Thiết kế hệ năng lượng mặt trời một pha làm việc độc lập

Lời nói đầu Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng mặt trời là đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng nhiều, nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay, chiếm phần chủ yếu là năng lương tàn dư sinh học than đá, dầu mỏ, khí tự hiên. Kế là năng lượng nước thủy điện, năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối (bio, gas… ) năng lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn. Xã hội loài người phát triển nếu không có năng lượng. Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày càng tăng, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của năng lượng thay thế đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (tái sinh), và dễ sử dụng. Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. nguồn năng lượng hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiên cứu đã đực thực hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của tương lai mà còn là năng lượng của hiện tại. Hiện nay năng lượng mặt trời đã được khai thác và đưa vào ứng dụng trong cuộc sống cũng như trong công nghiệp dưới nhiều dạng và hình thức khác nhau, thông thường để cấp nhiệt và điện. Một hệ pin mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời cơ bản gồm 2 loại: hệ pin mặt trời làm việc độc lập và hệ pin mặt trời làm việc với lưới. Tuy nhiên nội dung chủ yếu được giới thiệu trong bài báo cáo này chỉ nghiên cứu các thành phần trong hệ mặt trời làm việc độc lập. Đồ án trình bày bao quát cả một hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập với đầy đủ các thành phần cần thiết trong hệ. Sau đó đồ án tập trung nghiên cứu sâu hơn vào nguồn điện pin mặt trời gồm pin mặt trời, bộ DCAC, phương pháp và thuật toán điều khiển MPPT để thấy rõ đặc tính làm việc, ưu nhược điểm, khả năng ứng dụng của các thuật toán điều khiển MPPT nhằm để hệ pin mặt trời được làm việc tối ưu nhất. Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã cũng cố được những kiến thức đã được học và tiếp thu thêm được một số kiến thức và kinh nghiêm mới về pin mặt trời.quá trình làm đồ án thực sự có ích cho em về nhiều mặt. Tp.HCM, ngày…tháng…năm 2016 Mục lục ..................................................................................................... Trang Chương 1: Giới thiệu đề tài ..................................................................................... 7 1.1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................. 7 1.1.1. Lý do chọn đề tài ................................................................................ 7 1.1.2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................... 7 1.2. Nội dung đề tài ............................................................................................ 8 1.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 8 1.3.1. Lý thuyết ............................................................................................ 8 1.3.2. Mô phỏng ........................................................................................... 8 1.4. Bố cục luận văn ........................................................................................... 8 Chương 2: Cơ sở lý thuyết ..................................................................................... 10 2.1. Mặt trời và năng lượng mặt trời .............................................................. 10 2.2. Xây dựng mô hình điều khiển nối lưới sử dụng pin mặt trời .................. 10 2.3. Pin mặt trời ............................................................................................. 11 2.4. Cấu tạo và hoạt động của pin mặt trời ..................................................... 11 2.4.1. Hiệu ứng quang điện ........................................................................ 11 2.4.2. Cấu tạo của pin mặt trời ................................................................... 14 2.4.3. Đặc tính làm việc của pin mặt trời .................................................... 15 2.5. Nhận xét ................................................................................................. 17 2.6. Ứng dụng ................................................................................................ 18 2.7. Tấm năng lượng pin mặt trời .................................................................. 19 2.8. Cách ghép nối các tấm năng lượng mặt trời ............................................ 19 2.8.1. Phương pháp ghép nối nối tiếp ......................................................... 20 2.8.2. Ghép nối song song .......................................................................... 21 2.9. Hiện tượng điểm nóng ............................................................................ 22 2.10. Hệ thống pin mặt trời .............................................................................. 23 2.10.1.Hệ PV độc lập .................................................................................. 24 a. Thành phần lưu giữ năng lượng .................................................. 24 b. Các bộ biến đổi bán dẫn trong hệ PV .......................................... 24 2.11. Hệ quang điện làm việc với lưới ............................................................ 27 2.12. Các bộ biến đổi bán dẫn trong hệ PV ...................................................... 28 2.13. Phương pháp điều khiển MPPT .............................................................. 30 2.14. Bộ biến đổi DCDC ................................................................................ 31 2.15. Các loại bộ biến đổi DCDC ................................................................... 32 2.15.1.Mạch buck ....................................................................................... 32 2.15.2.Mạch boost ...................................................................................... 34 2.15.3.Mạch Buck – boost ......................................................................... 36 2.15.4.Mạch cuk ......................................................................................... 37 2.15.5.Nhận xét .......................................................................................... 40 2.16. Điều khiển bộ biến đổi DCDC .............................................................. 40 2.16.1.Mạch vòng điện áp phản hồi ............................................................ 40 2.16.2.Phương pháp điều khiển phản hồi công suất ..................................... 41 2.16.3.Phương pháp mạch vòng dòng điện phản hồi ................................... 41 2.17. Bộ biến đổi DCAC ................................................................................ 42 2.18. Phương pháp dò tìm điểm làm việc tối ưu của MPPT ............................. 43 2.18.1.Giới thiệu chung .............................................................................. 43 2.18.2.Nguyên lý dung hợp tải .................................................................... 44 2.18.3.Thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất MPPT ...... 46 2.18.4.Phương pháp PO ........................................................................... 48 2.18.5.Phương pháp điều khiển MPPT ........................................................ 50 a. Phương pháp điều khiển PI ......................................................... 50 b. Phương pháp điều khiển trực tiếp ............................................... 51 c. Phương pháp điều khiển trục tiếp đo tín hiệu đầu ra .................... 53 2.18.6.Giới hạn của MPPT .......................................................................... 55 Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống pin mặt trời ................................................ 55 3.1. Chọn pin mặt trời .................................................................................... 55 3.2. Xây dựng mô hình pin mặt trời ............................................................... 56 3.3. Tính toán chọn bộ biến đổi DCAC ......................................................... 57 3.3.1. Tính chọn van .................................................................................. 57 3.3.2. Bộ lọc sóng hài ................................................................................ 58 3.4. Tính toán thông số bộ lọc đầu ra ............................................................. 58 3.5. Lựa chọn máy biến áp ............................................................................. 59 Chương 4: Mô phỏng và đánh giá .......................................................................... 61 4.1. Xây dựng mô hình hệ thống pin năng lượng mặt trời 4000W trên matlab – simulink ................................................................................................ 61 4.2. Kết quả mô phỏng trên matlab – simulink ............................................... 63 4.2.1. Mô phỏng đặc tính làm việc của pin mặt trời .................................... 63 4.2.2. Mô phỏng tín hiệu điện áp sau khi qua bộ biến đổi DCAC .............. 64 4.2.3. Mô phỏng tín hiệu VSC ................................................................... 64 4.2.4. Mô phỏng dòng và áp trên thanh cái ................................................. 65 Chương 5: Kết luận ............................................................................................... 66 Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 67 Phụ lục ............................................................................................................... 68 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. Trong thời đại ngày nay năng lượng là vấn đề cấp thiết của tất cả các quốc gia trên toàn thế giới. Bên cạnh việc nghiên cứu và tìm kiếm các nguồn năng lượng mới thì việc sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng cũng là mối quan tâm hang đầu 1.1.1. Lý do chọn đề tài Năng lượng là một trong những yếu tố cần thiết cho sự tồn tại và phát triển của xã hội, đồng thời cũng là yếu tố duy trì sự sống trên trái đất. Trong tương lai nếu chúng ta khồn sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng có sẵn trong tự nhieenchungs sẽ bị cạn kiệt. Vì thế chúng ta nên nghiên cứu tìm hiểu về các nguồn năng lượng mới và sử dụng chúng một cách có hiệu quả để góp phần bảo vệ các phần năng lượng của trái đất. Tìm hiểu nguồn năng lượng mới và sử dụng chúng một cách hiệu quả cũng góp phần cải thiện sự ô nhiễm môi trường, thúc đẩy sự phát triển kinh tế và xã hội. 1.1.2. Mục đích nghiên cứu Mục đích của đề tài:  Thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời theo công suất định trước  Tính toán chọn các điện trở tụ điện.  Tính toán chọn bộ biến đổi DCAC.  Lựa chọn phương pháp điều khiển MPPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MỘT PHA LÀM VIỆC ĐỘC LẬP Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn : XXXXXXXXXXX Sinh viên thực xxxxxxxxxxxxxxxx MSSV: 121102xxxx : Lớp: 12DDCxx TP Hồ Chí Minh, 201x Cơ – Điện – Điện Tử PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ LÀM ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Do giảng viên hướng dẫn ghi giao cho sinh viên nộp chung với ĐA/KLTN sau hoàn tất đề tài) Tên đề tài: Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên/ nhóm sinh viên thực đề tài : Họ tên: Huỳnh Ngọc Đức MSSV: 1211020001 Lớp: 12DDC01 Ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chuyên ngành : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Tuần lễ Ngày Nội dung Nhận xét GVHD (Ký tên) Tuần lễ Ngày Nội dung Nhận xét GVHD (Ký tên) Kiểm tra ngày: Đánh giá công việc hoàn thành: ………… % Được tiếp tục:  Không tiếp tục:  Tuần lễ 10 11 12 13 Ngày Nội dung Nhận xét GVHD (Ký tên) Tuần lễ Ngày Nội dung Nhận xét GVHD (Ký tên) 14 15 TP HCM, ngày … tháng … năm ……… Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Lời nói đầu Trong tiến trình phát triển loài người, việc sử dụng lượng mặt trời đánh dấu cột mốc quan trọng từ đến nay, loài người sử dụng lượng ngày nhiều, vài kỷ gần Trong cấu lượng nay, chiếm phần chủ yếu lương tàn dư sinh học than đá, dầu mỏ, khí tự hiên Kế lượng nước thủy điện, lượng hạt nhân, lượng sinh khối (bio, gas… ) lượng mặt trời, lượng gió chiếm phần khiêm tốn Xã hội loài người phát triển lượng Ngày nay, lượng tàn dư sinh học, lượng không tái sinh, ngày cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày tăng, ảnh hưởng xấu đến phát triển kinh tế xã hội môi trường sống Tìm kiếm nguồn lượng thay nhiệm vụ cấp bách lượng thay phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (tái sinh), dễ sử dụng Từ lâu, loài người mơ ước sử dụng lượng mặt trời nguồn lượng vô tận, đáp ứng hầu hết tiêu chí nêu Nhiều công trình nghiên cứu đực thực hiện, lượng mặt trời không lượng tương lai mà lượng Hiện lượng mặt trời khai thác đưa vào ứng dụng sống công nghiệp nhiều dạng hình thức khác nhau, thông thường để cấp nhiệt điện Một hệ pin mặt trời sử dụng lượng mặt trời gồm loại: hệ pin mặt trời làm việc độc lập hệ pin mặt trời làm việc với lưới Tuy nhiên nội dung chủ yếu giới thiệu báo cáo nghiên cứu thành phần hệ mặt trời làm việc độc lập Đồ án trình bày bao quát hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập với đầy đủ thành phần cần thiết hệ Sau đồ án tập trung nghiên cứu sâu vào nguồn điện pin mặt trời gồm pin mặt trời, DC/AC, phương pháp thuật toán điều khiển MPPT để thấy rõ đặc tính làm việc, ưu nhược điểm, khả ứng dụng thuật toán điều khiển MPPT nhằm để hệ pin mặt trời làm việc tối ưu Trong trình thực đồ án tốt nghiệp, em cố kiến thức học tiếp thu thêm số kiến thức kinh nghiêm pin mặt trời.quá trình làm đồ án thực có ích cho em nhiều mặt Tp.HCM, ngày…tháng…năm 2016 Sinh viên thực HUỲNH NGỌC ĐỨC Lời cảm ơn Đây kết trình năm học tập em kinh nghiệm thực tế thân chưa nhiều nên khó tránh khỏi nhiều thiếu sót, cần phải có hướng dẫn, giúp đỡ giáo viên Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Trường đại học Công Nghệ Tp HCM, khoa Cơ – Điện – Điện tử, thầy cô môn lời cảm ơn trân thành nhất, thầy cô tận tình giảng dạy cho em suốt năm học vừa qua, thầy cô trang bị cho em nhiều kiến thức lĩnh vực điện công nghiệp Và cuối em xin cảm ơn thầy XXXXXX giúp đở hướng dẫn em suất trình làm đồ án tốt nghiệp Mục lục .Trang Chương 1: Giới thiệu đề tài 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.1.1 Lý chọn đề tài 1.1.2 Mục đích nghiên cứu 1.2 Nội dung đề tài 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Lý thuyết 1.3.2 Mô 1.4 Bố cục luận văn Chương 2: Cơ sở lý thuyết 10 2.1 Mặt trời lượng mặt trời 10 2.2 Xây dựng mô hình điều khiển nối lưới sử dụng pin mặt trời 10 2.3 Pin mặt trời 11 2.4 Cấu tạo hoạt động pin mặt trời 11 2.4.1 Hiệu ứng quang điện 11 2.4.2 Cấu tạo pin mặt trời 14 2.4.3 Đặc tính làm việc pin mặt trời 15 2.5 Nhận xét 17 2.6 Ứng dụng 18 2.7 Tấm lượng pin mặt trời 19 2.8 Cách ghép nối lượng mặt trời 19 2.8.1 Phương pháp ghép nối nối tiếp 20 2.8.2 Ghép nối song song 21 2.9 Hiện tượng điểm nóng 22 2.10 Hệ thống pin mặt trời 23 2.10.1.Hệ PV độc lập 24 a Thành phần lưu giữ lượng 24 b Các biến đổi bán dẫn hệ PV 24 2.11 Hệ quang điện làm việc với lưới 27 2.12 Các biến đổi bán dẫn hệ PV 28 2.13 Phương pháp điều khiển MPPT 30 2.14 Bộ biến đổi DC/DC 31 2.15 Các loại biến đổi DC/DC 32 2.15.1.Mạch buck 32 2.15.2.Mạch boost 34 2.15.3.Mạch Buck – boost 36 2.15.4.Mạch cuk 37 2.15.5.Nhận xét 40 2.16 Điều khiển biến đổi DC/DC 40 2.16.1.Mạch vòng điện áp phản hồi 40 2.16.2.Phương pháp điều khiển phản hồi công suất 41 2.16.3.Phương pháp mạch vòng dòng điện phản hồi 41 2.17 Bộ biến đổi DC/AC 42 2.18 Phương pháp dò tìm điểm làm việc tối ưu MPPT 43 2.18.1.Giới thiệu chung 43 2.18.2.Nguyên lý dung hợp tải 44 2.18.3.Thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn MPPT 46 2.18.4.Phương pháp P&O 48 2.18.5.Phương pháp điều khiển MPPT 50 a Phương pháp điều khiển PI 50 b Phương pháp điều khiển trực tiếp 51 c Phương pháp điều khiển trục tiếp đo tín hiệu đầu 53 2.18.6.Giới hạn MPPT 55 Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống pin mặt trời 55 3.1 Chọn pin mặt trời 55 3.2 Xây dựng mô hình pin mặt trời 56 3.3 Tính toán chọn biến đổi DC/AC 57 3.3.1 Tính chọn van 57 3.3.2 Bộ lọc sóng hài 58 3.4 Tính toán thông số lọc đầu 58 3.5 Lựa chọn máy biến áp 59 Chương 4: Mô đánh giá 61 4.1 Xây dựng mô hình hệ thống pin lượng mặt trời 4000W matlab – simulink 61 4.2 Kết mô matlab – simulink 63 4.2.1 Mô đặc tính làm việc pin mặt trời 63 4.2.2 Mô tín hiệu điện áp sau qua biến đổi DC/AC 64 4.2.3 Mô tín hiệu VSC 64 4.2.4 Mô dòng áp 65 Chương 5: Kết luận 66 Tài liệu tham khảo 67 Phụ lục 68 CHƯƠNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ PV 4000W Nhiệm vụ đồ án tính toán hệ thống PV công suất 4000W cung cấp cho tải với công suất 3kW, điện áp 220V, tần số 50Hz 3.1 Chọn pin mặt trời Sử dụng loại pin mặt trời Trina Solar TSM – 250PA05.08 có thông số đo điều kiện chuẩn (1000W/m2 nhiệt độ 25oC ) sau: Pmax = 249.86 W Voc = 37.6 V Vmpp = 31 V ISC = 8.55 A Impp = 8.06 A Ta dùng 16 pin Trina Solar TSM – 250PA05.08 mắc nối tiếp với nhau, theo công thức ta có: Impp = Impp = 8.06 A Umpp hệ = n.Uimpp = 16 x 31 = 496 V Pmax hệ = n.Pmax = 16 x 249.6 = 3997.76 W 55 Voc hệ = ISC = 3.8 A 3.2 Xây dựng mô hình pin mặt trời Việc xây dựng mô hình pin mặt trời khác với việc xây dựng mô hình tế bào quang điện Nó sử dụng mô hình tế bào quang điện Các thông số để xây dựng nhau, có thông số điện áp (VD: điện áp hở mạch Voc) khác phải chia cho số tế bào quang điện NS mắc modun Vì vậy, ta xây dựng mô hình tương đương cho tế bào quang điện từ suy mô hình pin mặt trời Hình 3.2: Sơ đồ mạch điện tương đương pin quang điện Mạch điện tương đương đơn giản tế bào quang điện nguồn dòng mắc song song với diode Tín hiệu nguồn dòng tỉ lệ với cường độ ánh sáng chiếu lên tế bào quang điện (dòng điện I ph) Trong bóng tối, tế bào quang điện không làm việc, giống diode chẳng hạn lớp chuyển p – n Nó không sinh dòng không sinh áp Tuy nhiên, nối với nguồn cấp bên ( điện áp lớn) tạo dòng ID gọi dòng diode hay dòng tối Diode mạch định đặc tính I – V tế bào quang điện  Dòng bão hòa diode ID phụ thuộc vào nhiệt độ 56  Dòng quang điện IL phụ thuộc vào nhiệt độ  Điện trở nối tiếp RS tạo độ xác điểm làm việc MPP với điện áp hở mạch Nó thể tổn hao bên  Điện trở Shunt Rsh mắc song song với diode thể có dòng rò qua diode Giá trị dòng rò thường nhỏ bỏ qua  Cũng coi hệ số chất lượng diode n biến tham số ( thay phải giữ cố định giá trị 2) 3.3 Tính toán chọn biến đổi DC/AC Sử dụng biến đổi DC/AC pha mạch cầu Hình 3.3: Sơ đồ biến đổi DC/AC pha hình cầu 3.3.1 Tính chọn van Điện áp ngược đặt van có giá trị Umax van = 496 V Chọn điện áp làm việc van thõa mãn điều kiện Uv > kUv ,Umax van Trong đó: kUv hệ số dự trữ điện áp cho van 57 Thực tế điện áp vào không ổn định mà dao động cod nhiều yếu tố ảnh hưởng ngẫu nhiên nên hệ số dự trữ điện áp lấy khoảng 1,7 đến 2,2 V Chọn kUv = 1,7 ta có UV > 1,7.405 = 688,5 V Làm mát cho van phương pháp dùng cách tản nhệt làm mát tự nhiên Chọn loại van IGBT ( có gắn sẵn diode) 3.3.2 Bộ lọc sóng hài Giá trị tụ điện đầu vào: Tụ điện đầu vào Cdc-link thiết kế để làm phẳng độ gợn sóng tần số cao đầu vào PV Nếu dòng điện tạo môdul giả sử số dòng điện vẽ nên chuyển đổi giả sử xung liên tục giá trị tụ điện đầu vào tính sau: C = = = 0.0012 (F) Trong đó: Pnom công suất pin mặt trời, fnom tần số chuyển mạch Unom giá trị điện áp đầu vào 3.4 Tính toán thông số lọc đầu Bộ lọc đầu có ý nghĩa quan trọng Nó gồn phần tử L C có tác dụng lọc bỏ thành phần điều hòa bậc cao, cho phép tnhanfh phần sóng qua, tạo điện áp đầu có dạng sóng Sin theo yêu cầu Bộ lọc LC thường đảm bảo theo yêu cầu sau:  Dòng điện đầu không tải nhỏ 10% giá trị dòng điện đầy tải  Tần số lọc gấp 10 lần tần số điện áp đầu  Sụt áp cuộn cảm L đầy tải nhỏ 5% giá trị điện áp định mức 58 Công thức tính tần số lọc: fl = 2π√LC Chọn cuộn cảm có giá trị L = 0.5mH Tần số điện áp 50Hz, tần số lọc f = 10.50 = 500Hz Giá trị điện dung tụ điện C : C= (1π 500) = 202,64.10 = 202,64μF Giá trị điện trở: R= _ = _ = = 0,3125.10-3 (Ω) , Giá trị điện cảm: L= 3.5 Lựa chọn máy biến áp : Loại máy biến áp pha Hãng sản xuất THIBIDI Công suất (KVA): 75 KVA Cấp điện áp: 22/0.23KV Tần số 50Hz 59 , = 4,97.10-3 (H) Tổn hao không tải: Po 148 W Dòng không tải Io% < Tổn hao ngắn mạch 75oC: Pk 933W Khối lượng dầu 80 kg Khối lượng ruột máy 260 kg Khối lượng tổng 410 kg Giá bán 69,382,000 VNĐ Hình 3.4: Máy biến điện 60 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Xây dựng mô hình hệ thống pin lượng mặt trời 4000w matlab – simulink Hình 4.1: Sơ đồ điều khiển MPPT Hình 4.2: Các khối đo tính hiệu đầu vào 61 Hình 4.3: Các khối đo tín hiệu đầu Hình 4.4: Sơ đồ toàn hệ thống 62 4.2 Kết mô matlab – simulink 4.2.1 Mô đặc tính làm việc pin mặt trời Từ sơ đồ mạch điện tương đương trên, ta dùng phần mềm Matlab để mô đặc tính làm việc Pin Trina Solar TSM – 250PA05.08 nhiệt độ thay đổi từ đến 75 oC cường độ xạ thay đổi từ 250 đến 750W/m2 Hình 4.5: Mô hoạt động PV Nhận xét: Dựa thông số đầu vào: Mật độ xạ ánh sáng mặt trời 800 W/m2 nhiệt độ hoạt động 250C Khi đạt trạng thái hoạt động ổn định (t=0.15s), điện áp dãy pin lượng mặt trời Vdc_mean đạt 630 V, công suất dãy pin lượng 4000W tương ứng với kết tính toán 63 4.2.2 Mô tín hiệu điện áp sau khỉ qua biến đổi DC/AC Hình 4.6: Điện áp sau qua DC/AC Nhận xét: Vào giây đầu điện áp dao động từ 400V đến 450V sau 0.2s điện áp bắt đầu tăng lên 650V giữ mức ổn định điều chỉnh MPPT giúp điện áp trì mức ổn định 4.2.3 Mô tín hiệu VSC Hình 4.7: mô VSC 64 4.2.4 Mô dòng điện áp Hình 4.8: Áp dòng Nhận xét: Tín hiệu điện áp đầu hệ PV tương đối ổn đinh với điện áp dao động từ 200V đến 400V nguyên nhân có ổn định nhờ điều khiển MPPT, qua lọc RL giúp loại bỏ thành phần sóng hài bậc cao 65 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Sau thời gian làm việc cách nghiêm túc, em hoàn thành đồ án đạt số mục tiêu đề Đồ án trình bày chi tiết hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập với cấu trúc đầy đủ từ nguồn điện pin mặt trời, thành phần điều khiển biến đổi bán dẫn dùng hệ Nội dung đồ án thể chi tiết nguyên lý hoạt động hệ thống Xây dựng mô hình nguồn điện pin mô khâu hệ phần mềm matlab – simulink Kết nghiên cứu cho tương thích với tải thực tế tốt Việc mô thể rõ ràng phụ thuộc đặc tính làm việc pin mặt trời vào thay đổi nhiệt độ cường độ xạ ánh sáng Đồ án mô thuật toán P&O áp dụng cho trường hợpthời tiết thay đổi thường gặp thực tế ( ngày nhiều nắng ngày nhiều mây) để thấy rõ cách thức làm việc ưu nhược điểm phương pháp Thuật toán P&O cho hiệ làm việc tốt điều kiện thời tiết nhiều mây, thay đổi đột ngột thuật toán khó cân chi tiêu kinh tế hệ thống nhỏ đòi hỏi chi phí lắp đặt thấp Mô hình điều khiển nối lưới cho nguồn điện mặt trời sử dụng giải thuật điều khiển MPP, công suất PV thu đạt giá trị cực đại, ứng với độ chiếu sáng khác Tại thời điểm t = 0.2s dòng điện áp đầu đạt giá trị ổn định giá trị đặt, nối lưới thông qua máy biến áp đường dây tải điện Hiện nước ta chủ yếu sử dụng hệ thống lượng mặt trời độc lập nên nhiều hạn chế bất cập 66 Tài liệu tham khảo [1.] Nguyễn Phùng Quang (2004) MATLAB & SIMULINK dành cho kỹ sư điều khiển tự động Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2] Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich (2002) Truyền động điện thông minh Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3] Phạm quốc hải, hướng dẫn thiết kế điện tử công suất Trường đại học bách khoa hà nội [4] Lã Văn Út, “Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện”, Nxb Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2001 [5] Nguyễn Hồng Anh, Nguyễn Minh trí, “Ứng dụng hệ mờ điều khiển SVC lưới điện” Tạp chí khoa học số 15 + 16 Đại học Đà Nẵng [6] Phạm Thị Hồng Anh, “Xây dựng điều khiển nối lưới nguồn lượng mặt trời,” Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, chuyên ngành tự động hóa; 2012 67 PHỤ LỤC Code điều khiển inverter function D = PandO(Param, Enabled, V, I) % MPPT controller based on the Perturb & Observe algorithm % D output = Reference for DC link voltage (Vdc_ref) % % Enabled input = to enable the MPPT controller % V input = PV array terminal voltage (V) % I input = PV array current (A) % % Param input: Dinit = Param(1); %Initial value for Vdc_ref Dmax = Param(2); %Maximum value for Vdc_ref Dmin = Param(3); %Minimum value for Vdc_ref deltaD = Param(4); %Increment value used to increase/decrease Vdc_ref % persistent Vold Pold Dold; dataType = 'double'; if isempty(Vold) Vold=0; Pold=0; Dold=Dinit; end P= V*I; dV= V - Vold; dP= P - Pold; if dP ~= & Enabled if dP < if dV < D = Dold else D = Dold end else if dV < D = Dold else D = Dold end end else D=Dold; end ~=0 + deltaD; - deltaD; - deltaD; + deltaD; if D >= Dmax | D