Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word DOANTOTNGHIEP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT PO TÌM.aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT P&O TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN TRƯỜNG HỢP KHƠNG BĨNG CHE GVHD: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH SVTH: NGUYỄN NGỌC TÂN MSSV: 20342035 TRẦN HOÀNG TUẤN MSSV: 20342001 Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2020 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT P&O TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN TRƯỜNG HỢP KHÔNG BÓNG CHE GVHD: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH SVTH: NGUYỄN NGỌC TÂN MSSV: 20342035 TRẦN HOÀNG TUẤN MSSV: 20342001 Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2020 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh, chúng tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường thầy cơ, giảng viên Khoa Điện - Điện Tử nói chung Bộ Mơn Điện Cơng Nghiệp nói riêng hỗ trợ giúp đỡ suốt trình học tập hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Chân thành cảm ơn quý thầy, cô tận tâm dẫn, truyền đạt kiến thức q trình học Xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Trương Việt Anh, Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện suốt trình thưc đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên, trình làm đồ án lượng kiến thức chun ngành cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót q trình trình đánh giá vấn đề Rất mong nhận góp ý, đánh giá thầy cô môn để đề tài đươc hồn thiện Nhóm xin chân thành cảm ơn! i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Phạm vi nghiên cứu .2 1.3 Mục tiêu đồ án .2 1.4 Nhiệm vụ đồ án 1.5 Phương pháp 1.6 Kết đạt 1.7 Phạm vi nghiên cứu .4 1.8 Bố cục đề tài CHƯƠNG 2: 2.1 TỔNG QUAN Tổng quan pin quang điện (PV) 2.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động .5 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Tiềm pin quang điện 2.1.4 Tình hình sử dụng pin lượng mặt trời nước 2.1.4.1 Mammoth Solar trang trại pin lượng mặt trời lớn nước Mỹ 2.1.4.2 Pavagada Solar Park – Ấn Độ (2050MW) .10 2.1.5 Tình hình sử dụng pin lượng mặt trời nước 10 ii 2.1.5.1 Nhà máy điện mặt trời Phù Mỹ – 330 MW 10 2.1.5.2 Nhà máy điện mặt trời Trung Nam Thuận Bắc 450 MW lớn Việt Nam 11 2.1.5.3 Cụm nhà máy điện mặt trời BIM với tổng công suất 330 MWp 12 2.1.6 Đánh giá chung 13 2.1.7 Đặc tuyến pin quang điện .13 2.1.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tuyến 15 2.1.9 Điểm làm việc cực đại pin quang điện 16 2.2 Tổng quan MPPT 17 CHƯƠNG 3: 3.1 Tìm hiểu biến đổi DC – DC .18 3.1.1 3.2 Bộ biến đổi DC – DC tăng áp (Boost) 18 Phân tích lý thuyết .21 3.2.1 Giải thuật P&O .23 CHƯƠNG 4: 4.1 BỘ BIẾN ĐỔI TĂNG ÁP VÀ THUẬT TOÁN P&O 18 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .25 Tính tốn lựa chọn thiết bị cho mạch bám điểm MPPT 25 4.1.1 Các thông số pin quang điện cho thiết kế 25 4.1.2 Tính tốn chọn khóa điện 26 4.1.3 Tính tốn chọn cuộn cảm 26 4.1.4 Tính tốn chọn diode 27 4.1.5 Tính tốn chọn tụ điện 27 4.2 Mơ hình mơ pin quang điện 27 4.2.1 DC POWER SUPPLY CHROMA 62000H 27 iii 4.2.2 Arduino Nano .29 4.3 Mô hình thí nghiệm .31 4.4 Kết thí nghiệm 32 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 44 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Cấu tạo pin quang điện Hình 2.2 Các loại pin quang điện Hình 2.3 Hệ thống pin lượng mặt trời độc lập Hình 2.4 Trang trại pin lượng mặt trời kết hợp nối lưới .8 Hình 2.5 Trang trại Mammoth Solar Hình 2.6 Avagada Solar Park – Ấn Độ (2050MW) 10 Hình 2.7 Nhà máy điện mặt trời Phù Mỹ có cơng suất 330 MW 11 Hình 2.8 Nhà máy điện mặt trời Trung Nam Thuận Bắc 12 Hình 2.9 Cụm nhà máy điện mặt trời BIM .13 Hình 2.10 Đặc tuyến I – V lý tưởng pin mặt trời .14 Hình 2.11 Mơ hình tế bào quang điện thực tế 14 Hình 2.12 Đặc tuyến I - V thực tế pin mặt trời 15 Hình 2.13 Yếu tố xạ 16 Hình 2.14 Yếu tố nhiệt độ 16 Hình 2.15 Đặc tuyến I-V, P-V pin quang điện với điểm cơng suất cực đại 17 Hình 3.1 Sơ đồ mạch Boost DC 19 Hình 3.2 Dạng sóng điện áp dịng điện mạch Boost 19 Hình 3.3 Trạng thái ON mạch Boost 20 Hình Trạng thái OFF mạch Boost 20 Hình 4.5 Bức xạ 200W/m2 khung nhiệt độ 25oC 33 Hình 4.6 Bức xạ 200W/m2 khung nhiệt độ 35oC 33 Hình 4.7 Bức xạ 400W/m2 khung nhiệt độ 20oC 34 Hình 4.8 Bức xạ 400W/m2 khung nhiệt độ 25oC 34 Hình 4.9 Bức xạ 400W/m2 khung nhiệt độ 35oC 35 Hình 4.10 Bức xạ 400W/m2 khung nhiệt độ 50oC 35 Hình 4.11 Bức xạ 500W/m2 khung nhiệt độ 20oC 36 Hình 4.12 Bức xạ 500W/m2 khung nhiệt độ 25oC 36 Hình 4.13 Bức xạ 500W/m2 khung nhiệt độ 35oC 37 v Hình 4.14 Bức xạ 500W/m2 khung nhiệt độ 50oC 37 Hình 4.15 Bức xạ 600W/m2 khung nhiệt độ 20oC 38 Hình 4.16 Bức xạ 600W/m2 khung nhiệt độ 25oC 38 Hình 4.17 Bức xạ 600W/m2 khung nhiệt độ 35oC 39 Hình 4.18 Bức xạ 600W/m2 khung nhiệt độ 50oC 39 Hình 4.19 Bức xạ 800W/m2 khung nhiệt độ 20oC 40 Hình 4.20 Bức xạ 800W/m2 khung nhiệt độ 25oC 40 Hình 4.21 Bức xạ 800W/m2 khung nhiệt độ 35oC 41 Hình 4.22 Bức xạ 800W/m2 khung nhiệt độ 50oC 41 Hình 4.23 Bức xạ 1000W/m2 khung nhiệt độ 20oC .42 Hình 4.24 Bức xạ 1000W/m2 khung nhiệt độ 25oC .42 Hình 4.25 Bức xạ 1000W/m2 khung nhiệt độ 35oC .43 Hình 4.26 Bức xạ 1000W/m2 khung nhiệt độ 50oC .43 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Bảng so sánh thuật toán P&O INC .22 Bảng 4.1 Thông số pin quang điện dùng mô thực nghiệm…… 25 Bảng 4.2 Thông số hoạt động Arduino Nano 30 Bảng 4.3 Bảng thí nghiệm xạ .32 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PV Photovoltatic MPP Maximum Power Point MPPT Maximum Power Point Tracker DC Direct Current AC Alternate Current P&O Perturb and Conductance PWM Pulse width modulation viii CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Trường hợp xạ 200 W/m2 : Nhiệt độ 25 độ C: Hình 4.1 Bức xạ 200W/m2 khung nhiệt độ 25oC Nhiệt độ 35 độ C: Hình 4.2 Bức xạ 200W/m2 khung nhiệt độ 35oC 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Trường hợp xạ 400 W/m2 : Nhiệt độ 20 độ C: Hình 4.3 Bức xạ 400W/m2 khung nhiệt độ 20oC Nhiệt độ 25 độ C: Hình 4.4 Bức xạ 400W/m2 khung nhiệt độ 25oC 34 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Nhiệt độ 35 độ C: Hình 4.5 Bức xạ 400W/m2 khung nhiệt độ 35oC Nhiệt độ 50 độ C: Hình 4.6 Bức xạ 400W/m2 khung nhiệt độ 50oC 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Trường hợp xạ 500 W/m2 : Nhiệt độ 20 độ C: Hình 4.7 Bức xạ 500W/m2 khung nhiệt độ 20oC Nhiệt độ 25 độ C: Hình 4.8 Bức xạ 500W/m2 khung nhiệt độ 25oC 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Nhiệt độ 35 độ C: Hình 4.9 Bức xạ 500W/m2 khung nhiệt độ 35oC Nhiệt độ 50 độ C: Hình 4.10 Bức xạ 500W/m2 khung nhiệt độ 50oC 37 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Trường hợp xạ 600 W/m2 : Nhiệt độ 20 độ C: Hình 4.11 Bức xạ 600W/m2 khung nhiệt độ 20oC Nhiệt độ 25 độ C: Hình 4.12 Bức xạ 600W/m2 khung nhiệt độ 25oC 38 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Nhiệt độ 35 độ C: Hình 4.13 Bức xạ 600W/m2 khung nhiệt độ 35oC Nhiệt độ 50 độ C: Hình 4.14 Bức xạ 600W/m2 khung nhiệt độ 50oC 39 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Trường hợp xạ 800 W/m2 : Nhiệt độ 20 độ C: Hình 4.15 Bức xạ 800W/m2 khung nhiệt độ 20oC Nhiệt độ 25 độ C: Hình 4.16 Bức xạ 800W/m2 khung nhiệt độ 25oC 40 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Nhiệt độ 35 độ C: Hình 4.17 Bức xạ 800W/m2 khung nhiệt độ 35oC Nhiệt độ 50 độ C: Hình 4.18 Bức xạ 800W/m2 khung nhiệt độ 50oC 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Trường hợp xạ 1000 W/m2 : Nhiệt độ 20 độ C: Hình 4.19 Bức xạ 1000W/m2 khung nhiệt độ 20oC Nhiệt độ 25 độ C: Hình 4.20 Bức xạ 1000W/m2 khung nhiệt độ 25oC 42 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Nhiệt độ 35 độ C: Hình 4.21 Bức xạ 1000W/m2 khung nhiệt độ 35oC Nhiệt độ 50 độ C: Hình 4.22 Bức xạ 1000W/m2 khung nhiệt độ 50oC 43 CHƯƠNG KẾT LUẬN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Qua trình thực đồ án, với kết đạt trình bày phần trên, nhóm rút số kết luận Đã nghiên cứu cấu tạo , nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời, xác định yếu tố ảnh hưởng đến trình hoạt động pin lượng mặt trời Đề tài nghiên cứu chuyển đổi DC-DC (trong chủ yếu chuyển đổi NL Boost), nghiên cứu giải thuật tìm điểm cơng suất cực đại pin mặt trời giải thuật P&O, giải thuật P&O giải thuật phổ biến tính đơn giản giải thuật hiệu việc tìm điểm MPP pin mặt trời Qua kết mô cho thấy giải thuật P&O hiệu với điều kiện khơng có bóng che pin quang điện Giải thuật thích hợp để áp dụng nơi khơng có bóng che địa phương nơi cao có địa hình rộng thống khơng có bóng che Qua đề tài nghiên cứu giúp nhóm hiểu thêm lương mặt trời, giải thuật dị tìm điểm cơng suất cực đại P&O Ngồi đề tài nghiên cứu giúp cho nhóm nhiều sống giúp hướng phát triển tương lai nhóm sau trường Hướng phát triển: Tiếp túc hồn thiện nghiên cứu thử nghiệm số giải thuật khác PSO INC, từ đem so sánh với kết thí nghiệm để đem lại kết thu tốt trình nghiên cứu dị tìm điểm cơng suất cực đại cho pin mặt trời 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A M Eltamaly, Chapter - Performance of MPPT Techniques of Photovoltaic Systems Under Normal and Partial Shading Conditions Elsevier Inc., 2018 [2] F Belhachat and C Larbes, “A review of global maximum power point tracking techniques of photovoltaic system under partial shading conditions,” Renew Sustain Energy Rev., vol 92, no January, pp 513–553, 2018 [3] X Li, H Wen, Y Hu, L Jiang, and W Xiao, “Modified Beta Algorithm for GMPPT and Partial Shading Detection in Photovoltaic Systems,” IEEE Trans Power Electron., vol 33, no 3, pp 2172–2186, 2018 [4] P S Vicente, E M Vicente, and E R Ribeiro, “A review of solar photovoltaic array reconfiguration methods,” IEEE Int Symp Ind Electron., vol 2015Septe, pp 208–213, 2015 [5] A Ingle, D I Sangotra, R B Chadge, and P Thorat, “Module configurations in photovoltaic system: A review,” Mater Today Proc., vol 4, no 14, pp 12625–12629, 2017 [6] Overview, “Step-Up DC – DC Converters : A Comprehensive Review of Voltage-Boosting Techniques ,” IEEE Trans Power Electron., vol 32, no 12, pp 9143–9178, 2017 [7] O Khan, W Xiao, and H H Zeineldin, “Gallium-Nitride-Based Submodule Integrated Converters for High-Efficiency Distributed Maximum Power Point Tracking PV Applications,” IEEE Trans Ind Electron., vol 63, no 2, pp 966– 975, 2016 [8] A Haque, - Solar energy Elsevier Inc., 2016 [9] B Nayak, A Mohapatra, and K B Mohanty, “Selection criteria of dc-dc converter and control variable for MPPT of PV system utilized in heating and cooking applications,” Cogent Eng., vol 4, no 1, pp 1–16, 2017 [10] A Dolara, R Faranda, and S Leva, “Energy Comparison of Seven MPPT Techniques for PV Systems,” vol 2009, no September, pp 152–162, 2009 [11] V N Nguyết, M T Lê Thị, T T Trần, and X T Nguyễn, “So sánh hai thuật toán INC P&O điều khiển bám điểm công suất cực đại hệ thống pin mặt trời cấp điện độc lập,” Tạp chí Khoa học Phát triển, vol 13, no 8, pp 1452–1463, 2015 [12] V C Kotak and P Tyagi, “DC To DC Converter in Maximum Power Point Tracker,” Int J Adv Res Electr Electron Instrum Eng., vol Vol 2, Is, no 2320 – 3765, pp 6115–6125, 2013 [13] G Palumbo and D Pappalardo, “Charge pump circuits: An overview on design strategies and topologies,” IEEE Circuits Syst Mag., vol 10, no 1, pp 31–45, 2010 [14] M Prudente, L L Pfitscher, G Emmendoerfer, E F Romaneli, and R Gules, “Voltage multiplier cells applied to non-isolated DC-DC converters,” IEEE Trans Power Electron., vol 23, no 2, pp 871–887, 2008 [15] A Chub, D Vinnikov, F Blaabjerg, and F Z Peng, “A review of galvanically isolated impedance-source DC-DC converters,” IEEE Trans Power Electron., vol 31, no 4, pp 2808–2828, 2016 [16] R J Wai and R Y Duan, “High step-up converter with coupled-inductor,” IEEE Trans Power Electron., vol 20, no 5, pp 1025–1035, 2005 [17] R Giral, L Martínez-Salamero, R Leyva, and J Maixe, “Sliding-mode control of interleaved boost converters,” IEEE Trans Circuits Syst I Fundam Theory Appl., vol 47, no 9, pp 1330–1339, 2000 [18] G A L Henn, R N A L Silva, P P Praỗa, L H S C Barreto, and D S Demercil, “Interleaved-boost converter with high voltage gain,” IEEE Trans Power Electron., vol 25, no 11, pp 2753–2761, 2010 [19] M Forouzesh, Y Shen, K Yari, Y P Siwakoti, and F Blaabjerg, “HighEfficiency High Step-Up DC-DC Converter with Dual Coupled Inductors for Grid-Connected Photovoltaic Systems,” IEEE Trans Power Electron., vol 33, no 7, pp 5967–5982, 2018 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU GIẢI THUẬT P&O TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA HỆ THỐNG PIN. .. giải thuật đề 1.3 Mục tiêu đồ án Nghiên cứu tìm hiểu thuật tốn dị tìm điểm công suất cực đại cho pin mặt trời Đồng thời giúp nguồn pin lượng mặt trời chuyển đổi hoạt động điểm công suất cực đại, ... định điểm MPP đề xuất - Xây dựng mơ hình vật lý ứng dụng vi điều khiển để xác định điểm công suất cực đại hệ thống PV - Xây dựng giải thuật tìm điểm làm việc cực đại MPP hệ thống pin quang điện trường