Tóm tắt luận văn Thiết kế thực nghiệm hệ thống khai thác pin mặt trời sử dụng thuật toán P&O.

1 Nội dung luận văn bao gồm chương Chương 1: Tổng quan vấn đề nguồn hệ thống điện Chương nói tổng quan vấn đề nguồn hệ thống điện gồm đặt vấn đề, số nguồn phân tán hệ thống điện, định hướng nghiên cứu đề tài, kết luận chương Chương 2: Bộ biến đổi điện tử công suất vấn đề lưu trữ lượng hệ thống PV Chương tìm hiểu biến đổi điện tử công suất vấn đề tích trữ lượng hệ thống PV gồm nội dung: đặt vấn đề, biến đổi, vấn đề tích trữ lượng, tổng kết chương Chương 3: Chế độ làm việc điểm vận hành tối ưu pin mặt trời Chương nghiên cứu chế độ làm điểm làm việc tối ưu pin mặt trời gồm có giới thiệu pin mặt trời, chế độ làm việc pin mặt trời, tìm điểm làm việc cực đại theo thuật tốn P&O Chương 4: Thiết kế thực nghiệm hệ thống khai thác pin mặt trời sử dụng thuật toán P&O Chương thiết kế thực nghiệm hệ thống khai thác pin mặt trời sử dụng thuật tốn P&O Xây dựng mơ hình, thơng số thiết kế, hệ thống điều khiển lấy kết thực nghiệm trung tâm thực nghiệm Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Thái Nguyên CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGUỒN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Đặt vấn đề Phát triển nguồn lượng yếu tố then chốt mang lại tiến khoa học cải thiện chất lượng sống Trong đó, lượng điện với ưu điểm dễ dàng truyền tải từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ dễ dàng chuyển đổi thành dạng lượng khác nên nhiều quan tâm khoa học để phát triển Nguồn lượng truyền thống với quy mô tập trung, công suất lớn nhà máy nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử nơi thuận lợi tạo nên cấu trúc hệ thống điện truyền tải phức tạp, đa cấp điện áp 1.2 Một số nguồn phân tán hệ thống điện 1.2.1 Năng lượng Gió (Wind Power) Sự chuyển động khơng khí chênh lệch áp suất khí tạo gió; nên nguồn lượng vơ tận Tuy nhiên, đòi hỏi vốn đầu tư cao lệ thuộc vào tự nhiên Hiện nhiều quốc gia Đức, Trung Quốc, Hà Lan, Tây Ban Nha đầu lĩnh vực Những nghiên cứu ứng dụng tổng hợp cơng nghệ điện gió nối lưới điện dự trữ lượng gió dạng khác tiến hành nhiều nơi, kể Việt Nam 1.2.2 Năng lượng Thủy triều (Tidal Power) Năng lượng thủy triều ứng dụng dòng thủy triều lên xuống để quay cánh quạt chạy máy phát điện Đây dạng lượng có nguồn nhiên liệu vơ tận miễn phí, lại khơng địi hỏi bảo trì cao Khác với mơ hình lượng mặt trời lượng gió, lượng thủy triều ổn định thủy triều ngày dự báo xác 1.2.3 Năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời khai thác nhiều dạng khác nhiệt dùng để đung nóng nước, phát điện Trong đó, nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng gương tập trung lượng mặt trời tháp thu nhiệt xây dựng nơi có nhiều xạ mặt trời, diện tích lớn nên khơng coi nguồn phân tán Pin mặt trời với công suất nhỏ, dễ lắp đặt hứa hẹn nguồn lượng tái tạo đầy tiềm Hình 1.3 cho thấy phát triển nguồn pin mặt trời 1.2.4 Năng lượng địa nhiệt Trái đất có hạt nhân giống “hịn lửa” khổng lồ, nhiệt độ cực cao Tùy độ sâu, tầng địa chất, có nhiệt lượng tương ứng Theo chuyên gia địa chất, xuống sâu 33m nhiệt độ lịng đất lại tăng 0C Ở độ sâu 60km, nhiệt độ đạt tới 1800 0C Hiện có hai phương pháp để khai thác lượng địa nhiệt Một khoan thật sâu xuống lòng đất để lấy nhiệt lượng nhiệt độ cực cao, dùng nước để sản xuất điện Hai cần khoan sâu vài trăm mét để sử dụng trực tiếp nguồn nước nóng vừa phải làm lượng sưởi ấm 1.3 Định hướng nghiên cứu đề tài Như phân tích mục 1.2, nguồn lượng tái tạo có tiềm lớn Việt Nam giới Trong đó, nguồn lượng từ pin mặt trời có bước phát triển vượt bậc nhờ quan tâm nhà khoa học toàn giới nâng cao chất lượng pin, công nghệ điện tử công suất đầu tư kinh tế quốc gia Vì vậy, luận văn tập trung nghiên cứu vấn đề khai thác, vận hành nguồn pin mặt trời Như vậy, để khai thác lượng từ pin mặt trời, điều quan trọng phải tìm hiểu đặc điểm cấu tạo để nắm lý pin mặt trời lại phát điện đặc điểm vận hành chúng Trên sở phân tích chế độ vận hành hệ thống PV-ắc quy-lưới điện điều kiện thực tế, luận văn tập trung vào chế độ vận hành ốc đảo PV-ắc quyphụ tải, qua thấy vai trị thuật tốn tìm điểm làm việc cực đại P&O CHƯƠNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ VẤN ĐỀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG PV 2.1 Đặt vấn đề Nguồn PV có đặc trưng lượng thời điểm phụ thuộc vào xạ mặt trời Năng lượng phụ thuộc nhiều vào yếu tố khách quan (thời tiết, cường độ xạ ) chủ quan (cách khai thác) Có thể nhận thấy rằng, thời điểm tồn điểm vận hành mà công suất phát nguồn PV lớn Để thu lượng công suất lớn này, phải làm cho điện áp đầu vào biến đổi thay đổi theo điện áp điểm làm việc cực đại nguồn PV Như vậy, biến đổi có vai trị quan trọng việc khai thác lượng nguồn PV Luận văn tập trung phân tích số biến đổi DC/DC DC/AC thường sử dụng mạng điện có nguồn PV 2.2 Bộ biến đổi DC/DC 2.2.1 Phân loại biến đổi DC/DC Các loại biến đổi DC/DC thường dùng hệ PV gồm: - Bộ giảm áp (buck) - Bộ tăng áp (boost) - Bộ đảo dấu điện áp (buck – boost) - Bộ biến đổi tăng – giảm áp Cuk Việc chọn lựa loại DC/DC để sử dụng hệ PV tuỳ thuộc vào yêu cầu ắc quy tải điện áp dãy panel mặt trời 2.2.2 Các loại biến đổi DC/DC 2.2.2.1 Mạch Buck [5] Sơ đồ nguyên lý giảm áp Buck 2.2.2.2 Mạch Boost [5] Sơ đồ nguyên lý mạch Boost 2.2.2.3 Mạch Buck – Boost: Bộ điều khiển phóng ắc quy Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost 2.2.2.4 Mạch Cuk [5] Hình Sơ đồ nguyên lý biến đổi Cuk Bộ Cuk vừa tăng, vừa giảm áp Cuk dùng tụ điện để lưu giữ lượng dịng điện vào liên tục Mạch Cuk gây tổn hao khoá điện tử cho hiệu cao Nhược điểm Cuk điện áp có cực tính ngược với điện áp vào Cuk cho đặc tính dịng tốt có cuộn cảm đặt tầng Chính từ ưu điểm Cuk (tức có đặc tính dịng vào dòng tốt 2.2.2.5 Bộ biến đổi cách ly [6] Đây kiểu nguồn xung truyền công suất dán tiếp thông qua biến áp Cho điện áp đầu lớn hay nhỏ điện áp đầu vào Từ đầu vào cho nhiều điện áp đầu K C1 D C2 Bộ biến đổi cách ly Mạch có cấu tạo van đóng cắt biến áp xung Biến áp dùng để truyền công suất từ đầu vào cho đầu Điện áp đầu phụ thuộc vào băm xung PWM tỉ số truyền lõi Như biết có dịng điện biến thiên tạo từ thông tạo sức điện động cảm ứng cuộn dây biến áp Do điện áp chiều nên dịng điện khơng biến thiên theo thời gian ta phải dùng van đóng cắt liên tục để tạo từ thông biến thiên Khi "Switch on " đóng dịng điện cuộn dây sơ cấp tăng dần lên Cực tính cuộn dây sơ cấp có chiều hình vẽ bên cuộn dây thứ cấp sinh điện áp có cực tính dương hình vẽ Điện áp sơ cấp phụ thuộc tỷ số cuộn dây sơ cấp thứ cấp Lúc diode chặn nên tải cung cấp tụ C Khi "Switch Off" mở Cuộn dây sơ cấp điện đột ngột lúc bên thứ cấp đảo chiều điện áp qua Diode cung cấp cho tải đồng thời nạp điện cho tụ Trong mô hình nguồn xung nguồn Flybach sử dụng nhiều tính linh hoạt nó, cho phép thiết kế nhiều nguồn đầu với nguồn đầu vào kể đảo chiều cực tính Các biến đổi kiểu Flyback sử dụng rộng rãi hệ thống sử dụng nguồn pin acqui, có nguồn điện áp vào để cung cấp cho hệ thống cần nhiều cấp điện áp(+5V,+12V,-12V) Điện áp đầu biến đổi: Vout = Vin với Ton f n2 − Ton f n1 (2- 20) n2 = cuộn dây thứ cấp biến áp n1 = Cuộn dây sơ cấp biến áp Ton thời gian mở K chu kì f tần số băm xung (T=1/f = (Ton + Toff)) Nguồn xung kiểu Flyback hoạt động chế độ : Chế độ liên tục (dịng qua thứ cấp ln > 0) chế độ gián đoạn (dịng qua thức cấp ln 0) 2.2.2.6 Bộ biến đổi DC/AC [5] Hệ PV độc lập thường sử dụng biến đổi loại nguồn áp pha Bộ biến đổi DC/AC pha dạng nửa cầu (bên trái) hình cầu (bên phải) Khóa điện tử S1 S2 điều khiển chu kỳ đóng cắt theo luật định để tạo điện áp xoay chiều Điện áp rơi tụ V dc/2 Lf Cf có nhiệm vụ lọc bỏ thành phần sóng hài bậc cao đầu biến đổi tạo điện áp xoay chiều có tần số mong muốn Máy biến áp có nhiệm vụ tạo điện áp xoay chiều phù hợp với yêu cầu tải, đồng thời đảm nhiệm vai trò cách ly nguồn chiều với tải 2.3.1.1 Ắc quy chì – axit Ắc quy chì - axit có cấu tạo điện cực dương điơxit chì PbO 2, điện cực âm chì xốp Pb, dung dịch dùng axit sulfuric H2SO4 Khi nối cực ắc quy với mạch tải dung dịch biến đổi thành sulfat chì PbSO4 Loại ắc quy có tuổi thọ cao, dung lượng lớn Ắc quy chì - axit sử dụng phổ biến hệ quang điện làm việc độc lập có giá thành hợp lý, tính tiện dụng khả lưu giữ điện từ vài tiếng đồng hồ đến vài ngày 2.3.1.2 Ắc quy kiềm Điện áp định mức ngăn ắc quy kiềm 1,2 V Điện áp ngăn ắc quy kiềm giữ ổn định ngăn phóng điện gần hết, điện áp ngăn giảm đột ngột ắc quy nikel – cadmium chấp nhận dịng nạp lớn có giá trị dung lượng ắc quy nạp tiếp tục lâu dài với dịng nạp có giá trị đến 1/15 giá trị dung lượng ắc quy 2.3.2 Các đặc tính ắc quy 2.3.2.1 Dung lượng (C) Thường đo Ampe – (Ah), xác định lượng điện mà ắc quy phóng với giá trị dòng điện định khoảng thời gian định Khoảng thời gian thường dùng để xác định dung lượng giờ, 10 20 Tương ứng có ký hiệu dung lượng C5, C10, C20 Giá trị dòng điện đo xác định dung lượng thường 10% 20%C Ví dụ: ắc quy có dung lượng C = 100Ah cung cấp cho tải 10A 10 h 20A 5h 2.3.2.2 Điện áp ngưỡng thấp nhất: Là giá trị điện áp thấp cho phép trình vận hành ắc quy, xác định dung lượng không (ắc quy phóng hết điện) giá trị dịng phóng Nếu dịng phóng lớn điện áp ắc quy giảm đến mức thấp Đây giá trị nhà sản xuất cung cấp 2.3.2.3 Điện áp hở mạch Điện áp hai cực ắc quy khơng q trình phóng q trình nạp Điện áp hở mạch ắc quy chì - axit phụ thuộc vào nhiệt độ, tỷ trọng đặc trưng, thường có giá trị khoảng 2,1 V 2.3.3.1 Nạp ắc quy Chế độ nạp bình thường bắt đầu lúc nào, với dòng nạp nào, miễn không làm cho điện áp ắc quy vượt mức điện áp sinh Chế độ nạp bình thường đem lại 80 đến 90% dung lượng ắc quy 2.3.3.2 Ắc quy phóng Độ sâu phóng điện: thể tỷ lệ phần trăm lượng điện cấp cho tải bên so với dung lượng ắc quy Độ sâu phóng điện, với giá trị dịng phóng đó, bị hạn chế điện áp ngưỡng thấp nhất, thường cho phép đến 15 – 25% dung lượng ắc quy Mức độ tự phóng điện: Khi ắc quy chế độ hở mạch dung lượng ắc quy bị suy giảm chậm dịng rị phía cực cấu tạo thân ắc quy Mức độ tự phóng ắc quy tăng theo nhiệt độ, đạt đến 10 đến 15% 2.3.4 Các chế độ nạp cho ắc quy Gồm chế độ sau đây: nạp với dịng khơng đổi, nạp với áp khơng đổi nạp Hình 2 Các chế độ nạp ắc quy 10 2.3.4.1 Nạp với dịng khơng đổi Chế độ nạp với dịng khơng đổi phù hợp với trường hợp dung lượng phóng chu kỳ phóng trước biết Thời gian nạp dung lượng nạp dễ dàng tính tốn Tuy nhiên để trì dịng điện nạp xác ổn định cần phải có mạch nạp có giá thành cao Việc điều khiển điện áp nạp hay giới hạn thời gian nạp cần thiết để tránh trường hợp nạp 2.3.4.2 Nạp với áp không đổi Khi điện áp ắc quy đạt đến giá trị định mức 2,1 V chuyển sang chế độ nạp với áp khơng đổi, q trình nạp hồn thiện nhằm đưa dung lượng ắc quy đến 100% Điện áp nạp giữ ổn định mức cao, từ 2,4 đến 2,45V Trong q trình dịng nạp giảm đến (Khoảng hình vẽ 2.13) Khi dòng nạp gần chuyển sang chế độ nạp 2.3.4.3 Nạp Đây thực chất không nạp mà giữ điện áp ổn định mức 2,25 – 2,3 V, thấp so với chế độ nạp với điện áp không đổi Trong chế độ ắc quy nạp no khơng có tải, dịng vào ắc quy Điện áp nguồn có tác dụng bù lại phần dịng dị ắc quy chế độ không tải tồn lâu dài 2.3.5 Lơgic chuyển trạng thái q trình nạp ắc quy tự động Hình Sơ đồ chuyển trạng thái logic trình nạp ắc quy tự động Thiết bị nạp tự động có trạng thái lơgic, hai trạng thái điều chỉnh dịng khơng đổi hai trạng thái điều chỉnh điện áp không đổi 15 Giả sử module giống hệt nhau, có đường đặc tính V-A giống hết nhau, thơng số dịng đoản mạch I SC, hở mạch VOC Giả sử cường độ chiếu sáng đồng Khi ghép nối tiếp module ta có: I = I1 = I2 = … = Ii (3-3) n V = ∑ Vi (3-4) i =1 n n i =1 i =1 n n i =1 i =1 P = V.I = ∑ IVi = ∑ Pi (3-5) I opt = I iopt , Vopt = ∑ Vopti , Popt = ∑ Popti (3-6) Trong đó: I, P, V,… dịng điện, cơng suất hiệu điện hệ Ii, Vi, Pi… dịng điện, cơng suất, hiệu điện module thứ i hệ Iopi, Vopi, Popi… dòng điện làm việc tối ưu, điện làm việc tối ưu, công suất làm việc tối ưu module thứ i hệ Iop, Vop, Pop… dòng điện làm việc tối ưu, điện làm việc tối ưu, công suất làm việc tối ưu hệ Khi tải có giá trị < R < ∞ , Các module làm việc máy phát tương đương Đường đặc tính vơn – ampe hệ tổng hình học hai đường đặc trưng module 3.2.2 Chế độ ghép song song module Ở cách ghép này, ta giả sử module giống hệt nhau, có đường đặc tính V-A giống hết nhau, thơng số dòng đoản mạch I SC, hở mạch VOC Giả sử cường độ chiếu sáng đồng 16 (a) (b) Hình Ghép song song hai module pin mặt trời (a) đường đặc trưng VA module hệ (b) Khi ta có: U = U1 = U2 = … = Ui (3-7) n I = ∑ Ii (3-8) i =1 n n i =1 i =1 n n i =1 i =1 P = V.I = ∑ VI i = ∑ Pi (3-9) Vopt = Viopt , I opt = ∑ I opti , Popt = ∑ Popti (3-10) Đường đặc tính VA hệ suy cách cộng giá trị dòng điện I ứng với giá trị điện V không đổi Trong trường hợp này, pin làm việc máy phát điện tải có giá trị < R < ∞ 3.2.3 Hiện tượng “điểm nóng” Xảy ta ghép nối module không giống nhau, tức thông số ISC, VOC, POPT module pin khác Đây tượng pin yếu (tức pin chất lượng so với pin khác dàn bị che nắng pin khác dàn chiếu sáng) hấp thụ hồn tồn cơng suất điện pin khoẻ phát làm cho công suất điện mạch Phần lượng điện pin yếu nhận từ pin khoẻ biến thành nhiệt, làm nóng pin lên dẫn tới hư hỏng Hiện tượng 17 điểm nóng xảy pin yếu pin khác hệ, dẫn tới hư hỏng hệ hay làm giảm đáng kể hiệu suất biến đổi quang điện hệ 3.2.4 Điểm làm việc theo phụ tải Điều đặc biệt chế độ làm việc pin mặt trời lượng thu pin phụ thuộc vào điện áp đặt vào hai đầu pin Có thể coi điểm làm việc pin mặt trời điểm giao cắt đường đặc tính tải P tải với đường đặc tính I-V Điều quan sát hình 3.10 a Điểm làm việc ứng với tải tuyến tính b Điểm làm việc ứng với tải phi tuyến có nhiễu đầu vào Hình Điểm làm việc theo phụ tải pin mặt trời Điểm làm việc pin mặt trời thay đổi theo độ dốc đường đặc tính tải Độ dốc lớn điểm làm việc dễ rơi vào có biến động dịng điện (dịng điện phát gần không thay đổi) theo thay đổi điện áp Độ dốc nhỏ điểm làm việc lại rơi vào vùng có biến thiên mạnh dòng điện điện áp đầu gần khơng thay đổi 18 3.3 Tìm điểm làm việc cực đại theo thuật toán P&O [5] Như nói trên, điểm làm việc có cơng suất lớn MPP định đường đặc tính I – V thay đổi điều kiện nhiệt độ cường độ xạ thay đổi Chẳng hạn, hình vẽ 3.11 thể cặp đường đặc tính I-V 1000W/m 2, 600 W/m2, 300W/m2 hai nhiệt độ 3000K 3300K (tương ứng nhiệt độ 25 0C 550C) Nhận thấy nhiệt độ tăng điện áp hở mạch giảm công suất phát cực đại giảm theo Tương tự, cường độ xạ giảm công suất phát giảm theo đường đặc tính I-V thấp Hình 3 Đường đặc tính I-V pin mặt trời thay đổi cường độ xạ nhiệt độ Hình Đặc tính P-V pin mặt trời cường độ xạ nhiệt độ thay đổi 19 a Điểm làm việc cực đại b Xu hướng chuyển dịch điểm vận hành 20 Lưu đồ thuật toán: Lưu đồ thuật toán Phương pháp P&O CHƯƠNG THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG KHAI THÁC PIN MẶT TRỜI SỬ DỤNG THUẬT TOÁN P&O 4.1 Xây dựng mơ hình Hệ thống thiết kế mạng điện lập có sử dụng pin mặt trời (hình 4.1) Nhiệm vụ pin mặt trời cấp nguồn cho mạch điều khiển, cấp lượng để nạp điện cho ắc quy vào thời điểm có xạ mặt trời Ắc quy cấp điện cho đèn chiếu sáng 21 Hệ thống theo dõi, điều khiển u u hiển thị thông tin i Tấm i pin mặt Bộ biến đổi Đèn chiếu trời DC/DC sáng Ắc quy Hình Sơ đồ khối mơ hình thiết kế Start Đ S Đủ lượng hoạt động cho mạch điều khiển Stop Đ Nạp lượng cho ắc quy S Đóng tải Đ Cấp lượng cho đèn Hình Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển Có thể mơ tả ngun lý hoạt động mạch nạp lượng hình 4.2 sau: Chỉ đủ lượng cho mạch hoạt động đóng mạch điều khiển để nạp cho ắc quy Điều thường thực vào buổi sáng, cường độ 22 xạ tăng dần Vào buổi chiều, lượng mặt trời tắt dần lúc mạch điều khiển cắt Tải đóng tự động thơng qua hẹn đóng cắt theo thời lượng cài đặt Start Y Ắc quy đầy N Stop Kiểm tra Iref Quét PWM Inạp ≥ Iref Đ Inạp=Iref S Thuật tốn P&O Inạp Hình Chương trình nạp lượng cho ắc quy Quá trình quét PWM với mục đích tìm giá trị độ rộng xung phù hợp với giá trị dòng đặt tránh trường hợp có nhiều đỉnh làm việc cực đại có tượng che phủ, hư hỏng phần module 4.2 Thông số hệ thống thiết kế 4.2.1 Tấm pin mặt trời 23 Tấm pin mặt trời sử dụng để thực nghiệm pin có sẵn lắp đặt từ 2009 trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp với thông số sau: Bảng Bảng thông số pin mặt trời TT Tên tiêu Chủng loại Ghi Có sẵn trường ĐHKTCN 1360 Wp Ký hiệu Tham số Kyocera KC85/ 16 module Nhật Bản Công suất 16 module Pmax pin mặt trời x 85Wp/module Điện áp hở mạch Voc 21,6 V Dòng điện ngắn Isc 4,9 A mạch Điện áp lớn VPVmax 17,3 V Dòng điện lớn IPVmax 4A Kích cỡ module pin mặt trời: Hình Kích thước module pin mặt trời 24 4.2.2 Thơng số ắc quy Ắc quy có điện áp 12V dung lượng 200Ah với số đặc điểm sau: - Cấu trúc chống rò rỉ: Sử dụng cách hấp phụ Tất điện dịch hấp phụ cực dương, cực âm cách Bởi việc thiết kế kín đặc biệt khơng có rị rỉ dung dịch sử dụng an toàn cho thiết bị vị trí 4.2.3 Phụ tải Mạng điện lập xét đến với nguồn cung cấp nguồn PV ắc quy điện áp 12V với mục đích chiếu sáng Để tránh tổn thất nhiều thiết bị chuyển đổi, đèn chiếu sáng sử dụng bóng đèn compact điện áp 12V ghép thành bộ, có cơng suất 33W (ghép từ bóng 11W) 4.2.4 Thơng số biến đổi điện áp chiều Bộ biến đổi điện áp DC/DC kiểu flyback biến đổi đơn giản có khóa điều khiển, máy biến áp khơng có cuộn cảm đầu Máy biến áp sử dụng để tránh việc kết nối trực tiếp điện PV đầu mạch Nó có ưu điểm khác giá thành rẻ linh kiện Việc thiếu vắng cuộn cảm đầu không làm cho mạch trở nên đơn giản mà làm cho đáp ứng điện áp nhanh Máy biến áp làm việc chế độ nghịch lưu, cực tính cuộn sơ cấp thứ cấp khơng giống 4.3 Hệ thống điều khiển 4.3.1 Cấu trúc mạch điều khiển - Khối nguồn: lấy từ pin mặt trời với công tắc mạch cầu để đưa cực âm dương vào khối khác - Khối vi điều khiển trung tâm: sử dụng chip vi điều khiển để thực lệnh điều khiển theo yêu cầu - Khối điều khiển dòng - Khối phản hồi áp dòng điện - Khối điều khiển hiển thị: sử dụng hình LED phím bấm enter, menu, up, down để giao tiếp người điều khiển với mạch điều khiển 25 4.3.2 Thông số số thiết bị a Transitor cơng suất silicon npn TIP41 Hình Transitor cơng suất silicon npn TIP41 b Transitor TIP122 a TIP 122 b Sơ đồ tương đương Hình Transitor TIP122 c LCD 1602 Hình 4 Màn hình hiển thị LCD 1602 26 d Bộ tạo xung thạch anh Hình Sơ đồ nguyên lý tạo xung e Chip vi điều khiển Chọn chip vi điều khiển 16F877A Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F877A Hình Sơ đồ chân PIC 16F877A 27 4.3 Kết thực nghiệm ● Trường hợp 1: Từ 16h00’ đến 16h13’ ngày 31 tháng năm 2014 Hình Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời Hình Đồ thị dòng nạp dòng 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 dòng đặt 15A, điều khiển liên tục bám đuổi giá trị hình 4.16 khiến dòng điện đầu biến đổi tăng giảm theo thuật toán P&O đề ● Trường hợp 2: Từ 7h17’ đến 7h28’ ngày tháng năm 2014 28 Hình Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời Hình 10 Đồ thị dịng 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 thông qua đường cong cơng suất dịng điện đầu biến đổi lên cho thấy vai trò thuật toán 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 29 Hình 11 Hệ thống theo dõi chế độ làm việc pin mặt trời Hình 12 Đồ thị dịng nạp dịng đặt Trên hình 4.19 4.20, dòng đặt 20A lượng mặt trời khơng đủ nên dịng điện đầu thấp dịng đặt Trong giai đoạn này, thuật tốn P&O phát huy tác dụng bám đuổi thay đổi PWM để tìm giá trị cơng 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 ... Lưu đồ thuật toán Phương pháp P&O CHƯƠNG THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG KHAI THÁC PIN MẶT TRỜI SỬ DỤNG THUẬT TỐN P&O 4.1 Xây dựng mơ hình Hệ thống thiết kế mạng điện lập có sử dụng pin mặt trời. .. số hệ thống thiết kế 4.2.1 Tấm pin mặt trời 23 Tấm pin mặt trời sử dụng để thực nghiệm pin có sẵn lắp đặt từ 2009 trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp với thông số sau: Bảng Bảng thông số pin mặt. .. trung nghiên cứu vấn đề khai thác, vận hành nguồn pin mặt trời Như vậy, để khai thác lượng từ pin mặt trời, điều quan trọng phải tìm hiểu đặc điểm cấu tạo để nắm lý pin mặt trời lại phát điện đặc