Microsoft Word 00 a1 loinoidau TV docx 26 Dương Minh Quân, ðinh Thị Sen ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHE KHUẤT ðẾN PIN MẶT TRỜI VÀ GIẢI PHÁP EFFECTS OF SHADING ON PHOTOVOLTAIC MODULE AND SOLUTION Dương Mi[.]
26 Dương Minh Quân, ðinh Thị Sen ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHE KHUẤT ðẾN PIN MẶT TRỜI VÀ GIẢI PHÁP EFFECTS OF SHADING ON PHOTOVOLTAIC MODULE AND SOLUTION Dương Minh Quân, ðinh Thị Sen Trường ðại học Bách khoa, ðại học ðà Nẵng; dmquan@dut.udn.vn, dinhsenbkclc@gmail.com Tóm tắt - Hoạt ñộng pin mặt trời phụ thuộc nhiều vào ñiều kiện môi trường xung quanh nhiệt ñộ, xạ tượng che khuất nguyên nhân gây tổn thất cơng suất đầu pin Bài viết nghiên cứu ảnh hưởng ñi-ốt bypass đến đặc tính pin xảy tượng che khuất hồn tồn đề xuất mơ hình cấu hình đi-ốt bypass khác để khắc phục nâng cao hiệu suất hoạt ñộng pin mặt trời (PV) Ở đây, tác giả mơ đặc tính I-V, P-V pin thực tế loại pin CS6X-310P Canada sản xuất phần mềm PSpice Dựa vào kết mơ họ đường ñặc tính I-V, P-V ñể xác ñịnh ñược ưu nhược ñiểm loại cấu hình ñi-ốt bypass khả sử dụng thực tế Abstract - Operation of solar cells depends on the ambient environmental conditions such as temperature, radiation and shading phenomenon is the main cause of loss to the output power This article gives some brief information regarding the effects of bypass diodes on solar photovoltaic characteristics when complete shading happens and the model recommends different configuration bypass diodes to overcome this phenomenon and enhance operational performance of solar cells also photovoltaic (PV) cells Here, the authors simulates the I-V, P-V characteristics of real P It is CS6X-310P made in Canada by using PSpice software Based on the simulation results are I-V and P-V curves, to determine the advantages and disadvantages of each type of bypass diode configuration as well as its ability in real life Từ khóa - PSpice, PV, pin mặt trời, che khuất, chồng chéo, ñiốtbypass Key words - PSpice, PV, solar cell, shaded, overlapped, bypass diode ðặt vấn ñề Với khả chuyển ñổi ñiện trực tiếp từ lượng ánh sáng mặt trời, hệ thống pin quang ñiện ñã ñược ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp sống người Giá thành pin ngày giảm hiệu suất ñược nghiên cứu cải thiện nên thi trường ñiện mặt trời ñang dần mở rộng ñược dự báo trở thành xu hướng phát triển năm tới Tuy nhiên, hiệu suất pin phụ thuộc nhiều vào điều kiện mơi trường thời tiết cường ñộ xạ mặt trời, nhiệt ñộ môi trường xung quanh hay ñộ ẩm, nguyên nhân gây tổn thất cơng suất đầu lớn pin bị che khuất [1], [2] PV bị che khuất phần với mức ñộ khác bị che hoàn toàn phụ thuộc vào tác nhân mây che mặt trời, bóng cành hay tịa nhà bên cạnh ñổ lên PV Bài viết sử dụng loại pin CS6X-310P Canadasản xuất ñể nghiên cứu mô với thông số pin cho Bảng [3] ðây mơ-đun pin có cấu hình gồm 72 tế bào quang ñiện mắc nối tiếp với nhau, nên cần cell bị che khuất cơng suất đầu bị giảm nửa Hình Các cells bị che khuất khơng bị vơ hiệu hóa mà cịn kéo theo sụt áp lớn cell này, làm ñiện áp sụt giảm nghiêm trọng Công suất tổn hao rơi tế bào quang dạng nhiệt, gây an toàn hệ thống ðể hạn chế ảnh hưởng xấu tượng che khuất ta cần mắc thêm ñi-ốt bypass song song qua cells [4] Ở viết này, tác giả giới thiệu cấu hình mắc ñi-ốt bypass khác tác ñộng mơ hình đến đặc tính PV PSpice (a) Khảo sát cấu hình mắc đi-ốt bypass Cơng suất pin phụ thuộc vào tỉ lệ che khuất, số cell ñược che phủ ñi-ốt bypass giá trị ñiện áp giảm cell bị che Bài báo tập trung nghiên cứu trường hợp cells bị che khuất liên tục hồn tồn (100%) Mắc đi-ốt bypass giúp cải thiện dịng, áp cơng suất PV bị che khuất Cấu hình mắc đi-ốt bypass khác ảnh hưởng khác ñến hiệu suất hoạt động pin [5], [6], [7] (b) Hình ðặc tính (a) I-V (b) P-V PV số cells bị che khuất ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ðẠI HỌC ðÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển Với nghiên cứu này, tác giả cho che khuất cell liên tục theo số lượng: cell (1,39%), cells (8,33%), 12 cells (16,67%) 36 cells (50%) xem xét đặc tính pin ñối với cấu hình ñi-ốt bypass khác Bảng Các thông số thực tế module CS6X – 310P STC (G = 1000W/m2, AM 1.5 T = 25oC) Thơng số điện CS6X-310P Cơng suất tối ña (Pmax) 310W ðiện áp làm việc (Vmp) 36,4V Dòng ñiện làm việc (Imp) 8,52 A ðiện áp hở mạch (Voc) 44,9 A Dịng điện ngắn mạch Isc 9.08 A Hiệu suất làm việc 16,16% Nhiệt ñộ làm việc o -40 C ~ +85oC Power Tolerance ~ +5 W 27 Với kết này, ta thấy, cell bị che hiệu suất pin lớn: Khi số cell bị che < 16,67% (12 cells), điện áp giảm tuyến tính cơng suất ñảm bảo Khi số cells bị che lớn số lượng ñi-ốt bypass dẫn lớn, tạo sụt áp rơi lớn nên ñiện áp sụt giảm mạnh [8] 2.2 Mắc đi-ốt bypass chồng chéo qua nhóm cell Mơ hình sử dụng 12 ñi-ốt bypass Khi số cells ñược che phủ ñồng thời nhiều ñi-ốt bypass ta gọi chồng chéo Hình 3a (a) 2.1 Mắc ñi-ốt bypass song song qua cell Mơ hình sử dụng 72 đi-ốt bypass, với ñi-ốt mắc song song qua cell mô-ñun PV có 72 cells nối tiếp CS6X-310P Hình 2a (a) (b) (b) (c) Hình 3.(a) Cấu hình đi-ốt bypass mắc chồng chéo qua nhóm cell ảnh hưởng tượng che khuất đến đặc tính (b) I-V (c) P-V pin (c) Hình 2.(a) Cấu hình ñi-ốt bypass mắc song song qua cell ảnh hưởng tượng che khuất đến đặc tính (b) I-V (c) P-V pin Mơ hình mắc đi-ốt bypass chồng chéo ñã khắc phục ñược tượng sụt áp mạnh ñi-ốt dẫn gây nên số cell pin bị che khuất lớn ðây nhược điểm nó, với cấu hình cell bị che cell khác nhóm khơng hoạt động, nên tùy thuộc vào số cell mà ñi-ốt bypass mắc qua mà hiệu suất pin khác 2.3 Mắc ñi-ốt bypass song song qua nhóm cell Mơ hình sử dụng đi-ốt bypass, với ñi-ốt che phủ 12 cells nối tiếp Hình 4a 28 Dương Minh Quân, ðinh Thị Sen (a) (b) (b) (c) Hình 5.Ảnh hưởng tượng che khuất đến đặc tính I-V pin (a) bị che 1,39 % (b) bị che 16,67% (c) bị che 50% (c) Hình 4.(a) Cấu hình đi-ốt bypass mắc song song qua nhóm cell ảnh hưởng tượng che khuất đến đặc tính (b) I-V (c) P-V pin Kết so sánh mô hình đi-ốt bypass với mức độ che khuất khác Hình xác định lại phân tích mơ hình 3.2 ðặc tính P-V pin Chức mơ hình tương tự mơ hình mắc điốt bypass chồng chéo Mơ hình thể tính ưu việt cell bị bị che liên tiếp ðiều làm giảm ảnh hưởng sụt áp số lượng ñi-ốt bypass mắc song song qua nhóm cell Số lượng cell mà đi-ốt bypass mắc song song qua cần phải ñược nghiên cứu ñể pin đạt hiệu suất tối ưu mơi trường [9-13] So sánh đặc tính củacác cấu hình mắc ñi-ốt bypass 3.1 ðặc tính I-V pin (a) (a) (b) ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ðẠI HỌC ðÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 29 mặt trời Nghiên cứu đưa mơ hình mắc ñi-ốt bypass khác ñể khắc phục ảnh hưởng Kết mơ cho thấy, mơ hình ñã hạn chế ñược tổn hao công suất ñầu pin bị che khuất Tác giả ñã so sánh ưu nhược điểm mơ hình khác ñề xuất giải pháp tối ưu với mơi trường khí hậu Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO (c) Hình 6.Ảnh hưởng tượng che khuất đến ñặc tính P-V pin (a) bị che 1,39 % (b) bị che 16,67% (c) bị che 50% Từ đồ thị so sánh đường đặc tính I-V P-V pin mắc ñi-ốt bypass khác điều kiện cell liên tiếp mơ-đun bị che khuất hoàn toàn, ta thấy, số cell bị che nhiều cấu hình mắc đi-ốt bypass song song qua nhóm cell tỏ ưu việt Nhận xét chung: Từ phân tích loại cấu hình mắc đi-ốt bypass khác đồ thị so sánh phía trên, ta kết luận: Cấu hình đi-ốt bypass song song qua cell ñạt hiệu suất cao cell bị che ngẫu nhiên Tuy nhiên, lí kinh tế nên mơ hình mắc đi-ốt bypass qua cell dùng Mắc ñi-ốt bypass chồng chéo song song qua nhóm cell thể lợi cell bị che nhiều, liên tiếp Vậy nên, cần xét ñến yếu tố môi trường nơi PV lắp ñặt Tùy vào mục đích sử dụng, mơi trường vị trí lắp đặt PV để nghiên cứu cấu hình số lượng sử dụng ñiốt bypass ñể PV ñạt hiệu suất tốt Với khí hậu nhiệt đới Việt Nam, mơ hình điốt bypass mắc song song qua nhóm cell dùng phổ biến Kết luận Cấu hình mắc đi-ốt bypass vị trí che khuất hồn tồn ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hoạt động pin Hiện tượng che khuất có tác ñộng lớn ñến hệ thống pin [1] Duong Minh Quan, Dinh Thi Sen, Doan Van Dong, “Modeling solar photovoltaic module using PSpice software”, Journal of Science and Technology – University of Danang, no 2, October 2016, pp I-179 – 182 [2] Le Quy Ngoc, Duong Minh Quan, Nguyen Huu Hieu, Tran Vinh Tinh, “Modeling Photovoltaic Module using Iterative Solution”, ICATE 2016 [3] CANADIAN SOLAR INC Feb 2016 All rights reserved, PV Product Datasheet V5.4_EN [4] [4] Gilbert M Masters, “Renewable and Efficient Electronic Power Systems”, in John Wiley & Sons, 2004, pp 445 – 485 [5] E Díaz-Dorado, A Suárez-García, C Carrillo, and J Cidrás, “Influence of the shadows in Photovoltaic systems with different configurations of bypass diodes”, in SPEEDAM Intenational Symposium on Power Electronics, Electrical Devices, Automation and Motion, October 2010, pp I-134-139 [6] Santiago Silvestre, Alfredo Boronat, Chouder Aissa, “Study of bypass diodes configuration on PV modules”, in ELSEVIER, September 2009 [7] Santiago Silvestre, Chouder Aissa, “Effects of shadowing on Photovoltaic module performance”, Master’s thesis in University of GAVLE, June 2015 [8] Ekpenyoung, E.E and Anyasi, F.I, “Effect of Shading on Photovoltaic Cell”, inIEEE, Dec 2013, pp 01-06 [9] Contero Salvadores, Jose Francisco,“Shadowing effect on the performance in solar PV-cells”, in ELSEVIER, 2014, pp 295 – 302 [10] Fawzan Salem, Mohamed A Awadallah,“Detection and assessement of partial shading in photovoltaic arrays”, in Journal of Electrical Systems and Information Technology 3, 2016, pp 23–32 [11] Ramaprabha Ramabadran, Badrilal Mathur,“Effect of Shading on Series and Parallel Connected Solar PV Modules”, in CCSE, Vol.3, No.10, October 2009 [12] L Fialho, R Melicio, V.M.F Mendes, J Figueiredo, M CollaresPereira,“Effect of Shading on Series Solar Modules: Simulation and Experimental Results”, in ELSEVIER, 2014, pp 295 – 302 [13] M.Q Duong, H.H Nguyen,Sonia Leva, Marco Mussetta, G N Sava, S Costinas, “erformance Analysis of a 310Wp Photovoltaic Module based on Single and Double Diode Model”, in 2016 International Symposium on Fundamentals of Electrical Engineering (BBT nhận bài: 15/3/2017, hoàn tất thủ tục phản biện: 16/3/2017) ... nhiều đi-ốt bypass ta gọi chồng chéo Hình 3a (a) 2.1 Mắc đi-ốt bypass song song qua cell Mơ hình sử dụng 72 ñi-ốt bypass, với ñi-ốt mắc song song qua cell m? ?-? ?un PV có 72 cells nối tiếp CS6X-310P... hình mắc đi-ốt bypass 3.1 ðặc tính I-V pin (a) (a) (b) ISSN 185 9-1 531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ðẠI HỌC ðÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 29 mặt trời Nghiên cứu ñã ñưa mơ hình mắc đi-ốt bypass... khuất đến đặc tính P-V pin (a) bị che 1,39 % (b) bị che 16,67% (c) bị che 50% Từ ñồ thị so sánh ñường ñặc tính I-V P-V pin mắc ñi-ốt bypass khác ñiều kiện cell liên tiếp m? ?-? ?un bị che khuất hồn