1. Yêu Cầu Đối Với Bộ Biến Tần Quang Điện Trong Hệ Thống Điện Mặt Trời
Trong các hệ thống quang điện hiện nay, bộ biến tần (inverter) thường có tuổi thọ chỉ từ 5 đến 10 năm, trong khi các tấm pin mặt trời có thể hoạt động lên đến 25 năm. Điều này khiến bộ biến tần trở thành một trong những thành phần cần có độ tin cậy cao nhất trong hệ thống. Ngành công nghiệp biến tần quang điện đặt ra tiêu chuẩn tuổi thọ sản phẩm từ 20 đến 25 năm, do đó việc đảm bảo độ tin cậy của từng linh kiện là yếu tố quan trọng.
2. Yếu Tố Quan Trọng Để Cải Thiện Tuổi Thọ Biến Tần Quang Điện
Tuổi thọ của bộ biến tần phụ thuộc vào độ bền của các linh kiện bên trong. Trong khi các linh kiện bán dẫn có thể đạt được mức độ bền cao, thì các linh kiện thụ động, đặc biệt là tụ điện phân, lại gặp nhiều thách thức hơn. Do đó, nâng cao độ tin cậy của tụ điện phân chính là một trong những yếu tố then chốt giúp tăng tuổi thọ của bộ biến tần.
3. Vai Trò Của Tụ Điện Phân Trong Biến Tần Quang Điện
Biến tần quang điện là bộ biến tần chuyên dụng sử dụng nguồn điện DC, với tần số đầu ra 50Hz hoặc đồng bộ với lưới điện. Chức năng chính của tụ điện phân trong biến tần là hấp thụ dòng điện có tần số cao do quá trình chuyển mạch của biến tần tạo ra, cùng với dòng điện hài bậc ba và dòng điện hài cao tần của tần số đầu ra.
4. Yêu Cầu Đối Với Tụ Điện Phân Trong Biến Tần Quang Điện
🔹 Điện áp cao: Do quy định an toàn, điện áp đầu ra của các tấm pin quang điện không vượt quá 900V, nên thường sử dụng hai tụ điện phân 450V mắc nối tiếp. Tuy nhiên, để tăng độ an toàn, có thể chọn hai tụ 500V mắc nối tiếp. Việc sử dụng tụ điện có mức điện áp cao hơn giúp giảm số lượng tụ cần mắc nối tiếp, từ đó cải thiện độ tin cậy của hệ thống.
🔹 Chịu dòng gợn cao: Dòng điện chạy qua tụ điện phân trong biến tần thường bằng 0.44 lần giá trị hiệu dụng của dòng điện đầu ra. Nếu một tụ điện phân không đáp ứng được yêu cầu dòng điện, cần mắc nhiều tụ song song. Do đó, sử dụng tụ điện phân có khả năng chịu dòng gợn cao sẽ giúp giảm số lượng tụ mắc song song, tăng cường độ ổn định của hệ thống.
🔹 Tuổi thọ dài: Trong hệ thống điện mặt trời, yêu cầu đặt ra là bộ biến tần phải hoạt động ít nhất 25 năm, ngang bằng với tấm pin quang điện. Tuy nhiên, tụ điện phân hiện tại chỉ có tuổi thọ từ 5 – 10 năm do đặc tính bay hơi của chất điện phân theo thời gian. Vì vậy, ngành công nghiệp tụ điện cần cải tiến công nghệ để sản xuất các tụ điện phân có tuổi thọ cao hơn, đáp ứng nhu cầu của biến tần quang điện.
🔹 Chất lượng giấy cách điện: Tụ điện phân chứa chất điện phân lỏng hoặc rắn, có cực dương và cực âm tương tự như pin. Giấy cách điện trong tụ điện phân đóng vai trò cách ly và cách điện giữa hai lớp lá nhôm của tụ điện. Chất lượng của giấy cách điện ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu điện áp, độ suy hao thấp và trở kháng thấp của tụ.
5. Tụ Điện Phân Phân Cực Và Không Phân Cực
Tụ điện phân phân cực (Polarized Electrolytic Capacitors):
👉 Thường được sử dụng trong mạch nguồn, giúp lọc nguồn, tách tín hiệu, ghép tín hiệu, tạo hằng số thời gian và cách ly DC trong các mạch điện áp trung bình và thấp.Tụ điện phân không phân cực (Non-Polarized Electrolytic Capacitors):
👉 Chủ yếu dùng trong mạch phân tần âm thanh, mạch hiệu chỉnh chữ S trong TV và mạch khởi động động cơ một pha.
Kết Luận
Tụ điện phân đóng vai trò rất quan trọng trong bộ biến tần quang điện. Để đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp năng lượng mặt trời, tụ điện phân cần có độ bền cao, chịu dòng gợn tốt, điện áp lớn và tuổi thọ dài. Việc cải tiến công nghệ sản xuất tụ điện phân sẽ giúp nâng cao độ tin cậy và kéo dài tuổi thọ của bộ biến tần, từ đó tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điện mặt trời.
