CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI BIẾN TẦN NỐI TIẾP
2.2. HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ INVERTER TRONG HỆ THỐNG
2.2.3. Hệ thống pin mặt trời nối với lưới điện
Các bộ nghịch lưu không chỉ đảm bảo nối các dàn pin mặt trời với lưới mà còn phải đảm vận hành đồng bộ với lưới. Các hệ thống có thể không có bộ ắc- quy dự phòng. Khi nối với lưới hệ thống này cho phép hộ tiêu thụ được cấp điện từ nguồn pin mặt trời và điện năng bổ sung nhận từ lưới hoặc phát công suất vào lưới qua bộ nghịc lưu. Khi hệ thống pin mặt trời được tích hợp với lưới hình thành dòng công suất hai chiều giữa dàn pin mặt trời và lưới.
2.2.3.1. Bộ nghịch lưu đối với các ứng dụng nối với lưới.
Bộ nghịch lưu đóng vai trò kết nối giữa nguồn một chiều do dàn pin mặt trời tạo nên và lưới điện xoay chiều. Chúng phải tạo nên dòng điện xoay chiều có dạng sóng hình sin và tần số phù hợp và phải đảm bảo dàn pin hoạt động với công suất cực đại. Nói chung các bộ nghịch lưu được điều chế PWM với tần số sóng mang từ 2kHz đến 20kHz.
Có hai loại bộ nghịch lưu tùy theo sơ đồ điều khiển của chúng:
- Nghịch lưu nguồn dòng CSI (Current-Source Inverter), hình 2.7b.
- Nghịch lưu nguồn áp VSI ( Voltage-Source Inverter), hình 2.7a.
Hình 2.7a. Nghịch lưu nguồn áp
Hình 2.7b. Nghịch lưu nguồn dòng
Có thể chuyển đổi hai loại nghịch lưu bằng cách bổ sung một số linh kiện.
Trong nghịch lưu nguồn áp phía một chiều là nguồn áp đối với nghịch lưu.
Nguồn áp này có tụ điện ghép song song với đầu vào.
Trong nghịch lưu nguồn dòng có điện cảm mắc nối tiếp với đầu vào một chiều, do đó nguồn dòng xuất hiện ở phía đầu vào nghịch lưu. Dàn pin mặt trời đƣợc làm gần đúng nhƣ một nguồn dòng.
2.2.3.2. Các bộ nghịch lưu trong hệ thống nối dàn pin mặt trời với lưới điện.
Các bộ nghịch lưu trong hệ thống nối dàn pin mặt trời với lưới điện có thể:
- Được chuyển mạch bằng lưới;
- Tự chuyển mạch;
- Chuyển mạch với máy biến áp cao tần.
Bộ nghịch lưu chuyển mạch bằng lưới có sơ đồ ở hình 2.8 thường được sử dụng cho mục đích truyền động điện. Mạch điều khiển phải đƣợc thay đổi để chuyển góc mồi ở chế độ chỉnh lưu (00<α<900) sang chế độ nghịch lưu (900<
α<1800). Bộ nghịch lưu đòi hỏi được nối với lưới có trở kháng nhỏ. Nếu công suất cực đại cho phép nối với lưới nhỏ hơn công suất nghịch lưu thì bộ nghịch
lưu có thể làm việc với chuyển mạch bằng lưới. Bộ nghịch lưu chuyển mạch bằng lưới sẽ rẻ hơn nhưng chất lượng điện xấu hơn. Các sóng hài bậc cao có thể gây ảnh hưởng xấu cho lưới được lọc bằng bộ lọc, ngoài ra bộ nghịch lưu có hệ số công suất thấp và đòi hỏi phải có mạch điều khiển bổ sung. Máy biến áp dùng để cách ly về điện.
Hình 2.8. Bộ nghịch lưu một pha chuyển mạch bằng lưới
Bộ nghịch lưu tự chuyển mạch: Có thể sử dụng điều khiển điều khiển chuyển mạch điều biến độ rộng xung PWM, với sơ đồ cho trên hình 2.9.
Cầu nghịch lưu gồm: tranzitor lưỡng cực, MOSFET, IGBT, GTO tùy theo mục đích sử dụng. GTO sử dụng cho công suất lớn còn IGBT cho tần số cao (20kHz).
Ngày nay đa số các bộ nghịch lưu tự chuyển mạch có dạng sóng hình sin.
Bộ nghịch lưu với máy biến áp tần số cao: Máy biến áp tần số 50Hz dùng cho bộ nghịch lưu chuyển mạch PWM nặng nề và đắt tiền. Khi sử dụng máy biến áp lõi ferit làm việc ở tần số trên 20kHz sẽ thuận tiện hơn sơ đồ nghịch lưu liên lạc qua máy biến áp cao tần.
Hình 2.9. Nghịch lưu tự chuyển mạch
Tụ điện phía một chiều đóng vai trò bộ lọc đầu vào. Tiếp theo là khối nghịch lưu điều biến PWM tạo nên điện áp cao tần qua máy biến áp đưa vào khối chỉnh lưu cao tần. Điện áp một chiều được lọc qua cuộn cảm sau đó được nghịch lưu và nối với lưới. Dòng điện hình sin và trùng pha với điện áp dây thể tạo nên dạng sóng hình bậc thang.
Nhận xét:
Đối với hệ solar stand alone, bộ Inverter phải đủ lớn để có thể đáp ứng đƣợc khi tất cả các tải đều bật lên, nhƣ vậy nó phải có công suất bằng 125% công suất tải. Nếu tải là motor thì phải tính toán thêm công suất để đáp ứng thời gian khở động của motor.
Chọn Inverter có điện áp vào danh định phù hợp với điện áp danh định của bộ sạc. Đối với hệ solar kết nôi lưới điện, ta không cần bộ sạc, do đó điện áp vào danh định của bộ Inverter phải phù hợp với điện áp danh định của hệ pin mặt trời.