Cách đấu tấm pin nối tiếp, song song: hiểu nguyên lý để đọc đúng thiết kế

Nối tiếp: cực dương tấm này nối cực âm tấm kia, điện áp cộng dồn, dòng giữ nguyên. Song song: các cực cùng dấu nối chung, dòng cộng dồn, điện áp giữ nguyên. Hệ hòa lưới và hybrid gia đình thường nối tiếp nhiều tấm thành một chuỗi (string) để đạt điện áp vài trăm volt DC trong dải làm việc của inverter; hệ lớn hơn ghép thêm nhiều chuỗi song song hoặc dùng nhiều đầu vào MPPT. Hai giới hạn quan trọng nhất: điện áp chuỗi không vượt điện áp DC tối đa của inverter kể cả lúc trời mát, và dòng không vượt dòng đầu vào tối đa. Bài này giúp bạn hiểu bản thiết kế; còn thao tác đấu nối DC là việc của kỹ thuật viên.

Nối tiếp: cộng điện áp

Giống xếp pin tiểu nối đuôi nhau trong đèn pin. 10 tấm, mỗi tấm Vmp 40 V, Imp 15 A, nối tiếp cho chuỗi 400 V, 15 A, công suất 6.000 W. Ưu điểm: điện áp cao nên dòng nhỏ, dây DC không cần quá to, hao trên dây thấp. Nhược điểm: dòng của cả chuỗi bị giới hạn bởi tấm yếu nhất.

Song song: cộng dòng

2 chuỗi 400 V, 15 A nối song song cho 400 V, 30 A. Ưu điểm: một chuỗi bị che bóng không kéo chuỗi kia xuống nhiều. Nhược điểm: dòng tổng lớn, cần dây to hơn, và khi ghép nhiều chuỗi song song, thiết kế thường phải có cầu chì bảo vệ từng chuỗi theo hướng dẫn của hãng.

Kết hợp: nhiều chuỗi, nhiều MPPT

Inverter thường có 1 đến vài đầu vào MPPT, mỗi MPPT có thể nhận 1–2 chuỗi. Mỗi MPPT tự dò điểm công suất tối đa riêng, nên hai mặt mái khác hướng nên vào hai MPPT khác nhau thay vì gộp chung.

Tấm giả định: Pmax 600 Wp, Vmp 40 V, Imp 15 A, Voc 48 V, Isc 16 A, hệ số nhiệt Voc -0,26 %/°C. Số giả định để minh hoạ, không phải model thật.

Nhìn bảng, bạn thấy chuỗi dài làm điện áp tăng nhanh. Chỉ 10 tấm đã gần 500 V DC. Đây là lý do mọi thao tác trên dây DC phải có dụng cụ và quy trình an toàn; các con số điện áp trên nhãn tấm được giải thích ở bài tấm pin năng lượng mặt trời bao nhiêu volt.

Điện áp DC tối đa: tính ở lúc tấm lạnh nhất

Voc tăng khi nhiệt độ cell giảm. Với hệ số -0,26 %/°C, cell ở 10°C (thấp hơn 25°C là 15°C) thì Voc tăng khoảng 15 × 0,26 = 3,9%. Chuỗi 10 tấm từ 480 V lên khoảng 499 V. Nếu inverter giới hạn 500 V, chuỗi này đã sát ngưỡng. Miền Nam hiếm khi lạnh như vậy, nhưng buổi sáng sớm cell có thể mát hơn không khí; vùng cao nguyên và miền Bắc lạnh hơn nhiều. Người thiết kế lấy nhiệt độ thấp nhất có thể xảy ra tại nơi lắp để tính, không lấy 25°C. Vượt điện áp tối đa có thể làm hỏng inverter và thường không được bảo hành.

Dải điện áp MPPT: tính ở lúc tấm nóng nhất

Trưa nắng, cell 65°C, Vmp giảm đáng kể. Chuỗi quá ngắn có thể tụt dưới ngưỡng MPPT tối thiểu, inverter không bám được điểm tối ưu hoặc ngừng phát. Chi tiết mức giảm theo nhiệt xem trời nóng tấm pin có giảm công suất không.

Dòng đầu vào tối đa mỗi MPPT

Tấm công suất lớn có dòng cao. Ghép 2 chuỗi song song vào một MPPT phải kiểm tra tổng dòng so với giới hạn của model inverter. Việc chọn công suất inverter tương ứng tổng kWp tấm được bàn ở bài chọn công suất biến tần hòa lưới.

Nối tiếp tấm khác dòng: tấm yếu kéo cả chuỗi

Chuỗi gồm 9 tấm Imp 15 A và 1 tấm Imp 13 A thì cả chuỗi chạy quanh 13 A. 9 tấm tốt mất khoảng 13% công suất. Tấm dòng thấp còn có nguy cơ nóng cục bộ.

Song song chuỗi khác điện áp: chuỗi thấp kéo chuỗi cao

Hai chuỗi song song chung một MPPT phải cùng số tấm và cùng loại. Chuỗi 10 tấm ghép với chuỗi 9 tấm thì inverter chỉ bám được một điểm chung, cả hai đều không chạy tối ưu.

Khác hướng mái, khác bóng che: tách MPPT

Tấm cùng model nhưng một nửa hướng Đông, một nửa hướng Tây nếu nối chung chuỗi thì mỗi buổi đều có nửa chuỗi kém nắng kéo cả chuỗi. Tách thành hai chuỗi vào hai MPPT. Mái có bóng che theo giờ cũng áp dụng nguyên tắc này, xem mái bị che bóng có lắp được không.

Lắp thêm tấm vào hệ cũ

Model tấm cũ có thể đã ngừng bán. Tấm mới nên đưa vào chuỗi riêng hoặc MPPT còn trống thay vì chen vào chuỗi cũ. Các phương án cụ thể có ở bài lắp thêm tấm pin vào hệ đang có.

1. Mấy chuỗi, mỗi chuỗi mấy tấm, vào MPPT nào. Ví dụ gói 5,2 kWp gồm 8 tấm AIKO 650W; hỏi 8 tấm đó đi 1 chuỗi hay chia 2 chuỗi, lý do.
2. Voc chuỗi ở nhiệt độ thấp nhất đã tính là bao nhiêu, so với điện áp DC tối đa của inverter còn dư bao nhiêu.
3. Các mặt mái khác hướng có tách MPPT không.
4. Loại dây DC, tiết diện, đầu nối và có cầu chì chuỗi hay không, xem thêm dây cáp DC điện mặt trời chọn loại nào.
5. Vị trí thiết bị cắt DC và cách tắt hệ khẩn cấp để bàn giao cho gia đình.

Đơn vị thi công nghiêm túc sẽ trả lời được các câu này bằng số, không trả lời chung chung "đấu theo kinh nghiệm".

Bài tự lắp điện mặt trời được không đã phân tích chi tiết. Riêng phần đấu DC, cần nhớ:

• Tấm pin không có công tắc. Có ánh sáng là có điện áp, kể cả khi inverter đã tắt.
• Hồ quang DC: tháo đầu nối khi chuỗi đang có dòng tạo tia lửa kéo dài, có thể gây bỏng và cháy.
• Sai cực: đảo cực một chuỗi có thể làm hỏng đầu vào inverter.
• Đầu nối bấm sai: tiếp xúc kém phát nhiệt, là nguyên nhân cháy phổ biến ở hệ DC.

Đo điện áp chuỗi, kiểm tra cực tính, đo cách điện, đấu vào inverter, đấu nối lưới và nghiệm thu phải do người có chuyên môn, dụng cụ đúng cấp điện áp và đồ bảo hộ thực hiện.

METASOLAR tính chuỗi theo đúng model tấm, inverter và nhiệt độ nơi lắp, ghi rõ trong hồ sơ bàn giao. Nhận báo giá trọn gói, tìm hiểu quy trình tại lắp đặt điện mặt trời, hoặc xem gói cho điện mặt trời hộ gia đình. Hotline 0888 068 666.

Đọc thêm: nguyên lý hoạt động của điện mặt trời: ánh nắng biến thành điện trong nhà bạn ra sao?.

Đọc thêm: tấm pin 600W ghép inverter hòa lưới được không khi inverter cũ chỉ chịu 13 A?.