(Đồ án hcmute) nghiên cứu thuật toán điều khiển sạc tối ưu của hệ thống pin năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH LÂM NGỌC TÂM NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN SẠC TỐI ƯU CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 605250 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH LÂM NGỌC TÂM NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN SẠC TỐI ƯU CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 605250 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH LÂM NGỌC TÂM NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN SẠC TỐI ƯU CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 605250 Hướng dẫn khoa học: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 11/03/1978 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Tiền Giang Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: 36, YerSin, phường 4, thành phố Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang Điện thoại quan: 073 886 288 Điện thoại riêng: 0972933386 Fax: 073 886 289 Email: tamscttg@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Không Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy; Thời gian đào tạo từ 10/1997 đến 05/2002 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Điện Khí hóa Cung cấp điện Luận án tốt nghiệp: Tính tốn máy biến áp pha cơng suất nhỏ ngơn ngữ lập trình Matlab Ngày & nơi bảo vệ luận án tốt nghiệp: 03/2002 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Trọng Thắng Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 10/2013 đến 10/2015 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện Tên luận văn: Nghiên cứu thuật toán điều khiển sạc tối ưu hệ thống pin lượng mặt trời Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Ngày 25/10/2015, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: TS Trương Đình Nhơn HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm i an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 05/2002 Cty chế biến thực phẩm Tân Tân Nhân viên bảo trì 02/2003 BCH Quân tỉnh Tiền Giang Chiến sĩ thông tin 05/2005 Cty tư vấn thiết kế điện Phúc Thiên Kỹ sư thiết kế 04/2006 Đến Trung tâm Khuyến công Tư vấn PTCN – Sở Công Thương Tiền Giang Trưởng phịng tư vấn phát triển cơng nghiệp HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm ii an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2015 Huỳnh Lâm Ngọc Tâm HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm iii an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt nghiệp, nhận nhiều động viên giúp đỡ Trước tiên, xin chân thành cảm ơn TS Trương Đình Nhơn, người Thầy dành nhiều thời gian tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt q trình thực hồn thành luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Quý Thầy – Cô, đặc biệt thầy cô Khoa Điện - Điện tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh trang bị cho kiến thức quý báo năm học tập Trường Xin cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp đồng hành suốt trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn gia đình người thân yêu động viên giúp đỡ, chỗ dựa tinh thần vững cho vượt qua khó khăn thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin cảm ơn Ban Lãnh đạo Sở Công Thương Tiền Giang, Trung tâm Khuyến công Tư vấn phát triển công nghiệp tạo điều kiện cho suốt thời gian học tập Trường Trân trọng! Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2015 Học viên thực Huỳnh Lâm Ngọc Tâm HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm iv an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn TĨM TẮT Việc thiếu hụt nguồn lượng vấn đề nghiêm trọng với nhiều quốc gia giới Để giải vấn đề nguồn lượng tái tạo, đặc biệt nguồn lượng mặt trời xem nguồn lượng bổ sung Nhưng khó khăn việc sử dụng nguồn lương mặt trời chi phí đầu tư cao, hiệu suất thấp Trong luận văn giải vấn đề tối ưu công suất Giải thuật tìm điểm cơng suất cực đại hệ thống pin quang điện đề xuất luận văn giải thuật P&O Việc mơ thực phần mềm Matlab/Simulink Có thể kết luận từ kết nghiên cứu giải thuật đề xuất làm tăng hiệu suất sạc hệ thống pin mặt trời HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm v an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn ABSTRACT The lack of energy is a serious problem for many countries around the world To solve the above problem, renewable energy sources, especially solar energy is being considered as a additional energy source But the main difficulty of using solar energy is the high investment cost, low perfomance This thesis only solves the optimization problem of power P&O algorithm to find the maximum power point of the photovoltaic system is proposed The simulation results were performed by using Matlab/Simulink software It can be concluded from the simulation results that the proposed algorithm can improve the efficient of the PV charger for the studied PV system HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm vi an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn MỤC LỤC Trang Quyết định giao đề tài Xác nhận hoàn thành luận văn Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Abstract vi Mục lục vii Danh mục chữ viết tắt x Danh mục hình xi Danh mục bảng xiv Chương 1: TỒNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 10 1.5 Phương pháp nghiên cứu 10 1.6 Điểm luận văn 10 1.7 Giá trị thực tiễn luận văn 11 1.8 Nội dung luận văn 11 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các loại quang điện 12 2.1.1 Pin quang điện bán dẫn Silic 12 2.1.1.1 Cấu tạo pin quang điện Silic 13 2.1.1.2 Nguyên lý hoạt động pin quang điện Silic 14 2.1.2 Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 15 HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm vii an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn Vm (V) 0,581 0,512 0,463 Pm (W) 1,902 1,688 1,475 Từ đường đặc tuyến Bảng 3.2 cho thấy công suất cực đại giảm tăng Is 3.2.4 Khi thay đổi nhiệt độ T Khảo sát đặc tuyến thay đổi T=25; 45; 65; 85oC Các tham số khác - Điện trở Rs = 0,01 - Bức xa Ir (Irradiance)= 476,84 W/m2 - Is = 0,1nA - Hệ số lý tưởng N = 1,1 Hình 3.4 Đặc tuyến I-V P-V T thay đổi HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm 57 an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn Bảng 3.3 Giá trị Vm, Pm T thay đổi T oC 25 45 65 85 Vm (V) 0,632 0,592 0,551 0,515 Pm (W) 1,891 1,751 1,64 1,507 3.3 Phân tích giải thuật P&O Giải thuật P&O phương pháp dị tìm điểm MPP thơng qua thay đổi điện áp Trong phần ta giải thích rõ giải thuật P&O với thay đổi nhanh môi trường Lưu đồ giải thuật P&O Hình 3.4 Lưu đồ giải thuật P&O HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm 58 an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn Thuyết minh giải thuật P&O: - Đo lường dòng điện I(k+1), V(k+1) lần lấy mẫu thứ k+1, tính tốn cơng suất P lần lấy mẫu thứ k+1 - So sánh công suất P(k+1) với cơng suất trước chu kỳ lấy mẫu P(k) + Nếu công suất sau công suất trước: V(k)=V(k+1) (điện áp trước điện áp sau), I(k)=I(k+1) (dịng điện trước dịng điện sau) + Nếu cơng suất sau lớn công suất trước P(k+1)>P(k): - Nếu điện áp lần lấy mẫu sau lớn điện áp lần lấy mẫu trước V(k+1)>V(k) tăng xung kích, ngược lại V(k+1)1 dd=0.01; d=d+dd; else if dP0) dd=0.01; d=d+dd; else dd=-0.01; d=d+dd; end end end end D=d/(d+1); if D0.9 D=0.9; d=D/(1-D); else end end end Mô khối sạc ắc quy hệ thống pin lượng mặt trời: function [Vref,Iref,signal,SD] = CHARGER(V,I,T) persistent temp_i temp_v temp_signal temp_fault CC CV n ; if isempty(temp_i) temp_i=0.2; end if isempty(temp_v) temp_v=0; end if isempty(temp_signal) HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm 69 an Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS Trương Đình Nhơn temp_signal=1; end if isempty(temp_fault) temp_fault=1; end if isempty(CC) CC=1; end if isempty(CV) CV=0; end if isempty(n) n=0; end if (T>n*0.02) % sample time is 0.02s n=n+1; if CC if V5.0 temp_i=0; temp_v=1; temp_signal=2; else temp_fault=0; end end end signal=temp_signal; SD=temp_fault; Iref=temp_i; Vref=temp_v; end HVTH: Huỳnh Lâm Ngọc Tâm 70 an S an K L 0