Lý thuyết điện & an toànElectrical theory & safety · BàiLesson 2/6
Điện tử công suất trong biến tần
Trong bàiOn this page
The inverter turns DC from panels and battery into usable AC using power electronics. It works by switching semiconductor devices tens of thousands of times per second, shaping voltage efficiently rather than wasting it as heat. Current flows through a chain of DC-DC conversion, maximum power point tracking, and DC-AC inversion. The two switching device families differ in pin names: MOSFET has gate, drain, source, while IGBT has gate, collector, emitter.
Solar Knowledge HubĐiện tử công suất trong biến tầnPower electronics in the inverter
Biến tần là bộ não biến điện một chiều thành xoay chiều dùng được — nhờ đóng cắt bán dẫn hàng chục nghìn lần mỗi giây.The inverter is the brain that turns DC into usable AC — by switching semiconductors tens of thousands of times per second.
| Linh kiệnDevice | Tên chân (VN)Pins (VI) | Tên chân (EN)Pins (EN) |
|---|---|---|
| MOSFETMOSFET | Cổng · Máng · NguồnCổng · Máng · Nguồn | Gate · Drain · SourceGate · Drain · Source |
| IGBTIGBT | Cổng · Cực thu · Cực phátCổng · Cực thu · Cực phát | Gate · Collector · EmitterGate · Collector · Emitter |
Infographic gốc ghép IGBT với bộ chân của MOSFET. IGBT không có chân Drain/Source — mà là Gate/Collector/Emitter.The original infographic gave IGBT the MOSFET’s pins. IGBT has no Drain/Source — it is Gate/Collector/Emitter.
Vì sao biến tần này đắt hơn dù cùng công suất? Đáng nói là chất lượng và số lượng MPPT cùng dải điện áp làm việc — nhiều MPPT, dải rộng giúp khai thác tốt khi mái nhiều hướng hoặc bị che bóng.Why is this inverter pricier at equal power? Often the number and quality of MPPTs and voltage range — more trackers handle multi-orientation or partly-shaded roofs better.
Biến tần là bộ não biến điện một chiều từ tấm pin và pin lưu trữ thành điện xoay chiều dùng được và nó làm việc đó nhờ điện tử công suất. Tài liệu này mở nắp biến tần ra để xem các khối bên trong, từ linh kiện đóng cắt tới bộ bám công suất cực đại, đủ để kỹ thuật viên hiểu sơ đồ và người tư vấn giải thích được giá trị của một biến tần tốt.
- Biến tần dựng trên hai nền, định luật Ôm cùng công suất ở tài liệu 01-01 và kỹ thuật đóng cắt nhanh các linh kiện bán dẫn. Đóng cắt hàng chục nghìn lần mỗi giây cho phép nắn và đổi dạng điện áp một cách hiệu suất cao.
- Dòng điện đi qua một chuỗi khối. Bộ biến đổi một chiều nâng hoặc hạ điện áp, bộ bám công suất cực đại tìm điểm làm việc tối ưu của tấm pin, rồi tầng nghịch lưu đổi một chiều thành xoay chiều.
- Hai linh kiện đóng cắt phổ biến là MOSFET và IGBT. Chúng có tên chân khác nhau và nhầm lẫn tên chân là một lỗi tài liệu thường gặp cần tránh.
Đóng cắt là chìa khóa
Một biến tần không tạo ra năng lượng, nó chỉ định hình lại dòng năng lượng có sẵn. Cách nó làm điều đó hiệu suất cao là bật và tắt dòng điện cực nhanh qua các linh kiện bán dẫn, thay vì cản dòng bằng điện trở vốn sinh nhiều nhiệt. Bằng cách điều chỉnh tỉ lệ thời gian bật so với tắt, biến tần nắn được điện áp trung bình theo ý muốn và dựng được dạng sóng xoay chiều.
Kỹ thuật này gọi là điều chế độ rộng xung. Nó là lý do một biến tần hiện đại đạt hiệu suất chuyển đổi tới khoảng 97 tới hơn 98 phần trăm, phần còn lại mất thành nhiệt trong linh kiện và mạch.
Chuỗi khối bên trong biến tần
Dòng điện từ tấm pin đi qua một chuỗi xử lý trước khi ra tải hoặc lên lưới. Bộ biến đổi một chiều sang một chiều nâng hoặc hạ điện áp, kiểu nâng áp gọi là boost và kiểu hạ áp gọi là buck. Bộ bám công suất cực đại liên tục dò để giữ tấm pin làm việc tại điểm cho công suất lớn nhất. Tầng nghịch lưu dùng các linh kiện đóng cắt để đổi điện một chiều thành xoay chiều cấp cho tải hoặc hòa lưới. Trong một biến tần Hybrid, một bộ điều phối thông minh kết hợp nguồn từ tấm pin, pin lưu trữ, lưới và tải theo thời gian thực.
Bộ bám công suất cực đại đáng được nói thêm vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới sản lượng. Điện áp và dòng tối ưu của tấm pin thay đổi liên tục theo nắng và nhiệt độ. Bộ bám công suất dò điểm tối ưu này nhiều lần mỗi giây, nhờ đó tấm pin luôn cho công suất cao nhất có thể trong điều kiện hiện tại.
Khi khách hỏi vì sao biến tần này đắt hơn biến tần kia dù cùng công suất, một điểm đáng nói là chất lượng và số lượng bộ bám công suất cực đại, cùng dải điện áp làm việc. Nhiều bộ bám và dải rộng giúp khai thác tốt hơn khi mái có nhiều hướng hoặc bị che bóng một phần.
MOSFET và IGBT, đừng nhầm tên chân
Hai họ linh kiện đóng cắt thường gặp là MOSFET và IGBT, chọn theo điện áp và tần số làm việc. Điều cần nhớ là chúng có tên chân khác nhau. MOSFET có ba chân gọi là cổng, máng và nguồn, trong tiếng Anh là gate, drain và source. IGBT có ba chân gọi là cổng, cực thu và cực phát, trong tiếng Anh là gate, collector và emitter.
Đây là một đính chính quan trọng, vì bản infographic gốc ghép IGBT với bộ tên chân của MOSFET. Một biểu tượng vẽ MOSFET với chân gate, drain, source là đúng, nhưng nếu nhãn ghi đó là IGBT thì sai. Trong tài liệu kỹ thuật, ghi đúng tên chân theo đúng loại linh kiện là chi tiết nhỏ thể hiện sự chính xác.
Trên thực tế, MOSFET thường dùng ở phía điện áp thấp và tần số đóng cắt cao, còn IGBT mạnh ở phía điện áp cao và dòng lớn. Nhiều biến tần dùng kết hợp cả hai ở các tầng khác nhau. Khi đọc sơ đồ hoặc tài liệu sửa chữa, xác định đúng loại linh kiện giúp tra đúng thông số chịu áp và chịu dòng.
English summary
The inverter turns DC from panels and battery into usable AC using power electronics. It works by switching semiconductor devices tens of thousands of times per second, shaping voltage efficiently rather than wasting it as heat. Current flows through a chain of DC-DC conversion, maximum power point tracking, and DC-AC inversion. The two switching device families differ in pin names: MOSFET has gate, drain, source, while IGBT has gate, collector, emitter.
| English | Tiếng Việt |
|---|---|
| Switching device | Linh kiện đóng cắt |
| Maximum power point tracking | Bám công suất cực đại |
| Buck / boost converter | Bộ hạ áp / nâng áp |
| Pulse width modulation | Điều chế độ rộng xung |
| Inverter stage | Tầng nghịch lưu |
Kiến trúc chuỗi khối biến tần, vai trò buck boost và MPPT theo TYCORUN và Wikipedia về MPPT. Nguyên lý đóng cắt và điều chế độ rộng xung theo tài liệu nhà sản xuất biến tần. Tên chân MOSFET gồm gate, drain, source và IGBT gồm gate, collector, emitter theo Electronics Tutorials và Infineon, đây là điểm đính chính so với bản gốc. Dải hiệu suất chuyển đổi 97 tới hơn 98 phần trăm trình bày kỹ trong chương 04 về biến tần.