ĐIỀU KHIỂN tối ưu hệ THỐNG PIN QUANG điện

M CL C Trangătựa TRANG LÝ L CH KHOA H C i L IăCAMăĐOAN ii L I C Mă N iii TÓM T T iv ABSTRACT v M C L C vi DANH SÁCH CÁC CH VI T T T/KÝ HI U ix M C L CăCÁCăHINH x M C L C CÁC B NG xiii Ch ngă1 T NG QUAN 1.1 T ng quan v lĩnhăvực nghiên c u 1.2 Lý ch năđ tài 1.3Các nghiên c u khoa h c có liên quan 1.4 M c tiêu nhi m v 1.5 Ph m vi nghiên c u 1.6 Ph ngăphápănghiênăc u 1.7 Đi m m i lu năvĕn 1.8 Giá tr thực ti n lu năvĕn 1.9 N i dung lu năvĕn Ch ngă2 C ăS LÝ THUY T V H TH NGă ĐI Nă NĔNGă L NG M T TR I 2.1 T ng quan v nĕngăl ng m t tr iăvƠăđi m công suất cựcăđ i 2.2 Các lo iăpinăquangăđi n 11 2.2.1ăăPinăquangăđi n bán d n Silic 11 vi 2.2.2ăăPinăquangăđi n nh y c m chất màu DSC (Dye - sensitized solar cell) 15 2.2.3ăăPinăquangăđi n d ngăkeoăn c (Lá nhân t o) 18 2.3 K t n i h th ngăpinăquangăđi n v iăl iăđi n 19 2.3.1 Tính cần thi t vi c k t n i h pinăquangăđi năvƠoăl iăđi n19 2.3.2ăăCácăđi u ki năhòaăđ ng b hai ngu n áp .20 2.4 Các gi i thu tătìmăđi m công suất cựcăđ i 25 2.4.1 Gi i thu t P&O (Perturb and Observe) .25 2.4.2 Gi i thu t INC (Incremental Conductance) 28 2.4.3 Gi i thu t INC c i ti n (modified Incremental Conductance mINC) 30 2.5 Mô hình l c LCL ngõ 32 Ch ngă3 33 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN PIN QUANGăĐI N VÀ B NGH CHăL U 33 3.1ăăMôăhìnhăpinăquangăđi n 33 3.1.1ăăPh ngătrìnhăt ngăđ ngăcủaăpinăquangăđi n 35 3.1.2ăăPh ngătrìnhăt ngăđ ngăcủa h pinăquangăđi n .35 3.1.3 Các y u t nhăh ngăđ n h pinăquangăđi n .36 3.2 M ch ngh chăl uăk t n iăl iăđi n 38 3.2.1 Phân lo i m ch ngh chăl u 38 3.2.2ăPh ngăphápăđi u n khóa công suất b ngh chăl uă nguônăap 39 Ch ngă4 43 MÔ PH NG H TH NGăPINăQUANGăĐI N N I L 4.1 Mô ph ng h th ngăpinăquangăđi n n iăl I 43 i 43 4.1.1 Mô ph ng h th ngăpinăquangăđi n 44 4.1.2 Mô ph ng m ch ngh chăl uă3ăpha 45 4.1.3 Mô ph ng m ch l c công suất LCL 46 4.1.4 Mô ph ng kh iăđi u n .47 vii 4.1.5 Mô ph ng kh iăgiámăsátăvƠăđoăđ m 50 4.2 K t qu mô ph ng h th ngăpinăquangăđi n n iăl i 52 4.2.1 K t qu mô ph ng v i gi i thu t INC 52 4.2.2 K t qu mô ph ng v i gi i thu t mINC .56 4.3 Mô ph ng m ch ngh chăl uăb măcôngăsuất ph năkhángălênăl i 61 4.4 So sánh k t qu mô ph ng gi a hai gi i thu t 61 Ch ngă5 63 K T LU NăVÀăH NG PHÁT TRI N 63 5.1 Các vấnăđ đ c thực hi n lu năvĕn 63 5.2ăăĐ ngh vƠăcácăh ng phát tri n lu năvĕn 63 TÀIăLI UăTHAMăKH O 64 PH L C 66 viii DANHăSÁCHăCÁCăCH ăVI TăT T/KụăHI U AC (Alternating Current)μ Dòng điện xoay chiều CC (Constant Current)μ Giải thuật dòng điện không đổi CV (Constant Voltage)μ Giải thuật điện áp không đổi DC (Direct Current)μ Dòng điện chiều IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)μ Transistor có cực cổng cách ly Iscμ Dòng điện ngắn mạch INC (Incremental Conductance)μ Giải thuật điện dẫn gia tăng mINC (Improved Incremental Conductance)μ Giải thuật INC cải tiến MPP (Maximum Power Point)μ Điểm công suất cực đại MPPT (Maximum Power Point Tracking): Dò tìm điểm công suất cực đại NLMTμ Năng lượng mặt tr i P&O (Perturb and Observe): Giải thuật nhiễu loạn quan sát PLL (Phase – Lock Loop): Vòng khóa pha PV (Photovoltaic)μ Pin quang điện PWM (Pulse – Width Modulation)μ Điều chế độ rộng xung SPWM (Sinusoidal Pulse – Width Modulation) Vmppμ Điện áp điểm công suất cực đại Vocμ Điện áp h mạch ix M C L CăCÁCăHINH Hình 1.1:Lưu đồ giải thuật P&O Hình 1.2: Lưu đồ giải thuật cho phương pháp INC Hình 2.1: Phổ c a mặt tr i khí Hình 2.2: Phổ lượng mặt tr i có ích hao phí 10 Hình 2.3: Đặc tuyến I-V, P-V c a pin quang điện điểm công suất cực đại 11 Hìnhă2.4: Các loại pin quang điện thương gă ̣p 11 Hìnhă2.5: Câu ta ̣o bản của mô ̣t tê bao quang điê ̣n Silic 12 Hìnhă2.6: Nguyên li hoa ̣t đô ̣ng của mô ̣t tê bao quang điê ̣n Silic 13 Hìnhă2.7: Hoạt động c a pin quang điện 15 Hìnhă2.8: Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 15 Hìnhă2.9: Câu ta ̣o của Pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 16 Hìnhă2.10: Nguyên ly hoa ̣t đô ̣ng của pin quang điện nhạy cảm chất màu DSC 17 Hìnhă2.11: Hình ảnh mô cấu tạo nhân tạo 18 Hìnhă2.12: Công tắc song song 22 Hìnhă2.13: Sơ đồ véc tơ điện áp không thỏa mãn 22 Hìnhă2.14: Sơ đồ hệ thống ba pha vector quay 25 Hình 2.15: Sơ đồ giải thuật P&O 26 Hình 2.16: Đặc tuyến I - V, P - V c a pin quang điện điển hình 27 Hình 2.17: Đồ thị P-V c a pin quang điện b c xạ thay đổi việc tìm điểm cực đại công suất cực đại (MPP) theo giải thuật P&O 27 Hình 2.18: Độ dốc (dP/dV) c a pin quang điện 29 Hình 2.19: Giải thuật INC 30 Hình 2.20: Thuật toán INC cải tiến (mINC) 31 Hình 2.21: Quỹ đạo c a hàm ��/�� sơ đồ đặc tính P - V 32 Hình 2.22: Bộ chuyển dổi nguồn áp với dòng điện mong muốn ig pha với điện áp lưới 32 Hình 3.1: Nguyên lý hoạt động tạo điện c a pin quang điện 33 x Hình 3.2: Sơ đồ mạch đơn giản c a pin quang điện 34 Hình 3.3: Sơ đồ thể hiệndòng điện ngắn mạch điện áp h mạch c a pin quang điện 34 Hình 3.4: Mô hình diode c a cell pin quang điện 35 Hình 3.5: Đồ thị P - V với m c b c xạ NLMT khác 36 Hình 3.6: Đồ thị I - V với m c b c xạ NLMT khác 37 Hình 3.7: Đồ thị P - V với nhiệt độ pin thay đổi 37 Hình 3.8: Đồ thị I - V với nhiệt độ pin thay đổi 38 Hình 3.9: Mạch nghịch lưu dùng phương pháp SPWM 39 Hình 3.10: Giản đồ xung kích nghịch lưu pha phương pháp SPWM 41 Hình 3.11: Đồ thị dòng điện điện áp ngõ nghịch lưu dùng phương pháp SPWM 42 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý c a hệ thống điều khiển pin quang điện nối lưới 43 Hình 4.2: Sơ đồ tổng quát hệ thống pin quang điện hòa lưới 44 Hình 4.3: Mô khối pin quang điện 45 Hình 4.4: Mô mạch nghịch lưu pha nối lưới 46 Hình 4.5: Mô mạch lọc LCL 46 Hình 4.6: Mô khối điều khiển 47 Hình 4.7: Mô khối giải thuật MPPT INC cải tiến 47 Hình 4.8a: Chuyển đổi hệ trục tọa độ abc-αβ 48 Hình 4.8b: Chuyển đổi hệ trục tọa độ αβ-dq 48 Hình 4.9: Mô khối chuyển đổi Park 49 Hình4.10: Mô hình PLL 50 Hình 4.11:Mô khối PLL 50 Hình 4.12:Mô khối đo đếm hiển thị 51 Hình 4.13: Đồ thị P - V c a hệ thống pin quang điện dùng mô ng với b c xạ (kW/m2 ) 52 Hình 4.14: Đồ thị biểu diễn thay đổi c a b c xạ NLMT 52 Hình 4.15: Đồ thị Vpv 53 xi Hình 4.16: Đồ thị công suất ngõ c a pin quang điện 53 Hình 4.17: Đồ thị dòng điện ngõ c a pin quang điện 54 Hình 4.18: Đồ thị dòng điện bơm vào lưới thông qua nghịch lưu 54 Hình 4.19: Đồ thị điện áp lưới 55 Hình 4.20: Thông số sóng hài dòng điện bơm vào lưới 55 Hình 4.21: Thông số sóng hài điện áp lưới 56 Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn thay đổi c a b c xạ NLMT 56 Hình 4.23: Đồ thị Vpv 57 Hình 4.24: Đồ thị công suất ngõ c a pin quang điện 57 Hình 4.25: Đồ thị dòng điện ngõ c a pin quang điện 58 Hình 4.26: Đồ thị dòng điện bơm vào lưới thông qua nghịch lưu 59 Hình 4.27: Đồ thị điện áp lưới 59 Hình 4.28: Thông số sóng hài dòng điện bơm vào lưới 59 Hình 4.29: Thông số sóng hài điện áp lưới 60 Hình 4.30: Công suất phản kháng bơm lên lưới thông qua mạch nghịch lưu 61 Hình 4.31: So sánh điện áp Vpv hai giải thuật 61 Hình 4.32: So sánh điện áp Ppv hai giải thuật 62 xii M CăL CăCÁCăB NG B ngăd.1:Thông số danh định nguồn ba pha 72 B ngăd.2:Thông số danh định c a tải 72 B ngăd.3:Thông số mạch lọc LCL ngõ 72 B ngăd.4:Thông số nghịch lưu pha 73 B ngăd.5:Thông số danh định pin quang điện (1 panel) 73 xiii Ch ngă1 T NG QUAN 1.1 T ng quan v lĩnhăvực nghiên c u Như biết mốc lịch sử quan trọng lịch sử phát triển c a loài ngư i việc phát minh lửa dùng loại nhiên liệu tự nhiên c i rừng để trì lửa, nh phát triển thành văn minh c a nhân loại thoát khỏi sống c a động vật Sau nhiều nghìn năm đến kỷ th trước công nguyên ngư i biết dùng s c nước để làm quay guồng nước, đến đầu kỷ th XII biết sử dụng s c gió để làm quay cối xay gió Khoảng nửa cuối kỷ th XVIII ngư i phát nguồn nhiên liệu hóa thạch nhưμ Than đá, dầu khí đốt tự nhiên Đến kỷ XX nhà máy điện nguyên tử c a giới đ i, nh thỏa mãn nhu cầu lượng c a ngư i đưa văn minh c a nhân loại tiến bước dài ngày Tuy nhiên, nguồn lượng hóa thạch có hạn, ngư i khai thác đến lúc hết, khai thác sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch, th y điện điện nguyên tử… để lại cho loài ngư i hậu tác động môi trư ng vô lớn lao Một hậu sử dụng nguồn nhiên liệu thải môi trư ng loại khí độc làm ô nhiễm bầu khí bao quanh Trái Đất, mà hậu tai hại c a tượng đãlàm thay đổi khí hậu, tác động xấu sống tương lai c a loài ngư i Ngày nay, mà tiềm th y điện ngư i khai thác gần hết, nguồn nhiên liệu nhưμ Than, dầu khí khả tái tạo tương lai không xa cạn kiệt, mà lượng nguyên tử đặt nhiều tranh cãi b i độc hại c a việc nghiên c u tìm nguồn lượng tr thành nghiên c u mũi nhọn c a nhiều quốc gia, đặt biệt nướcphát triển Trong công tìm nguồn lượng này, ngư i đạt thành công địnhμ Đó đ i c a trung tâm phát điện dùng lượng gió, lượng mặt tr i với công suất lên tới hàng ngàn MW Tuy nhiên nguồn lượng tương đối phụ thuộc vào tự nhiên Hòa xu hướng phát triển khoa học kỹ thuật giới, năm gần hoạt động nghiên c u lượng tái tạo nói chung lượng mặt tr i nói riêng nước ta triển khai mạnh mẽ rộng khắp Vì vậy, cần phải nghiên c u ng dụng nguồn lượng vô tận cách tốt có hiệu Việc nghiên c u sử dụng lượng mặt tr i hướng phát triển nhiều ý tính chất ưu việt c anó như: Luôn có sẵn, siêu gần vôtận Do lượng mặt tr i ngày nhiều nước giới sử dụng Conngư i biết khai thác sử dụng nguồn lượng từ lâu, nhiên việc sử dụng nómột cách có hiệu phục vụ cho nhiều mục đích khác vấn đề mà chúng taquan tâm Những thách th c liên quan đến sử dụng lượng mặt tr i, đặc biệt quangđiện, liên quan đến chi phí lắp đặt cao chuyển đổi lượng hiệu thấp Điềukhiển chọn điểm công suất lớn phương pháp tiếp cận sử dụng để tối ưuhóa công suất hệ thống pin mặt tr i, lượng phát từ mặt tr i đượctrích xuất tối đa Có nhiều phương pháp MPPT (Maximum power point tracking)μ Điều khiển bám điểm công suất cực đại) MPPT phát triển thực b i nhà nghiên c u kỷ 20 Nóichung, kỹ thuật MPPT chia thành hai loại, cụ thể phương pháp trựctiếp gián tiếp Các phương pháp MPPT trực tiếp bao gồmμ Nhiễu quan sát (P&O), gia tăng độ dẫn (INC: Incremental Conductance), hồi tiếp điện áp dòng điện, phương pháplogic m (FLCμ Fuzzy logic controller) phương pháp nơron Các phương pháp giántiếp bao gồmμ Điện áp PV vòng h , Dòng PV ngắn mạch Các phương pháp sử dụng phổ biến P&O INC FFT window: of 20 cycles of selected signal 200 -200 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 Time (s) 0.37 0.38 0.39 Fundamental (50Hz) = 310.4 , THD= 0.32% 0.09 0.08 Mag (% of Fundamental) 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0.5 1.5 Frequency (Hz) 2.5 x 10 Hình 4.29: Thông số sóng hài điện áp lưới Từ hình 4.28, 4.29 ta nhận thấy với giải thuật mINC, dòng điện bơm vào lưới có độ méo dạng sóng hài thấp (THD = 3,75 %) Độ méo dạng sóng hài điện áp lưới thấp (THD = 0,32 %).Theo tiêu chuẩn hòa lưới độ méo dạng sóng hài phải nhỏ % 60 4.3 Mô ph ng m ch ngh chăl uăb măcôngăsuất ph năkhángălênăl i Khi ta đặt dòng Iq vào điều khiển dòng điện ta nhận thấy lượng công suất phản kháng tương đương bơm vào lên lưới hình 4.30 bên Do thi cong suat 10,000 P (W) Q (Var) Cong suat 5,000 2,700 -5,000 -10,000 -15,000 -20,000 -25,000 -30,000 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Thoi gian (s) Hình 4.30: Công suất phản kháng bơm lên lưới thông qua mạch nghịch lưu 4.4So sánh k t qu mô ph ng gi a hai gi i thu t Để so sánh cách xác hai dạng sóng phải vẽ đồ thị, hình cho ta thấy rõ khác biệt hai giải thuật Do thi Vdc 800 INC cai tien INC 700 Dien ap (V) 600 500 400 300 200 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 Thoi gian (s) Hình 4.31: So sánh điện áp Vpv hai giải thuật 61 0.45 Như hình 4.31 ta thấy hai giải thuật điều tìm điểm MPP nhanh, giải thuật INC cải tiến đạt điểm MPP nhanh không đáng kể Do thi cong suat INC cai tien INC Cong suat 5000 4000 2000 -2000 -4000 -5000 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Thoi gian (s) Hình 4.32: So sánh điện áp Ppv hai giải thuật Từ hình 4.32 ta thấy hai giải thuật có th i gian tìm điểm MPP nhanh gần Điểm khác biệt hai giải thuật làμ Giải thuật mINC đạt điểm MPP dao động hơn, khác biệt bước nhảy điện áp (ΔV) hai giải thuật Bước nhảy điện ápc a mINC thay đổi tối ưu theo độ lớn c a giá trị biểu th c N*(dP/dV) nên điểm MPP bước nhảy 0, hệ thống làm việc mà gần dao động Trong giải thuật INC ΔV số cố định lựa chọn theo kinh nghiệm mô Do việc dao động quanh điểm MPP nên dòng bơm vào lưới c a giải thuật INC có độ méo dạng sóng hài cao (6,56 %) giải thuật mINC (3,75 %) 62 Ch ngă5 K T LU NăVÀăH 5.1Các vấnăđ đ NG PHÁT TRI N c thực hi n lu năvĕn - Tìm hiểu giải thuật dò tìm điểm công suất cực đại cho khối pin quang điện - Xây dựng mô hình hệ thống pin quang điện dùng mô - Mô phương pháp điều khiển công suất tác dụng (P) công suất phản kháng (Q) bơm từ nghịch - Nhận xét đánh giá kết mô 5.2Đ ngh vƠăcácăh ng phát tri n lu năvĕn - Thực hệ thống thực nghiệm, dựa vào kết thực nghiệm để ch ng minh cho kết mô - Cải tiến luận văn xét đến thay đổi điều kiện môi trư ng tượng bóng che hay có xét đến thay đổi nhiệt độ, thiết lập hàm mô b c xạ thực tế 63 TÀIăLI UăTHAMăKH O [1] Nguyễn Công Vân, “Năng lượng mặt tr i”, nhà xuất khoa học kỹ thuật, Tp.HCM, 2005 [2] Huan-Liang Tsai, Ci-Siang Tu, and Yi-Jie Su, “Development of Generalized Photovoltaic Model Using MATLAB/SIMULINK”, Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2008 WCECS 2008, October 22 - 24, 2008, San Francisco, USA [3] M G Villalva, J R Gazoli, E Ruppert F, "Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays", IEEE Transactions on Power Electronics, 2009 vol 25, no 5, pp 1198-1208, ISSN 0885-8993 [4] Mummadi Veerachary, "Control of TI-SEPIC Converter for Optimal Utilization of Pin quang điện Power", IICPE, 2010 New Delhi [5] M Berrera, A Dolara, R Faranda and S Leva, “Experimental test of seven widely-adopted MPPT algorithms”, 2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference, June 28th - July 2nd, Bucharest, Romania [6] M Liserre, F Blaabjerg, S Hansen, “Design and control of an LCLfilter based three-phase active rectifier,” thirty-Sixth IAS Annual Meeting Conference Record of the 2001 IEEE, vol.1, pp 299-307, 2001 [7] M.A.Elsaharty, H.A.Ashour, “Passive L and LCL Filter Design Method for GridConnected Inverters,” 2014 IEEE Innovative Smart Grid Technologies Asia (ISGT ASIA) [8] Fangrui Liu, Shanxu Duan, Fei Liu, Bangyin Liu, and Yong Kang, “A Variable Step Size INC MPPT Method for Pin quang điện Systems”, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL 55, NO 7, JULY 2008 [9] Trần Quang Thọ - Trương Việt Anh, MPPT VOLTAGE REGULATING IN THREE-PHASE GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC SYSTEM, Science & Technology Development, Vol 15, No.K2- 2012, November 20th, 2012 64 [10] Li Jiang, Resistance Control MPPT for Smart Converter PV System, Master of Science in Electrical Engineering, April 19, 2012 [11] Joe-Air Jiang - Tsong-Liang Huang - YingTung 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) [12] Samer Alsadi-Basim Alsayid, Maximum Power Point Tracking Simulation for Photovoltaic Systems Using Perturb and Observe Algorithm, International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT) Volume 2, Issue 6, December 2012 65 PH L C a Phần l p trình rút g n cho gi i thu t MPPT INC %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [Pnew,Vref,step] = do_mppt(Vnew,Inew,Vold,Iold) % Intinial interation deltaV=Vnew-Vold; deltaI=Inew-Iold; Pnew=Vnew*Inew; step = 1; if deltaV==0 if deltaI==0 Vref=Vold; elseif deltaI>0 Vref=Vold+step; else Vref=Vold-step; end else if deltaI/deltaV==-Inew/Vnew Vref=Vold; elseif deltaI/deltaV>-Inew/Vnew 66 Vref=Vold+step; else Vref=Vold-step; end end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% b Phần l p trình rút g n cho gi i thu t MPPT INC c i ti n %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [Pnew,Vref,step,dPV] = do_mppt(Vnew,Inew,Vold,Iold) % Intinial interation N=1; dV=Vnew-Vold; dI=Inew-Iold; Pnew=Vnew*Inew; dP=Vnew*Inew-Vold*Iold; step=N*abs(dP/dV); dPV = dP/dV; if step=20 step=20; end if dV==0 67 if dI==0 Vref=Vold; elseif dI>0 Vref=Vold+step; else Vref=Vold-step; end else if dI/dV==-Inew/Vnew Vref=Vold; elseif dI/dV>-Inew/Vnew Vref=Vold+step; else Vref=Vold-step; end end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 68 c Phần l p trình kh iăpinănĕngăl ng m t tr i %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function Ia=pin(u) %% Input parameters % Cell output voltage (V_DC) Va=u(1); % Solar irradiation (W/m2) Suns=u(2); % Cell temperature in Celcius TaC=u(3); % Boltzman factor (J/K) k = 1.38e-23; % electron charge (C) q = 1.60e-19; % Ideality factor n = 1.205; % Irradiance level at Standard Test Conditions (STC) G0 = 1.168; % Band gap for silicon (eV) Eg = 1.12; % cells in series (40 panel) Ns = 40*36; % Reference temperature T0 in K degree T0 = 273 + 25; % Open-circuit voltage of module at T0 = 250C Voc_T0 = 40*22.0999/Ns; % Short-circuit current of panel at 25 Celcius degree Isc_T0 = 8.36955; % Temperature T1 in K degree 69 T1 = 273 + 75; % Open-circuit voltage T1 of module = 77% max voltage % Short-circuit current at T1 of panel = 78% max voltage Isc_T1 = 6.5282; % Cell temperature in Kalvin TaK = 273 + TaC; % Short circuit current temperature coefficient at 25 degree Celsius K0 = (Isc_T1 - Isc_T0)/(T1 - T0); % Photocurrent IL_T0 = (Isc_T0/G0) * Suns; % PV current of module (A) IL = IL_T0 + K0*(TaK - T0); % Diode reverse saturation current at STC Is_T0 = Isc_T0/(exp(q*Voc_T0/(n*k*T0))-1); % saturation current depend on temperature Is = Is_T0*(TaK/T0).^(3/n).*exp(-q*Eg/(n*k).*((1./TaK)-(1/T0))); % dV / dI at Voc dVdI_Voc = - 1.15/Ns/2; % Resistors in series Rs = - dVdI_Voc - 1/(Is_T0*q/(n*k*T0) * exp(q*Voc_T0/(n*k*T0))); % Ideality factor A = 1.235; % = A * kT/q Vt_Ta = A*k*TaK/q; % Panel output voltage (V) V_panel = Va/Ns; %% Newton's method is employed to find an implicit function value Ia(Vc) % Module PV current Ia = zeros(size(V_panel)); 70 for j=1:5; Ia = Ia - (IL - Ia - Is.*( exp((V_panel+Ia.*Rs)./Vt_Ta) -1))./(-1 - (Is.*( exp((V_panel+Ia.*Rs)./Vt_Ta) -1)).*Rs./Vt_Ta); end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 71 d b ng thông s thành phần dùng mô ph ng B ng d.1: Thông số danh định nguồn ba pha Thông s Giá tr Điện áp (V_rms) 380 Góc pha ban đầu (0) Tần số (Hz) 50 Kết nối Yg (sao-nối đất trung tính) Công suất ngắn mạch pha 1.2e+006 B ng d.2: Thông số danh định c a tải Thông s Giá tr Điện áp (V_rms) 380 Tần số (Hz) 50 Công suất tác dụng 2e+003 B ng d.3: Thông số lọc LCL ngõ Thông s Giá tr Điện tr phía lưới R (Ω) 0.021 Điện cảm phía lưới L (H) 10e-003 Điện tr điểm R (Ω) 0.018 Điện dungC (F) 5e-003 Điện tr phía nghịch lưu 0.0128 R (Ω) Điện cảm phía nghịch lưu 10e-003 L (H) 72 B ng d.4: Thông số nghịch lưu pha Thông s Giá tr Loại nghịch lưu PWM Khóa công suất IGBT Điện tr nội Ron (Ω) 1e-003 Điện tr Snubber Rs (Ω) 1e+005 Điện dung Snubber Cs (F) 1.2e+006 Điện áp tổn hao (V) 0.072 B ng d.5: Thông số pin quang điện (1 panel) Thông s B c xạ mặt tr i – Nhiệt độ Giá tr 1kW/m2 – 250C (Điều kiện tiêu chuẩn) Loại pin Đa tinh thể Công suất cực đạiPmax(W) 135.04 Điện áp h mạchVoc(V) 22.01 Dòng điện ngắn mạch Isc (A) 8.37 Điện áp công suất cực đại 17.70 Vmpp (V) Dòng điện công suất cực 7.63 đại Impp (A) Tiêu chuẩn IEC 61215/IEC 61730 73 S K L 0 [...]... lưới điện nhằm giảm tải cho lưới điện để tăng nguồn cung cấp cho hệ thống điện Kết nối các nguồn điện năng lượng tái tạo vào hệ thống điện nhằm đảm bảo liên tục cung cấp điện, cũng như hạn chế việc quá tải trên đư ng dây Việc kết nối này sẽ tận dụng công suất tối đa c a các nguồn năng lượng Đây chính là yếu tố nhằm ổn định hệ thống điện khi bị quá tải Viê ̣c kêt nôi hệ thốngpin quang điện vào lưới điện. .. làm thoát điện tử tạo ra dòng điện Nh đó, khác với pin quang điệnSilic, loại pin quang điện mới này vẫn hoạt động tốt khi nắng yếu, đặc biệt là hoạt động với ánh sáng trong nhà 2.2. 3Pin quang đi n d ngăkeoăn c (Lá nhân t o) Pin quang điện dạng keo nước còn được gọi là lá nhân tạo Đây là loại pin quang điện có thể uốn cong, có thành phần là keo nước ch a các phân tử nhạy sáng kết hợp với các điện cực... c a pin silicon m c dưới 50% Hiện tại, pin quang điện vẫn được xem là nguồn năng lượng đắt đỏ.Vì vậy, cần phải khai thác công suất lớn nhất có thể từ pin quang điện Để đạt được điều đó, pin quang điện cần được lắp đặt tại các vị trí thuận lợi ví dụ như hướng nam, thậm chí được điều khiển xoay theo hướng mặt tr i để thu được nguồn năng lượng cực đại Về cơ bản, trên đư ng đặc tuyến c a pin quang điện. .. tê bao pin quang điện c a cả ba loại trên có dạng các tấm mỏng với đô ̣ day khoảng 300 m Để sử du ̣ng hiê ̣u quả cac tâm pin quang điê ̣n , ngươi ta ghep chúng lại để cho ra các module pin quang điện Sô lươ ̣ng cũng như cach thưc ghep các tấm pin quang điện này phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng - Cơuăta ̣oăvaăhoa ̣tăđô ̣ngăcủa pin quang đi n bán d n Silic Vật liệu xuất phát để làm pin quang điệnbán... dòng điện và điện áp tương ng 10 Hình 2.3: Đặc tuyến I-V, P-V c a pin quang điệnvà điểm công suất cực đại Tuy nhiên điểm công suất cực đại này lại thay đổi theo điều kiện môi trư ng Vì vậy chúng ta cần điều chỉnh điệp áp hoặc dòng điện để thu được công suất cực đại từ pin quang điện khi nhiệt độ và b c xạ thay đổi bằng cách sử dụng bộ dò tìm điểm công suất cực đại 2.2Các lo i pin quang đi n 2.2.1Pinquangăđi... điê ̣n ma h thống pin quang điện tạo ra đồng thơi vẫn giảm thiể u đư ợc chi phí lắp đặt thiết bị do ta không phải chi phí thêm khoản đầu tư cho các thiết bị lưu trữ năng lượng Đồng th i, trong tình hình an ninh năng lượng luôn là vấn đề quan tâm hàng đầu và việc mất điện luân phiên do nhu cầu vượt quá khả năng cung ng c a hệ thống điện thì việc phát triển triển các h thống pin quang điện có khả... tạo thành dòng điện c a pin quang điện Photon ng với năng lượng 1,1 eV có bước sóng cỡ 1 µm t c là hồng ngoại Vậy photon có các bước sóng lục, lam, tử ngoại là có năng lượng quá thừa để kích thích điện tử c a Silic nhảy lên miền dẫn 14 Hìnhă2.7: Hoạt động cơ bản c a một bộ pin quang điện 2.2. 2Pin quang đi n nh y c m chất màu DSC (Dye - sensitized solar cell) DSC là một loại Pin quang điện mới, giá rẻ,... 2013 - Võ Long Giang, Điều chỉnh điện áp MPP trong hệ thống điện mặt tr i nối lưới”, Trư ng đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, năm 2014 1.4M c tiêu và nhi m v - Tìm hiểu và nghiên c u về năng lượng mă ̣t trơi - Tìm hiểu về đặc tính pin quang điện - Tìm hiểu về các giải thuật dò tìm điểm công suất cực đại - Dùng phần mềm Matlab mô phỏng hệ thống pin quang điện hòa vào lưới điện3 pha với giải thuật mINC 1.5Ph... kết nối lưới điện phân phối đư ợc đặt biệt quan tâm trong vấn đề tìm các nguồn năng lượng thay thế để bù đắp lượng điện thiếu hụt trong gi cao điểm Điều này cho ta thấy được tính cấp thiết c a việc nghiên c u các giải pháp thích hợp để có thể kết nối các h thống pin quang điện công suất nhỏ vào lưới điện phân phối Cùng với sự phát triển nhanh chóng c a công nghệ chế tạo các pin quang điện có chất lượng... trư ng điện để tr thành nguồn năng lượng chính Việc phát triển đều đặn các kỹ thuật sản xuất pin quang điệnsẽ làm việc sử dụng c a công nghệ này ngày một rộng rãi hơn trong thực tế Việc ng dụng cácgiải thuật MPPT đã dẫn đến việc tăng hiệu suất hoạt động c a các mô đun pin quang điện [2] Trong luận văn này, một giải thuật mINC dựa trên giải thuật INC truyền thống với bước nhảy điện áp thay đổi tối ưu đã