Tối ưu hóa năng lượng pin quang điện theo đặc tuyến U_I

Tối ưu hóa năng lượng pin quang điện theo đặc tuyến U_I

TỐI ƯU HÓA NĂNG LƯỢNG

PIN QUANG ĐIỆN THEO ĐẶC TUYẾN U_I

SV : VÕ NGUYỄÃN HOÀNG HẢI GVHD : TH.S TRẦN CÔNG BINH

TH.S MAI TUẤN ĐẠT

Nhiệm vụ

• Tìm hiểu về pin quang điện

• Mô phỏng Matlab cho pin quang điện

• Thiết kế bộ biến đổi công suất dùng

PIC16F877A để điều khiển tối ưu năng lượng mặt trời

PIN QUANG ĐIỆN

•

• Lớp tiếp xúc bán dẫn pn có

khả năng biến đđổi trực tiếp

năng lượng bức xạ Mặt Trời

thành đđiện năng

Dưới bức xạ ~1000W/m2

U hở mạch ~ 0,55 V

Ingắn mạch ~25_30 mA/cm2

SƠ ĐỒ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA

PIN QUANG ĐIỆN

Phương trình đặc trưng von-ampe của Pin quang điện

• Trong đó :

• Iph - dòng quang điện (A/m2)

• ID - dòng qua diod (A/m2)

• Is - dòng bão hoà (A/m2)

• n - được gọi là thừa số lý tưởng phụ thuộc vào các

• mức độ hoàn thiện công nghệ chế tao pin

• quang điện Gần đúng có thể lấy n = 1

• RS - điện trở nối tiếp (điện trở trong )của pin quang

• điện /m2

• Rsh – điện trở shunt (điện trở dò ) (/m2)

• q – điện tích của điện tử (C )

Rsh

Rs I

U

nkT

I Rs U

) 1 2.Is(e

Icc I

−

−

R<<R opt pin làm việc trước điểm MPPT

R>>R opt , pin làm việc sau điểm MPPT

Pin quang điện chỉ làm việc hiệu quả khi tải có giá trị lân cận R opt

(opt=optimal:tối ưu)

• Điểm làm việc ứng với

công suất cực đại

• Pmax = Uopt.Iopt

MÔ PHỎNG MATLAB

NGUỒN ĐIỆN PIN QUANG ĐIỆN

Mỗi cell pin có điện áp ~

0,55– 0,6V

Để sử dụng trong thực tế

(thường là 12V), cần

ghép nhiều cell lại với nhau

Tăng hiệu điện thế ghép nối tiếp các modun với nhau

•

• U=U1+ U2+ U3+ U4 Tăng dòng điện ghép song song các modun

I= I1+ I2+ I3

Trong thực tế thường ghép nối hỗn hợp vừa ghép song

song vừa ghép nối tiếp các tế bào pin quang điện .

Hiện tượng không đồng đều của các

pin quang điện khi ghép nối

Hiện tượng xảy ra do pin chất lượng

kém hay được chiếu sáng không đồng

đều

Khắc phục bằng cách mắc thêm

diode song song để bảo vệ

BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT

MẠCH KÍCH MOSFET

THIẾT KẾ MẠCH BIẾN ĐỔI

• Công suất tổn hao PD = 500 mW

• Điện áp lớn nhất có thể chịu được U=100V

Q1 IRF540 S

G

D

• Cuộn dây : sử dụng như một nguồn dòng để tạo dòng điện liên tục cho tải

• IOmin = 0.25 * IO

• ƞ =0.8 : hệ số ảnh hưởng

• Số vòng dây quấn khi thiết kế

V f

D

V L

O o

5 , 3 25 0 12 5000

2

8 0 6 0

12 2

0 10

* 4

* 75

007

0 00066

• Tụ điện : giảm dao động và tín hiệu gai của

v

D I

C

out

5000 6

0

6

0 7

1

×

=

Sơ đồ chi tiết mạch công suất

MẠCH CÁCH LY DÙNG

OPTO TPL250

MẠCH KÍCH MOSFET

Tại điểm công suất cực đại ta có:

0 )

.

( =

dV

I V d

V

I dV

dI = −

V

I dV

dI

−

dV dP

V

I dV

dI

−

dV dP

Nếu PIC nhận được các giá trị P1 , P2 như trên hình dưới ta sẽ có

V

I dV

dI > −

điểm làm việc sẽ chuyển ngược trở lại cứ như thế điểm làm việc sẽ dao động quanh

vị trí MPPT

0 0.9

5.68 4.22

2.13 1.44

0.93 P(W)

0.78 0.75

0.7 0.44

0.21 0.14

0.09 I(A)

0 1.2

8.12 9.6

10.15 10.27

10.35

U(V)

0.73 0.63

0.52 0.42

0.31 0.1

0 P(W)

0.07 0.06

0.05 0.04

0.03 0.01

0 I(A)

10.41 10.44

10.46 10.48

10.5 10.54

10.56

U(V)

0 1 2 3 4 5 6

Series1 Series2

0 0.78

2.63 2.59

1.48 1.21

0.91 P(W)

0.45 0.4

0.35 0.28

0.15 0.12

0.09 I(A)

0 1.94

7.52 9.25

9.88 10.05

10.1 U(V)

0.71 0.61

0.51 0.41

0.3 0.1

0 P(W)

0.07 0.06

0.05 0.04

0.03 0.01

0 I(A)

10.15 10.17

10.2 10.22

10.25 10.28

10.3 U(V)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Series1 Series2

0 0.91

3.9 3.63

2.18 0.92

0.82 P(W)

0.6 0.57

0.5 0.38

0.22 0.09

0.08 I(A)

0 1.6

7.8 9.55

9.93 10.2

10.2 U(V)

0.72 0.62

0.52 0.41

0.31 0.11

0 P(W)

0.07 0.06

0.05 0.04

0.03 0.01

0 I(A)

10.3 10.3

10.3 10.3

10.4 10.7

10.4 U(V)

QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC

LỜI CẢM ƠN

và thầy MAI TUẤN ĐẠT lòng biết ơn chân

thành Các thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em để hoàn

thành luận văn này