Tránh Đấu Nối Song Song Quá Nhiều Chuỗi Pin Vào Một MPPT

1. Giới Thiệu

Trong hệ thống điện mặt trời, bộ điều khiển sạc (MPPT - Maximum Power Point Tracking) đóng vai trò tối ưu hóa hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ tấm pin mặt trời sang ắc quy hoặc lưới điện. Tuy nhiên, việc đấu nối song song quá nhiều chuỗi pin (PV string) vào một MPPT có thể gây ra nhiều vấn đề về hiệu suất, an toàn và tuổi thọ thiết bị. Bài viết này phân tích rủi ro và đưa ra giải pháp tối ưu khi thiết kế hệ thống.

2. Tại Sao Không Nên Đấu Nối Quá Nhiều Chuỗi Pin Vào Một MPPT?

2.1. Giảm Hiệu Suất Do Mất Cân Bằng Dòng Điện

• Các chuỗi pin có thể khác biệt về công suất (do bóng râm, bụi bẩn, tuổi thọ, góc nghiêng khác nhau).

• Khi ghép song song, MPPT chỉ theo dõi một điểm công suất tối ưu chung, dẫn đến tổn thất mismatch loss (các chuỗi yếu hơn kéo giảm hiệu suất cả hệ thống).

2.2. Quá Tải Đầu Vào MPPT

• Mỗi MPPT có giới hạn dòng điện đầu vào (Imax) và điện áp tối đa (Vmax).

• Nếu tổng dòng điện từ nhiều chuỗi vượt ngưỡng Imax, MPPT có thể quá nhiệt, hỏng MOSFET hoặc diode.

2.3. Rủi Ro Cháy Nổ Do Quá Áp

• Khi đấu nối nhiều chuỗi, điện áp hở mạch (Voc) có thể tăng đột biến trong điều kiện nhiệt độ thấp (theo hệ số nhiệt Voc ≈ +0.3%/°C).

• Nếu vượt ngưỡng Vmax của MPPT, cách điện bị đánh thủng, gây chập mạch.

2.4. Khó Chẩn Đoán Sự Cố

• Lỗi trên một chuỗi pin (nhờm mô-đun, đứt cầu chì) khó phát hiện do tín hiệu bị che lấp bởi các chuỗi khác.

3. Giải Pháp Thiết Kế Tối Ưu

3.1. Tuân Thủ Nguyên Tắc "1 MPPT Cho 1–2 Chuỗi Pin"

• Ưu tiên sử dụng MPPT độc lập cho từng chuỗi (nếu hệ thống nhỏ) hoặc bộ biến tần đa MPPT (ví dụ: SolarEdge, Huawei).

• Ví dụ:

  • Hệ 3 chuỗi 5kW → Dùng biến tần 3 MPPT (mỗi MPPT phụ trách 1 chuỗi).

  • Hệ 4 chuỗi 10kW → Dùng 2 MPPT (mỗi MPPT ghép tối đa 2 chuỗi song song).

3.2. Đảm Bảo Cân Bằng Thông Số Chuỗi

• Các chuỗi ghép song song phải đồng nhất:

  • Cùng loại pin (công nghệ, hiệu suất, Voc, Isc).

  • Cùng số lượng tấm pin, hướng nghiêng, không bị che bóng.

3.3. Lắp Đặt Diode Chống Ngược Dòng

• Diode bypass (hoặc diode chặn) ngăn dòng điện ngược từ chuỗi mạnh sang chuỗi yếu, giảm tổn thất nhiệt.

3.4. Sử Dụng Bộ Theo Dõi Từng Chuỗi (String Monitoring)

• Gắn cảm biến dòng/áp riêng cho từng chuỗi để giám sát qua phần mềm (ví dụ: SolarEdge Monitoring).

4. Tính Toán An Toàn Khi Ghép Song Song

4.1. Kiểm Tra Điện Áp Tối Đa (Voc)

• Công thức: Voc hệ thống = Voc chuỗi đơn × số chuỗi song song.

• Đảm bảo Voc hệ thống < 90% Vmax của MPPT (dự phòng cho nhiệt độ thấp).

4.2. Kiểm Tra Dòng Điện Tổng (Isc)

• Công thức: Isc hệ thống = Isc chuỗi đơn × số chuỗi song song.

• Đảm bảo Isc hệ thống < Imax của MPPT.

Ví dụ:

• Chuỗi đơn có Voc = 45V, Isc = 10A.

• Ghép 2 chuỗi song song → Voc hệ thống = 45V (không đổi), Isc hệ thống = 20A.

• Nếu MPPT có Vmax = 100V, Imax = 30A → Hợp lý.

5. Lưu Ý Khi Triển Khai

• Tránh ghép >3 chuỗi song song vào 1 MPPT (trừ khi nhà sản xuất cho phép).

• Ưu tiên MPPT có chức năng quét đa điểm (như SMA Smart Connected) để giảm mismatch loss.

• Thường xuyên vệ sinh tấm pin để đảm bảo cân bằng dòng giữa các chuỗi.

6. Kết Luận

Việc ghép quá nhiều chuỗi pin vào một MPPT tuy tiết kiệm chi phí ban đầu nhưng tiềm ẩn rủi ro lớn về kỹ thuật. Tuân thủ nguyên tắc phân phối tải hợp lý, sử dụng MPPT đa kênh và giám sát từng chuỗi sẽ giúp hệ thống hoạt động ổn định, tăng tuổi thọ thiết bị và tối ưu sản lượng điện.