Biến tần 1 pha là thành phần trong hệ thống điện năng lượng mặt trời. Biến tần giúp chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ nguồn điện mặt trời sang dạng xoay chiều (AC). Sau đó cung cấp điện AC đã chuyển đổi cho các tải tiêu thụ trong nhà hoặc lưới điện công cộng. Theo đó, đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa và đồng bộ hóa hoạt động hiệu suất của toàn bộ hệ thống. Hãy cùng KITAWA tìm hiểu chi tiết khái niệm biến tần 1 pha là gì, cấu tạo & nguyên lý hoạt động và ứng dụng trong hệ thống điện.

Biến tần 1 pha là gì?

Biến tần 1 pha là thiết bị cần thiết trong hệ thống điện mặt trời, thực hiện chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) tạo ra từ tấm pin thành dòng điện xoay chiều (AC) dùng cho thiết bị gia đình hoặc cung cấp vào lưới điện công cộng.

Bên cạnh đó, biến tần điện mặt trời 1 pha còn điều chỉnh thông số như tần số, điện áp, đảm bảo AC đáp ứng tiêu chuẩn hệ thống điện. Ngoài ra, nó điều chỉnh công suất đầu ra và bảo vệ hệ thống khỏi sự cố, quá tải.

Sử dụng biến tần 1 pha giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống điện mặt trời, đồng bộ hóa dòng điện AC với lưới điện. Đồng thời điều chỉnh, kiểm soát dòng điện AC đáp ứng nhu cầu sử dụng điện, giảm thiểu lãng phí điện năng. Tuy nhiên loại biến tần này thường ít được ưa chuộng hơn loại biến tần 3 pha.

Cấu tạo biến tần 1 pha

Cấu tạo cơ bản của biến tần 1 pha dùng trong điện mặt trời bao gồm các thành phần thiết yếu sau:

Mạch tăng áp và lọc DC: Tiếp nhận dòng điện một chiều (DC) có điện áp thấp, thay đổi từ tấm pin mặt trời. Mạch này tăng điện áp DC lên mức cao hơn, ổn định hơn để tối ưu hóa quá trình chuyển đổi và đảm bảo điện áp phù hợp với lưới điện AC. Thường dùng cuộn cảm và tụ điện để lọc nhiễu, ổn định dòng DC trước khi đưa vào mạch nghịch lưu.
Mạch nghịch lưu: Đây là bộ phận cốt lõi giúp chuyển đổi điện áp DC cao áp đã được tăng áp thành điện áp xoay chiều (AC) chuẩn (ví dụ: 220V/50Hz). Mạch nghịch lưu sử dụng các thiết bị chuyển mạch tốc độ cao như IGBT hoặc MOSFET. Các thiết bị này bật/tắt theo điều chế độ rộng xung (PWM) do mạch điều khiển tạo ra, hình thành sóng sin AC.
Mạch điều khiển: kiểm soát, giám sát hoạt động biến tần, đảm đảm bảo dòng điện, điện áp đầu ra chính xác tuyệt đối. Bộ phận này sử dụng linh kiện điện tử và vi điều khiển (Microcontroller) để thực hiện các chức năng điều chỉnh tần số, điều chỉnh độ rộng xung (PWM – Pulse Width Modulation) và bảo vệ hệ thống.

Ngoài ra, biến tần còn có thể tích hợp các bộ phận khác:

Bộ lọc AC: Sử dụng cuộn cảm và tụ điện ở đầu ra AC để giảm nhiễu sóng hài và đảm bảo chất lượng dòng điện AC đáp ứng tiêu chuẩn lưới điện.
Hệ thống làm mát: Quạt, tản nhiệt để đảm bảo các linh kiện công suất (như IGBT) hoạt động ổn định, tránh quá nhiệt.
Bàn phím & màn hình hiển thị: Dùng để cài đặt, hiển thị thông số vận hành, trạng thái lỗi (như Điện áp, Công suất, Sản lượng điện).
Module truyền thông: Cho phép kết nối biến tần với hệ thống giám sát từ xa (qua Wi-Fi, Ethernet, RS485/Modbus) để người dùng theo dõi hiệu suất

Nguyên lý hoạt động của biến tần 1 pha trong hệ thống điện mặt trời

Nguyên lý hoạt động biến tần 1 pha bao gồm 4 bước chính để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện AC sử dụng được:

Tiếp nhận dòng điện DC: Tấm pin mặt trời tạo ra dòng điện một chiều (DC) khi nhận ánh sáng. Dòng điện DC này được đưa vào biến tần 1 pha để thực hiện chuyển đổi thành dạng dòng điện xoay chiều (AC).

Mạch chỉnh lưu: Biến đổi dòng điện này thành dòng điện một chiều (DC) ổn định. Mạch chỉnh lưu sử dụng Sử dụng các thiết bị chỉnh lưu (như diode) để lọc bỏ thành phần xoay chiều và ổn định chất lượng dòng điện DC.

Mạch nghịch lưu: Chuyển đổi DC thành dòng điện xoay chiều (AC). Mạch nghịch lưu sử dụng các thiết bị chuyển mạch như IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Quá trình chuyển đổi được kiểm soát thông qua điều chế độ rộng xung PWM để tạo ra dòng điện AC với tần số và độ rộng xung chính xác.

Điều chỉnh và kiểm soát: Mạch điều khiển của biến tần 1 pha có nhiệm vụ điều chỉnh và kiểm soát các thông số của dòng điện AC đầu ra, bao gồm: tần số, điện áp, công suất. Chức năng này đảm bảo dòng điện AC đáp ứng tiêu chuẩn hệ thống điện và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điện mặt trời.

Đầu ra và sử dụng: Dòng điện AC (đã được chuyển đổi bởi biến tần) sẽ được phân phối theo 2 cách: Sử dụng trực tiếp để cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ và hệ thống điện trong nhà. Hoặc nếu điện năng mặt trời vượt quá nhu cầu sử dụng, dòng điện AC dư sẽ được đưa vào lưới điện công cộng để cung cấp cho người dùng khác.

Ứng dụng biến tần 1 pha trong hệ thống điện năng lượng mặt trời

Biến tần điều chỉnh dòng điện: Biến tần 1 pha chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC). Đây là quy trình thiết yếu để cung cấp năng lượng cho thiết bị gia đình và đưa vào lưới điện công cộng. Biến tần đảm bảo AC đầu ra có tần số và điện áp phù hợp với hệ thống điện.
Điều chỉnh công suất: Biến tần 1 pha điều chỉnh công suất đầu ra từ hệ thống điện mặt trời. Khi năng lượng mặt trời thay đổi (suốt ngày), biến tần tự động điều chỉnh công suất để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống. Điều này đảm bảo hệ thống sản xuất và sử dụng năng lượng hiệu quả.
Điều khiển và theo dõi: Biến tần 1 pha tích hợp chức năng điều khiển và theo dõi toàn diện. Theo đó người dùng thiết lập các thông số, chế độ hoạt động để tùy chỉnh hệ thống điện mặt trời. Thông qua giao diện hoặc màn hình hiển thị, người dùng theo dõi trực quan các thông số vận hành quan trọng: công suất đầu ra, dòng điện, điện áp, và hiệu suất tổng thể.
Bảo vệ và an toàn: Biến tần liên tục giám sát hệ thống để phát hiện các sự cố như quá dòng, quá áp, quá tải, và ngắn mạch. Khi phát hiện tình huống bất thường, biến tần sẽ ngắt kết nối hệ thống. Điều này đảm bảo an toàn và bảo vệ các thành phần khác của hệ thống điện mặt trời khỏi hư hại.

Biến tần 1 pha là thành phần quan trọng trong hệ thống điện mặt trời, giúp chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ nguồn điện mặt trời sang dạng xoay chiều (AC). Mong rằng những chia sẻ chuyên môn từ KITAWA sẽ giúp quý khách hàng hiểu rõ biến tần 1 pha là gì và ứng dụng của nó trong hệ thống điện mặt trời hiện đại.