uffile-upload-no-title30306

CÔNG NGHỆ Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 9 2019 38 KHOA HỌC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MATLAB/SIMULINK MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI RESEARCH MODELLING PHOTO VOLTAIC SOLAR BY MATLAB/SIMULINK Ngu[.]

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MATLAB/SIMULINK MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI RESEARCH MODELLING PHOTO VOLTAIC SOLAR BY MATLAB/SIMULINK Nguyễn Ngọc Tiến1, Nguyễn Bá Phú2, Đỗ Thế Tân2, Nguyễn Văn Hùng3,* TÓM TẮT Điện mặt trời nguồn lượng tái tạo có tốc độ phát triển nhanh chóng thời gian gần Q trình kết nối điện mặt trời vào lưới điện quốc gia gây nhiều ảnh hưởng lên lưới, việc mô hệ thống điện mặt trời phục vụ công tác nghiên cứu cần thiết Trong báo này, mơ hình điện mặt trời xây dựng áp dụng mơ số tốn Matlab/Simulink Từ khóa: Điện mặt trời, nối lưới, Matlab/Simulink ABSTRACT Solar electricity is a renewable energy source that has grown rapidly in recent times The process of connecting solar power to the national grid has a lot of impact on the grid, so it is necessary to simulate the solar power system for research In this paper, the model of solar power is built and simulated some basic problems in Matlab /Simulink Keywords: Solar electricity, grid connected , Matlab/Simulink Lớp Điện - K10 , Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Lớp Điện - K10 , Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội * Email: vanhung312@gmail.com GIỚI THIỆU Hiện nguồn lượng truyền thống như: dầu mỏ, khí đốt tự nhiên than đá ngày cạn kiệt Vì vậy, cần phải tìm kiếm nguồn lượng để thay Giải pháp nghiên cứu sử dụng nguồn lượng tái tạo Một số nguồn lượng tái tạo có tiềm phát triển với Việt Nam lượng mặt trời Năng lượng mặt trời thu trái đất dòng xạ điện từ xuất phát từ mặt trời đến trái đất Theo dự đoán nhà khoa học, tiếp tục nhận dòng lượng phản ứng hạt nhân mặt trời hết nhiên liệu, vào khoảng tỷ năm Năng lượng mặt trời trực tiếp thu qua hiệu ứng quang điện, chuyển lượng photon mặt trời thành điện (pin mặt trời) Năng lượng photon hấp thụ để làm nóng vật thể, tức chuyển thành nhiệt (bình đun nước mặt trời), sử dụng để làm sơi nước nóng tháp mặt trời nhà máy nhiệt điện 38 Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 9.2019 Hình Trang trại lượng mặt trời Năng lượng photon mặt trời cịn hấp thụ chuyển hóa thành dạng lượng khác Ví dụ như, ánh sáng mặt trời gây phản ứng quang hóa tự nhiên - quang hợp, giúp dự trữ lượng mặt trời vào nguồn nhiên liệu hóa thạch CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI Ứng dụng lượng mặt trời có nhiều phương pháp Song, có hai cách thức phổ biến nhằm thu lượng điện tối đa quang điện mặt trời điện mặt trời tập trung mơ tả hình Hình Hai phương thức sử dụng lượng mặt trời a Hệ thống pin quang điện ; b Hệ thống điện mặt trời tập trung Cụ thể, hệ thống pin quang điện hoạt động dựa chế pin quang điện tác động ánh sáng mặt trời phát sinh dòng điện chiều Các pin quang điện kết nối lại với nhằm gia tăng công suất hệ Dòng điện chiều đưa qua hệ thống biến đổi điện tử công suất nghịch lưu thành dịng xoay chiều đưa lên lưới điện Hình miêu tả tổng quát chế hoạt động hệ thống quang điện mặt trời SCIENCE - TECHNOLOGY = − = − ( (1) )/ −1 : Dòng điện qua ốt : Dòng ngắn mạch : Điện áp PV : Điện trở nối shunt : Dịng điện pin PV Hình Sử dụng pin mặt trời nối lưới Hình mơ tả ba dạng ứng dụng điện mặt trời tập trung Trong đó, 4a sử dụng hệ thống phát điện dựa tuabin solar-thermal-powered Hình 4b tập trung lượng mặt trời tháp nước tháp gia nhiệt đưa vào chu trình tương tự nhà máy nhiệt điện Hình 4c lượng mặt trời tập trung đường parabol làm môi chất thay đổi trạng thái đưa vào làm quay tuabin : 1,602.10-19 As : Hệ số Đi ốt ( 1< n < 2) k : Hệ số Boltzman (1,38.10-23 J/K) : Nhiệt độ PV Để hòa vào lưới điện xoay chiều, hệ thống điện chiều pin quang điện cần có tham gia biến đổi điện tử DC-AC Ngoài nhằm đảm bảo hoạt động biến đổi DC-AC, điện áp đưa vào biến đổi cần ổn định từ trước thơng qua ổn định điện áp DC-DC Hình Cấu hình nối lưới hệ thống PV Hiện nay, biến đổi sử dụng hệ thống PV chia loại theo phân loại hình Trong cấu hình nối lưới ln tồn hai biến đổi song hành DCDC biến đổi DC-AC cấu hình phân loại dựa công suất hệ thống PV Hình Hệ thống mặt trời tập trung MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI SỬ DỤNG PIN QUANG ĐIỆN Hình Sơ đồ mạch điện tương đương cell PV Hình Các cấu hình biến đổi công suất kết nối PV lưới điện Số 9.2019 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 39 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI SỬ DỤNG PIN QUANG ĐIỆN BẰNG MATLAB/SIMULINK Bài toán đặt khảo sát đường đặc tính V-I P-V PV Trong Simpowersystem xây dựng, nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát thay đổi điều kiện bên nhiệt độ độ che mờ để đưa đường đặc tính điều kiện khác Nhóm nghiên cứu mơ Simulink theo cấu trúc hình Hình 10 Sơ đồ Simulink mơ DC boost converter Hình Mơ hình Simulink PV Bài tốn đặt tượng bóng che phần PV Hiện tượng bóng che phần làm thay đổi đường đặc tính I-V P-V pin quang điện Khi xảy bóng che, dịng qua pin giảm, điện áp tăng lên dễ gây tượng hư hỏng pin Để tránh cố này, ta nối shunt ốt với pin điện áp pin giới hạn điện áp rơi ốt Hình thể hiện mơ hình mô Simulink hệ thống pin quang điện bị che phần Hình 11 Sơ đồ Simulink mơ MPPT với đo lường dịng điện Hình Sơ đồ Simulink mơ tả pin quang điện bị bóng che phần Nhằm tăng tính ổn định điện áp đầu tải, cần thiết mặt mạch DC boost converter hình 10 Van K đóng mở thơng qua tín hiệu d phía sau PI qua so sánh >= 40 Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 9.2019 Hình 12 Sơ đồ Simulink mô MPPT với đo lường điện áp SCIENCE - TECHNOLOGY Kết mô mô hình hình 11 thể hình 13 KẾT LUẬN Nhóm nghiên cứu tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu dạng mơ hình lượng mặt trời với nhiều cấu hình khác Nhóm nghiên cứu tiến hành phân tích khâu hệ thống điện mặt trời qua đưa mơ hình mạch điện tốn học cho khâu Cuối nhóm sử dụng phần mềm Matlab/Simulink mơ số toán hệ thống điện mặt trời TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên, 2006 Cơ sở lượng lượng tái tạo NXB KHKT [2] Nguyễn Phùng Quang, 2008 Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động NXB KHKT [3] Peter Werner Các nguồn lượng có tính tái tạo - Các sở khả phát triển [4] NASA, 2008 Surface meteorology and Solar Energy, A renewable energy resource web site (release 6.0) sponsored by NASA’s Earth Science Enterprise Program [5] Blaabjerg, Frede Ionel, Dan M., 2017 Renewable energy devices and systems with simulations in MATLAB and ANSYS CRC Press Hình 13 Đáp ứng điện áp công suất với thay đổi xạ nhiệt độ Số 9.2019 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 41