(2.7)
Trongăthựcătếătrongăquáătrìnhăho tăđ ngăc aăngĕnăxếpăpinănhiênăliệuăxảyăraăhiệuă ngă quáăđ ădoăsựăthiếuăh tăoxyă(doăsựăcốămáyănénăkhí)ăt oănênăm căsửăd ngăoxyăđ nhă
( 2_ ).ăĐiềuănƠyăảnh h ngăđếnăđiệnăápăkíchăho tă( = . ).ăĐiệnăápă Nernstăđ căsửaăđổiădoăhiệuă ngănƠyănh ăsau:ă
= − 2 − 2 ℎ� 2 > 2
ℎ� 2 2
(2.8)
Trongăđó:
Chư ng 2. C sở lý thuyết
22
2 –m c sử dụng oxy danh định K đ căxácăđ nhănh ăsau:ă
K = Vu
Kc UfO 2peak −UfO 2nom (2.9)
Th iăgianăđápă ngă(Td) ph căhồiăvềătr ngătháiăđiềuăkiệnăbìnhăth ng,ăhiệuă ngănƠyă t oănênăđiệnăápăd ớiăm că(voltage undershoot) Vu .
Hình 2.8. Hiệu ng thiếu hụt oxy
2.2.1.ăNgĕnăx p pin nhiên li u
ChọnămôăhìnhăngĕnăxếpăpinănhiênăliệuăNetStackăPS6ăc aăMatlab/SimulinkălƠmăđốiă t ngăkhảoăsát,ătaăcóăbảngădữăliệuăc aăNetStackăvềăNetStackăPS6ănh ăsau:
Chư ng 2. C sở lý thuyết
23
Chư ng 2. C sở lý thuyết
24
Đặcătínhăc aămôăhìnhămôăphỏngăđ căsoăsánhăvớiăđặcătínhăvớiăthôngăsốăkỹăthuậtăc aă hãng sảnăxuất.
Hình 2.10. Đặc tuyến c a nhà sản xuất và mô phỏng PEMFC 6KW – 45VDC
ĐặcătínhăI-V, I-P và V-PăngĕnăxếpăPNL t ngă ngăvớiătừngăm cănhiênăliệuăhydro
Chư ng 2. C sở lý thuyết
25
Hình 2.12. Đặc tuyến P - V
2.3. B chuy năđ i DC/DC 2.3.1. T ng quan b chuy năđ i 2.3.1.1.ăS ăl c các b chuy năđ i
Vềăc ăbảnătaăcóă4ăph ngăphápăxửălýăcôngăsuấtăthôngăd ngănh ăsau:
Hình 2.13. Sơ đồ khối bộ xử lý công suất
B chuyểnăđổi DC-DC (DC-DCăconverter):ăThayăđổiăvƠăđiều khiểnăc ngăđ điện áp
Chnhăl uăAC-DC (AC-DC rectification): Có thểđiều khiểnăđiện áp dc, dòng điện ac
Chư ng 2. C sở lý thuyết
26
Ngh chăl uăDC-AC (DC-AC inversion): T o nguồnăđiệnăhìnhăsin;ăđiều khiển đ lớn và tần số
B chuyểnă đồi AC-AC (AC-ACă cycloconversion):ă Thayă đổiă đ lớn;ă điều khiểnăđiện áp và tần số
Khiăxétăm tăs ăđồăkhốiăb ăchuyểnăđổiăm tăcáchătổngăquátătaăcó:
Hình 2.14. Sơ đồ khối bộ chuyển đổi tổng quát
TaăcóăhiệuăsuấtăvƠătổnăthấtăc aăhệăthốngăchuyểnăđổi:
� =
� (2.10)
= � − = 1
� −1 (2.11)
Chư ng 2. C sở lý thuyết
27
2.3.1.2. Phân lo i b chuy năđ i DC-DC
Cóănhiềuăcáchăđềăphơnălo iăb ăchuyểnăđổiăDC-DC, tuy nhiên tổngăquátăh năhếtălƠă phơnălo iătheoăcấuăhìnhăchung.ăB ăchuyểnăđồiăDC-DCăđ căphơnăraălƠmăhaiălo i:ă lo iăkhôngăcóămáyăbiếnăápăvƠălo iăcóămáyăbiếnăáp.
Cấuăhìnhăkhôngăsửăd ngămáyăbi năáp
Hình 2.16. Các bộ chuyển đổi DC-DC cơ bản
Hình 2.17. Bộ chuyển đổi DC-DC độ lợi cao
Chư ng 2. C sở lý thuyết
28
Cấuăhìnhăsửăd ngămáyăbi năáp
Hình 2.19. Bộ chuyển đổi DC-DC sử dụng MBA cơ bản
2.3.2. B chuy năđ i DC/DC boost converter
B ăbiếnăđổiăDC/DCăđ căsửăd ngăr ngărƣiătrongănguồnăđiệnă1ăchiềuăvớiăm c đíchă chuyểnăđổiănguồnăm tăchiềuăkhôngăổnăđ nhăthƠnhănguồnăđiệnăm tăchiềuăcóăthểăđiềuă khiểnăđ c.ăTrongăhệăthốngăpinănhiênăliệu,ăb ăbiếnăđổiăDC/DCăđ căkếtăh păchặtă chẽăvớiăMPPT.ăMPPTăsửăd ngăb ăbiếnăđổiăDC/DCăđểăđiềuăch nhănguồnăđiệnăápăvƠoă lấyătừănguồnăpinănhiênăliệu,ăchuyểnăđổiăvƠăcungăcấpăđiệnăápălớnănhấtăphùăh păvớiă tải.ăM chăboostăconverterăhayăcònăđ căgọiălƠăm chătĕngăáp.ăB ăbiếnăđổiănƠyăphùă h păvớiăcácă ngăd ngăcóăđiệnăápăyêuăcầuălớnăh năđiệnăápăđầuăvƠo.ăNguyênălýăho tă đ ngăc aăb ăbiếnăđổiănƠyădựaăvƠoăđặcătínhăl uătrữăvƠătíchăphóngănĕngăl ngăc aă cu nădơy.
Chư ng 2. C sở lý thuyết
29
KhiăSăđóngăchoădòngăquaă(TON)ădòngăđiệnătừănguồnăch yăquaăcu nădơy,ănĕngăl ngă từătr ngăđ cătíchăluỹ trongăcu nădơy.ăKhôngăcóădòngăđiệnăch yăquaă điốt D và dòngătảiăđ căcungăcấpăb iăt ăđiệnăC.
Hình 2.21. Mạch điện khi S đóng
Hình 2.22. Dạng sóng điện áp và dòng điện trên cuộn dây L khi S đóng
Khiăđó: = = � (2.12) Suy ra: � = (2.13) Mặtăkhác:
Chư ng 2. C sở lý thuyết 30 � =∆� ∆ = ∆� (2.14) ∆� = (2.15) Hình 2.23. Mạch điện khi S mở
Hình 2.24. Dạng sóng điện áp và dòng điện trên L khi S mở
KhiăSăđóngă(TOFF),ădòngăđiệnăcảmă ngăch yăvƠoătảiăquaăđiốtcũngănh ăn păl iăchoăt ă điệnăC. = − = � (2.16) Suy ra: � = − (2.17)
Chư ng 2. C sở lý thuyết 31 � =∆� ∆ = ∆� (1− ) (2.18) ∆� = − (1− ) (2.19)
Nĕngăl ngăl uătrữătrongăcu nădơyăbằngă0ăkhiăkếtăthúcăchuăkỳ.
∆� + ∆� = 0 (2.20) + − (1− ) = 0 (2.21) Từă2.17,ătaăcó: = 1− (2.22)
2.4.ăĐi m làm vi c cựcăđ i c a pin nhiên li u
Vềăc ăbảnăpinănhiênăliệuăcóăđặcătuyếnălƠmăviệcăgiốngănh ăpinămặtătr i,ănhiênăliệuă hydroăđầuăvƠoăc aăpinănhiênăliệuăt ngă ngăvớiăc ngăđ ăb căx ăc aămặtătr iăc aă pină mặtă tr i.ă Trênă đ ngă đặcă tuyếnă PVă c aă pină nhiênă liệu,ă tr iă tồnă t iă m tă điểmă côngăsuấtăcựcăđ iă ngăvớiădòngăđiệnăvƠăđiệnăápăt ngă ng.
Hình 2.25. Đặc tuyến I-V, P-V c a pin nhiên liệu với điểm công suất cực đại
Tuyănhiên,ăđiểmăcựcăđ iănƠyăl iăkhôngăcốăđ nh,ăchúngăluônăthayăđổiătheoăđiềuăkiệnă nhiênăliệuăhydroăđầuăvƠo.ăVìăvậy,ăchúngătaăcầnăsửăd ngăb ătìmăđiểmăcôngăsuấtăcựcă
Chư ng 2. C sở lý thuyết
32
đ iăđiềuăkhiểnăđiệnăápăhoặcădòngăđiệnăđểăthuăđ căcôngăsuấtăcựcăđ iătừăpinănhiênă liệuăkhiănhiênăliệuăhydroăđầuăvƠoăthayăđổi.
Hình 2.26 giớiăthiệuăs ăđồăkhốiăc aăhệăthốngăMPPTătiêuăbiểu.ăHầuăhếtăcácăb ăMPPTă hiệnănayăgồmăcóăbaăphầnăc ăbản:ăb ăchuyểnăđổiăDC-DC,ăb ăphậnăđoăl ngăvƠăb ă phậnăđiềuăkhiểnă
Khiăpinănhiênăliệuăđ cănốiătrựcătiếpăvớiătải,ăđiểmăvậnăhƠnhăc aăpinănhiênăliệuăđ că điềuăkhiểnăb iătải.ăTổngătr c aătảiăđ cămiêuătảănh ăsau:
� = 0
0