khu vực miền Bắc.

Thông tin liên hệ:
LumiSolar – Công ty TNHH Công nghệ Việt Số Hoá
Địa chỉ công ty: 194 Trung Hành, Hải An, Hải Phòng
Showroom: 489 Ngô Gia Tự, Hải An, Hải Phòng
Hotline: 0981.669.996
Website: lumisolar.vn