Mô phỏng và tìm điểm công suất cực đại cho pv array dưới điều kiện bóng che (shading) bằng mạng nơron

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRẦN ĐÌNH PHƯƠNG MƠ PHỎNG VÀ TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI CHO PV ARRAY DƯỚI ĐIỀU KIỆN BÓNG CHE (SHADING) BẰNG MẠNG NƠRON Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN HỮU PHÚC (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa , ĐHQG Tp HCM ngày …… tháng 12 năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ ) ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sữa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ mơn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN ĐÌNH PHƯƠNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 03/11/1982 Nơi sinh: Tỉnh Đồng Nai Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện MSHV: 01808314 Khóa (năm trúng tuyển): 2008 – 2010 I – TÊN ĐỀ TÀI: MÔ PHỎNG VÀ TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤ T CỰC ĐẠI CHO PV ARRAY DƯỚI ĐIỀU KIỆN BÓNG CHE (SHADING) BẰNG MẠNG NƠRON II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Ý nghĩa vai trị điểm cơng suất cực đại (MPP) - Các phương pháp tìm điểm ng suất cực đại cho PV array Phân tích mơ ảnh hưởng tượng b óng che (Shading) lên PV array Tìm điểm cơng suất cực đại PV array điều kiện bóng che kỹ - thuật mạng nơron III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi QĐ giao đề tài): Tháng …… năm 2010 IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHI ỆM VỤ: Ngày 30 tháng 11 năm 2010 V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): Phó Giáo Sư, Tiến Sĩ NGUYỄN HỮU PHÚC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) PGS TS NGUYỄN HỮU PHÚC CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CÁM ƠN Đề tài thực theo chương trình đào tạo thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Tp.HCM, phòng Qu ản lý Đào tạo SĐH, chuyên ngành Thiết bị, mạng nhà máy điện Xin cám ơn q thầy tạo điều kiện thuận lợi để em thực luận văn Xin chân thành cám ơn thầy trực tiếp hướng dẫn, PGS TS Nguyễn Hữu Phúc tận tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến q báu hướng dẫn em hồn thiện đề tài Em xin gởi lời cám ơn đến thầy Chủ nhiệm phụ trách lớp CH Thiết bị, mạng nhà máy điện K2008, TS Vũ Phan Tú khích lệ, đơn đốc giám sát tiến độ suốt trình thực luận văn Rất cảm kích trước cộng tác nhiệt tình anh chị bạn học viên lớp CH Thiết bị, mạng nhà máy điện K2008, cám ơn đóng góp ý kiến hữu ích thảo luận thú vị Lời tri ân đến gia đình người thân ln ủng hộ động viên suốt trình học, đặc biệt thời gian thực đề tài Kính chúc sức khỏe q thầy bạn TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong năm gần đây, mối nguy hiểm đe dọa môi trường ngày gia tăng từ nhà máy sản xuất điện từ nguồn lượng hóa thạch lượng hạt nhân, việc sử dụng lượng mặt trời trở nên ngày thông dụng Ưu điểm dễ thấy lượng mặt trời lượng có nguồn cung cấp vô hạn từ lượng ánh sáng ban ngày Khuyết điểm lớn vấn đề chi phí cịn cao Trong hệ thống pin quang điện (PV) nay, vật liệu bán dẫn biến đổi ánh sáng mặt trời thành lượng điện Đặc tuyến V-A tế bào PV khơng tuyến tính, dẫn đến vấn đề điều khiển vận hành gặp nhiều khó khăn Đầu tiên xấp sĩ công suất đầu pin mặt trời tuyến tính với xạ ánh sáng mặt trời Tuy nhiên, nhiên ứng dụng ngày nay, nhà máy ện mặt trời, mái nhà, mai che PV tích hợp, PV mặt trời thường bị chiếu sáng không đồng Nguyên nhân chiếu sáng không đồng tượng bóng che (shadow) đám mấy, xanh, hàng rào, v ật chắn, ngơi nhà hàng xóm, bóng che mặt trời khác, … Điều dẫn đến khơng tuyến tính đặc tuyến mặt trời Bởi chất đặc tính tế bào PV, suy giảm cơng suất khơng tuyến tính với bóng che (shadow) Hơn n ữa, tượng bóng che PV array gây tác động không mong muốn khác như: - Công suất thực tế phát từ PV array thường nhỏ so với thiết kế Một số hệ thống , tổn thất năm ảnh hưởng bóng che lên đến 10% Vì vậy, xác suất ‘tổn hao phụ tải’ tăng lên - Các vị trí điểm nóng phần bị bóng che PV array nguy hiểm đến tế bào PV Các tế bào PV bị bóng che làm việc vùng điện áp âm trở thành phụ tải điện trở tiêu thụ công suất Các bypass-diode thường nối song song với tế bào PV để bảo vệ chúng khơng bị nguy hiểm Tuy nhiên, hầu hết có diode nối song song với nhóm tế bào PV Mục đích luận văn là: - Đầu tiên, tạo mơ hình giải thuật, mơ phân tích ảnh hưởng tượng chiếu sáng không đồng tác động lên công suất đầu PV - Thứ hai, xây dựng phương pháp mới, dư báo tìm điểm cơng suất cực đại cho PV array các điều kiện bóng che kỹ thuật mạng nơron Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc MỤC LỤC CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan 1.2 Giải thích tên đề tài thuật ngữ CHƯƠNG II: CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN C ỨU CỦA CÁC TÁC GIẢ CHƯƠNG III: CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 14 3.1 Tình hình phát triển lượng mặt trời 14 3.2 Năng lượng mặt trời 14 3.3 Pin quang điện PV 15 3.3.1 Sơ đồ mạch đơn giản pin PV 16 3.3.2 Sơ đồ mạch PV có tính đến tổn hao 17 3.3.3 Môdun PV 18 3.3.4 PV array ảnh hưởng tác động 20 3.4 Điểm công suất cực đại (MPP) 26 3.4.1 u cầu tìm điểm cơng suất cực đại MPP 26 3.4.2 Làm để thu đ iểm công suất cực đại MPP 27 3.5 Các kỹ thuật tìm MPP 28 3.5.1 Giải thuật Perturb & Observe 30 3.5.2 Giải thuật Incremental Conductance 33 3.5.3 Kỹ thuật Parasitic capacitance 35 3.5.4 Voltage control maximum point tracker 36 3.5.5 Current control maximum point tracker 36 CHƯƠNG IV: TÌM HIỂU VỀ MẠNG NƠRON 37 4.1 Tổng quan 37 4.2 Khái niệm mạng nơron nhân tạo 37 HVTH: Trần Đình Phương – MSHV: 01808314 Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc 4.3 Cấu trúc mạng nơron nhân tạo 38 4.4 Mơ hình mạng nơron 43 4.5 Ứng dụng mạng n ơron 48 4.6 Quá trình huấn luyện mạng nơron 48 CHƯƠNG V: TÌM MPP CHO TẤM PV BẰNG KỸ THUẬT MẠNG NƠRON 50 5.1 Cấu trúc mạng nơron 50 5.2 Huấn luyện mạng nơron 52 CHƯƠNG VI: KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 54 6.1 Mơ phân tích ảnh hưởng tượng bóng che lên PV array 54 6.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ, cường độ chiếu sáng lên đặc tuyến môdun PV 54 6.1.2 Ảnh hướng bóng che (shading) lên đặc tuyến môdun PV 56 a Ảnh hưởng điện trở shunt PV cell 56 b Ảnh hưởng phần trăm bó ng che 59 c Ảnh hưởng số cell bị bóng che 61 d Ảnh hưởng số cell bị bóng che lên PV array 67 6.1.3 Sử dụng Bypass-diode 69 a Sử dụng bypass-diode môdun PV 69 b Sử dụng bypass diode PV array 72 6.1.4 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng không lên PV array 76 6.2 Mô giải thuật P &O a Trường hợp cường độ chiếu sáng thay đổi chậm 79 b Trường hợp cường độ chiếu sáng thay đổi nhanh 79 c Trường hợp array bị bóng che 80 6.3 Mô giải thuật In cCond a Trường hợp cường độ chiếu sáng thay đổi chậm 79 b Trường hợp cường độ chiếu sáng thay đổi nhanh 79 c Trường hợp array bị bóng che 80 6.4 Kỹ thuật tìm MPP mạng nơron 86 HVTH: Trần Đình Phương – MSHV: 01808314 Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc a Mô trường hợp cường độ c hiếu sáng thay đổi nhanh 86 b Mô dự báo MPP trường hợp có bóng che 87 6.5 So sánh kỹ thuật P&O mạng nơron 93 6.6 Kết luận kiến nghị 100 6.6.1 Kết luận 100 6.6.2 Kiến nghị 100 Tài liệu tham khảo 101 Phụ lục 102 A.1 Hàm MATLAB mô môdun PV 102 A.2 Hàm MATLAB để tìm điểm MPP cho mơdun PV 103 A.3 Chương trình MATLAB : Giải thuật P&O 104 A.4 Chương trình MATLAB : Giải thuật IncCond 106 A.5 Chương trình MATLAB : Kỹ thuật mạng nơron 109 HVTH: Trần Đình Phương – MSHV: 01808314 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan Trong năm gần đây, nguồn l ượng truyền thống than đá, dầu mỏ dần cạn kiệt, giá th ành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn lượng thay nhà khoa học quan tâm, đặc biệt nguồn lượng mặt trời Bởi lượng mặt trời nguồn lượng phong phú nhiễm mơi trường Tại Mỹ, Hungary, Đức, Thụy Sỹ từ nhiều năm đ ã tăng nhanh tốc độ xây dựng nhà máy sản xuất pin mặt trời Tại Thái Lan, Malaysi a, Trung Quốc, Hàn Quốc từ nhiều năm coi hướng phát triển lượng tái tạo quốc sách lượng mặt trời có tăng tr ưởng mạnh chiếm tỷ lệ đáng kể cấu phân bổ điện Nếu so với số n ước châu Phi hay Nam Á có hồn c ảnh, Việt Nam cịn sau họ Tuy nhiên, Việt Nam nước nằm giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều năm đồ xạ mặt trời giới, thuận lợi cho việc tạo l ượng điện từ lượng mặt trời, đặc biệt thông qua hệ thống Pin mặt trời (PV) Việc áp dụng rộng rãi hệ thống PV phụ thuộc chủ yếu v vấn đề làm cách để cải thiện hiệu suất làm việc Pin PV v vấn đề giảm thiểu chi phí lắp đặt hệ thống PV Một kỹ thuật biết tới để cải thiện hiệu suất gọi kỹ thuật tìm điểm cơng suất cực đại (MPPT) (Hussein et al 1995; Merwe Merwe, 1998) V ề bản, phương pháp điều khiển ngõ hệ thống PV để đạt tương thích nguồn điện kháng phụ tải cho điều kiện thời tiết, hệ thống PV cung cấp công suất lớn cho phụ tải HVTH: Trần Đình Phương Trang Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc Hình 6.4.18: So sánh điện áp thu giải thuật P &O mạng nơron Vmax Imax_P&O Imax_ANN Hình 6.4.19: So sánh dịng điện thu giải thuật P &O mạng nơron So sánh kết công suất tổng thu từ giải thuật P &O mạng nơron: Công suất thu Parray (W) Mất mát công Tỷ lệ (%) so với suất (W) Pmax thực tế Pmax thực tế 41622 Giải thuật P&O 29552 12070 - 29% Mạng Nơron 41610 12 - 0.03% HVTH: Trần Đình Phương Trang 97 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc Trường hợp 3: Pmax_ANN Pmax Pmax_P&O Hình 6.4.20: So sánh cơng suất thu giải thuật P &O mạng nơron Vmax Vmax_ANN Vmax_P&O Hình 6.4.21: So sánh điện áp thu giải thuật P &O mạng nơron HVTH: Trần Đình Phương Trang 98 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc Imax_P&O Imax Imax_ANN Hình 6.4.22: So sánh dòng điện thu giải thuật P &O mạng nơron So sánh kết công suất tổng thu từ giải thuật P &O mạng nơron: Công suất thu Parray (W) Mất mát công suất (W) Tỷ lệ (%) so với Pmax thực tế Pmax thực tế 142602 Giải thuật P&O 117686 24915 - 17,5% Mạng Nơron 143246 644 - 0.5% Nhận xét: - Khi PV array bị bóng che , giải thuật P&O phát điểm MPP cụ bộ, cịn khơng tìm điểm MPP tổng thể thực PV array Vì cơng suất giải thuật P&O thu thấp nhiều so với Pmax PV array đạt - Kỹ thuật tìm điểm cơng suất cực đại mạng nơron xác nhiều so với giải thuật P &O trường hợp PV array bị bóng che HVTH: Trần Đình Phương Trang 99 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc 6.6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: 6.6.1 - KẾT LUẬN: Bên cạnh yếu tố cường độ chiếu sáng nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tuyến I-V P-V PV array, tượng bóng che yếu tố ảnh hưởng lớn đến đặc tuyến P -V , I-V PV array, đặc biệt ảnh hưởng đến vị trí điểm công suất cực đại thực PV array - Luận văn mơ , phân tích ảnh hưởng tượng bóng che tác động lên PV array Và luận văn giới thiệu mơ hình mới, phương pháp tìm điểm cơng suất cực đại MPPT cho PV array điều kiện bóng che kỹ thuật mạng nơron Mơ hình mô sử dụng giải thuật hồi quy suy rộng hàm sơ sở RBF (radial basic function) Kết mơ mơ hình mạng nơron cho kết cơng suất P max, điện áp V max, dịng điện I max điểm MPP PV array xác so với giá trị thực điều kiện thời tiết thay đổi cường độ chiếu xạ nhanh tron trường hợp PV array bị bóng che 6.6.2 - KIẾN NGHỊ: Nội dung luận văn tập trung vào phân tích mức ảnh hưởng tượng bóng che lên PV array Và xây dựng kỹ thuật tìm điểm cơng suất cực đại cho PV array điều kiện bóng che mạng nơron Trong thực tế tượng bóng che lên hệ thống PV lớn phức tạp - Khi phân tích kỹ thuật mạng nơron , chủ yếu tập trung vào giải thuật , giải thuyết sensor thu thập liệu , vi xử lý dc/dc hoàn toàn đáp ứng yêu cầu điện áp MPPT Trong thực tế cần phải xem xét cách tổng thể yếu tố - Hy vọng luận văn tài liệu bổ ích tiền đề cho bạn người yêu thích ngành lượng nói chung lượng mặt trời nói chúng HVTH: Trần Đình Phương Trang 100 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Book: Renewable and Efficient Electric Power Systems, By Gilbert M, Master, Stanford University [2] Luận văn Thạc sĩ ĐHBK, Tp.HCM, Trần Đ ình Cương: Mơ hình mô hệ MPPT theo giải thuật P&O v P&O cải tiến [3] Trishan Esram, and Patrick L Chapm an, 2007: Comparison of photocoltaic array maximum power point tracking techniques [4] H Ravishankar Kamath, R.S Aithal, Regular paper: Modeling of photovoltaic array and maximum power tracker using ANN [5] Al-Amoudi, A.O and Zhang, L 2000: Application of dial basis function networks for solar-array modelling and maximum power point prediction IEE Proceedings of Generation, Transmission and Distribution 147, 310 –16 [6] dSPACE 2000: DS1102 DSP controller board installation and configuration guide [7] Gow, J.A and Manning, C.D 1999: Development of a photovoltaic array model for use in power electronics simulation study IEEE Proceedings on Electric Power Applications 146, 193 –200 [8] Haykin, S 1994: Neural networks: a comprehensive foundation Prentice Hall [9] Hiyama, T., Kouzuma, S and Imakubo, T 1995: Identification of optimal operating point of PV modules using neural network for real time maximum power tracking control IEEE Transactions on Energy Conversion 10, 360 – 66 [10] Hussein, K., Muta, I., Hoshino, T and Osakada, M 1995: Maximum photovoltaic power tracking: an algorithm for rapidly changing atmospheric condition IEE Proceedings of Generation, Transmission and Distribution 142, 59–64 [11] Kuo, Y., Liang, T and Chen, J 2001: Novel maximum power point tracki ng controller for photovoltaic energy conversion system IEEE Transactions on Industrial Electronics 48, 594 –601 HVTH: Trần Đình Phương Trang 101 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc PHỤ LỤC A.1 Hàm MATLAB mô môdun PV : Function Ia = bp_sx150s(Va,G,TaC) % function bp_sx150s.m models the BP SX 150S PV module % calculates module current under given voltage, irradiance and temperature % Ia = bp_sx150s(Va,G,T) %Out: Ia = Module operating current (A), vector or scalar % In: Va = Module operating voltage (V), vector or scalar % G = Irradiance (1G = 1000 W/m^2), scala r % TaC = Module temperature in deg C, scalar % % ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// % Define constants k = 1.381e-23; % Boltzmann’s constant q = 1.602e-19; % Electron charge % Following constants are taken from the datasheet of PV module and % curve fitting of I-V character (Use data for 1000W/m^2) n = 1.62; % Diode ideality factor (n), % (ideal diode) < n < Eg = 1.12; % Band gap energy; 1.12eV (Si), 1.42 (GaAs), % 1.5 (CdTe), 1.75 (amorphous Si) Ns = 72; % # of series connected cells (BP SX150s, 72 cells) TrK = 298; % Reference temperature (25C) in Kelvin Voc_TrK = 43.5 /Ns; % Voc (open circuit voltage per cell) @ temp TrK Isc_TrK = 4.75; % Isc (short circuit current per cell) @ temp TrK a = 0.65e-3; % Temperature coefficient of Isc (0.065%/C) % Define variables TaK = 273 + TaC; % Module temperature in Kelvin Vc = Va / Ns; % Cell voltage % Calculate short-circuit current for TaK Isc = Isc_TrK * (1 + (a * (TaK - TrK))); % Calculate photon generated current @ given irradiance Iph = G * Isc; % Define thermal potential (Vt) at temp TrK Vt_TrK = n * k * TrK / q; % Define b = Eg * q/(n*k); b = Eg * q /(n * k); HVTH: Trần Đình Phương Trang 102 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc % Calculate reverse saturation current for given temperature Ir_TrK = Isc_TrK / (exp(Voc_TrK / Vt_TrK) -1); Ir = Ir_TrK * (TaK / TrK)^(3/n) * exp( -b * (1 / TaK -1 / TrK)); % Calculate series resistance per cell (Rs = 5.1mOhm) dVdI_Voc = -1.0/Ns; % Take dV/dI @ Voc from I -V curve of datasheet Xv = Ir_TrK / Vt_TrK * exp(Voc_TrK / Vt_TrK); Rs = - dVdI_Voc - 1/Xv; % Define thermal potential (Vt) at temp Ta Vt_Ta = n * k * TaK / q; % Ia = Iph - Ir * (exp((Vc + Ia * Rs) / Vt_Ta) -1) % f(Ia) = Iph - Ia - Ir * ( exp((Vc + Ia * Rs) / Vt_Ta) -1) = % Solve for Ia by Newton's method: Ia2 = Ia1 - f(Ia1)/f'(Ia1) Ia=zeros(size(Vc)); % Initialize Ia with zeros % Perform iterations For j=1:5; Ia = Ia - (Iph - Ia - Ir * ( exp((Vc + Ia * Rs) / Vt_Ta) -1)) / (-1 - Ir * (Rs / Vt_Ta) * exp((Vc + Ia * Rs) / Vt_Ta)); end A.2 Hàm MATLAB để tìm điể m MPP cho mơdun PV: Hàm dùng để tìm cơng suất , điện áp, dịng điện điểm MPP môdun PV điều cường độ chiếu xạ nhiệt độ cho function [Pa_max, Imp, Vmp] = find_mpp(G, TaC) % find_mpp: function to find a maximum power point of pv module % [Pa_max, Imp, Vmp] = find_mpp(G, TaC) % in: G (irradiance, KW/m^2), TaC (temp, deg C) % out: Pa_max (maximum power), Imp, Vmp %//////////////////////////////////////////////////////////////// % Define variables and initi alize Va = 12; Pa_max = 0; % Start process while Va < 48-TaC/8 Ia = bp_sx150s(Va,G,TaC); Pa_new = Ia * Va; if Pa_new > Pa_max Pa_max = Pa_new; HVTH: Trần Đình Phương Trang 103 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc Imp = Ia; Vmp = Va; end Va = Va + 005; end A.3 Chương trình MATLAB: Giải thuật P&O: % Script file to test the P&O MPPT Algorithm % Testing with slowly changing irradiance %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear; % Define constants TaC = 25; % Cell temperature (deg C) C = 0.5; % Step size for ref voltage change (V) % Define variables with initial conditions G = 0.028; % Irradiance (1G = 1000W/m^2) Va = 26.0; % PV voltage Ia = bp_sx150s(Va,G,TaC); % PV current Pa = Va * Ia; % PV output power Vref_new = Va + C; % New reference voltage % Set up arrays storing data for plots Va_array = []; Pa_array = []; Pmax_array = []; % Load irradiance data load irrad; % Irradiance data of a sunny day x = irrad(:,1)'; % Read time data (second) y = irrad(:,2)'; % Read irradiance data % Take 43201 samples (12 hours) For Sample = 1:43201 % Read irradiance value G = y(Sample); % Take new measurements Va_new = Vref_new; Ia_new = bp_sx150s(Vref_new,G,TaC); % Calculate new Pa HVTH: Trần Đình Phương Trang 104 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc Pa_new = Va_new * Ia_new; deltaPa = Pa_new - Pa; % P&O Algorithm starts here if deltaPa > if Va_new > Va Vref_new = Va_new + C; % Increase Vref else Vref_new = Va_new - C; % Decrease Vref end elseif deltaPa < if Va_new > Va Vref_new = Va_new - C; % Decrease Vref else Vref_new = Va_new + C; %Increase Vref end else Vref_new = Va_new; % No change end % Update history Va = Va_new; Pa = Pa_new; % Store data in arrays for plot Va_array = [Va_array Va]; Pa_array = [Pa_array Pa]; end % Plot irradiance figure plot(x,y) title('radiance - time') xlabel('Time (h)') ylabel('Radiance(1000 W/m2)') axis([0 12 1.5]) % Plot result figure plot (Va_array, Pa_array, 'g') % Overlay with P-I curves and MPP Va = linspace (0, 45, 200); hold on for G=.2:.2:1 Ia = bp_sx150s(Va, G, TaC); Pa = Ia.*Va; HVTH: Trần Đình Phương Trang 105 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc plot(Va, Pa) [Pa_max, Imp, Vmp] = find_mpp(G, TaC); plot(Vmp, Pa_max, 'r*') end title('P&O Algorithm') xlabel('Module Voltage (V)') ylabel('Module Output Power (W)' ) axis([0 50 160]) gtext('1000W/m^2') gtext('800W/m^2') gtext('600W/m^2') gtext('400W/m^2') gtext('200W/m^2') hold off A.4 Chương trình MATLAB: Giải thuật IncCond % Script file to test incCond MPPT Algorithm % Testing with rapidly changing insolation %/////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////// clear; % Define constants TaC = 25; % Cell temperature (deg C) C = 0.5; % Step size for ref voltage change (V) E = 0.002; % Maximum dI/dV error % Define variables with initial conditions G = 0.045; % Irradiance (1G = 1000W/m^2) Va = 27.2; % PV voltage Ia = bp_sx150s(Va,G,TaC); % PV current Pa = Va * Ia; % PV output power Vref_new = Va + C; % New reference voltage % Set up arrays storing data for plots Va_array = []; Pa_array = []; Pm = []; % Load irradiance data load irrad; % Irradiance data of a cloudy day x = irrad(:,1)'; % Read time data (second) y = irrad(:,2)'; % Read irradiance data HVTH: Trần Đình Phương Trang 106 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc % Take 43201 samples (12 hours) for Sample = 1:43201 % Read irrad value G = y(Sample); % Take new measurements Va_new = Vref_new; Ia_new = bp_sx150s(Vref_new,G,TaC); % Calculate incremental voltage and current deltaVa = Va_new - Va; deltaIa = Ia_new - Ia; % incCond Algorithm starts here if deltaVa == if deltaIa == Vref_new = Va_new; % No change elseif deltaIa > Vref_new = Va_new + C; % Increase Vref else Vref_new = Va_new - C; % Decrease Vref end else if abs(deltaIa/deltaVa + Ia_new/Va_new) -Ia_new/Va_new + E Vref_new = Va_new + C; % Increase Vref else Vref_new = Va_new - C; % Decrease Vref end end end % Calculate theoretical max %[Pma,Ima,Vma] = find_mpp(G,TaC); % Update history Va = Va_new; Ia = Ia_new; Pa = Va_new * Ia_new; % Store data in arrays for plot Va_array = [Va_array Va]; Pa_array = [Pa_array Pa]; %Pm = [Pm Pma]; HVTH: Trần Đình Phương Trang 107 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc end % Total electric energy: theoretical and actual %Pth = sum(Pmax_array)/3600; Pact = sum(Pa_array)/3600; figure plot (x,y) title('Do buc xa mat troi') xlabel('Thoi gian t (hours)') ylabel('Do buc xa G (1000W/m^2)' ) axis([0 12 1.5]) hold off % Plot result figure plot (Va_array, Pa_array, 'g') % Overlay with P-V curves and MPP Va = linspace (0, 45, 200); hold on for G=.2:.2:1 Ia = bp_sx150s(Va, G, TaC); Pa = Ia.*Va; plot(Va, Pa) [Pa_max, Imp, Vmp] = find_mpp(G, TaC); plot(Vmp, Pa_max, 'r*') end title('incCond Method') xlabel('Module Voltage (V)') ylabel('Module Output Power (W)' ) axis([0 50 160]) gtext('1000W/m^2') gtext('800W/m^2') gtext('600W/m^2') gtext('400W/m^2') gtext('200W/m^2') hold off HVTH: Trần Đình Phương Trang 108 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc A.5 Chương trình MATLAB: Tìm MPP mạng nơron clear % Input data file load datatrained8 load datatest66 % load inputdata: p = [TaC; G; anpha G; anphaS]; % Bien dau vao cua NN % load outputdata: t= [Pmax, Vmax, Imax]; % Bien dau cua mang noron [pr,pc] = size(ptrained); p = [ptrained ptested]; t = [ttrained ttested]; % Main file % Step 1: Normalized the inputs and target [pn,meanp,stdp,tn,meant,stdt] = prestd(p,t); % Ham tien xu ly du lieu co: trung binh la va lech chuan la [ptrans,transMat] = prepca(pn,0.001); % Step 2: Chek size of transformed data [R,Q] = size(ptrans) % Step3: The next step is to divide the data up into training % and test subsets iitr = [1:1:pc]; iitst =[(pc+1):1:Q]; ptest = pn(:,iitst); ttest = tn(:,iitst); ptr = pn(:,iitr); ttr = tn(:,iitr); % Step4: Trainng net %net.trainParam.show = 25 ; %net.trainParam.epochs =1000; %net.trainParam.goal = 1e -4; %[net,tr]=train(net,ptr,ttr,[],[]); %[net,tr] = newrb(ptr,ttr,1e -4, 5,1000,25); net = newgrnn(ptr,ttr,0.05) % Test data set an = sim(net,ptest); a = poststd(an,meant,stdt); target = poststd(ttest,meant,stdt); % CONG SUAT figure [m,b,r] = postreg(a(1,:),target(1,:)); quy tuyen tinh HVTH: Trần Đình Phương % Ham huan luyen mang bang PP hoi Trang 109 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc ylabel('Predicted power(W)'); xlabel('Measured power(W)') % DIEN AP figure [m,b,r] = postreg(a(2,:),target(2,:)); % Ham huan luyen mang bang PP hoi quy tuyen tinh ylabel('Predicted voltage(V)'); xlabel('Measured voltage(V)') % Dong dien figure [m,b,r] = postreg(a(3,:),target(3,:)); % Ham huan luyen mang bang PP hoi quy tuyen tinh ylabel('Predicted current (A)'); xlabel('Measured current (A)') figure k=1:120; plot(k,a(1,:)) hold on plot(k,target(1,:),'r') ylabel('Predicted power & measured power(W)' ); xlabel('Time (s)') hold off figure k=1:120; plot(k,a(2,:)) hold on plot(k,target(2,:),'r') ylabel('Predicted voltage & measured voltage(V)' ); xlabel('Time (s)') hold off figure k=1:120; plot(k,a(3,:)) hold on plot(k,target(3,:),'r') ylabel('Predicted current & measured current(A)' ); xlabel('Time (s)') HVTH: Trần Đình Phương Trang 110 Luận văn Thạc sỹ GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: TRẦN ĐÌNH PHƯƠNG Ngày, tháng, năm sinh: 03/11/1982 Nơi sinh: Đồng Nai Địa liên lạc: 89/25 Nguyễn Hồng Đào, Phường 14 Quận Tân Bình, Tp.HCM Điện thoại: 0916802085 Email: phuongdq2006@yahoo.com.vn Quá trình đào tạo: - Từ 2000 đến 2006, học đại học trường ĐHBK Tp.HCM, chuyên ngành Hệ Thống Năng Lượng, thuộc chương trình đào tạo kỹ sư chất lượng cao PFIEV - Từ năm 2008 đến 2010, học cao học trường ĐHBK Tp.HCM, chuyên ngành Thiết bị, mạng nhà máy điện Quá trình công tác: - 2006 - nay: Kỹ sư điện, công tác cơng ty phần bóng đèn Điện Quang HVTH: Trần Đình Phương Trang 111 ... muốn môdun làm việc công suất cực công suất cực đại cấp cho phụ tải điều kiện nhiệt độ v độ chiếu sáng khác V ì vậy, cực đại công suất sử dụng cho modun PV ng ày nhiều Tìm điểm cơng suất cựa đại. .. bị, mạng nhà máy điện MSHV: 01808314 Khóa (năm trúng tuyển): 2008 – 2010 I – TÊN ĐỀ TÀI: MÔ PHỎNG VÀ TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤ T CỰC ĐẠI CHO PV ARRAY DƯỚI ĐIỀU KIỆN BÓNG CHE (SHADING) BẰNG MẠNG... sáng không đồng tác động lên công suất đầu PV - Thứ hai, xây dựng phương pháp mới, dư báo tìm điểm cơng suất cực đại cho PV array các điều kiện bóng che kỹ thuật mạng nơron Luận văn Thạc sĩ GVHD: