Với sự phổ biến của năng lượng tái tạo, đặc biệt là sự phát triển nhanh chóng của việc phát điện mặt trời, các hệ thống quang điện (sản xuất năng lượng quang điện mặt trời) đã trở thành một phần quan trọng trong việc cung cấp năng lượng công nghiệp và gia đình. Trong các hệ thống này, các bộ biến tần kết nối lưới đóng một vai trò quan trọng. Chúng không chỉ chuyển đổi dòng điện trực tiếp (DC) được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời thành dòng điện xen kẽ (AC), mà còn cung cấp năng lượng dư thừa trở lại lưới để đạt được năng lượng sử dụng hiệu quả.
Chức năng chính của Biến tần kết nối lưới là để chuyển đổi dòng điện trực tiếp được tạo bởi hệ thống quang điện mặt trời thành dòng điện xen kẽ đáp ứng các tiêu chuẩn lưới. Sau khi bảng điều khiển năng lượng mặt trời tạo ra dòng điện trực tiếp, dòng điện trực tiếp được đưa vào biến tần kết nối lưới để chuyển đổi. Mạch bên trong biến tần chuyển đổi dòng điện trực tiếp thành dòng điện xen kẽ thông qua các công tắc điện tử và các phương tiện khác. Điện áp, tần số và pha của dòng điện xen kẽ này phải phù hợp với dòng điện xen kẽ của lưới để được kết nối an toàn với lưới.
Biến tần kết nối lưới cũng thực hiện nhiều chức năng. Nó chịu trách nhiệm giám sát trạng thái hoạt động của hệ thống, bao gồm các tham số như dòng điện, điện áp và nhiệt độ, để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống quang điện. Một số bộ biến tần cao cấp cũng được trang bị các chức năng thông minh, có thể quản lý và chẩn đoán lỗi của thiết bị thông qua các nền tảng điều khiển và giám sát từ xa. Ngoài ra, biến tần cũng thực hiện chức năng bảo vệ dòng điện ngược để ngăn nguồn điện lưới chảy trở lại hệ thống quang điện, do đó đảm bảo sự an toàn của thiết bị.
Nguyên tắc làm việc của biến tần kết nối lưới chủ yếu bao gồm các bước sau:
DC đến AC: Dòng DC được tạo bởi bảng điều khiển năng lượng mặt trời được truyền đến biến tần kết nối lưới qua cáp và mạch bên trong biến tần chuyển đổi dòng DC thành AC. Quá trình này thường được kiểm soát bởi công nghệ điều chế độ rộng xung (PWM) để tần số và biên độ của AC đầu ra phù hợp với lưới.
Theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT): Để đảm bảo hiệu quả của hệ thống quang điện, nhiều bộ biến tần kết nối lưới được trang bị công nghệ theo dõi điểm sức mạnh (MPPT). Công nghệ này có thể giám sát điện áp đầu ra và dòng điện của bảng pin trong thời gian thực, điều chỉnh điểm làm việc của biến tần và làm cho hệ thống quang điện luôn hoạt động tại điểm năng lượng.
Kết nối lưới với lưới: Sau khi chuyển đổi năng lượng điện thành AC phù hợp, biến tần kết nối nó với lưới. Để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống, dòng điện đầu ra và điện áp của biến tần phải được đồng bộ hóa chính xác với dòng điện và điện áp của lưới.
Hiệu quả cao: Bộ biến tần kết nối lưới có thể tối đa hóa hiệu quả chuyển đổi năng lượng của các tấm pin mặt trời. Việc sử dụng công nghệ MPPT có thể đảm bảo rằng hệ thống quang điện luôn hoạt động ở trạng thái làm việc và giảm mất năng lượng.
Tính linh hoạt và khả năng tương thích: Bộ biến tần kết nối lưới phù hợp cho các loại hệ thống quang điện mặt trời khác nhau, cho dù là khu dân cư, các tòa nhà thương mại hoặc các trạm năng lượng mặt trời quy mô lớn. Ngoài ra, các biến tần hiện đại thường hỗ trợ nhiều giao thức và tiêu chuẩn kết nối lưới, và tương thích với các yêu cầu lưới ở các khu vực khác nhau.
Lợi ích kinh tế: Bằng cách cung cấp cho điện dư thừa trở lại lưới điện, các hộ gia đình hoặc doanh nghiệp không chỉ có thể giảm hóa đơn tiền điện mà còn có được một số lợi ích nhất định thông qua cơ chế bồi thường lưới. Đặc biệt trong một số lĩnh vực có hỗ trợ chính sách mạnh mẽ, các cá nhân hoặc doanh nghiệp có thể nhận được trợ cấp hoặc ưu đãi sau khi các hệ thống phát điện mặt trời của họ được đưa trở lại lưới điện.
Quản lý thông minh: Nhiều bộ biến tần kết nối lưới hiện đại có các chức năng chẩn đoán và giám sát từ xa. Thông qua điện thoại thông minh hoặc ứng dụng máy tính, người dùng có thể xem trạng thái hoạt động của hệ mặt trời trong thời gian thực, khám phá và giải quyết các vấn đề tiềm ẩn theo thời gian và giảm chi phí bảo trì.
Là một thiết bị lõi không thể thiếu trong các hệ thống phát điện quang điện, các bộ biến tần kết nối lưới không chỉ đảm bảo chuyển đổi hiệu quả điện và kết nối lưới ổn định, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả của hệ thống, giảm chất thải năng lượng và giảm chi phí điện. Với sự tiến bộ của công nghệ, các bộ biến tần kết nối lưới trong tương lai sẽ thông minh hơn, tiết kiệm năng lượng và hiệu quả, thúc đẩy sự phát triển của công nghệ sản xuất năng lượng mặt trời theo hướng rộng hơn và phổ biến hơn, và đóng góp lớn hơn cho sự biến đổi năng lượng xanh toàn cầu.
