(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang

(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang(Luận văn thạc sĩ) Xây dựng hệ thống AC bơm nước bằng pin mặt trời cho khu vực huyện Tri Tôn Tỉnh An Giang

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Trung Tín i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy PGS TS Trương Việt Anh, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Điện- Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, cán phòng Đào Tạo giúp đỡ tơi nhiều suốt q trình học tập q trình hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Cuối tơi xin chân thành cảm ơn cha mẹ người thân bên động viên nhiều để tơi hồn thành khóa học Nguyễn Trung Tín ii TÓM TẮT Bơm nước tưới tiêu sử dụng pin lượng mặt trời ứng dụng nhiều thực tế sản xuất Nguồn lượng đóng vai trị quang trọng việc giảm thiểu chi phí sản xuất nơng nghiệp vùng sâu, vùng xa, biên giới hải đảo nơi việc kéo điện quốc gia gặp nhiều khó khăn kỹ thuật chi phí cao Năng lượng mặt trời ln thay đổi theo điều kiện thời tiết, khí hậu theo thời gian ngày Do đó, để nâng cao hiệu sản xuất phải có giải pháp đưa điểm làm việc pin điểm công suất cực đại Luận văn giải vấn đề thiết kế mô hệ thống bơm nước sử dụng pin lượng mặt trời đơn giản hiều Luận văn cung cấp kiến thức lý thuyết pin quang điện kỹ thuật mơ hình hóa sử dụng mạch điện tương đương Trong mơ hình, giải thuật tìm điểm cơng suất cực đại (MPPT) pin quang điện đề xuất Chương trình mơ Simulink/Matlab dùng để kiểm tra hai mơ hình điều khiển có khơng có thuật tốn MPPT Các thành phần hệ thống pin quang điện mơ hình hóa hồn chỉnh nhằm mục đích mơ tồn hệ thống Nó bao gồm pin quang điện, mạch tăng áp BOOST, điều khiển động bơm, bơm nước sử dụng động đồng nam châm vĩnh cửu (PMSM) Hệ thống mô trường hợp có khơng có thuật tốn MPPT nhằm đánh giá hiệu mang lại giải thuật MPPT việc nâng cao hiệu hoạt động hệ thống pin quang điện khơng áp dụng thuật tốn MPPT iii ABSTRACT Nowaday, irrigation water pumps using photovoltaic cells have been using in many practical productions This energy source plays an important role in minimizing the cost of agricultural production in rural area where the national electricity network is technically and costly Solar energy is always changing according to weather, climate and time of day Therefore, in order to improve production efficiency, there must be a solution to put the working point of the pin to the maximum power point This thesis deals with the design and simulation of a simple but efficient photovoltaic water pumping system It provides theoretical studies of photovoltaics and modeling techniques using equivalent electric circuits The system employs the maximum power point tracker (MPPT) The investigation includes discussion of various MPPT algorithms and control methods MATLAB simulations perform comparative tests of two model with and without MPPT algorithms Each subsystem modeled in order to simulate the whole system in MATLAB It employs SIMULINK to model a PMSM pump motor, and the model transferred into MATLAB Then, MATLAB simulations verify the system and functionality of MPPT Simulations also make comparisons with the system without MPPT in terms of total energy produced and total volume of water pumped per day The results validate that MPPT can significantly increase the efficiency and the performance of PV water pumping system compared to the system without MPPT iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v MỤC LỤC CÁC HÌNH viii MỤC LỤC CÁC BẢNG xi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT xii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn 1.3 Phương pháp giải 1.4 Phạm vi luận văn 1.5 Điểm luận văn 1.6 Giá trị thực tiển đề tài 1.7 Bố cục luận văn CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG BƠM NƯỚC DÙNG PV 2.1 Tổng quan pin lượng mặt trời 2.1.1 Hiện tượng quang điện 2.1.2 Cấu tạo hoạt động pin mặt trời 2.1.3 Phân loại pin mặt trời 2.2 Tổng quan hệ thống điện lượng mặt trời 10 2.2.1 Bộ pin lượng mặt trời 11 2.2.2 Bộ chuyển đổi lượng điện 12 2.3 Tổng quan hệ thống bơm nước NLMT 13 v 2.3.1 Hiện trạng công nghệ 15 2.3.2 Nguyên tắc máy bơm nước lượng mặt trời 17 2.3.3 Các loại máy bơm nước lượng mặt trời 18 2.3.4 Nguồn cung cấp nước 19 2.3.5 Hệ thống PV 19 2.3.6 Động cho máy bơm dựa PV 20 2.3.7 Bơm lượng mặt trời 21 2.3.7.1 Máy bơm động 22 2.3.7.2 Máy bơm kiểu piston 23 2.4 Hướng tiếp cận luận văn sử dụng pin mặt trời 23 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH TOÁN HỆ THỐNG BƠM NƯỚC PV 25 3.1 Pin lượng mặt trời phương trình tốn pin lượng mặt trời 25 3.1.1 Phương trình tương đương pin lượng mặt trời 25 3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến pin lượng mặt trời 26 3.1.3 Phương trình tương đương pin lượng mặt trời 27 3.2 Các thuật tốn xác định điểm cơng suất cực đại pin mặt trời 30 3.2.1 Thuật toán nhiễu loạn quan sát P&O 31 3.2.2 Thuật toán điện dẫn gia tăng INC 33 3.3 Cấu hình hệ thống bơm nước công suất nhỏ dùng NLMT 35 3.3.1 Cấu hình hệ thống bơm nước dùng NLMT đề xuất 35 3.3.2 Nguyên lý làm việc hệ thống bơm 36 3.3.2.1 Nguyên tắc cân công suất tụ DC 36 3.3.2.2 Nguyên tắc điều khiển động BLDC 38 3.3.2.3 Phương pháp điều khiển BLDC cải tiến 42 CHƯƠNG 4: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG 45 4.1 Mơ hình hóa hệ thống bơm nước 45 4.1.1 Hệ thống pin lượng mặt trời 45 vi 4.1.2 Mạch chuyển đổi DC/DC có chức MPPT 46 4.1.3 Động PMSM 49 4.1.4 Mạch điều khiển động PMSM 50 4.1.5 Đầu bơm nước 51 4.1.6 Kết nối phần hệ thống bơm nước dùng PV 52 4.2 Kết mô 53 4.2.1 Khi cường độ xạ mặt trời không đổi 53 4.2.1.1 Khi cường độ xạ mặt trời 500W/m2 53 4.2.1.2 Khi cường độ xạ mặt trời 700W/m2 55 4.2.1.3 Khi cường độ xạ mặt trời 1000W/m2 56 4.2.2 Khi cường độ xạ mặt trời thay đổi 58 4.2.2.1 Khi cường độ xạ mặt trời 500-700 W/m2 58 4.2.2.2 Khi cường độ xạ mặt trời 800-1000W/m2 59 4.2.2.3 Khi cường độ xạ mặt trời 900-600W/m2 61 4.2.2.4 Khi cường độ xạ mặt trời 800-500W/m2 63 CHƯƠNG 5: 65 5.1 Những nhiệm vụ hoàn thành 65 5.2 Những kiến nghị hướng phát triển 65 TÀI LIỆU TRÍCH DẪN 67 vii MỤC LỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Hiện tượng quang điện Hình 2.2 Cấu tạo tế bào pin mặt trời Hình 2.3 Ngun lí hoạt động tế bào quang điện Silic Hình 2.4 Một số tinh thể Silic Hình 2.5 Tổng quan hệ thống lượng mặt trời 11 Hình 2.6 Hình ảnh pin lượng mặt trời 12 Hình 2.7 Bộ chuyển đổi lượng mặt trời 13 Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống bơm nước PV trực tiếp MPPT 14 Hình 2.9 Sơ đồ khối hệ thống bơm nước PV DC trực tiếp 15 Hình 2.10 Sơ đồ khối hệ thống bơm nước PV AC 16 Hình 2.11 Sơ đồ khối hệ thống bơm nước PV với lưu trữ pin 16 Hình 2.12 Máy bơm chuyển tích cực 22 Hình 3.1 Mạch điện tương đương pin mặt trời 25 Hình 3.2 Mơ hình pin mặt trời lý tưởng 27 Hình 3.3 Mơ đun pin mặt trời 27 Hình 3.4 Đặc tuyến I-V với xạ khác 28 Hình 3.5 Đặc tuyến P-V với xạ khác 28 Hình 3.6 Đường đặc tuyến I-V S=1000W/m2 nhiệt độ pin thay đổi 29 Hình 3.7 Đường đặc tuyến P-V S=1000W/m2 nhiệt độ pin thay đổi 30 Hình 3.8 Cấu trúc điều khiển MPPT dàn PV 31 Hình 3.9 Đường đặc tính P-V thuật tốn P&O 32 Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán P&O 33 Hình 3.11 Đường đặc tính P-V thuật toán INC 34 Hình 3.12 Lưu đồ thuật tốn INC 35 Hình 3.13 Cấu hình hệ thống bơm nước đề xuất 36 viii Hình 3.14 Hướng cơng suất DC 37 Hình 3.15 Nguyên tắc ổn áp tụ DC hệ thống bơm dựa PV 38 Hình 3.16 Mặt cắt thứ tự pha BLDC 39 Hình 3.17 Sức điện động lý tưởng, dịng pha tín hiệu cảm biến vị trí 40 Hình 3.18 Giản đồ đơn giản BLDC 41 Hình 3.19 Hệ thống điều khiển vịng đơi cho động BLDC 43 Hình 3.20 Phương pháp điều khiển dòng trễ BLDC 44 Hình 4.1 Thơng số pin 250Wp thực tế 45 Hình 4.2 Thơng số dãy PV có cơng suất kWp 45 Hình 4.3 Nguyên lý làm việc mạch Boost 46 Hình 4.4 Mơ hình hóa mơ mạch Boost 47 Hình 4.5 Sơ đồ khối MPPT mơ hình mơ 47 Hình 4.6 Chương trình thực thi MPPT 48 Hình 4.7 Mơ hình mạch điều khiển hệ thống pin điểm làm việc MPP 48 Hình 4.8 Nguyên lý làm việc điều khiển MPPT 49 Hình 4.9 Thơng số động nhập vào mơ hình mơ 50 Hình 4.10 Mơ hình điều khiển động bơm nước dựa điều khiển dòng trễ 50 Hình 4.11 Mơ hình hóa đầu bơm hệ thống bơm nước 51 Hình 4.12 Sơ đồ mơ hình mơ hệ thống bơm nước PV đề xuất 52 Hình 4.13 Sơ đồ chung điều khiển 53 Hình 4.14 Cường độ BXMT cấp cho dãy PV 54 Hình 4.15 Cơng suất thu từ dãy PV BXMT đạt 500W/m2 54 Hình 4.16 Điện áp tụ DC BXMT đạt 500W/m2 54 Hình 4.17 Vận tốc động BXMT đạt 500W/m2 54 Hình 4.18 Cường độ BXMT cấp cho dãy PV 55 Hình 4.19 Cơng suất thu từ dãy PV BXMT đạt 700W/m2 55 Hình 4.20 Điện áp tụ DC BXMT đạt 700W/m2 55 ix Hình 4.21 Vận tốc động BXMT đạt 700W/m2 55 Hình 4.22 Cường độ BXMT cấp cho dãy PV 57 Hình 4.23 Công suất thu từ dãy PV BXMT đạt 1000W/m2 57 Hình 4.24 Điện áp tụ DC BXMT đạt 1000W/m2 57 Hình 4.25 Vận tốc động BXMT đạt 1000W/m2 57 Hình 4.26 Cường độ BXMT cấp cho dãy PV 58 Hình 4.27 Cơng suất thu từ dãy PV BXMT đạt 500-700W/m2 58 Hình 4.28 Điện áp tụ DC BXMT đạt 500-700W/m2 59 Hình 4.29 Vận tốc động BXMT đạt 500-700W/m2 59 Hình 4.30 Cường độ BXMT cấp cho dãy PV 60 Hình 4.31 Công suất thu từ dãy PV BXMT đạt 800-1000W/m2 60 Hình 4.32 Điện áp tụ DC BXMT đạt 800-1000W/m2 60 Hình 4.33 Vận tốc động BXMT đạt 800-1000W/m2 60 Hình 4.34 Cường độ BXMT cấp cho dãy PV 61 Hình 4.35 Cơng suất thu từ dãy PV BXMT đạt 900-600W/m2 61 Hình 4.36 Điện áp tụ DC BXMT đạt 900-600W/m2 63 Hình 4.37 Vận tốc động BXMT đạt 900-600W/m2 63 Hình 4.38 Cường độ BXMT cấp cho dãy PV 63 Hình 4.39 Cơng suất thu từ dãy PV BXMT đạt 800-500W/m2 63 Hình 4.40 Điện áp tụ DC BXMT đạt 800-500W/m2 64 Hình 4.41 Vận tốc động BXMT đạt 800-500W/m2 64 x giải thuật dị điển MPP có hiệu tốt cơng suất ngõ khơng thay đổi sau q trình q độ hệ thống ban đầu Đồ thị điện áp tụ DC trường hợp xạ mặt trời đạt 700 W/m2 thể qua Hình 4.20 Qua hình thấy sau trình độ giá trị điện áp giữ ổn định giá trị điện áp danh định 400 Vdc Điều cho thấy giải thuật cân công suất nguồn phát điện PV cơng suất tiêu thụ động có chất lượng tốt Vận tốc quay rotor động bơm nước xạ mặt trời đạt 700 W/m2 thể qua Hình 4.21 Sau khoảng thời gian ngắn nạp lượng cho hệ thống điện từ hệ thống pin lượng mặt trời, động khởi động nhanh chóng đạt vận tốc lý tưởng để cân với công suất thu từ hệ thống pin quang điện Sau trình độ ngắn thi vận tốc động giữ ổn định suốt thời gian mô 4.2.1.3 Khi cường độ xạ mặt trời 1000W/m2 Hình 4.22 thể cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin suốt thời gian mơ Qua hình nhận thấy cường độ xạ mặt trời giữ giá trị 1000 W/m2 suốt thời gian mô Tương ứng với cường độ xạ chiếu vào pin mặt trời, công suất điện từ pin mặt trời thể Hình 4.23 Qua dạng sóng cơng suất thu thấy giải thuật dị điển MPP có hiệu tốt cơng suất ngõ khơng thay đổi sau q trình q độ hệ thống ban đầu 56 Hình 4.22 Cường độ BXMT cấp cho dãy Hình 4.23 Cơng suất thu từ dãy PV PV BXMT đạt 1000W/m2 Đồ thị điện áp tụ DC trường hợp xạ mặt trời đạt 1000 W/m2 thể qua Hình 4.24 Qua hình thấy sau q trình q độ giá trị điện áp giữ ổn định giá trị điện áp danh định 400 Vdc Điều cho thấy giải thuật cân công suất nguồn phát điện PV công suất tiêu thụ động có chất lượng tốt Hình 4.24 Điện áp tụ DC Hình 4.25 Vận tốc động BXMT BXMT đạt 1000W/m2 đạt 1000W/m2 Vận tốc quay rotor động bơm nước xạ mặt trời đạt 1000 W/m2 thể qua Hình 4.25 Sau khoảng thời gian ngắn nạp lượng cho hệ thống điện từ hệ thống pin lượng mặt trời, động khởi động nhanh chóng đạt vận 57 tốc lý tưởng để cân với công suất thu từ hệ thống pin quang điện Sau trình độ ngắn thi vận tốc động giữ ổn định suốt thời gian mô 4.2.2 Khi cường độ xạ mặt trời thay đổi 4.2.2.1 Khi cường độ xạ mặt trời 500-700 W/m2 Hình 4.26 thể cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin suốt thời gian mô Qua hình nhận thấy cường độ xạ mặt trời chia làm hai giai đoạn Giai đoạn đầu có cường độ xạ 500 W/m2 chiếu thời gian s đâu Trong thời gian s tiếp theo, cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin có giá trị 700 W/m2 Tương ứng với cường độ xạ chiếu vào pin mặt trời, công suất điện từ pin mặt trời thể Hình 4.27 Qua dạng sóng cơng suất thu thấy giải thuật dị điển MPP có hiệu tốt công suất ngõ không thay đổi sau trình độ hệ thống ban đầu Hình 4.26 Cường độ BXMT cấp cho dãy Hình 4.27 Cơng suất thu từ dãy PV PV BXMT đạt 500-700W/m2 Đồ thị điện áp tụ DC trường hợp xạ mặt trời thay đổi từ 500 W/m2 sang 700 W/m2 thể qua Hình 4.28 Qua hình thấy sau q trình q độ giá trị điện áp giữ ổn định giá trị điện áp danh định 400 Vdc Khi xuất đột điện áp giao động khoảng nhỏ với thời gian ngắn ổn 58 định lại điện áp 400 Vdc Điều cho thấy giải thuật cân công suất nguồn phát điện PV công suất tiêu thụ động có chất lượng tốt Vận tốc quay rotor động bơm nước xạ mặt trời thay đổi từ 500 W/m2 sang 700 W/m2 thể qua Hình 4.29 Sau khoảng thời gian ngắn nạp lượng cho hệ thống điện từ hệ thống pin lượng mặt trời, động khởi động nhanh chóng đạt vận tốc lý tưởng để cân với công suất thu từ hệ thống pin quang điện Sau trình độ ngắn thi vận tốc động giữ ổn định suốt thời gian mơ Khi có thay đổi cường độ xạ mặt trời cấp cho hệ thống pin quang năng, vận tốc động thay đổi theo nhằm cân với công suất hệ thống pin Sau cân vận tốc động giữ khơng đổi thời gian mơ cịn lại Hình 4.28 Điện áp tụ DC Hình 4.29 Vận tốc động BXMT BXMT đạt 500-700W/m2 đạt 500-700W/m2 4.2.2.2 Khi cường độ xạ mặt trời 800-1000W/m2 Hình 4.30 thể cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin suốt thời gian mơ Qua hình nhận thấy cường độ xạ mặt trời chia làm hai giai đoạn Giai đoạn đầu có cường độ xạ 800 W/m2 chiếu thời gian s đâu Trong thời gian s tiếp theo, cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin có giá trị 1000 W/m2 59 Hình 4.30 Cường độ BXMT cấp cho dãy Hình 4.31 Cơng suất thu từ dãy PV PV BXMT đạt 800-1000W/m2 Tương ứng với cường độ xạ chiếu vào pin mặt trời, công suất điện từ pin mặt trời thể Hình 4.31 Qua đồ thị cơng suất thu thấy giải thuật dị điển MPP có hiệu tốt công suất ngõ không thay đổi sau trình độ hệ thống ban đầu Hình 4.32 Điện áp tụ DC Hình 4.33 Vận tốc động BXMT BXMT đạt 800-1000W/m2 đạt 800-1000W/m2 Đồ thị điện áp tụ DC trường hợp xạ mặt trời thay đổi từ 800 W/m2 sang 1000 W/m2 thể qua Hình 4.32 Qua hình thấy sau q trình q độ giá trị điện áp giữ ổn định giá trị điện áp danh định 400 Vdc Khi xuất 60 đột điện áp giao động khoảng nhỏ với thời gian ngắn ổn định lại điện áp 400 Vdc Điều cho thấy giải thuật cân công suất nguồn phát điện PV công suất tiêu thụ động có chất lượng tốt Vận tốc quay rotor động bơm nước xạ mặt trời thay đổi từ 800 W/m2 sang 1000 W/m2 thể qua Hình 4.33 Sau khoảng thời gian ngắn nạp lượng cho hệ thống điện từ hệ thống pin lượng mặt trời, động khởi động nhanh chóng đạt vận tốc lý tưởng để cân với công suất thu từ hệ thống pin quang điện Sau trình độ ngắn thi vận tốc động giữ ổn định suốt thời gian mơ Khi có thay đổi cường độ xạ mặt trời cấp cho hệ thống pin quang năng, vận tốc động thay đổi theo nhằm cân với công suất hệ thống pin Sau cân vận tốc động giữ khơng đổi thời gian mơ cịn lại 4.2.2.3 Khi cường độ xạ mặt trời 900-600W/m2 Hình 4.34 Cường độ BXMT cấp cho dãy Hình 4.35 Cơng suất thu từ dãy PV PV BXMT đạt 900-600W/m2 Hình 4.34 thể cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin suốt thời gian mơ Qua hình nhận thấy cường độ xạ mặt trời chia làm hai giai đoạn Giai đoạn đầu có cường độ xạ 900 W/m2 chiếu thời gian s đâu 61 Trong thời gian s tiếp theo, cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin có giá trị 600 W/m2 Tương ứng với cường độ xạ chiếu vào pin mặt trời, công suất điện từ pin mặt trời thể Hình 4.35 Qua đồ thị cơng suất thu thấy giải thuật dị điển MPP có hiệu tốt công suất ngõ không thay đổi sau trình độ hệ thống ban đầu Đồ thị điện áp tụ DC trường hợp xạ mặt trời thay đổi từ 900 W/m2 sang 600 W/m2 thể qua Hình 4.36 Qua hình thấy sau trình độ giá trị điện áp giữ ổn định giá trị điện áp danh định 400 Vdc Khi xuất đột điện áp giao động khoảng nhỏ với thời gian ngắn ổn định lại điện áp 400 Vdc Điều cho thấy giải thuật cân công suất nguồn phát điện PV cơng suất tiêu thụ động có chất lượng tốt Vận tốc quay rotor động bơm nước xạ mặt trời thay đổi từ 900 W/m2 sang 600 W/m2 thể qua Hình 4.37 Sau khoảng thời gian ngắn nạp lượng cho hệ thống điện từ hệ thống pin lượng mặt trời, động khởi động nhanh chóng đạt vận tốc lý tưởng để cân với công suất thu từ hệ thống pin quang điện Sau trình độ ngắn thi vận tốc động giữ ổn định suốt thời gian mô Khi có thay đổi cường độ xạ mặt trời cấp cho hệ thống pin quang năng, vận tốc động thay đổi theo nhằm cân với công suất hệ thống pin Sau cân vận tốc động giữ không đổi thời gian mô cịn lại 62 Hình 4.36 Điện áp tụ DC Hình 4.37 Vận tốc động BXMT BXMT đạt 900-600W/m2 đạt 900-600W/m2 4.2.2.4 Khi cường độ xạ mặt trời 800-500W/m2 Hình 4.38 Cường độ BXMT cấp cho dãy Hình 4.39 Cơng suất thu từ dãy PV PV BXMT đạt 800-500W/m2 Hình 4.38 thể cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin suốt thời gian mơ Qua hình nhận thấy cường độ xạ mặt trời chia làm hai giai đoạn Giai đoạn đầu có cường độ xạ 800 W/m2 chiếu thời gian s đâu Trong thời gian s tiếp theo, cường độ xạ mặt trời chiếu vào hệ thống pin có giá trị 500 W/m2 Tương ứng với cường độ xạ chiếu vào pin mặt trời, công suất điện từ pin mặt trời thể Hình 4.39 Qua đồ thị cơng suất thu thấy giải 63 thuật dị điển MPP có hiệu tốt công suất ngõ không thay đổi sau trình độ hệ thống ban đầu Đồ thị điện áp tụ DC trường hợp xạ mặt trời thay đổi từ 800 W/m2 sang 500 W/m2 thể qua Hình 4.40 Qua hình thấy sau trình độ giá trị điện áp giữ ổn định giá trị điện áp danh định 400 Vdc Khi xuất đột điện áp giao động khoảng nhỏ với thời gian ngắn ổn định lại điện áp 400 Vdc Điều cho thấy giải thuật cân công suất nguồn phát điện PV công suất tiêu thụ động có chất lượng tốt Vận tốc quay rotor động bơm nước xạ mặt trời thay đổi từ 800 W/m2 sang 500 W/m2 thể qua Hình 4.41 Sau khoảng thời gian ngắn nạp lượng cho hệ thống điện từ hệ thống pin lượng mặt trời, động khởi động nhanh chóng đạt vận tốc lý tưởng để cân với công suất thu từ hệ thống pin quang điện Sau trình độ ngắn thi vận tốc động giữ ổn định suốt thời gian mơ Khi có thay đổi cường độ xạ mặt trời cấp cho hệ thống pin quang năng, vận tốc động thay đổi theo nhằm cân với công suất hệ thống pin Sau cân vận tốc động giữ không đổi thời gian mô cịn lại Hình 4.40 Điện áp tụ DC Hình 4.41 Vận tốc động BXMT BXMT đạt 800-500W/m2 đạt 800-500W/m2 64 CHƯƠNG 5: 5.1 Những nhiệm vụ hồn thành Qua q trình thực luận văn, với kết đạt trình bày phần trên, số kết luận rút Về ưu điểm: − Đã nghiên cứu nguyên lý, cấu tạo hoạt động pin lượng mặt trời − Xác định yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến trình hoạt động pin lượng mặt trời − Tìm hiểu giải thuật tìm kiếm điểm cơng suất cực đại pin lượng mặt trời Từ áp dụng thành cơng giải thuật bám theo điểm công suất cực đại dựa giải thuật P&O − Tìm hiểu xu hướng sử dụng lượng mặt trời giới nước Từ đề phương pháp sử dụng lượng điện hiệu tiết kiệm − Đã xây dựng kịch hoạt động điều kiện vận hành khác hệ thống chuyển đổi lượng mặt trời nối bus DC Nâng cao hiệu hoạt động hệ thống pin NLMT giải thuật MPPT phương pháp ổn định điện áp BUS DC − Đã mô thành công mơ hình hệ thống chuyển đổi lượng mặt trời nối bus DC Qua đánh giá xác hiệu hoạt động hệ thống pin lượng mặt trời qua điều kiện hoạt động khác Đây tiền đề quan trong việc thực dự án lượng mặt trời dùng bơm nước phát triển tiếp từ đề tài 5.2 Những kiến nghị hướng phát triển 65 Tuy đạt nhiều thành cơng q trình thực luận văn luận văn tránh khỏi số thiếu sót cần khắc phục thời gian tiếp theo, cụ thể điểm tồn là: − Chưa thực tất trường hợp mô hoạt động hệ thống pin lượng mặt trời điều kiện hoạt động khác Điều điều kiện thực cịn nhiều hạn chế mặt trình bày luận nên điều kiện vận hành ghi nhận kết đặc trưng tiêu biểu Trong đề tài việc đo đạt đánh giá đưa nhiều kết − Chưa nghiên cứu trường hợp có bóng che vận hành hệ thống pin lượng mặt trời Đây vấn đề cần khắc phục đề tài Đây vấn đề khó nên cần đánh giá riêng để có tính khả thi cao 66 TÀI LIỆU TRÍCH DẪN [1] Q Kou, S A Klein, and W A Beckman, “A method for estimating the long-term performance of direct-coupled PV pumping systems,” Sol Energy, vol 64, no 1– 3, pp 33–40, 1998 [2] C Protogeropoulos and S Pearce, “Laboratory evaluation and system sizing charts for a ‘second generation’ direct PV-powered, low cost submersible solar pump,” Sol Energy, vol 68, no 5, pp 453–474, 2000 [3] N Chandrasekaran and K Thyagarajah, “Modeling and Performance Study of Single Phase Induction Motor in PV Fed Pumping System using MATLAB,” Int J Electr Eng., vol 5, no 3, pp 305–316, 2012 [4] S Abouda, F Nollet, A Chaari, N Essounbouli, and Y Koubaa, “Direct Torque Control - DTC of Induction Motor Used for Piloting a Centrifugal Pump Supplied by a Photovoltaic Generator,” Int J Electr Comput Energ Electron Commun Eng., vol 7, no 8, pp 150–155, 2013 [5] W R Anis and M A Nour, “Optimum design of a photovoltaic powered pumping system,” Energy Convers Manag., vol 35, no 12, pp 1123–1130, Dec 1994 [6] A Cota, Ro Foster, and M Ghassemi, Solar Energy: Renewable Energy and the Environment 2010 [7] K B Rohit, G M Karve, and Khatri, “Solar Water Pumping system,” Int J Emerg Technol Adv Eng., vol 3, no 7, pp 323–337, 2013 [8] R Foster and A Cota, “Solar water pumping advances and comparative economics,” Energy Procedia, vol 57, pp 1431–1436, 2014 [9] M Nabil, S M Allam, and E M Rashad, “Performance improvement of a photovoltaic pumping system using a synchronous reluctance motor,” Electr Power Components Syst., vol 41, no 4, pp 447–464, 2013 [10] V R Bharambe, “Implementation of P & O MPPT for PV System with using 67 Buck and Buck-Boost Converters,” pp 5–10, 2015 [11] T P Sahu and T V Dixit, “Modelling and analysis of perturb and observe and incremental conductance MPPT algorithm for PV array using Ċuk converter,” 2014 IEEE Students’ Conference on Electrical, Electronics and Computer Science, SCEECS 2014 2014 [12] J.-K Shiau, M.-Y Lee, Y.-C Wei, and B.-C Chen, “Circuit Simulation for Solar Power Maximum Power Point Tracking with Different Buck-Boost Converter Topologies,” Energies, vol 7, no 8, pp 5027–5046, 2014 [13] and Y K F Liu, S Duan, Fei Liu, B Liu, “A Variable Step Size INCMPPT Method for PV Systems,” IEEE Trans Ind Electron., vol 55, no 7, pp 2622– 2628, 2008 [14] Q Mei, M Shan, L Liu, and J M Guerrero, “A novel improved variable stepsize incremental-resistance MPPT method for PV systems,” IEEE Trans Ind Electron., vol 58, no 6, pp 2427–2434, 2011 [15] A G Al-Gizi and S J Al-Chlaihawi, “Study of FLC based MPPT in comparison with P&O and InC for PV systems,” 2016 Int Symp Fundam Electr Eng ISFEE 2016, no 2, 2016 [16] Y M. ; Y K. ; K O. ; K N. ; K Okuyama, “Torque Ripple Improvement for Brushless DC Miniature Motors,” IEEE Trans Ind Appl., vol 25, no 3, pp 441– 450, 1989 [17] C Delecluse and D Grenier, “A measurement method of the exact variations of the self and mutual inductances of a buried permanent magnet synchronous motor and its application to the reduction of torque ripples,” in AMC’98 - Coimbra 1998 5th International Workshop on Advanced Motion Control Proceedings (Cat No.98TH8354), 1998, pp 191–197 [18] W S Newman and J J Patel, “Experiments in torque control of the AdeptOne robot,” Proceedings 1991 IEEE Int Conf Robot Autom., no April, pp 1867– 68 1872, 1991 [19] R S Wallace and D G Taylor, “Low-Torque-Ripple Switched Reluctance Motors for Direct-Drive Robotics,” IEEE Trans Robot Autom., vol 7, no 6, pp 733–742, 1991 [20] F Filicori, C G Lo Bianco, and A Tonielli, “Modeling and Control Strategies for a Variable Reluctance Direct-Drive Motor,” IEEE Trans Ind Electron., vol 40, no 1, pp 105–115, 1993 [21] N Matsui, T Makino, and H Satoh, “Auto compensation of torque ripple of direct drive motor by torque observer,” IEEE Trans Ind Appl., vol 29, no 1, pp 187– 194, 1993 [22] Seog-Joo Kang and Seung-Ki Sul, “Direct torque control of brushless DC motor with nonideal trapezoidal back EMF,” IEEE Trans Power Electron., vol 10, no 6, pp 796–802, 1995 [23] D G Taylor, “Nonlinear Control of Electric Machines: An Overview,” Control Syst IEEE, vol 14, no 6, pp 41–51, 1994 69 ... tổng quan công nghệ bơm nước mặt trời trình bày 2.3.2 Nguyên tắc máy bơm nước lượng mặt trời 17 Bơm nước lượng mặt trời dựa công nghệ PV chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện để bơm nước Các... nghệ bơm nước mặt trời Các vấn đề chiến lược sách cho việc thúc đẩy bơm nước PV trình bày 2.3.1 Hiện trạng cơng nghệ Hình 2.9 Sơ đồ khối hệ thống bơm nước PV DC trực tiếp Một hệ thống bơm nước. .. tưới tiêu dùng pin lượng mặt trời điều kiện khơng có điện lưới quốc gia khu vực Tri Tôn Tỉnh An Giang 1.5 Điểm luận văn Luận văn đề xuất phương án sử dụng lượng mặt trời cách hiệu cho vùng sâu,