Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời

Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời

Luận Văn Thạc Sĩ MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lịch sử khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh sách hình vi Danh sách bảng x Tóm tắt xi Danh mục chữ viết tắt xi Chương 1: Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Đối tượng giới hạn nghiên cứu 1.4 Phương pháp luận phương pháp nghiên cứu 1.5 Nội dung đề tài Chương 2: Pin lượng mặt trời 2.1 Pin lượng mặt trời 2.2 Cấu tạo pin lượng mặt trời 2.3 Nguyên lý hoạt động pin lượng pin lượng mặt trời 2.4 Đặc tính làm việc pin mặt trời 2.4.1 Dòng ngắn mạch 𝐼𝑆𝐶 11 2.4.2 Điện áp hở mạch 𝑉𝑂𝐶 12 2.4.3 Điểm công suất cực đại 𝑃𝑀 13 2.4.4 Hiệu suất chuyển đổi lượng 15 2.5 Chọn công suất pin quang điện 15 2.5.1 Khảo sát pin quang điện 15 HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 v PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ 2.5.2 Chọn công suất pin mặt trời 18 Chương 3: Bộ biến đổi DC-DC giải thuật điều khiển công suất cực đại 3.1 Bộ biến đổi DC-DC 24 3.1.1 Cấu trúc nguyên lý hoạt động mạch Boost 25 3.1.2 Tính tốn biến đổi Boost 28 3.1.3 Điều khiển biến đổi DC-DC 29 3.1.3.1 Phương pháp mạch vòng điện áp hồi tiếp 29 3.1.3.2 Phương pháp điều khiển hồi tiếp công suất 30 3.2 Giải thuật điều khiển cơng suất cực đại MPPT thuật tốn bám điểm công suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D 30 3.2.1 Giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT 30 3.2.2 Thuật toán bám điểm công suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D 31 Chương 4: Mô biến đổi Boost kèm giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT 4.1 Mô hệ thống pin quang điện biến đổi Boost không dùng giải thuật MPPT 36 4.2 Mô hệ thống pin quang điện biến đổi Boost có sử dụng giải thuật MPPT 40 4.3 Kết mô 45 4.3.1 Đường cong đặc tính pin mặt trời 45 4.3.2 Bộ biến đổi DC-DC Boost 48 4.3.3 Bộ biến đổi DC-DC Boost pin mặt trời 49 4.3.4 Bộ biến đổi MPPT DC-DC Boost pin mặt trời 50 4.3.5 Bộ biến đổi DC-DC PSO Boost 54 4.3.6 Bộ biến đổi DC-DC PSO MPPT Boost 56 4.3.7 Bộ biến đổi INC Algorthm DC-DC Boost 60 4.3.8 Bộ biến đổi DC-DC MPPT Buck - Boost 63 4.4 Nhận xét 66 HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 vi PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ Chương 5: Kết luận hướng phát triển đề tài 5.1 Kết luận 68 5.2 Hướng phát triển đề tài 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 72 HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 vii PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Trang Hình 2.1:Cell pin lượng mặt trời Hình 2.2: Cấu tạo bên ngồi tấm pin mặt trời Hình 2.3: Cấu tạo bên pin mặt trời Hình 2.4:Cấu trúc tinh thể dạng pin mặt trời Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời Hình 2.6a: Sơ đồ tương đương pin mặt trời 10 Hình 2.6b: Đường đặc trưng theo độ chiếu sáng pin mặt trời 10 Hình 2.7: Đặc tính V-A cơng suất – điện áp pin mặt trời với cường độ sáng khác (Pin mặt trời 225W hang SHARP) 12 Hình 2.8: Đặc tính V-A pin mặt trời với nhiệt độ khác 13 Hình 2.9: Điểm làm việc điểm công suất cực đại 14 Hình 2.10: Sơ đồ tương đương pin quang điện 16 Hình 2.11: Mơ hình pin quang điện Matlab 2018b 17 Hình 2.12: Tấm pin quang điện NA42117 Bosch 18 Hình 2.13: Đặc tuyến I-V 19 Hình 2.14: Đặc tuyến P-V 19 Hình 2.15: Thơng số pin quang điện lấy từ Matlab/Simulink 20 Hình 2.16: Đặc tuyến pin quang điện mắc nối tiếp nhiệt độ 25oC 21 Hình 2.17: Cường độ chiếu sáng mặt trời tháng năm 22 Hình 2.18: Đồ thị cường độ chiếu sáng thời điểm ngày (tháng 1) 23 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch Boost 25 Hình 3.2: Dạng dòng điện qua cuộn cảm điện áp tải 25 Hình 3.3: Mạch tương đương Q1 dẩn diode D khoá 26 Hình 3.4: Mạch tương đương Q1 khố diode D khố 26 Hình 3.5: Đặc tính làm việc pin cường độ xạ thay đổi mức cường độ xạ 30 HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 viii PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ Hình3.6: Đặc tính làm việc I-V pin nhiệt độ thay đổi mức cường độ xạ 31 Hình 3.7: Pin mặt trời với thuật toán P&O điều khiển trực tiếp chu kỳ nhiệm vụ D 32 Hình 3.8: Đặc tính làm việc pin mặt trời tải 33 Hình 3.9: Mơ tả tḥt tốn P&O điều khiển trực tiếp chu kỳ nhiệm vụ D 34 Hình 3.10: Lưu đồ giải thuật P&O 35 Hình 4.1: Mơ hình mơ pin quang điện vá biến đổi Boost 36 Hình 4.2: Mơ hình mơ tḥt tốn PWM 37 Hình 4.3: Điện áp vào biến đổi DC-DC không dùng giải thuật MPPT 37 Hình 4.4: Điện áp biến đổi DC-DC không dùng giải thuật MPPT 38 Hình 4.5: Cơng suất hệ thống khơng có giải tḥt MPPT 39 Hình 4.6: Mơ hình mơ mạch DC-DC có giải tḥt điều khiển MPPT 40 Hình 4.7: Mơ hình mơ tḥt tốn MPPT dùng giải tḥt P&O 41 Hình 4.8: Điện áp đầu vào biến đổi Boost mạch có giải tḥt MPPT 41 Hình 4.9: Điện áp đầu biến đổi Boost mạch có giải thuật MPPT 42 Hình 4.10:Cơng suất phát pin mặt trời dùng MPPT 43 Hình 4.11:Tỷ số chu kỳ D tḥt tốn P&O tính tốn 44 Hình 4.12: Giao diện điều khiển 45 Hình 4.13: Mơ hình simulink pin mặt trời 45 Hình 4.14: Mơ hình simulink pin mặt trời 46 Hình 4.15: Khối mặt trời 46 Hình 4.16: Đặc tính làm việc V- P 47 Hình 4.17: Đặc tính làm việc I - V 47 Hình 4.18: Mơ hình simulink biến đổi DC-DC Boost 48 Hình 4.19: Đáp ứng điện áp biến đổi DC-DC Boost 48 Hình 4.20: Mơ hình simulink biến đổi DC-DC Boost pin mặt trời 49 Hình 4.21: Thay đổi tín hiệu xạ mặt trời 49 Hình 4.22: Đáp ứng điện áp thay đổi xạ thay đổi tải 50 HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 ix PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ Hình 4.23 Mơ hình simulink biến đổi MPPT DC-DC Boost pin mặt trời 50 Hình 4.24: Khối PV ARRAY 51 Hình 4.25: Khối DC-DC Boost Converter 51 Hình 4.26: Khối MPPT 52 Hình 4.27: Thay đổi tín hiệu xạ mặt trời 52 Hình 4.28: Đáp ứng điện áp thay đổi xạ 53 Hình 4.29: Đáp ứng công suất thay đổi xạ 53 Hình 4.30: Mơ hình simulink biến đổi DC-DC PSO Boost 54 Hình 4.31: Khối PWM Generator 54 Hình 4.32: Khối PV ARRAY total 55 Hình 4.33: Đáp ứng cơng suất DC-DC PSO Boost Converter 55 Hình 4.34: Đáp ứng điện áp 56 Hình 4.35: Mơ hình simulink biến đổi DC-DC MPPT Boost 56 Hình 4.36: : Khối MPPT Converter 57 Hình 4.37: Khối Boost Converter 57 Hình 4.38: Đáp ứng điện áp 58 Hình 4.39: Đáp ứng công suất 58 Hình 4.40: Tḥt tốn PSO MPPT tìm điểm cực đại 59 Hình 4.41: Kết tḥt tốn PSO MPPT tìm điểm cực đại 59 Hình 4.42: Mơ hình simulink biến đổi DC-DC INC Boost 60 Hình 4.43: Khối INC Matlab 60 Hình 4.44: Thơng số khối PV Panel 61 Hình 4.45: Khối PV Panel 61 Hình 4.46: Thay đổi xạ mặt trời 62 Hình 4.47: Đáp ứng điện áp xạ thay đổi 62 Hình 4.48: Đáp ứng cơng suất xạ thay đổi 63 Hình 4.49: Mơ hình simulink biến đổi DC-DC MPPT Buck - Boost 63 Hình 4.50: Khối PV Panel 64 Hình 4.51: Khối Buck - Boost Converter 64 HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 x PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ Hình 4.52: Khối Load 65 Hình 4.53: Đáp ứng điện áp 65 Hình 4.54: Đáp ứng công suất 66 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Thông số pin quang điện NA42117 Bosch 19 Bảng 2.2: Cường độ chiếu sáng mặt trời tháng năm (W/𝑚2 ) 21 Bảng 2.3: Cường độ chiếu sáng mặt trời theo 22 Bảng 2.4: Công suất mặt trời ứng với cường độ chiếu sáng theo 23 Bảng 3.1: Bảng thông số thiết kế mạch DC-DC 29 HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 xi PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ TÓM TẮT Ngày nay, sống người ngày phát triển, nhu cầu sử dụng lượng, đặc biệt điện ngày cao Mặt khác dạng lượng hóa thạch dùng để phát điện ngày cạn kiện, chúng cịn gây nhiều nhiễm môi trường Năng lượng hạt nhân gây nguy hiểm tiềm ẩn khơng an tồn Vì việc tìm sử dụng nguồn lượng mối quan tâm nhà chiến lược hàng đầu Trong nguồn lượng người sử dụng, nguồn lượng sức gió, thủy triều, lượng mặt trời nguồn lượng đáng lưu tâm Các nguồn lượng sức gió hay thủy triều thường có yêu cầu vị trí lắp đặt cơng suất lớn Ngược lại, lượng mặt trời lắp đặt hầu hết tất nơi dải cơng suất Chính điều việc phát triển hệ thống lượng mặt trời hướng phát triển khoa học kỹ thuật ngày Để cải thiện hiệu suất làm việc pin lượng mặt trời điều kiện không ổn định thời tiết, khí hậu, thời gian sáng tối, cường độ xạ đặc biệt cách sử dụng tối ưu hố pin lượng mặt trời… cần có biến đổi điện tử cơng suất tích hợp phương pháp điều khiển bắt điểm công suất cực đại MPPT Đề tài “Nghiên cứu điều khiển biến đổi DC/DC tăng áp ứng dụng cho pin lượng mặt trời” tập trung vào nghiên cứu biến đổi điện áp chiều DC sang DC tăng áp (Boost DC/DC) phương pháp điều khiển bắt điểm công suất cực đại MPPT thuật toán nhiễu loạn quan sát P&O pin lượng mặt trời DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DC Một chiều MPPT Thuật toán tìm cơng suất cực đại P&O Thuật tốn nhiễu loạn quan sát HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 xii PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ ABSTRACT Today, human life is growing, the demand for energy, especially electricity energy is increasing On the other hand, the types of fossil energy used to generate electricity are increasingly exhausted and they also cause a lot of environmental pollution Nuclear power also poses potential dangers by insecurity So finding and using clean energy sources is the concern of leading strategists Among the energy sources that humans have been using, the wind, tidal and solar energy sources are the most noticeable clean energy sources Wind or tidal power sources often require installation sites and capacity large By contrast, solar can be installation in almost all places and power ranges Because of this, the development of energy solar systems is one of the development directions of science and technology today To improve the performance of solar cell panels in all conditions of weather, climate, light and dark time, radiation intensity and especially how to use optimization Solar cell power converters are required to integrate MPPT maximum point capture control methods The thesis "Research and control boost DC / DC converters for solar cell applications" focuses on researching DC to DC converter (Boost DC / DC) and the method method of controlling MPPT maximum power point by disturbing algorithm and observing P&O in solar cell Keywords: DC Direct Current MPPT Maximum Power Point Tracking P&O Perturbation and Observation HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 xiii PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ Chương TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề: Để sống tồn tại, người cần nhiều lượng Việc tìm sử dụng nguồn lượng bền vững, hiệu điểm mấu chốt cho phát triển thịnh vượng quốc gia Các nguồn lượng truyền thống nhiên liệu hóa thạch thủy điện dần cạn kiệt thể tác động tiêu cực với môi trường xã hội Chính vậy, nước phát triển phát triển chuyển đổi mạnh mẽ sang lượng tái tạo Năng lượng mặt trời coi lượng tái tạo thân thiện với môi trường Việc sử dụng ánh sáng mặt trời chuyển hóa thành lượng kể đến công nghệ pin quang điện (PV-Photovoltaic) Hiện hệ thống pin quang điện phát triển mạnh ứng dụng nhiều giới Nguyên công nghệ bán dẫn ngày cải tiến cho phép hạ giá thành sản xuất pin quang điện xuống nhiều so với thập niên trước.Các hệ thống phát điện quang điện q trình sử dụng khơng có khí thải, khơng gây ô nhiễm môi trường xung quanh Quan trọng, lượng từ ánh mặt trời thân thiện với môi trường lượng xanh, vơ tận miễn phí Tình hình sử dụng lượng giới đạt nhiều tiến suốt 15 năm qua, tỷ lệ tăng trưởng hàng năm lượng mặt trời 40% [1], nhấn mạnh trưởng thành khoản đầu tư thực hiện, đảm bảo độ tin cậy công nghệ sử dụng Cùng lúc, sách khuyến khích biện pháp hỗ trợ thực số nước, đặc biệt bên Liên minh Châu Âu đề mục tiêu tăng lượng mặt trời từ 6% lên đến 12% [2] Trong bối cảnh này, kết hợp quang điện hệ thống ứng dụng cho sử dụng phổ biến khai thác lượng mặt trời [3-6] Cụ thể Bắc Mỹ, Úc Châu Âu việc sử dụng PV- máy lạnh phục vụ cho cơng nghiệp; cịn HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ set(hObject,'BackgroundColor','white'); end function edit4_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit4 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit4 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit4 as a % double % - Executes during object creation, after setting all properties function edit4_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit4 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows % See ISPC and COMPUTER if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end % - Executes on button press in pushbutton9 function edit5_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit5 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit5 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit5 as a double % - Executes during object creation, after setting all properties function edit5_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 84 PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ % hObject handle to edit5 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows % See ISPC and COMPUTER if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end function edit6_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit6 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit6 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit6 as a double % - Executes during object creation, after setting all properties function edit6_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit6 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows % See ISPC and COMPUTER if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end % - Executes on button press in pushbutton1 % - Executes on button press in pushbutton31 function pushbutton31_Callback(hObject, eventdata, handles) HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 85 PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Luận Văn Thạc Sĩ % hObject handle to pushbutton31 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) PV_BoostControlTuning % - Executes on button press in pushbutton32 function pushbutton32_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton32 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) mppt_Boost_Converter % - Executes on button press in pushbutton33 function pushbutton33_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton33 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) INC_Algorithm_BoostConverter % - Executes on button press in pushbutton34 function pushbutton34_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton34 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) PSO_MPPT_BOOST_CONVERTER % - Executes on button press in pushbutton35 function pushbutton35_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton35 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) MPPT_PSO HVTH: TRẦN VĂN DIỄN - 1920604 86 PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỀU KHIỂN BỘ BIẾN ĐỔI DC/DC TĂNG ÁP ỨNG DỤNG CHO PIN NĂNG LƯỢNG MẶT RESEARCH AND CONTROL BOOST DC/DC CONVERTERS FOR SOLAR CELL APPLICATIONS Trần Văn Diễn Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT Ngày nay, nhu cầu sử dụng lượng, đặc biệt điện ngày cao Trong nguồn lượng người sử dụng, nguồn lượng sức gió, thủy triều, lượng mặt trời nguồn lượng sạch đáng lưu tâm Các nguồn lượng sức gió hay thủy triều thường có u cầu vị trí lắp đặt cơng suất lớn Ngược lại, lượng mặt trời lắp đặt hầu hết tất nơi dải công suất Hiệu suất làm việc pin lượng mặt trời không ổn định thời tiết, khí hậu, thời gian sáng tối, cường độ xạ… Bài báo “ Nghiên cứu điều khiển biến đổi DC/DC tăng áp ứng dụng cho pin lượng mặt trời ” đề xuất phương pháp nhằm nâng cao hiệu suất pin lượng mặt trời điều kiện không ổn định Ở tác giả chọn phương pháp nghiên cứu khảo sát biến đổi DC/DC tăng áp(Boost DC/DC) để tìm phương trình tốn học phân tích tḥt tốn nhiễu loạn quan sát P&O dị tìm điểm công suất cực đại MPPT để điều khiển Boost DC/DC Dùng mô Matlab để kiểm chứng Thông qua mô Matlab pin lượng mặt trời kết hợp biến đổi DC/DC tăng áp sử dụng MPPT biến đổi DC/DC tăng áp không sử dụng MPPT ta thu kết Boost DC/DC sử dụng MPPT hiệu suất chuyển đổi đổi lượng cao Kết nghiên cứu sử dụng làm tài liệu tham khảo cho cơng trình nghiên cứu xây dựng hệ thống điện mặt thực tiển sống ABSTRACT Today, the demand for energy, especially electricity, is increasing day by day Among the energy sources that humans have been using, the wind, tidal and solar energy sources are the most noticeable clean energy sources Wind or tidal power sources often require large installation sites and capacity In contrast, solar can be installed in almost all places and power ranges The performance of solar panels is unstable due to weather, climate, light and dark time, radiation intensity The article "Research and control of booster DC / DC converters for solar cell applications" proposes a method to improve the performance of solar cells in unstable conditions The author chooses a research method to survey the booster DC / DC converter (Boost DC / DC) to find mathematical equations and analyze turbulence algorithms and observe P&O to find the maximum power point MPPT to control Boost DC / DC Use Matlab simulation to verify Through Matlab simulation, the solar cell combining MPPT DC / DC converter and MPPT DC / DC converter without MPPT results in Boost DC / DC using MPPT effect higher conversion power The research results are used as a reference for researches and constructions of practical solar power system in life Keywords: DC Direct Current MPPT Maximum Power Point Tracking P&O Perturbation and Observation GIỚI THIỆU: Bài báo tập trung nghiên cứu biến đổi Boost DC/DC ứng dụng cho pin lượng mặt trời Nhằm sử dụng tối ưu hố pin mặt trời cần có giải pháp điều khiển Boost DC/DC thích hợp sử dụng Boost kèm theo giải thuật tìm kiếm đổi cơng suất cực đại MPPT để điều khiển khoa Q của biến DC/DC tăng áp phân tích thuật tốn nhiễu loạn quan sát P&O điều trực tiếp chu kỳ D TỔNG QUAN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI: 2.1 Đặc tính làm việc pin mặt trời: Khi chiếu sáng, ta nối bán dẫn p n tiếp xúc p-n dây dẫn, pin mặt Trời phát dịng quang điện Iph Vì trước hết pin mặt Trời xem tương đương “nguồn dòng” R sh : Điện trở shun (Ω/m2) q: Điện tích điện tử (C) Hình cho ta thấy ba điểm quan trọng đường đặc trưng này:  Dòng ngắn mạch Isc  Điện áp hở mạch Voc  Điểm công suất cực đại PM 2.1.1 Dòng ngắn mạch 𝐈𝐬𝐜 : Đặt giá trị V = vào biểu thức (1) ta có: 𝐼𝑆𝐶 = 𝐼𝑝ℎ − 𝐼𝑠 [𝑒𝑥𝑞 𝑞𝑅𝑠 𝐼𝑆𝐶 𝑛𝐾𝑇 − 1] − 𝑅𝑠 𝐼𝑆𝐶 𝑅𝑠ℎ Bỏ qua R S Id = ta có: = 𝐼𝑝ℎ = 𝛼𝐸 (2) 𝐼𝑆𝐶 Hình Đặc tính V-A cơng suất – điện áp pin mặt trời với cường độ sáng khác (Pin mặt trời 225 W hãng SHARP) 2.1.2 Điện áp hở mạch 𝐕𝐨𝐜 : 𝑞𝑉𝑐0 Hình 1b Sơ đồ tương đương pin mặt trời Hình 1b Đường đặc trưng theo độ chiếu sáng pin mặt trời Từ sơ đồ tương đương, dễ dàng viết phương trình đặc trưng Volt – Ampere pin mặt trời sau: 𝐼 = 𝐼∅ − 𝐼𝑑 − 𝐼𝑠ℎ = 𝐼∅ − 𝐼𝑠 [𝑒𝑥𝑞 𝑞(𝑉+ 𝑅𝑠 𝐼) 𝑛𝐾𝑇 − 1] − 𝑉 + 𝑅𝑠 𝐼 (1) 𝑅𝑠ℎ 𝑉𝐶𝑂 = 𝐼𝑝ℎ − 𝐼𝑠 [𝑒𝑥𝑞 𝑛𝐾𝑇 − 1] 𝑞𝑉𝑐𝑜 = 𝐼𝑝ℎ − 𝐼𝑠 [𝑒𝑥𝑞 𝑛𝐾𝑇 − 1] + 𝐼𝑠 𝑞𝑉𝑐𝑜 → 𝐼𝑝ℎ + 𝐼𝑠 = 𝐼𝑠 [𝑒𝑥𝑞 𝑛𝐾𝑇 − 1] 𝐼𝑝ℎ + 𝐼𝑠 𝑛 𝐾𝑇 𝑙𝑛 (3) 𝑞 𝐼𝑠 Trong biểu thức 𝑉𝑐𝑜 ta thấy phụ thuộc vào nhiệt độ cách trực tiếp (thừa số T trước biểu thức) gián tiếp qua dịng bão hịa 𝐼𝑠 (hình 3) → 𝑉𝐶𝑂 = Trong đó: I∅ : Dịng quang điện (A/m2) Id : Dịng qua diot (A/m2) Ish : Dòng dò (A/m2) Is : Dòng bão hòa (A/m2) n: Được gọi thừa số lý tưởng phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện cơng nghệ pin mặt Trời Gần lấy n = R s : Điện trở nối tiếp (điện trở trong) pin mặt Trời (Ω/m2) Hình Đặc tính V-A pin mặt trời với nhiệt độ khác 2.1.3 Điểm công suất cực đại 𝐏𝐌 : Với giá trị R khác nhau, điểm làm việc khác tải tiêu thụ khác Tồn giá trị R = R OPT mà cơng suất tải tiêu thụ cực đại Điểm làm việc ứng với công suất cực đại điểm tiếp xúc đường đặc tính VA pin mặt trời đường công suất không đổi (đường công suất không đổi IV = const đường hypecbol) PV cell I + RS Id RP I SC LOAD I SC Hình Sơ đồ tương đương pin quang điện Phương trình mơ tả đặc tính pin quang điện [10] 𝑣+𝑖𝑅𝑠 𝐼 = 𝐼𝑠𝑐 − (𝑒 𝑛𝑠𝑉𝑡 − 1) − 𝑣+𝑖𝑅𝑠 𝑅𝑃 (7) Trong đó: 𝐼𝑠𝑐 : Dòng ngắn mạch 𝐼0 : Dòng ngược bão hòa 𝑅𝑠 : Điện trở nối tiếp 𝑅𝑃 : Điện trở song song đặc trưng cho dòng rò tế bào quang điện 𝐴 : Hệ số chất lượng Diode 𝑉𝑡 : Ngưỡng điện áp nhiệt Diode, với 𝐴𝑘𝑇 𝑉𝑡 = 𝑞𝑠𝑡𝑐 Hình Điểm làm việc điểm công suất cực đại Giá trị điện trở tải tối ưu R OPT xác định theo định luật Ohm: 𝑉𝑂𝑃𝑇 𝑅𝑂𝑃𝑇 = (4) 𝐼𝑂𝑃𝑇  Nếu điện trở tải nhỏ, R R OPT , pin mặt Trời làm việc miền PS với hiệu điện gần không đổi hở mạch VOC 2.1.4 Hiệu suất chuyển đổi lượng: Là tỷ lệ phần trăm lượng photon chuyển hóa thành điện pin nối với tải lượng photon thu vào (5) 𝑃𝑚𝑎𝑥 ɳ = (5) 𝐸 𝐴 Với: E (W/m2): cường độ xạ tới A (m²): diện tích bề mặt pin Thừa số lấp đầy Kf (Fill factor) (6) 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝐾𝑓 = (6) 𝑉𝐶𝑂 𝐼𝑆𝐶 Các thơng số quang điện hóa gồm dịng ngắn mạch ISC , mạch hở VOC , công suất cực đại Pmax xác định từ đường đặc trưng V-A 2.2 Chọn công suất pin quang điện: 2.2.1 Khảo sát pin quang điện: 𝑇𝑁𝑂𝐶𝑇 : Nhiệt độ pin điều kiện NOCT Tại điều kiện NOCT, cường độ chiếu sáng 𝐺𝑁𝑂𝐶𝑇 = 0,8 𝑘𝑊/𝑚2 nhiệt độ môi trường 𝑇𝑎𝑚𝑝𝑁𝑂𝐶𝑇 = 200 𝐶 Bảng Thông số pin quang điện NA42117 Bosch [13] Sử dụng Simulink/Matlab có hỗ trợ mơ mơ hình pin quang điện, ta cần khai báo hai thơng số cường độ chiếu sáng G nhiệt độ pin T TÊN THƠNG SỐ Hình Mơ hình pin quang điện Matlab 2018b 2.2.2 Chọn công suất sơ pin mặt trời: Ở để tiện cho việc mô báo chọn công suất tải 1100W cơng suất pin quang điện phải tương ứng 1250W Chọn module pin Bosch Solar Energy c-Si M60 NA42117 250W , số lượng pin quang điện mắc nối tiếp với đo đạt công suất cực đại GIÁ TRỊ Công suất định mức STC (P STC) 250 W Điện áp MPP (Vmpp) 30.31 V Dòng điện MPP (Impp) 8.14 A Điện áp hở mạch (Voc) 37.80 V Cường độ dòng điện ngắn mạch (Isc) 8.72 A Hệ số nhiệt độ công suất (Pmax) -0.44 %/ °C Hệ số nhiệt độ điện áp (Voc) -0.31 %/ °C Hệ số nhiệt độ cường độ dòng điện (Isc) Nhiệt độ NOCT 0.031 %/ °C 48.4°C Công suất NOCT (PNOCT) 182 W Hiệu suất tổng thể 14.91% Kích thước hai chiều 1.66m x 0.99 m Khối lượng 21 kg Điện áp tối đa module 600 V Dòng định mức cầu chì bảo vệ 15 A Dung sai (-/+) -0% / +10% Đặc tuyến pin quang điện 250W nhà sản suất cho Hình Đặc tuyến I – V Hình Đặc tuyến P –V Hình Tấm pin quang điện NA42117 Bosch Hình Thơng số pin quang điện lấy từ Matlab/simulink Đặc tuyến P-V ta ghép nối với để lấy lượng đưa vào hệ thống Đặc tuyến pin quang điện mắc nối tiếp nhiệt độ 25oC cường độ chiếu nắng 1000W/m2 Giả thiết: nhiệt độ trung bình ngày, năm 30oC Sử dụng mơ hình Matlab, ta tính cơng suất tương ứng thu pin quang điện Bảng Cường độ chiếu sáng mặt trời theo Hình 10 Đặc tuyến pin quang điện mắc nối tiếp nhiệt độ 25oC Công suất pin quang điện đo vị trí lớn 1250 W Như hệ thống lựu chọn đạt yêu cầu Số liệu thu thập cách truy cập trang web [12] Nasa, nhập tọa độ khu vực khảo sát Bảng Cường độ chiếu sáng mặt trời tháng năm (W/m2) 800 Cường độ chiếu sáng 700 600 500 400 300 200 100 0 10 12 14 16 18 20 22 Hình 12 Đồ thị cường độ chiếu sáng tại thời điểm ngày (tháng 1) Bảng Công suất mặt trời ứng với cường độ chiếu sáng theo BỘ BIẾN ĐỔI DC/DC VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI: 3.1 Bộ biến đổi DC – DC: Các loại biến đổi DC/DC thường dùng hệ PV gồm: 900 800 700 600  Bộ giảm áp (Buck) 500  Bộ tăng áp (Boost) 400  Bộ đảo dấu điện áp (Buck – boost)  Bộ biến đổi tăng – giảm áp Cúk 3.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch Boost: 300 200 100 D L 9 10 11 iL(t) + vL(t) 10 11 12 12 Vg + _ _ iC(t) Q1 C + Vo Rt _ Hình 11 Cường độ chiếu sáng mặt trời tháng năm Hình 13 Sơ đồ nguyên lý mạch Boost Dạng dòng điện iL(t) điện áp Vo(t) mơ tả hình 14 sau đây: Phương trình cân điện áp: 𝐼 −𝐼1 𝑉𝑔 − 𝑉0 = 𝐿 𝑇2 𝑜𝑓𝑓 2∆𝐼𝐿 hay 𝑉0 − 𝑉𝑔 = 𝐿 𝑇 𝑜𝑓𝑓 Dòng điện qua tụ: 2∆𝑉0 𝑉0 𝑖𝐶 = 𝐶 = 𝐼𝐿 − 𝑇𝑜𝑓𝑓 𝑅𝑡 Từ ta rút (15) (16 ) (𝑉0 − 𝑉𝑔 )𝑇𝑜𝑓𝑓 (17) 2𝐿 Cân ∆𝐼𝐿 biểu thức (12) (17) suy ∆𝐼𝐿 = Hình 14 Dạng dịng điện qua cuộn cảm điện áp tải Trong khoảng thời gian Ton: van Q1 dẫn diode D khóa, chiều dòng điện iL(t) qua cuộn cảm iC(t) qua tụ điện hình 15 ra: 𝑉𝑔 𝑇𝑜𝑛 (𝑉0 − 𝑉𝑔 )𝑇𝑜𝑓𝑓 (18) = 2𝐿 2𝐿 𝑇𝑜𝑛 Với D = 𝑇 +𝑇 , thay vào (18) ta được: L iL(t) + vL(t) 𝑜𝑛 _ iC(t) Vg + _ C 𝑉0 = Vo _ Rt (20) Hình 15 Mạch tương đương Q1 dẫn diode D khóa Điện áp nguồn biểu diễn: 𝐿(𝐼2 − 𝐼1 ) 2𝐿∆𝐼𝐿 𝑉𝑔 = = (11) 𝑇𝑜𝑛 𝑇𝑜𝑛 Suy ra: 𝑉𝑔 𝑇𝑜𝑛 ∆𝐼𝐿 = (12 2𝐿 ) Dòng điện qua tụ điện: 𝑖𝐶 = 𝐶 𝑉1 −𝑉2 𝑇𝑜𝑛 =𝐶 −∆𝑉0 𝑇𝑜𝑛 = −𝑉0 Từ (19) (20) ta có: 𝐼0 𝐼𝐿 = 1−𝐷 Từ (12) (14) suy ra: 𝑉0 𝑇𝑜𝑛 (14) 2𝑅𝑡 ∆𝑉0 Trong khoảng thời gian Toff : van Q1 khóa diode D dẫn, chiều dòng điện iL(t) qua cuộn cảm iC(t) qua tụ điện hình 16 𝐶= L Vg +_ iC(t) C + Vo (21) 𝐿= 𝑉𝑔 𝑇𝑜𝑛 𝑉𝑔 𝑇𝑜𝑛 𝐷 𝑉𝑔 𝑇𝐷 𝑉𝑔 𝐷 = = = 2∆𝐼𝐿 2𝐷∆𝐼𝐿 2∆𝐼𝐿 2𝑓𝑠 ∆𝐼𝐿 (22) 𝐶= 𝑉0 𝑇𝑜𝑛 𝐷 𝑉0 𝑇𝐷 𝑉0 𝐷 = = 2𝑅𝑡 ∆𝑉0 2𝑅𝑡 ∆𝑉0 2𝑓𝑠 𝑅𝑡 ∆𝑉0 (23) Trong đó: 𝑓𝑠 tần số đóng cắt Như nguyên tắc điều khiển điện áp biến đổi điều chỉnh tần số đóng mở van Q1 3.1.2 Tính tốn biến đổi Boost: Sử dụng thông số pin mặt trời bảng thông số pin quang điện NA42117 Bosch có thơng số đo sau, PPV = 250 W VOC = 37.80 V VMPP = 30.11V ISC = 8.72A IMPP = 8.14 A Trong mạch ta sử dụng pin mặt trời mắt nối tiếp nhau, lúc thơng số hệ thống pin sau: IMPP = IMPP = 8.14 A VMPP ht = nVMPP = x 30.31 = 155.55 V Pht = nPPV = x 250 = 1250 W (13) 𝑅𝑡 Suy ra: _ iL(t) + vL(t) 𝑜𝑓𝑓 𝑉𝑔 (19) 1−𝐷 Giả sử tổn thất mạch 0, lúc này: 𝑉𝑔 𝐼𝐿 = 𝑉0 𝐼0 + Rt _ Hình 16 Mạch tương đương Q1 khóa diode D dẩn Các yêu cầu thiết kế điện áp tải Vo=310V, dao động dòng điện cuộn cảm, tần số đóng cắt fs = 50kHz Giả sử biến đổi lý tưởng, suy ra:  Công suất: Pin = P0 = 1250 W  Điện trở tải: R t = P0 = 1250 = 76.88  Dịng điện qua cuộn cảm: V2  Bảng thơng số thiết kế mạch DC/DC Bảng Bảng thông số thiết kế mạch DC/DC 3102 P in 9.8446x10-4 6.3x10-6 Q1 (Mostfet) D IRF460N DO47 (Imax=19A Vmax=500V) (Imax=10A Vmax=1000V) 3.2 Giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT thuật tốn bám điểm cơng suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D: 3.2.1 Giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT: 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 17 thể đường đặc tính làm việc I – V mức cường độ xạ khác tăng dần giá trị nhiệt độ (25oC) hình 18 thể đường đặc tính làm việc mức cường độ xạ với nhiệt độ tăng dần Hệ số đóng cắt van đóng cắt: D=1− Vin 155.55 =1− = 0.4984 V0 310  Chọn độ dao động dòng điện cuộn cảm: ∆𝐼𝐿 = 10%𝐼𝐿 = 0.1 × 7.875 = 0.7875 A  Tính tốn tụ lọc đầu ra: Chọn độ dao động điện áp: ∆V0 = 1%V0 = 0.01 × 310 = 3.1V Giá trị tụ lọc đầu tính theo biểu thức (23): 𝑉0 𝐷 𝐶= 2𝑓𝑠 𝑅𝑡 ∆𝑉0 310 × 0.4984 = × 50 × 103 × 78.4489 × 3.1 = 6.3 × 10−6 𝐹 Chọn giá trị điện dung tụ: C = 6.3 μF chịu điện áp 310V  Chọn van bán dẫn  Chọn van đóng cắt MOSFET tần số cao, dịng IL= 8.036A nên chọn MOSFET IRF460N chịu dịng tối đa 19A, điện áp tối đa 500V Hình 17 Đặc tính làm việc pin cường độ xạ thay đổi mức nhiệt độ  Chọn loại diode tần số cao DO47 chịu dòng 10A áp 1000V Giá trị cuộn cảm tính theo cơng thức (22) 𝑉𝑔 𝐷 C [F] 1250 IL = Vin = 155.55 = 8.036 A  L [H] 155.55×0.4984 𝐿 = 2𝑓 ∆𝐼 = 2×50×103×0.7875 𝑠 𝐿 = 9.8446 × 10−4 𝐻 Hình 18 Đặc tính làm việc I – V pin nhiệt độ thay đổi mức cường độ xạ  3.2.2 Thuật tốn bám điểm cơng suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D: Câu trúc hình 19, điều khiển gồm: Thuật tốn MPPT điều khiển D tạo xung PWM Bộ điều khiển lấy tín hiệu áp dịng đưa vào thuật tốn để điều khiển D cho biến đổi DC/DC Impp: Dòng điện điểm MMP Nguyên lý hoạt động mơ tả thơng qua đồ thị hình 3.9a hình 3.9b 21a Đặc tính P – V 21b Đặc tính I - V Hình 21 Mơ tả tḥt tốn P&O điều khiển trực tiếp chu kỳ nhiệm vụ D Từ hình 21 ta suy lưu đồ thuật tốn hình 22 Hình 19 Pin mặt trời với thuật toán P&O điều khiển trực tiếp chu kỳ nhiệm vụ D Xét tải trở nên đường đặc tính tải đường thẳng với độ dốc 1/R Giả sử có giá trị tải R1, R2, R3 đường đặc tính I-V tương ứng có độ dốc 1/R1, 1/R2,1/R3 Trong số có đường đặc tính tải tương ứng R2 cắt đường đặc tính I-V PMT điểm MPP hình 20 Bắt đầu P&O Đo V(k), I(k) P(k) = V(k).I(k) ΔP = P(k) - P(k-1) ΔV = V(k) - V(k-1) S Đ I [A] ΔP >0 ΔV > Đ ΔV > Đ 1/R1 S MPP 1/R2 Impp D = D + ΔD S D = D - ΔD D = D + ΔD D = D - ΔD 1/R3 V(k-1) = V(k) P(k-1) = P(k) Vmpp Hình 22 Lưu đồ giải thuật P&O MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI BOOST KÈM GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI MPPT 4.1 Mơ hệ thống pin quang điện biến đổi Boost không dùng giải thuật MPPT: Áp dụng công thức cách mô báo [10], ta xây dựng mơ hình mơ hệ thống hình 23 Bộ băm xung áp sử dụng để đưa vào đóng cắt Mosfet trình bày hình 24, tồn mơ hình mơ pin quang điện biến đổi Boost trình bày hình 23 V [V] Hình 20 Đặc tính làm việc pin mặt trời tải Như ứng với tải có giá trị R2 pin quang điện làm việc điểm có cơng suất cực đại MPP, nhiên điều xảy cách ngẫu nhiên Khi điều kiện thời tiết thay đổi tải biến động, MPPT làm việc để bám điểm MPP dựa theo nguyên lý dung hợp tải Khi pin quang điện mắc trực tiếp với tải điểm làm việc đặc tính tải xác định, giá trị tải khớp với giá trị RMPP cơng suất truyền từ PMT đến tải lớn Cơng thức tính RMPP (24) 𝑉𝑀𝑃𝑃 𝑅𝑀𝑃𝑃 = (24) 𝐼𝑀𝑃𝑃 Trong đó:  Rmpp: Điện trở tương ứng điểm MMP  Vmpp: Điện áp điểm MMP Hình 26 Điện áp đầu biến đổi DC/DC không dùng giải thuật MPPT Giá trị điện áp trung bình đầu vào hình 26 Hình 23 Mơ hình mơ pin quang điện biến đổi Boost  Tại cường độ chiếu nắng 1000W/m2: V = 286 V  Tại cường độ chiếu nắng 800W/m2: V = 257 V  Tại cường độ chiếu nắng 900W/m2: V = 275 V Công suất hệ thống ta giữ cố định D không dùng giải thuật MPPT so sánh với công suất lớn pin thời điểm nhiệt độ cố định hình 27 Hình 24 Mơ hình mơ tḥt tốn PWM Cho tỷ số chu kỳ D 0.4984 Ta cài giá trị cường độ ánh sáng đầu vào hệ thống pin mặt trời ban đầu cho 1000 W/m2 đến thời điểm 0.4 (s) giá trị cường độ ánh sáng 800 W/m2 tiếp sau 0.4 (s) giá trị cường độ ánh sáng tăng lên lại 900 W/m2 Hình 27 Cơng suất hệ thống khơng có giải tḥt MPPT Cơng suất lớn thời điểm: Hình 25 Điện áp đầu vào biến đổi DC/DC không dùng giải thuật MPPT Giá trị điện áp trung bình đầu vào hình 25  Tại cường độ chiếu nắng 1000W/m2: V = 144,1 V  Tại cường độ chiếu nắng 800W/m2: V = 129.6 V  Tại cường độ chiếu nắng 900W/m2: V = 138.5 V  Tại cường độ chiếu nắng 1000W/m2: P = 1112 W  Tại cường độ chiếu nắng 800W/m2: P = 910 W  Tại cường độ chiếu nắng 900W/m2: P = 1011 W Ta tính hiệu suất hệ thống 𝐼 ×𝑉𝑃𝑉 sau:  = 𝑃𝑉 x100% 𝑃 𝑀𝑃𝑃 Công suất đo thời điểm chiếu nắng hình 26  Tại cường độ chiếu nắng 1000W/m2: P = 1083 W, = 97%  Tại cường độ chiếu nắng 800W/m2: P = 875.6 W, = 96%  Tại cường độ chiếu nắng 900W/m2: P = 1001 W, = 99% 4.2 Mô hệ thống pin quang điện biến đổi Boost có sử dụng thuật tốn MPPT: Để khảo sát khả truy bắt điểm làm việc tối ưu hệ thống ta cài giá trị cường độ ánh sáng đầu vào hệ thống pin mặt trời ban đầu cho 1000 W/m2 đến thời điểm 0.4 (s) giá trị cường độ ánh sáng 800 W/m2 tiếp sau 0.4 (s) giá trị cường độ ánh sáng tăng lên lại 900 W/m2 thời gian lấy mẫu mô từ 0s đến 1.2s Thuật tốn P&O mơ Matlab/Simulink đưa hình 28 Hình 31 Điện áp đầu biến đổi Boost mạch có giải thuật MPPT Giá trị điện áp đầu hình 31:  Tại cường độ chiếu nắng 1000W/m2: V = 288 V  Tại cường độ chiếu nắng 800W/m2: V = 261 V  Tại cường độ chiếu nắng 900W/m2: V = 275 V Hình 28 Mơ hình mơ mạch DC/DC có giải tḥt điều khiển MPPT Trong MPPT, khoảng lấy mẫu dùng D=0.01 Hình 32 Cơng suất phát Pin mặt trời dùng MPPT Giá trị công suất hình 32 đo được:  Hình 29 Mơ hình mơ tḥt tốn MPPT dùng giải tḥt P&O Kết thu điện áp đầu đầu vào biến đổi Tại cường độ chiếu nắng 1000W/m2: P = 1100 W, = 98.9%  Tại cường độ chiếu nắng 800W/m2: P = 899.8 W, = 98.9%  Tại cường độ chiếu nắng 900W/m2: P = 1000 W, = 98.9% Mô tỷ số điều chế D đưa vào MPPT thể hình 33 Hình 30 Điện áp đầu vào biến đổi Boost mạch có giải thuật MPPT Giá trị điện áp đầu vào hình 30:  Tại cường độ chiếu nắng 1000W/m2: V = 137.5 V  Tại cường độ chiếu nắng 800W/m : V = 139.7 V  Tại cường độ chiếu nắng 900W/m2: V = 138.4 V PPVmax PPV Hình 33 Tỷ số chu kỳ D tḥt tốn P&O tính tốn Tỷ số chu kỳ D hình 33 điều chỉnh  10 Tại cường độ chiếu nắng 1000W/m2: D = 0.5194  Tại cường độ chiếu nắng 800W/m2: D = 0.4559 on the optimization of directly coupled PV pumping systems Solar Energy 2004; 77:81– 93 [5] Diarra DC Solar photovoltaic in Mali: potential and constraints Energy Conversion and Management 2002; 43:151–63 [6] Mahmoud E, El Nather H Renewable energy and sustainable developments in Egypt: photovoltaic water pumping in remote areas Energy 2003; 74:141–7 [7] Meah K, Ula S, Barrett Sk "Solar photovoltaic water pumping-opportunities and challenges." Renewable and Sustainable Energy Reviews 2008; 12:1162–75 [8] M Liserre, T Sauter, and J Y Hung, "Future Energy Systems: Integrating Renewable Energy Sources into the Smart Power Grid Through Industrial Electronics," IEEEIndustrial Electronics Magazine, vol 4, pp 18, 2010 [9] V Mapurunga Caracas, G De Carvalho Farias, L F Moreira Teixeira, and L A De Souza Ribeiro, "Implementation of a HighEfficiency, High-Lifetime, and Low-Cost Converter for an Autonomous Photovoltaic Water Pumping System," IEEE Transactions on Industry Applications, vol 50, pp 631 641, 2014 [10] Habbati Bellia, Ramdani Youcef and Moulay Fatima "A detailed modeling of photovoltaic module using MATLAB", Received 13 June 2013; revised 14 February 2014; accepted April 2014, Available online 16 May 2014 [11] Nguyễn Văn Nhờ Điện tử công suất NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2015, tr 202 [12] NASA Surface meteorology and Solar Energy – Location: https://eosweb.larc.nasa.gov/cgibin/sse/grid.cgi?email=skip@larc.nasa.gov, 16/07/2016 [13] Bosch c-Si M60 NA42117 245W (245W) Solar Panel: http://www.solardesigntool.com/components module-panelsolar/Bosch/3695/c-Si-M60NA42117-245W/specification-data-sheet.html, 20/07/2016 [14] Nguyễn Phùng Quang MATLAB & SIMULINK dành cho kỹ sư điều khiển tự động Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2004  Tại cường độ chiếu nắng 900W/m2: D = 0.4929 Tỷ số D công suất 1000 W/m2 MPPT tính tốn gần sát với kết tính ta Khi có thay đổi độ chiếu nắng MPPT thuật tốn nhanh chóng đáp ứng thay đổi Như vậy, báo mơ kiểm chứng dịng điện điện áp đầu với kết lý thuyết Kết hợp với giải thuật bám điểm công suất cực đại qua mạch mô ta điện áp đầu đưa ổn định hiệu cao Kết luận: Trong báo tác giã tiếp cận cách thức lựu chọn công suất pin lương mặt trời, tính tốn cho biến Boost DC/ DC cụ thể cho tải Kiểm chứng ứng dụng mạch Boost DC/DC cho pin mặt trời Sử dụng thuật tốn P&O dị tìm điểm cơng suất cực đai MPPT kết thu hiệu suất chuyển đổi lượng pin lên đến 99% đáp ứng hệ thống nhanh Qua mô hệ thống điều sử dụng điều khiển xung PWM Sử dụng thuật tốn P&O dị tìm điểm cơng suất cực đai MPPT điều khiển trực tiếp chu ky D ta thấy thiết phải có MPPT để điều khiển Boost DC/DC ứng dụng cho pin lượng mặt trời Kết thu từ đề tài làm sở lý thuyết cho cơng trình nghiên cứu sau điều khiển cho biến đổi công suất DC-DC (Buck-Boost, Flyback…) đến nghiên cứu hệ thống sử dụng thực tế sống TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] European Commission, DG Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability, Renewable Energies Unit PV status report 2006 Ispra, Italy; 2006 EUR 22346 EN Available from: http://re.jrc.ec.europa.eu/solarec/index.htm [2] Jager-Waldau A Photovoltaics and renewable energies in Europe Renewable and Sustainable Energy Reviews2007;11:1414–37 [3] Al-Karaghouli A, Al-Sabounchi AM A PV pumping system Applied Energy 2000; 65:231–8 [4] Firatoglu ZA, Yesilata B New approaches 11 Xác nhận Giảng viên hướng dẫn Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Trần Văn Diễn Đơn vị: Trường CĐN CNC Đồng Nai Điện thoại: 0901552498 Email: trandien.nqtech@gmail.com ( Ký & ghi rõ họ tên ) PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 12 ... Đề tài ? ?Nghiên cứu điều khiển biến đổi DC/ DC tăng áp ứng dụng cho pin lượng mặt trời? ?? tập trung vào nghiên cứu biến đổi điện áp chiều DC sang DC tăng áp (Boost DC/ DC) phương pháp điều khiển bắt... 48 4.3.3 Bộ biến đổi DC- DC Boost pin mặt trời 49 4.3.4 Bộ biến đổi MPPT DC- DC Boost pin mặt trời 50 4.3.5 Bộ biến đổi DC- DC PSO Boost 54 4.3.6 Bộ biến đổi DC- DC PSO MPPT... sát, tính tốn lựu chọn biến đổi DC/ DC tăng áp (Boost DC/ DC converter) ứng dụng pin lượng mặt trời  Điều khiển biến đổi DC/ DC thuật tốn bám điểm cơng suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D để