Nếu hệ thống PV không có các bộ biến đổi, hãy chọn hệ thống Acquy có điện áp bao nhiêu để thu được công suất nhiều nhất với mọi bức xạ mặt trời... Lập trình để điều khiển bộ biến đổi DC/
Tính số lượng PV và tính V của mạch pin quang điện: oc
- Diện tích dự kiến lắp đặt: 150 m 2
- Diện tích 1kW lắp đặt (S0):
- Công suất lắp đặt (Pdat):
- Số tấm pin quang điện cần thiết: n P dat
- Ta có Vdc: Điện áp đầu vào của bộ Inverter mạch BuckBoost:
Với: D = 0.5 và điện áp trên Bus DC: V = 500 (V)out
- Số tấm pin cho 1 chuỗi: nstring= VmpVdc
30 ¿>16 trong 1 chuỗi - Voc của 1 chuỗi:
Voc1chuỗi = Voc1cell x nstring = 36 x 16 = 576 (V)
- Số chuổi cần dùng là: n 76 nchuỗi =n string ≈ 4.75 => 5 chuỗi
- Voc của mạch pin quang điện vì các chuỗi được mắc song song với nhau nên: V = Voc oc1chuỗi = 576 (V)
=> Điện áp cách điện: Vcáchđiện = 600 (V)
Khảo sát đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống pin quang điện khi bức xạ mặt trời thay đổi
a Khảo sát đặc tuyến I(V) của hệ thống Pin quang điện khi bức xạ thay đổi Khi bức xạ = 250W/m2
9 Đặc tuyến I(V) của hệ thông pin mặt trời khi bức xạ mặt trời thay đổi
V b Khảo sát đặc tuyến P(V) của hệ thống Pin quang điện khi bức xạ thay đổi Khi bức xạ = 250W/m2
Khi bức xạ = 1000W/m2 Đặc tuyến I(V) của hệ thông pin mặt trời khi bức xạ mặt trời thay đổi
Nếu hệ thống PV không có các bộ biến đổi, hãy chọn hệ thống Acquy có điện áp bao nhiêu để thu được công suất nhiều nhất với mọi bức xạ mặt trời Xác định dòng điện với bức xạ 1000W/m bằng phần mềm và bằng giải2 tích toán học của hệ thống PV kết nối trực tiếp với Acquy
Để thu được công suất tối ưu từ hệ thống PV khi bức xạ mặt trời đạt 1000W/m², cần xác định điện áp hoạt động phù hợp Việc này có thể thực hiện thông qua phần mềm mô phỏng và phân tích toán học cho hệ thống PV kết nối trực tiếp với acquy Kết quả sẽ giúp tối ưu hóa dòng điện và hiệu suất của hệ thống trong điều kiện bức xạ tối đa.
I sac = V PV −V battery luckhong tai
= V PV −n ×V battery 1cell n × R internal 1cell ¿ >I = V
Từ mô phỏng ta có được I = 51.54(A) và U = 456.18(V)
Ta có thể thu được công suất P = 51.54*456.18 = 2351.51(W)
Nếu điện áp acquy bằng 70% và 110% của điện áp câu 3, Xác định dòng điện với bức xạ 1000W/m bằng phần mềm và bằng giải tích toán học?2 Công suất thu được của 2 trường hợp
I sac n × R 1 internal cell a Với số lượng acquy giảm 30%
Với V là giao điểm giữa Isac và đặc tuyến I(V) =>PV I sac = 56.7(A)
Từ mô phỏng ta có I = 56.7(A) và U = 319.4(V)
=> P = 56.7 * 319.4 = 18110(W) b Với số lượng acquy tăng 10%
Với V là giao điểm giữa Isac và đặc tuyến I(V) =>PV I sac = 37(A) ¿ >37= V
Từ mô phỏng ta có I = 37.02(A) và U = 501.7(V)
=> P = 37.02 * 501.7 = 18573(W) Đồ thị biểu diễn khi giảm 30% pin và tăng 10% pin so với số lượng pin ban đầu
Chọn nguyên lý hoạt động của mạch DC/DC và Giải thích nguyên lý làm việc của mạch biến đổi DC/DC
Hệ thống pin mặt trời có 16 chuỗi pin với mỗi pin có điện áp U = 36(V)
Cùng với hiệu suất chuyển đổi là 0.8.
=> Điện áp trên hệ thống pin mặt trời: 16*36*0.8 = 460.8(V) (1)
Duty cycle là 0.5 (2) Điện áp tầm theo đề bài là 500(V) (3)
=> Từ (1), (2), (3) nhóm chọn mạch DC/DC là mạch
BuckBoost b Nguyên lý làm việc của mạch
Trạng thái đóng S Trạng thái ngắt S
VL = L dIL/dt VL = L dIL/dt
∆IL(đóng)= VdDT/L ∆IL(ngắt)= (V0)(1-D)T/L
=V d [ R (1− D ) 2 −2 Lf Độ gợn cuộn dây
∆IL = I Lmax - I Lmin Để dòng ngõ ra liên tục thì ILmin ≥ 0
= V 0 RCf Điện áp và dòng điện đặt trên khóa S
= 0+ iện ặt trên Diode Điện áp và dòng
Lập trình để điều khiển bộ biến đổi DC/DC hoạt động ở chế độ MPPT với tải là điện trở thuần Khi bức xạ mặt trời thay đổi từ 100W/m2 đến 1000W/m2, khảo sát các thông số sau
là điện trở thuần Khi bức xạ mặt trời thay đổi từ 100W/m2 đến 1000W/m2, khảo sát các thông số sau:
Mạch dò điểm công suất cực đại: Điều kiện chọn Rtải đối với mạch Buck-Boost:
Chọn Rtải.4 Ohm và code trong khối dò MPPT
20 a Khi bức xạ mặt trời 100W/m2
Công suất cực đại đặt trên tải = 2549(W)
Dòng điện, điện áp vào và ra của bộ DC/DC
Dòng điện vào = 5.46(A) Điện áp vào = 468.338(V)
Dòng điện ra đạt 15.6A và điện áp ra là 162.7V Độ rộng xung D được ghi nhận là 0.7, sau khi thực hiện mô phỏng để tìm điểm công suất cực đại với nhiều giá trị D khác nhau, nhóm chỉ lưu lại giá trị D ở lần cuối cùng.
Khi công suất cực đại của tấm pin gần bằng công suất cực đại trên tải, điều này cho thấy mạch dò điểm công suất cực đại (MPPT) hoạt động hiệu quả Đặc biệt, trong điều kiện bức xạ mặt trời đạt 250W/m2, hiệu suất của hệ thống càng được khẳng định.
Công suất cực đại của thiết bị đạt 6415.1W, với dòng điện vào là 13.6A và điện áp vào là 472.7V Dòng điện ra đạt 24.8A, trong khi điện áp ra là 258.1V Thông số này cho thấy hiệu suất hoạt động của bộ chuyển đổi DC/DC.
Trong quá trình chạy mô phỏng để xác định điểm công suất cực đại, nhóm đã thử nghiệm với nhiều giá trị độ rộng xung D khác nhau Cuối cùng, chỉ có giá trị D = 0.6 được ghi nhận.
Công suất cực đại của tấm pin gần bằng với công suất cực đại trên tải cho thấy mạch dò điểm công suất cực đại (MPPT) hoạt động hiệu quả Điều này đặc biệt đúng khi bức xạ mặt trời đạt 500W/m2.
Công suất cực đại đặt trên tải = 12639.38(W)
Dòng điện, điện áp vào và ra của bộ DC/DC
Dòng điện vào = 27.2(A) Điện áp vào = 465.76(V)
Dòng điện ra đạt 34.8 A và điện áp ra là 362.3 V Độ rộng xung D được ghi nhận là 0.7, sau khi nhóm thực hiện mô phỏng để xác định điểm công suất cực đại với nhiều giá trị D khác nhau, chỉ ghi nhận giá trị D ở lần cuối cùng.
Khi bức xạ mặt trời đạt 750W/m2, công suất cực đại của tấm pin gần bằng công suất cực đại trên tải, cho thấy mạch dò điểm công suất cực đại (MPPT) hoạt động hiệu quả.
Công suất cực đại đặt trên tải = 18438(W)
Dòng điện, điện áp vào và ra của bộ DC/DC
Dòng điện vào = 40.7(A) Điện áp vào = 454.1(V)
Dòng điện ra đạt 42.07 A và điện áp ra là 437.58 V Độ rộng xung D được ghi nhận là 0.7, đây là giá trị cuối cùng trong quá trình mô phỏng để xác định điểm công suất cực đại, mặc dù có nhiều giá trị D khác nhau đã được thử nghiệm.
Khi bức xạ mặt trời đạt 1000W/m2, công suất cực đại của tấm pin gần bằng công suất cực đại trên tải, cho thấy mạch dò điểm công suất cực đại (MPPT) hoạt động hiệu quả.
Công suất cực đại đặt trên tải = 23811(W)
Dòng điện, điện áp vào và ra của bộ DC/DC
Dòng điện vào = 54.01(A) Điện áp vào = 440.82(V)
Dòng điện ra đạt 47.81A và điện áp ra là 497.26V Độ rộng xung D được ghi nhận là 0.7, sau khi nhóm thực hiện mô phỏng để tìm điểm công suất cực đại với nhiều giá trị D khác nhau, chỉ ghi nhận giá trị D ở lần cuối cùng.
Công suất cực đại của tấm pin gần bằng công suất cực đại trên tải, cho thấy mạch dò điểm công suất cực đại (MPPT) hoạt động hiệu quả.
Dưới đây là bảng ghi lại giá trị tại các bức xạ thể hiện sự thay đổi của các giá trị.
Bức xạ Pmax PV Pmax load Input Output Độ rộng
Lập trình để điều khiển bộ biến đổi DC/DC hoạt động ở chế độ ổn áp với tải là điện trở thuần Khi bức xạ mặt trời thay đổi từ 100W/m2 đến 1000W/ m2, khảo sát các thông số sau
là điện trở thuần Khi bức xạ mặt trời thay đổi từ 100W/m2 đến 1000W/m2, khảo sát các thông số sau:
Mạch ổn áp a Khi bức xạ mặt trời 100W/m2
Công suất cực đại đặt trên tải = 834.5(W) Dòng điện, điện áp vào và ra của bộ DC/DC Dòng điện vào = 1.7(A) Điện áp vào = 526.1(V)
Dòng điện ra = 1.67(A) Điện áp ra = 500(V) Độ rộng xung D = 0.53
24 b Khi bức xạ mặt trời 250W/m2
Công suất cực đại của tải đạt 832W, với dòng điện vào là 1.57A và điện áp vào là 546.9V Dòng điện ra là 1.67A và điện áp ra là 500V.
D = 0.5 c Khi bức xạ mặt trời 500W/m2
Công suất cực đại của tải đạt 833.5W, với dòng điện vào là 1.53A và điện áp vào là 560.4V Dòng điện ra là 1.67A và điện áp ra là 500V, trong khi độ rộng xung D là 0.49.
25 d Khi bức xạ mặt trời 750W/m2
Công suất cực đại đặt trên tải = 833.4(W)
Dòng điện, điện áp vào và ra của bộ DC/DC
Dòng điện vào = 1.52(A) Điện áp vào = 568V)
Dòng điện ra = 1.67(A) Điện áp ra = 500(V) Độ rộng xung D = 0.49 e Khi bức xạ mặt trời 1000W/m2
Công suất cực đại đặt trên tải = 833.4(W)
Dòng điện, điện áp vào và ra của bộ DC/DC
Dòng điện vào = 1.51(A) Điện áp vào = 573V)
Dòng điện ra = 1.67(A) Điện áp ra = 500(V) Độ rộng xung D = 0.48
Dưới đây là bảng ghi lại giá trị tại các bức xạ thể hiện sự thay đổi của các giá trị.
Bức xạ Pmax PV Pmax load Input Output Độ rộng
Nếu lắp song song với tải một hệ thống acquy lưu trữ có điện áp là {Vbat} Cho biết bộ DC/DC nên hoạt động ở chế độ nào? Giải thích?
Nếu lắp song song với tải một hệ thống acquy lưu trữ có điện áp là {Vbat} Bộ DC/DC nên hoạt động ở chế độ ỔN ÁP vì:
Khi bức xạ mặt trời thay đổi do thời tiết và các yếu tố tự nhiên, việc sử dụng chế độ ổn áp là cần thiết để duy trì điện áp và dòng điện đầu ra ổn định Điều này không chỉ đảm bảo tính liên tục và ổn định cho hệ thống mà còn giúp tăng tuổi thọ thiết bị và tiết kiệm chi phí.
Pin công suất của pin mặt trời (Công suất đầu vào của DC/DC) sẽ thay đổi theo bức xạ mặt trời
Pout Công suất đầu ra của bộ DC/DC
Khi hoạt động ở chế độ MPPT, công suất (P) có thể tăng cao khi bức xạ mặt trời lớn, nhưng sẽ giảm khi bức xạ giảm, dẫn đến hiệu suất không ổn định Ngược lại, trong chế độ ổn áp, công suất luôn duy trì cố định bất kể sự biến đổi của bức xạ mặt trời, giúp hiệu suất luôn ổn định.
Chế độ MPPT rất hiệu quả cho hệ thống pin mặt trời cung cấp điện trực tiếp cho tải, vì nó tối ưu hóa điện áp và dòng điện đầu vào để đạt công suất tối đa Tuy nhiên, khi bức xạ mặt trời thay đổi, điện áp đầu ra cũng sẽ biến động lớn, ảnh hưởng đến sự ổn định của tải Để khắc phục tình trạng này, hệ thống ắc quy lưu trữ sẽ hoạt động như một bộ lưu trữ năng lượng, trong khi hệ thống DC/DC cần duy trì chế độ ổn áp để đảm bảo sự ổn định và an toàn cho toàn bộ hệ thống.
Mục đích của việc lắp song song với tải một hệ thống acquy lưu trữ có điện áp là
{vbat} là ổn áp ở Bus DC Tại Bus DC ta phải đảm bảoP
Khi P MPPT P load , phần công suất dư thừa sẽ nạp cho acquy P battery P MPPT P load
P load , phần công suất thiếu hụt sẽ lấy từ acquy P battery P load
MPPT để cấp cho tải hoạt động.
MPPT 0 , công suất tải hoàn toàn được cấp từ acquy.
Nếu mang dấu (+): Battery ở chế độ nạp.
Nếu mang dấu (-): Battery ở chế độ xả.
Khảo sát khả năng của mạch khi có hiện tượng bức xạ mặt trời trên các tấm PV không đồng đều? Cách nào để lấy được công suất cực đại
PV không đồng đều? Cách nào để lấy được công suất cực đại a Khi bức xạ lên tấm pin mặt trời không đồng đều
Ta có đường đặc tuyến I(V) của hệ thống pin khi bức xạ mặt trời không đồng đều
Ta có đường đặc tuyến P(V) của hệ thống pin khi bức xạ mặt trời không đồng đều
29 b Khi bức xạ lên tấm pin mặt trời đồng đều
Ta có đường đặc tuyến I(V) của hệ thống pin khi bức xạ mặt trời đồng đều
Ta có đường đặc tuyến P(V) của hệ thống pin khi bức xạ mặt trời đồng đều
30 c Cách lấy được công suất lớn nhất Để lấy được công suất lớn nhất ta cần mắc song song các tấm pin
Ta thu được đường đặc tính I(V) như sau: