Cải tiến thuật po dò điểm công suất cực đại cho pin mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ CẢI TIẾN THUẬT P&O DÒ ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CHO PIN MẶT TRỜI GVHD: TRƯƠNG VIỆT ANH SVTH: LƯƠNG XUÂN TRƯỜNG MSSV: 14142348 SKL 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẢI TIẾN GIẢI THUẬT P&O DÒ ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CHO PIN MẶT TRỜI SVTH : MSSV : KHOÁ: NGÀNH: GVHD: LƯƠNG XUÂN TRƯỜNG 14142348 2014 CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lương Xuân Trường Ngành: CNKT Điện – Điện tử Giảng viên hướng dẫn: Trương Việt Anh Ngày nhận đề tài: 5/3/2018 MSSV: 14142348 Lớp: 14142CL1 ĐT: 0913117659 Ngày nộp đề tài: 16/7/2018 Tên đề tài: Cải tiến giải thuật P&O dò điểm công suất cực đại cho pin mặt trời Các số liệu, tài liệu ban đầu: − Tài liệu thuật tốn dò điểm cơng śt cực đại − Giáo trình điện tử công suất Nội dung thực hiện đề tài: − Nghiên cứu phương pháp dò điểm cực đại cho pin mặt trời đề xuất cải tiến giải thuật − cải tiến dò điểm công suất cực đại thành mô hình lượng mặt trời nối bus DC − Thi công thực nghiệm mô hình, giải thuật đã đề xuất Sản phẩm: Giải thuật mô hình TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: .) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii LỜI CẢM ƠN  Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS.TS Trương Việt Anh đã tận tình hướng dẫn trình thực hiện đồ án Xin cảm ơn thầy TS Trần Quang Thọ phòng Thí nghiệm Năng lượng tái tạo & Hệ thống điện đã tạo điều kiện thiết bị giúp em hoàn chỉnh mô hình Cảm ơn Thầy cô khoa Điện – Điện tử khoa Đào tạo chất lượng cao trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM đã hỗ trợ em rất nhiều trình học tập tại trường Cuối cùng em xin cảm ơn cha mẹ, người thân đã ở bên động viên em suốt thời gian qua Sinh viên Lương Xuân Trường iv TÓM TẮT Nhu cầu lượng ngày tăng lên tác động của việc gia tăng dân số sự phát triển hoạt động kinh tế Tuy nhiên, nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt Đồng thời, việc sử dụng nhiều nhiên liệu đốt gây vấn đề lớn môi trường hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm không khí… Thế giới có xu hướng khai thác nguồn lượng tái tạo (NLMT, gió, địa nhiệt sinh khối) chúng thân thiện với môi trường không bị cạn kiệt Trong đó, NLMT được sử dụng phổ biến nhất vì ánh sáng mặt trời có sẵn nơi Hệ thống điện mặt trời hiện có dạng: sử dụng nhiệt mặt trời hoặc pin quang điện (PV) Các tấm pin mặt trời biến đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành lượng điện dựa vào hiện tượng quang điện Trong điều kiện thực tế ở nước ta hiện nay, chi phí phát điện của hệ thống còn rất lớn so với lượng truyền thống, chúng chủ yếu được dùng độc lập với lưới điện quốc gia Các hệ thống thường được cấu trúc thành lưới điện độc lập hoặc phối hợp với nguồn lượng khác gió hay diesel Nội trở của hệ thống pin có trị số lớn đáng kể phụ thuộc vào điều kiện môi trường (chủ yếu bức xạ nhiệt độ) Vì vậy, công suất tấm pin phụ thuộc vào sự tương quan điện trở tải nội trở nguồn Để đạt được công suất cực đại, biến đổi điện áp DC được ứng dụng với nhiều thuật toán khác để dò điểm cực đại Trong luận văn này, giải thuật được phát triển từ giải thuật P&O được đề xuất giúp tăng tốc độ dò điểm cực đại giảm sự dao động điện áp tải Để lưới điện mặt trời có thể hoạt động hiệu quả, bus DC được sử dụng việc kết nối hệ thống điện lại với Bài toán đặt ở để có thể vừa ổn định điện áp bus DC công suất phát hoặc tải thay đổi vừa có thể tận dụng được công suất cực đại lấy từ tấm pin Đã có nhiều phương án được đề xuất Luận văn đề xuất kết hợp hệ thống với nguồn dự phòng (acquy) qua mạch biến đổi điện áp chiều (Bidirectional) v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢNG, BIỂU ĐỒ ix CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .1 1.1 Giới thiệu 1.2 Các nghiên cứu liên quan .3 1.2.1 Dò điểm công suất cực đại cho pin mặt trời .3 1.2.2 Nâng cao hiệu nối lưới của pin lượng mặt trời 1.2.3 Tăng hiệu suất sử dụng bằng nguồn hybrid .5 1.3 Nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Điểm của luận văn CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Pin mặt trời, cấu tạo nguyên lý hoạt động 2.1.1 Cấu tạo .8 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 2.1.3 Phân loại pin mặt trời .10 2.1.4 Đặc tính làm việc của pin mặt trời 10 2.2 Bộ chuyển đổi DC-DC Converter 15 2.2.1 Mạch buck 15 2.2.2 Mạch boost .18 2.2.3 Mạch Buck – Boost: .19 2.3 Điểm làm việc cực đại của pin mặt trời MPP 20 2.4 Các phương pháp phổ biến dò tìm điểm công suất cực đại pin mặt trời .21 2.4.1 Phương pháp điện áp hằng số 21 2.4.2 Phương pháp P&O (Perturb and Observe) .22 vi 2.4.3 Phương pháp INC (Incremental Conductance) 24 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TRÌNH TOÁN 26 3.1 Cải tiến giải thuật P&O 26 3.2 Cấu hình bus DC 28 3.2.1 Đề xuất mô hình .28 3.2.2 Điều khiển ổn áp .29 3.2.3 Đề xuất giải thuật điều khiển bus DC 30 3.3 Xác định yêu cầu thiết kế .30 3.3.1 Thông số kỹ thuật 31 3.3.2 Dòng điện lớn nhất khóa điện 31 3.3.3 Cuộn cảm 31 3.3.4 Chọn diode chỉnh lưu .32 3.3.5 Chọn tụ điện 32 3.3.6 Mạch kích cho Boost DC 33 3.3.7 Mạch kích cho Bi – Directional .34 3.3.8 Thiết kế mạch đo lường 35 3.3.9 Mạch lọc thông thấp .36 CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HỆ THỐNG .37 4.1 Bộ mô phỏng pin lượng mặt trời 37 4.2 Mạch Boost DC .38 4.3 Bộ biến đổi điện áp hướng 39 4.4 Module giảm áp DC – DC .39 4.5 Cảm biến dòng điện ACS712 20A 40 4.5 IC giải mã 74HC238 40 4.6 Bộ điều khiển trung tâm .41 4.7 Phụ tải 41 4.8 Thi công mạch in 41 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG, THỰC NGHIỆM 43 5.1 Kết mô phỏng 43 5.1.1 Kết mô phỏng MPPT .43 5.1.2 Kết mô phỏng Bus DC .50 vii 5.2 Kết thực nghiệm 51 5.2.1 Dạng sóng điện áp linh kiện: 51 5.2.2 Khảo sát hiệu suất của mạch: 53 5.2.3 Khảo sát hiệu suất dò MPPT: 53 5.2.4 Khảo sát mô hình bus DC: 54 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 6.1 Kết luận 54 6.2 Hướng phát triển 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC: chương trình arduino DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PV: Photovoltalic MPP: Maximum Power Point MPPT: Maximum Power Point Tracking DC: Direct Current AC: Alternate Current P&O: Perturb and Observe INC: Incremental Conductance PID: Proportional-Integral-Derivative MOSFET: Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢNG, BIỂU ĐỒ Hình 1: Mạng lưới pin bị bóng che (a) đặc tuyến P - V của mỗi dãy (b) Hình 2: Điểm công suất cực đại của pin mặt trời Hình 3: Một hệ thống nối lưới tiêu biểu Hình 4: Cấu hình hệ thống điện Hybrid Hình 2: Bức xạ mặt trời ngày 11/2017 Hình 1: Tổng số giờ nắng 5/2015 Hình 3: Cấu tạo của tế bào quang điện Hình 4: Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời .9 Hình 5: Hiện tượng quang điện Hình 6: Điện áp hở mạch của tấm pin 10 Hình 7: Dòng điện ngắn mạch của tấm pin 11 Hình 8: Sơ đồ tương đương của pin mặt trời .11 Hình 9: Mô đun pin mặt trời 12 Hình 10: Đường cong đặc trưng V - I của pin mặt trời phụ thuộc vào cường độ bức xạ 13 Hình 11: Đặc tuyến P - V .13 Hình 12: Đặc tính V - I của pin mặt trời phụ thuộc vào nhiệt độ của pin 14 Hình 13: Đường đặc tính tải đặc tính của pin mặt trời 14 Hình 14: Sơ đồ nguyên lý giảm áp Buck 16 Hình 15: Dạng sóng điện áp dòng điện của mạch Buck 16 Hình 16: Sơ đồ nguyên lý mạch Boost 18 Hình 17: Dạng sóng dòng điện điện áp của mạch Boost 18 Hình 18: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost 19 Hình 19: Đặc tuyến I-V, P-V của pin mặt trời với điểm công suất cực đại 20 Hình 20: Sơ đồ khối của hệ thống MPPT tiêu biểu .21 Hình 21: Đường đặc tính P-V giải thuật P&O 22 Hình 22: Lưu đồ giải thuật P&O 23 Hình 23: Độ dốc (dP/dV) của PV 24 Hình 24: Giải thuật INC .25 Hình 1: Lưu đồ giải thuật đề xuất 27 Hình 2: Cấu hình hệ thống Bus DC .28 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý mạch Bi - directional 28 Hình 4: Bộ điều khiển PID 29 Hình 5: Lưu đồ điều khiển bus DC 30 Hình 6: Mạch kích MOSFET cho Boost DC 34 Hình 7: Mạch kích MOSFET cho Bi - directional 35 ix Hình 8: Sơ đồ nguyên lý đo điện áp .35 Hình 9: Sơ đồ nguyên lý đo dòng điện .36 Hình 1: Bộ mô phỏng pin mặt trời Chroma 62050H 37 Hình 2: Giao diện phần mềm Chroma Array Simulation 38 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý Boost DC MPPT .38 Hình 4: Sơ đồ biến đổi Bi - Directional 39 Hình 5: Bộ giảm áp DC dùng LM2596 39 Hình 6: Cảm biến dòng ACS712 40 Hình 7: Arduino Uno R3 41 Hình 8: Phụ tải dùng mô hình .41 Hình 9: Vùng chuyển mạch mạch biến đổi điện áp 42 Hình 10: Sản phẩm hoàn chỉnh 42 Hình 1: Mạch boost mô phỏng dò MPPT PSIM 43 Hình 2: Đồ thị công suất độ rộng xung với giải thuật đề xuất 44 Hình 3: Dạng sóng điện áp dòng điện tấm pin 45 Hình 4: Dạng sóng điện áp dòng điện tải 46 Hình 5: Dạng sóng công suất sự thay đổi độ rộng xung 47 Hình 6: Dạng sóng điện áp dòng điện với P&O thường 48 Hình 7: Điện áp dòng điện tải 49 Hình 8: Dạng sóng mô phỏng bus DC 50 Hình 9: Dạng sóng điện áp cực G của MOSFET 51 Hình 10: Dạng sóng điện áp VDS 52 Hình 11: Dạng sóng điện áp .52 Hình 12: Hiệu suất của Boost MPPT 53 Hình 13: Thực nghiệm trình dò MPPT 53 Hình 14: Kết thực nghiệm bus DC 54 Bảng 1: Bảng trạng thái điều khiển Bi - Directional 40 x Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Trong bối cảnh khủng hoảng hiện nay, ứng dụng lượng tái tạo được quan tâm phát triển tại nhiều nước thế giới Trong đó, nguồn lượng mặt trời được cho ổn định dồi nhất Với rất nhiều lợi thế mặt tự nhiên,Việt Nam sở hữu tiềm rất lớn việc khai thác nguồn lượng này: nước nhận bức xạ trung bình nhiều nhất đồ thế giới, với dường bờ biển dài 3.000km, hàng nghìn đảo có cư dân sinh sống Hiện nay, có thêm nhiều dự án điện mặt trời đã được xây dựng phạm vi nước tiền đề quan trọng góp phần giải quyết toán lượng tượng lai, làm đa dạng hóa thành phần lưới điện quốc gia đáp ứng nhu cầu cung cấp điện cho nhiều hộ dân cư, đặc biệt ở vùng sâu vùng xa, biên giới hải đảo, nơi mà việc cấp điện lưới gặp nhiều khó khăn chi phí Vài năm trở lại đây, nguồn nhiên liệu hóa thạch như: xăng, dầu, than đá, có dấu hiệu bị cạn kiệt đi, kèm theo đó giá leo thang, ô nhiễm môi trường kèm theo biến đổi khí hậu, người dân đã ý thức được tầm quan trọng tính kinh tế của nguồn lượng tái tạo Do đó pin mặt trời dần đưa vào gần với sống của người dân Từ thiết bị công suất nhỏ như: quạt, đèn, tivi…đến thiết bị như: động cơ, máy bơm nước… được cung cấp từ tấm pin mặt trời Chính thế, vấn đề cơng suất của tấm pin mặt trời quyết định tính hiệu suất hiệu của chúng sống Tuy nhiên, nguồn lượng tái tạo mang chung nhược điểm tính linh hoạt không cao cơng śt hồn tồn phụ thuộc vào điều kiện môi trường Chính vì vậy, vấn đề đặt phải để điều khiển hệ thống cho có thể thu được lượng cao nhất hiệu nhất Bài viết [1] đã phân tích chất của tốn dò điểm cơng śt cực đại chính phối hợp tổng trở tải nguồn đồng thời phân tích biến đổi tổng trở tương đương của mạch biến đổi điện áp DC thường dùng hiện nay, nhiên mô hình được đề cập phân tích mạch Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh điều kiện lý tưởng – không có nội trở linh kiện Điều không sát với thực tế, đặc biệt cuộn dây Đã có nhiều nghiên cứu công bố giải thuật dò công suất cực đại được đưa ra, viết tổng quan giải thuật đã nghiên cứu được trình bày [2] Trong đó tổng hợp lại giải thuật dò điểm công suất cực đại phổ biến nhất hiện P&O INC cùng số biến thể cải tiến của chúng Trong [3 - 4], mô hình giải thuật P&O INC đã được mô phỏng lại phần mềm PSIM Một giải thuật P&O với độ ổn định cao P&O truyền thống được trình bày [5] Các nghiên cứu đóng vai trò rất quan trọng việc tối ưu hóa hệ thống lượng mặt trời hiện Khi kết nối hệ thống nguồn pin mặt trời lớn, sẽ có nhiều tấm pin mắc song song nối tiếp với Khi đó, nếu hoặc vài phần tử nhận bức xạ thấp bóng che, đặc tuyến của hệ thống không chỉ tồn tại mà nhiều cực trị với công suất cực đại khác hình 1.1 Với giải thuật leo dốc truyền thống ta chỉ có thể dò được cực trị nên cần có giải thuật để giải quyết tình trạng Một viết tổng quan giới thiệu số giải thuật hiện đại được thiết kế để tìm điểm làm việc có công suất lớn nhất đã được nêu [6] Các giải thuật đóng vai trò quan trọng hệ thống có quy mô lớn (a) (b) Hình 1: Mạng lưới pin bị bóng che (a) đặc tuyến P - V của mỗi dãy (b) Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh Trong số giải pháp được đưa ra, phương án sử dụng bus DC thu thập sử dụng lượng mặt trời tỏ có hiệu nhất Lý cấu hình góp DC ta chỉ cần hòa nguồn DC với nhau, dễ dàng so với việc hòa đồng nguồn AC cần phải quan tâm đếc đồng pha tần số Đây vấn đề nan giải hệ thống nhỏ bởi chi phí cho việc hòa đồng cao Tuy nhiên, việc đồng nguồn DC cũng gặp phải số khó khăn lớn, đặc biệt việc công suất tải thay đổi theo thời gian Ngoài ra, với đặc điểm của lượng mặt trời phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, vị trí địa lý, mùa năm… làm tăng sự mất cân đối công suất nguồn công suất tải Việc đòi hỏi phải có nguồn dự trữ phụ chạy song song với nguồn pin mặt trời để đảm bảo lưới điện chạy ổn định liên tục 1.2 Các nghiên cứu liên quan Hiện thế giới đã công bố rất nhiều nghiên cứu liên quan đến vấn đề sử dụng hiệu hệ thống pin mặt trời, có thể chia thành ba hướng chính sau: 1.2.1 Dị điểm cơng suất cực đại cho pin mặt trời Đây vấn đề được quan tâm nhiều nhất số hướng nghiên cứu Với mạng lưới pin PV, công suất thu được sẽ khác điều kiện môi trường hay điện trở tải khác Do đó, cần phải xây dựng phương pháp để tấm pin mặt trời hoạt động ở điểm có cơng śt lớn nhất, giúp nâng cao hiệu suất sử dụng tránh lãng phí Mục đích cuối dị tiềm được điểm cơng śt cực đại cách nhanh nhất có để, đáp ứng điều kiện thay đởi của mơi trường bên ngồi Vì việc dò tìm điểm công suất cực đại của pin mặt trời phần không thể thiếu bất cứ hệ thống pin mặt trời Hình 1.1 trình bày đặc tuyến điển hình của tấm pin mặt trời Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh Hình 2: Điểm công suất cực đại của pin mặt trời Hiện có rất nhiều phương pháp dò tiềm điểm công suất cực đại của pin mặt trời với sự khác biệt ở nhiều khía cạnh như: độ phức tạp, tốc đồ dò điểm công suất cực đại, số lượng cảm biến, phương pháp dò điểm… Mục tiêu nghiên cứu của đề tài dò tìm điểm công suất cực đại của pin quang điện với khả đáp ứng điều kiện môi trường thay đổi như: nhiệt độ, cường độ bức xạ… với kinh phí thấp nhất 1.2.2 Nâng cao hiệu quả nối lưới pin lượng mặt trời Các nghiên cứu tập trung vào việc nâng cao độ hiệu của hệ thống PV nối lưới Để sử dụng nguồn lượng cách hiệu nhất thì vấn đề nối với lưới điện chung rất quan trọng Khi đó, tấm pin sẽ vận hành tại vị trí cực đại Hình 3: Một hệ thống nối lưới tiêu biểu Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh 1.2.3 Tăng hiệu suất sử dụng bằng nguồn hybrid Nhằm giải quyết hiệu vấn đề cung cấp điện, việc phối hợp đa dạng nhiều nguồn điện khác rất cần thiết vì chúng có thể bù trừ lẫn khuyết điểm của nguồn riêng biệt tăng độ tin cậy của hệ thống điện quốc gia Nhiều nguồn điện khác được kết nối với hệ thống điện hình Cấu hình hybrid thường được dùng ở nơi có nhu cầu phụ tải cao, đó có thể linh hoạt thay đổi phân bố công suất lưới đảm bảo việc cung cấp điện được liên tục Hình 4: Cấu hình hệ thống điện Hybrid 1.3 Nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu Qua trình nghiên cứu tổng quát hướng nghiên cứu lượng mặt trời hiện nay, viết đưa mục tiêu sau: - Nghiên cứu, phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống pin mặt trời, tìm hiểu đặc tuyến I – V P – V của pin yếu tố ảnh hưởng đến nó - Nghiên cứu phương pháp dò tìm điểm công suất cực đại đã có đề xuất xây dựng giải thuật cải tiến khắc phục nhược điểm của giải thuật truyền thống - Áp dụng điều khiển ổn áp vào hệ thống kết nối pin mặt trời tạo góp có điện áp ổn định đơn giản hóa việc vận hành lưới điện Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh - Đề xuất mô hình kết nối vừa đảm bảo tận dụng tối đa công suất tấm pin vừa có thể kết nối với góp ở điện áp ổn định phạm vi cho phép - Mô phỏng, thi công thực nghiệm mô hình cùng giải pháp đề xuất để kiểm chứng độ tin cậy của mô hình 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu - Nghiên cứu cấu tạo biểu diễn mơ hinh tốn học của pin mặt trời - Tìm hiểu phương pháp dò điểm cơng śt cực đại - Mô phỏng tăng áp DC phần mềm PSIM - Xây dựng giải thuật hiệu giải thuật truyền thống - Phát triển mô hình của biến đổi điện áp mở rộng ứng dụng cải thiện việc vận hành hệ thống - Thi công mô hình thực hiện thí nghiệm khảo sát phần cứng phần mềm 1.5 Điểm mới luận văn Luận văn đề xuất phương án sử dụng lượng mặt trời cách hiệu nhất cho vùng sâu, vùng xa, vùng gặp khó khăn mặt địa lý Với khả tận dụng triệt để cao nhất nguồn điện thu được từ mặt trời sẽ góp phần nâng cao hiệu sử dụng của hệ thống lượng mặt trời độc lập hiện CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tại Thái Lan, Malaysia, Trung Quốc, Hàn Quốc từ nhiều năm đã coi hướng phát triển lượng tái tạo quốc sách thế lượng mặt trời ở có sự tăng trưởng rất mạnh chiếm tỷ lệ đáng kể cấu phân bổ điện Tại Mỹ, Hungary, Đức, Thụy Sỹ từ nhiều năm cũng đã tăng nhanh tốc độ xây dựng nhà máy sản xuất pin mặt trời, đó chủ yếu xây dựng nhà máy sản xuất pin màng mỏng vô định hình Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh Ở Việt Nam, Vị trí địa lý đã ưu cho chúng ta nguồn lượng tái tạo vô lớn, đặc biệt lượng mặt trời Nằm gần đường xích đạo, Việt Nam nằm khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, lượng bức xạ mặt trời trung bình đạt đến 5kWh/m2 mỗi ngày Đây nguồn lượng sạch, thân thiện với môi trường trữ lượng gần vô tận Dưới biểu đồ bức xạ lượng mặt trời trung bình ngày nước tháng 11, năm 2017 tổng số giờ nắng vào tháng 5, năm 2015 Hình 2: Tổng số giờ nắng 5/2015 Hình 1: Bức xạ mặt trời ngày 11/2017 Tuy nhiên, với tiềm lớn song lượng mặt trời lại gặp rào cản lớn kỹ thuật rào cản khác Rào cản kỹ thuật thách thức lớn cho việc sử dụng pin mặt trời hiện bởi giá thành cao hiệu suất chuyển đởi lượng cịn thấp Giá của mơ đun pin mặt trời cao Ngồi cịn rào cản khác thiếu sự hỡ trợ sách của phủ, nhận thức của người lượng, sự tham gia của tổ chức cá nhân vào dự án phát triển nguồn lượng tái tạo Để khắc phục rào cản đó, đặc biệt liên quan đến giá thành hiệu suất của pin mặt trời đã có nhiều giải pháp được đưa Tiêu biểu nhà khoa học đã nghiên cứu nâng cao hiệu suất của pin mặt trời bằng cách nâng cao hiệu suất Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh chuyển đổi lượng., có hai phương pháp đó cải thiện hiệu suất của pin dựa công nghệ sản xuất pin cải thiện phương pháp sử dụng pin mặt trời 2.1 Pin mặt trời, cấu tạo nguyên lý hoạt động Pin mặt trời hay được biết pin quang điện (PV) nguồn điện hoạt động dựa hiện tượng quang điện bán dẫn thực hiện biến đổi quang thành điện Để làm nên pin mặt trời cần sử dụng vật liệu bán dẫn, đó phở biên nhất Silic Ở nhiệt độ phịng thí nghiệm (khoảng 28 °C), Silic nguyên chất dẫn điện thế chúng được thêm vào lượng nhỏ nguyên tố nhóm III hay V Các nguyên tử chiếm vị trí của nguyên tử silic mạng tinh thể, liên kết với nguyên tử silic bên cạnh tạo thành mạng silic (mạng tinh thể) Silic kết hợp với nguyên tử nhóm III, V tạo bán dẫn loại p, n Khi bị kích thích, electron bị bứt khỏi liên kết, nhảy từ vùng hoá trị lên vùng dẫn để lại lỡ trống tích điện dương vùng hố trị Lúc chất bán dẫn dẫn điện 2.1.1 Cấu tạo Cấu tạo của pin mặt trời bao gồm lớp bán dẫn loại p lớp loại nghép lại với nhau, tạo thành bề mặt tiếp xúc gọi tiếp giáp p – n mỗi lớp tiếp giáp gọi tế bào quang điện Hình 2.1 trình bày cấu tạo của tế bào quang điện Hình 3: Cấu tạo của tế bào quang điện Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Trương Việt Anh 2.1.2 Nguyên lý hoạt động Hình 4: Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời hiện tượng quang điện xảy lớp tiếp xúc P-N Hình 5: Hiện tượng quang điện Khi photon được hấp thụ, lượng của nó được truyền đến hạt electron màng tinh thể Thông thường electron lớp cùng, thường được kết dính với ngun tử lân cận thế khơng thể di chuyển xa Khi electron được kích thích, nó trở thành electron tự Khi đó nguyên tử sẽ thiếu electron đó gọi lỗ trống Lỗ trống tạo điều kiện cho electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào lỗ trống, điều tạo lỗ trống cho nguyên tử lân cận có "lỡ trống" Cứ tiếp tục lỗ trống di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn Một photon chỉ cần có lượng lớn luợng đủ để kích thích electron lớp ngồi dẫn điện Tuy nhiên, tần số của mặt trời thường tương đương S K L 0 ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẢI TIẾN GIẢI THUẬT P&O DÒ ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CHO PIN MẶT TRỜI SVTH :... cứu phương pháp dò điểm cực đại cho pin mặt trời đề xuất cải tiến giải thuật − cải tiến dò điểm công suất cực đại thành mô hình lượng mặt trời nối bus DC − Thi công thực nghiệm... tài: Cải tiến giải thuật P&O dò điểm công suất cực đại cho pin mặt trời Các số liệu, tài liệu ban đầu: − Tài liệu thuật tốn dò điểm cơng śt cực đại − Giáo trình điện tử công suất