Thiết kế nguồn điện năng lượng mặt trời có bộ tự động chọn điểm làm việc cực đại áp dụng thuật toán p o

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Nguyễn Văn Quỳ THIẾT KẾ NGUỒN ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CÓ BỘ TỰ ĐỘNG CHỌN ĐIỂM LÀM VIỆC CỰC ĐẠI ÁP DỤNG THUẬT TOÁN P&O LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THÁI NGUYÊN – NĂM 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Nguyễn Văn Quỳ THIẾT KẾ NGUỒN ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CÓ BỘ TỰ ĐỘNG CHỌN ĐIỂM LÀM VIỆC CỰC ĐẠI ÁP DỤNG THUẬT TOÁN P&O Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 06520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƢỜI HƢỚNG DẪN TS Ngơ Đức Minh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ THÁI NGUYÊN – NĂM 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Văn Quỳ Ngày sinh: 20 tháng 11 năm 1986 Học viên cao học khóa 15 – Tự động hóa – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại Học Thái Nguyên Hiện công tác trường Cao Đẳng Nghề Vĩnh Phúc Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình tác thực hướng dẫn TS Ngô Đức Minh Nội dung luận văn có nghiên cứu sử dụng tài liệu tham khảo nêu phần tài liệu tham khảo Nếu có sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Tác giả luận văn Nguyễn Văn Quỳ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Lời tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Ngô Đức Minh, thầy giáo, giáo phịng Đào tạo sau đại học khoa Điện trường đại học Kỹ Thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến quan trọng cho tác giả suốt trình làm luận văn để tác giả hồn thành luận văn Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm thực tế than hạn chế nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đồng nghiệp người quan tâm đến lĩnh vực để tác giả khắc phục thiếu sót bổ sung để tơi tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện q trình cơng tác sau Học viên Nguyễn Văn Quỳ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC 1 1 Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu 2 u CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGUỒN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 5 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Một số nguồn phân tán hệ thống điện 1.2.1 Năng lượng Gió (Wind Power) 1.2.2 Năng lượng Thủy triều (Tidal Power) 10 1.2.3 Năng lượng mặt trời 10 1.2.4 Năng lượng địa nhiệt 12 1.3 Định hướng nghiên cứu đề tài 1.4 Kết luận chương 12 CHƢƠNG 2: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ VẤN ĐỀ 14 LƢU TRỮ NĂNG LƢỢNG TRONG HỆ THỐNG PV 14 15 2.1 Đặt vấn đề 24 2.2 Bộ biến đổi DC/DC 24 2.2.1 Phân loại biến đổi DC/DC 25 2.2.2 Các loại biến đổi DC/DC 26 2.3 Vấn đề tích trữ lượng 27 2.3.1 Phân loại ắc quy 29 2.3.2 Các đặc tính ắc quy 30 2.3.3 Chế độ làm việc ắc quy (xét ắc quy chì - axit) 30 2.3.4 Các chế độ nạp cho ắc quy 31 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2.3.5 Lơgic chuyển trạng thái q trình nạp ắc quy tự động 2.3.6 Các cố cần bảo vệ ắc quy chì – axit 32 2.3.7 Các tiêu chí lựa chọn ắc quy 32 2.4 Kết luận chương 32 CHƢƠNG 3: CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ ĐIỂM LÀM VIỆC TỐI ƢU 33 CỦA PIN MẶT TRỜI 36 37 3.1 Giới thiệu pin mặt trời 3.1.1 Định nghĩa 37 3.1.2 Đặc tính làm việc pin mặt trời 38 3.1.3 Ứng dụng 39 3.1.4 Tấm pin mặt trời 40 42 3.2 Chế độ làm việc pin mặt trời 43 3.2.1 Chế độ ghép nối tiếp module 43 3.2.2 Chế độ ghép song song module 3.2.3 Hiện tượng “điểm nóng” 49 3.2.4 Điểm làm việc theo phụ tải 49 51 3.3 Tìm điểm làm việc cực đại theo thuật toán P&O 3.4 Kết luận chương 51 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG KHAI 53 THÁC PIN MẶT TRỜI SỬ DỤNG THUẬT TỐN P&O 54 4.1 Xây dựng mơ hình 54 56 4.2 Thông số hệ thống thiết kế 4.2.1 Tấm pin mặt trời 4.2.2 Thông số ắc quy 4.2.3 Phụ tải 4.2.4 Thông số biến đổi điện áp chiều 4.3 Hệ thống điều khiển 56 56 70 70 74 74 4.3.1 Cấu trúc mạch điều khiển 74 4.3.2 Thơng số số thiết bị 75 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4.3 Kết thực nghiệm 4.4 Kết luận chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1 Cấu trúc hệ thống điện truyền thống Hình Sơ đồ hệ thống điện có tham gia nguồn phân tán Hình Sự phát triển lượng điện mặt trời Hình Các chế độ vận hành nguồn PV 10 Hình Mơ hình khai thác lượng từ nguồn PV 12 Hình 2 Đường cong I-V P-V nguồn PV 13 Hình Sơ đồ nguyên lý giảm áp Buck 15 Hình Dạng sóng điện áp dịng điện mạch Buck 16 Hình Sơ đồ nguyên lý mạch Boost 18 Hình Dạng sóng dịng điện mạch Boost 18 Hình Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost 19 Hình Sơ đồ nguyên lý biến đổi Cuk 20 Hình Sơ đồ mạch Cuk khố SW mở thơng dịng 20 Hình 10 Sơ đồ mạch Cuk khố SW đóng 21 Hình 11 Bộ biến đổi cách ly 22 Hình 12 Bộ biến đổi DC/AC pha dạng nửa cầu (bên trái) 23 Hình 13 Các chế độ nạp ắc quy 27 Hình 14 Sơ đồ chuyển trạng thái logic trình nạp ắc quy tự động 29 Hình Đường đặc tính làm việc I-V pin mặt trời 33 Hình Sơ đồ tương đương tế bào (cell) pin mặt trời 34 Hình 3 Sự phụ thuộc đặc trưng VA pin mặt trời 35 Hình Sự phụ thuộc đường đặc tính pin mặt trời 35 Hình Đường đặc tính tải đặc tính pin mặt trời 36 Hình Ghép nối tiếp hai module pin mặt trời 38 Hình Ghép song song hai module pin mặt trời 39 Hình Đường cong V-I P-V pin mặt trời trường hợp 40 bị che phủ Hình Điốt nối song song với module để bảo vệ module 41 Hình 10 Điểm làm việc theo phụ tải pin mặt trời 42 Hình 11 Đường đặc tính I-V pin mặt trời thay đổi 43 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 12 Đặc tính P-V pin mặt trời cường độ xạ nhiệt độ 44 thay đổi Hình 13 Phương pháp tìm điểm làm việc cực đại P&O 46 Hình 14 Lưu đồ thuật toán Phương pháp P&O 46 Hình Sơ đồ khối mơ hình thiết kế 49 Hình Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển 50 Hình Chương trình nạp lượng cho ắc quy 51 Hình 4 Kích thước module pin mặt trời 52 Hình Các chế độ làm việc biến đổi flyback 55 Hình Transitor cơng suất silicon npn TIP41 56 Hình Các đường đặc tính TIP41 57 Hình Transitor TIP122 58 Hình Các đường đặc tính TIP122 59 Hình 10 Màn hình hiển thị LCD 1602 60 Hình 11 Kết nối LCD 61 Hình 12 Sơ đồ nguyên lý tạo xung 62 Hình 13 Sơ đồ chân PIC 16F877A 63 Hình 14 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 64 Hình 15 Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời 69 Hình 16 Đồ thị dịng nạp dịng đặt 70 Hình 17 Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời 70 Hình 18 Đồ thị dịng nạp dịng đặt 71 Hình 19 Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời 71 Hình 20 Đồ thị dòng nạp dòng đặt 72 Bảng Bảng tổng kết đặc điểm thuật toán P&O 47 Bảng Bảng thông số pin mặt trời 52 Bảng Các điều kiện làm việc biến đổi 55 Bảng Tham số transitor công suất TIP41 56 Bảng 4 Thông số TIP122 58 Bảng Thông số hình LCD 60 Bảng Thơng số tạo xung thạch anh 62 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 71 Khi thực thi hoạt động bên trong, LCD bỏ qua giao tiếp với bên bật cờ BF( thơng qua chân DB7 có thiết lập RS=0, R/W=1) lên biết “bận” - Bộ đếm địa AC : (Address Counter) Khi địa lệnh nạp vào ghi IR, thông tin nối trực tiếp cho vùng RAM (việc chọn lựa vùng RAM tương tác bao hàm mã lệnh) Sau ghi vào (đọc từ) RAM, đếm AC tự động tăng lên (giảm đi) đơn vị Bộ nhớ LCD Vùng RAM hiển thị DDRAM : (Display Data RAM) Vùng CGROM: Character Generator ROM Vùng CGRAM : (Character Generator RAM) DDRAM Đây vùng RAM dùng để hiển thị, nghĩa ứng với địa RAM kí tự hình CGROM Chứa mẫu kí tự loại 5x7 5x10 điểm ảnh/kí tự, định địa bit Hình 11 Kết nối LCD Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 72 d Bộ tạo xung thạch anh Hình 12 Sơ đồ nguyên lý tạo xung Bảng Thông số tạo xung thạch anh Tần số cộng hưởng nối tiếp song song f nt f // Với Ceq LS CS f nt C0 C1 (4- 2) CS 2C eq (4- 3) C2 C1 C2 (4- 4) e Chip vi điều khiển Chọn chip vi điều khiển 16F877A Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F877A Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 73 Hình 13 Sơ đồ chân PIC 16F877A Một vài thông số vi điều khiển PIC 16F877A Đây vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit Mỗi lệnh thực thi chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối đa cho phép 20 MHz với chu kì lệnh 200ns Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, nhớ liệu 368x8 byte RAM nhớ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte Số PORT I/O với 33 pin I/O Các đặc tính ngoại vi bao gồm khối chức sau: Timer0: đếm bit với chia tần số bit Timer1: đếm 16 bit với chia tần số, thực chức đếm dựa vào xung clock ngoại vi vi điều khiển hoạt động chế độ sleep Timer2: đếm bit với chia tần số, postcaler Hai Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI I2C Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với bit địa Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với chân điều khiển RD, WR, CS bên ngồi Các đặc tính Analog: kênh chuyển đổi ADC 10 bit Hai so sánh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 74 Bộ nhớ flash với khả ghi xóa 100.000 lần Bộ nhớ EEPROM với khả ghi xóa 1.000.000 lần Dữ liệu nhớ EEPROM lưu trữ 40 năm Khả tự nạp chương trình với điều khiển phần mềm Nạp chương trình mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua chân Watchdog Timer với dao động Chức bảo mật mã chương trình Chế độ Sleep Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác Sơ đồ khối vi điều khiển PIC 16F877A Hình 14 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 75 Tổ chức nhớ Cấu trúc nhớ vi điều khiển PIC16F877A bao gồm nhớ chương trình (program memory) nhớ liệu (data memory) Bộ nhớ chương trình vi điều khiển PIC16F877A nhớ flash , dung lượng nhớ 8k word (1 word= 14bit) phân thành nhiều trang (từ page đến page 3) Như nhớ chương trinh có khả chứa 8*1024 =8192 lệnh (vì lệnh sau mã hóa có dung lượng word (14 bit) Để mã hóa địa 8k word nhớ chương trình , đếm chương trình có dung lượng 13 bit (PC) Khi vi điều khiển reset , đếm chương trình đến địa 0000h (reset vector) Khi có ngắt xảy , đếm chương trình đến địa 0004h (interrupt vector) Bộ nhớ chương trình khơng bao gồm nhớ stack đề cập cụ thể phần sau Bộ nhớ liệu PIC nhớ EEPROM chia làm nhiều bank Đối với PIC16F877A nhớ liệu chia làm bank Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm ghi có chức đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm vùng địa thấp ghi mục đích chung GPR (General Purpose Pegister) nằm vùng địa lại bank Các ghi SFR thường xuyên sử dụng (ví dụ ghi STATUS) đặt tất cà bank nhớ liệu giúp thuận tiện trình truy xuất làm giảm bớt lệnh chương trình Stack khơng nằm nhớ chương trình hay nhớ liệu mà vùng nhớ đặc biệt không cho phép đọc hay ghi Khi lệnh CALL thực hay ngắt xảy làm chương trình bị rẽ nhánh, giá trị đếm chương trình PC tự động vi điều khiển cất vào stack Khi lệnh RETURN, RETLW hat RETFIE thực thi, giá trị PC tự động lấy từ stack, vi điều khiển thực tiếp chương trình theo qui trình định trước Bộ nhớ Stack vi điều khiển PIC họ 16F87xA có khả chứa địa hoạt động theo chế xoay vòng Nghĩa giá trị cất vào nhớ Stack lần thứ ghi đè lên giá trị cất vào Stack lần giá trị cất vào nhớ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 76 Stack lần thứ 10 ghi đè lên giá trị cất vào Stack lần thứ Cần ý khơng có cờ hiệu cho biết trạng thái stack, ta khơng biết stack tràn Bên cạnh tập lệnh vi điều khiển dịng PIC khơng có lệnh POP hay PUSH, thao tác với nhớ stack hoàn toàn điều khiển CPU Các cổng xuất nhập PIC16F877A Cổng xuất nhập (I/O port) phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương tác với giới bên Sự tương tác đa dạng thơng qua q trình tương tác đó, chức vi điều khiển thể cách rõ ràng Một cổng xuất nhập vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theo cách bố trí chức vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập số lượng chân cổng khác Bên cạnh đó, vi điều khiển tích hợp sẵn bên đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức cổng xuất nhập thông thường, số chân xuất nhập cịn có thêm chức khác để thể tác động đặc tính ngoại vi nêu giới bên Chức chân xuất nhập cổng hồn tồn xác lập điều khiển thông qua ghi SFR liên quan đến chân xuất nhập  Port A Port A (RPA) bao gồm I/O pin Đây chân “hai chiều” (bidirectional pin), nghĩa xuất nhập Chức I/O điều khiển ghi TRISA (địa 85h) Muốn xác lập chức chân PortA input, ta “set” bit điều khiển tương ứng với chân ghi TRISA ngược lại, muốn xác lập chức chân Port A output, ta “clear” bit điều khiển tương ứng với chân ghi TRISA Thao tác hoàn toàn tương tự PORT cịn lại Bên cạnh Port A ngõ ADC, so sánh, ngõ vào analog ngõ vào xung clock Timer0 ngõ vào giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port) Các ghi SFR liên quan đến Port A bao gồm: Port A (địa 05h) : chứa giá trị pin Port A TRISA (địa 85h) : điều khiển xuất nhập Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 77 CMCON (địa 9Ch) : ghi điều khiển so sánh CVRCON (địa 9Dh) : ghi điều khiển so sánh điện áp ADCON1 (địa 9Fh) : ghi điều khiển ADC  Port B Port B (RPB) gồm pin I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng TRISB Bên cạnh số chân Port B đươc sử dụng trình nạp chương trình cho vi điều khiển với chế độ nạp khác Port B liên quan đến ngắt ngoại vi Timer0 Port B cịn tích hợp chức điện trở kéo lên điều khiển chương trình Các ghi SFR liên quan đến Port B bao gồm: Port B (địa 06h,106h) : chứa giá trị pin Port B TRISB (địa 86h,186h) : điều khiển xuất nhập OPTION_REG(địa 81h,181h): điều khiển ngắt ngoại vi Timer0  Port C PortC (RPC) gồm pin I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng TRISC Bên cạnh Port C cịn chứa chân chức so sánh, Timer1, PWM chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART Các ghi điều khiển liên quan đến Port C: Port C (địa 07h) : chứa giá trị pin Port C TRISC (địa 87h) : điều khiển xuất nhập  Port D Port D (RPD) gồm chân I/O, ghi điều khiển xuất nhập tương ứng TRISD Port D cổng xuất liệu chuẩn giao tiếp PSP (Parallel Slave Port) Các ghi liên quan đến Port D bao gồm: Thanh ghi Port D : chứa giá trị pin Port D Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập Thanh ghi TRISE : điều khiển xuất nhập Port E chuẩn giao tiếp PSP  Port E Port E (RPE) gồm chân I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 78 TRISE Các chân PortE có ngõ vào analog Bên cạnh Port E chân điều khiển chuẩn giao tiếp PSP Các ghi liên quan đến Port E bao gồm: Port E : chứa giá trị chân PortE TRISE : điều khiển xuất nhập xác lập thông số cho chuẩn giao tiếp PSP ADCON1: ghi điều khiển khối ADC Ngắt (Interrupt) PIC16F877A có đến 15 nguồn tạo hoạt động ngắt điều khiển ghi INTCON (bit GIE) Bên cạnh ngắt cịn có bit điều khiển cờ ngắt riêng Các cờ ngắt set bình thường thỏa mãn điều kiện ngắt xảy bất chấp trạng thái bit GIE, nhiên hoạt động ngắt phụ thuộc vào bit GIE bit điều khiển khác Bit điều khiển ngắt RB0/INT TMR0 nằm ghi INTCON, ghi chứa bit cho phép ngắt ngoại vi PEIE Bit điều khiển ngắt nằm ghi PIE1 PIE2 Cờ ngắt ngắt nằm ghi PIR1 PIR2 Trong thời điểm có chương trình ngắt thực thi, chương trình ngắt kết thúc lệnh RETFIE Khi chương trình ngắt thực thi, bit GIE tự động xóa, địa lệnh chương trình cất vào nhớ Stack đếm chương trình đến địa 0004h Lệnh RETFIE dùng để thoát khỏi chương trình ngắt quay trở chương trình chính, đồng thời bit GIE set phép ngắt hoạt động trở lại Các cờ hiệu dùng để kiểm tra ngắt xảy phải xóa chương trình trước cho phép ngắt tiếp tục hoạt động trở lại để ta phát thời điểm mà ngắt xảy Đối với ngắt ngoại vi ngắt từ chân INT hay ngắt từ thay đổi trạng thái pin PORTB (PORTB Interrupt on change), việc xác định ngắt xảy cần chu kì lệnh tùy thuộc vào thời điểm xảy ngắt Cần ý trình thực thi ngắt, có giá trị đếm chương trình cất vào Stack, số ghi quan trọng không cất bị thay đổi giá trị q trình thực thi chương trình ngắt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 79 Điều nên xử lý chương trình để tránh tượng xảy  Ngắt INT Ngắt dựa thay đổi trạng thái pin RB0/INT Cạnh tác động gây ngắt cạnh lên hay cạnh xuống điều khiển bit INTEDG (thanh ghi OPTION_ REG ) Khi có cạnh tác động thích hợp xuất pin RB0/INT, cờ ngắt INTF set bất chấp trạng thái bit điều khiển GIE PEIE Ngắt có khả đánh thức vi điều khiển từ chế độ sleep bit cho phép ngắt set trước lệnh SLEEP thực thi  Ngắt thay đổt trạng thái PIN Port B Các pin PORTB dùng cho ngắt điều khiển bit RBIE (thanh ghi INTCON) Cờ ngắt ngắt bit RBIF (INTCON) 4.3 Kết thực nghiệm ● Trường hợp 1: Từ 16h00’ đến 16h13’ ngày 31 tháng năm 2014 Giá trị dòng đặt 15A Trời nắng, ánh nắng chiếu thẳng vào pin mặt trời Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời biểu diễn hình 4.15 4.16 Hình 15 Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 80 Hình 16 Đồ thị dịng nạp dịng đặt Trong trường hợp này, lượng mặt trời đủ đáp ứng với công suất đầu theo yêu cầu (xác định dịng đặt) nên đường cong cơng suất phẳng (hình 4.15) Với dịng đặt 15A, điều khiển liên tục bám đuổi giá trị hình 4.16 khiến dịng điện đầu biến đổi tăng giảm theo thuật toán P&O đề ● Trường hợp 2: Từ 7h17’ đến 7h28’ ngày tháng năm 2014 Giá trị dòng đặt 7A Trời quang mây, ánh nắng không chiếu trực tiếp vào pin mặt trời Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời biểu diễn hình 4.17 4.18 Hình 17 Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 81 Hình 18 Đồ thị dòng nạp dòng đặt Trong trường hợp này, lượng mặt trời khơng đủ so với dịng đặt nên chương trình liên tục tìm điểm làm việc cao so với trường hợp trước Trên hình 4.17 4.18, điều thể thơng qua đường cong cơng suất dịng điện đầu biến đổi lên cho thấy vai trị thuật tốn P&O ● Trường hợp 3: Từ 9h28’ đến 9h38’ ngày tháng năm 2014 Giá trị dòng đặt 20A Một phần pin bị che phủ nhà thư viện, trời quang mây Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời biểu diễn hình 4.19 4.20 Hình 19 Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 82 Hình 20 Đồ thị dịng nạp dịng đặt Trên hình 4.19 4.20, dịng đặt 20A lượng mặt trời khơng đủ nên dòng điện đầu thấp dòng đặt Trong giai đoạn này, thuật toán P&O phát huy tác dụng bám đuổi thay đổi PWM để tìm giá trị công suất phù hợp Trong trường hợp, thuật toán P&O thể vai trị giúp tìm điểm làm việc cực đại cho nguồn pin mặt trời 4.4 Kết luận chƣơng Tác giả xây dựng mơ hình, đưa ngun lý hoạt động mạch điều khiển chương trình nạp lượng cho ắc quy từ lựa chọn thông số pin mặt trời, thông số ắc quy, thông số phụ tải, thông số biến đổi điện áp chiều để thiết kế thực nghiệm hệ thống khai thác pin mặt trời sử dụng thuật toán P&O thực lấy kết thực nghiệm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau thời miệt mài nghiên cứu, tìm hiểu thực tế thực luận văn, hướng dẫn tận tình thầy TS Ngô Đức - bạn bè đồng nghiệp, đề tài “Thiết kế nguồn điện lượng Mặt trời có tự động chọn điểm làm việc cực đại áp dụng thuật tốn P&O’’ hồn thành đạt số kết sau: - - Nghiên cứu nguyên lý làm việc pin mặt trời, cách thức khai thác lượng từ pin mặt trời - Nghiên cứu xây dựng phương pháp dị tìm điểm công suất lớn theo phương pháp P&O - Thiết kế thực nghiệm hệ thống độc lập khai thác lượng từ pin mặt trời theo phương pháp P&O Có thể cho rằng, luận văn hồn thành nhiệm vụ đề ban đầu Hệ thống thực nghiệm chứng tỏ vai trò biến đổi vai trị thuật tốn tìm điểm làm việc cực đại Từ kết nghiên cứu đến chế tạo cần phải có thời gian kinh phí Nhưng với kết nghiên cứu luận văn tiền đề để ứng dụng vào thực tiễn, đồng thời nghiên cứu chế tạo sản phẩm sử dụng rộng rãi Luận văn sâu nghiên cứu toán cụ thể khai thác lượng mặt trời tìm điểm làm việc cực đại đạt hiệu định Tuy nhiên trình độ nhận thức vấn đề cịn hạn chế, thời gian nghiên cứu chưa nhiều nên chưa thực thử nghiệm loại biến đổi khác nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Trong thời gian tới, tác giả mong muốn tiếp tục hoàn thiện hệ thống khai thác lượng mặt trời để cung cấp cho nhiều loại phụ tải hơn, tham gia kết nối lưới Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 84 Vì tác giả mong nhận đóng góp thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp người quan tâm đến lĩnh vực để tác giả khắc phục thiếu sót bổ sung cho luận văn hoàn thiện Tác giả tiếp tục nghiên cứu để áp dụng tốt kết nghiên cứu vào công tác chuyên môn sau này, áp dụng vào đối tượng thực tế sản xuất Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] http://www.evnspc.vn/index.php/tin-nganh-dien/tin-nganh-dien/1898-chin-lc- phat-trin-nng-lng-tai-to-tren-th-gii-va-vit-nam [2] http://vietnamnet.vn/vn/khoa-hoc/177437/top-10-quoc-gia-khai-thac-dien-mat- troi-tren-the-gioi.html [3] http://pcphuyen.cpc.vn/?show=news&catid=10&contentid=1059 Tiếng Anh [4] Abir Chatterjee, Modeling and Control of Photovoltaic Generation Station, luận án tiến sĩ kỹ thuật trường đại học Ohio, 2012 [5] Muhamad H.Rashid, Power Electronics Handbook, Academic Press Series in Engineering, International Standard Book Number: 0-12-581650-2, 2001 [6] Neha Adhikari, Bhim Singh, A.L.Vyas, Design and Control of Small Power Standalone Solar PV Energy System, Asian Power Electronics Journal, Vol 6, No 1, Oct 2012 [7] Gurhan Ertasgin, Low-Cost Current-Source 1-ph Photovoltaic Grid-Connected Inverter, luận án tiến sĩ trường đại học Adelaide, 2010 [8] Joe-Air Jiang, Tsong-Liang Huang, Ying-Tung Hsiao, Chia-Hong Chen, Maximum Power Tracking for Photovoltaic Power Systems, Tamkang Journal of Science and Engineering, Vol 8, No 2, pp 147-153, 2005 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... Rsh Iopi Vopi Popi Iop Vop Pop CHÚ THÍCH Điểm làm viêc cơng suất cực đại Cơng suất thực Năng lượng mặt trời Công suất phản kháng Điện ? ?p nguồn chiều nghịch lưu Điều khiển định hướng điện ? ?p Bộ. ..ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHI? ?P Nguyễn Văn Quỳ THIẾT KẾ NGUỒN ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CÓ BỘ TỰ ĐỘNG CHỌN ĐIỂM LÀM VIỆC CỰC ĐẠI ? ?P DỤNG THUẬT TOÁN P& O Chuyên... động chọn điểm làm việc cực đại ? ?p dụng thuật toán P& O? ?? xuất phát từ yêu cầu thực tế chế độ làm việc pin mặt trời phụ thuộc v? ?o phụ tải Tìm điểm vận hành tối ưu làm cho lượng từ pin mặt trời lớn