Một phương pháp khác để thực hiện thuật toán MPPT trong đó sử dụng vi
điều khiển đó là phương pháp mạng noron. Mạng noron thường bao gồm 3 lớp: Lớp
đầu vào, lớp ẩn và lớp đầu ra. Các nút trên mỗi lớp có thể biến đổi và phụ thuộc vào người sử dụng. Các thông số đầu vào có thể biến đổi như dòng điện và điện áp của hệ thống pin mặt trời, lớp dữ liệu như là độ bức xạ và nhiệt độ ngoài môi trường hoặc các thông số khác. Thông sốđầu ra thường là một hoặc một vài tín hiệu giống như là “duty cycle” để điều khiển hệ thống biến đổi làm việc ởđiểm công suất cực
đại. Ưu điểm: - Có độ chính xác cao - Hiệu suất cao Nhược điểm: - Thực hiện phức tạp - Chi phí lớn 3.1.7. So sánh các phương pháp điều khiển
Từ việc nêu ra chi tiết các phương pháp để thực hiện việc điều khiển cấu trúc mạch lực sao cho hệ thống đạt công suất cực đại ta có thể so sánh ngắn gọn ưu nhược điểm của các phương pháp như sau :
49 Phương pháp MPPT Tốc độ đáp ứng Tính phức tạp Độ chính xác Chi Phí Thông số đầu vào Điện áp hở mạch Chậm Đơn giản Thấp Thấp VOC Dòng điện ngắn mạch Chậm Đơn giản Thấp Thấp ISC
P&O Thay đổi Trung bình Trung Bình Trung Bình VPV, IPV
INC Thay đổi Trung
bình Trung Bình Trung Bình VPV, IPV
Điều khiển mờ Nhanh Phức tạp Cao Cao Thay đổi Mạng nơron Nhanh Phức tạp Cao Cao Thay đổi
Bảng 3-1: Bảng so sánh các thuật toán điều khiển
3.1.8. Lựa chọn phương pháp
Từ bảng so sánh các phương pháp trên ta có thể thấy các phương pháp trên có thể chia ra làm 3 nhóm chính:
- Nhóm 1: Nhóm có độ chính xác thấp, tốc độ đáp ứng chậm nhưng chi phí thấp, thuật toán đơn giản.
- Nhóm 2: Nhóm có độ chính xác trung bình, tốc độ đáp ứng thay đổi, chi phí chỉở mức trung bình.
- Nhóm 3: Nhóm có độ chính xác cao nhất đáp ứng nhanh tuy nhiên chi phí lại quá cao và việc điều khiển rất phức tạp.
Theo như yêu cầu của luận văn cũng như các yếu khác thì việc chọn thuật toán P&O là tối ưu hơn cả với các lý do sau:
- Các thông sốđầu vào đơn giản gồm điện áp và dòng điện. - Chi phí không quá cao.
- Không cần pin mẫu đểđo các thông sốđầu vào
- Thuật toán đơn giản dễ hiểu không cần tính toán phức tạp (như phương pháp INC)
50
- Có tính ứng dụng cao trong thực tế do thuật toán đơn giản nên có thể viết code trên các dòng vi điều khiển có tốc độ xử lý trung bình và yếu.
3.2. Chi tiết về phương pháp “nhiễu loạn và quan sát”
Giải thuật của thuật toán này là cho điện áp đầu ra của hệ thống pin mặt trời biến đổi 1 lượng nhỏ, sau đó quan sát sự thay đổi của công suất hệ thống pin. Nếu ta cho điện áp đầu ra của các tấm pin (tức là điện áp đầu vào của hệ thống DC/DC) tăng một lượng cố định, quan sát thấy kết quả làm cho công suất cũng tăng một lượng là ∆P tức là công suất của hệ thống pin mặt trời đang tăng tới điểm MPPT và chúng ta sẽ giữ chiều biến đổi điện áp như vậy. Nếu ngược lại quan sát thấy công suất đầu ra lại giảm một lượng là ∆P tức là công suất của hệ thống pin mặt trời đang giảm và cách xa dần điểm MPPT như vậy chúng là sẽ phải đảo lại chiều thay đổi
điện áp tức là giảm điện áp đầu ra của các tấm pin mặt trời để cho công suất đầu ra lại tăng. Quá trình cứ diễn ra như vậy cho đến khi ổn định thì công suất của hệ
thống pin mặt trời sẽ dao động quanh điểm MPPT.
51
Hình 3.4 thể hiện đặc tính công suất đầu ra và điện áp đầu ra của hệ thống pin mặt trời tại các mức bức xạ khác nhau. Trong đó điểm MPPT (Maximum Power Point Tracking) là điểm công suất cực đại của hệ thống pin, hai điểm A và B là hai
điểm hoạt động khác của hệ thống. Như trên hình vẽ ta thấy điểm A là điểm nằm bên trái điểm MPPT do đó đểđưa công suất của hệ thống pin tới điểm MPPT chúng ta cần thay đổi điện áp đầu ra của hệ thống pin bằng cách tăng thêm một khoảng
∆V. Cứ thế theo đường đặc tính thì công suất của hệ thống sẽ tăng đến điểm MPPT. Khi tại điểm này do chúng ta thay đổi cố định một khoảng ∆V thì công suất của hệ thống lại bắt đầu giảm và đi tới điểm B. Lúc này chúng ta cần đưa công suất quay trở lại điểm MPPT bằng cách giảm điện áp đầu ra của hệ thống pin một khoảng ∆V. Khi đổi chiều thay đổi điện áp đầu ra như vậy thì công suất đầu ra cũng
đổi chiều ngược lại sẽ lại tăng tới điểm MPPT. Quá trình đó diễn ra liên tục. Mức
độ dao động công suất của hệ thống pin phụ thuộc vào giá trị số gia ∆V. Theo đó ta có sơđồ giải thuật của thuật toán như hình 3.5.
- Đầu tiên thuật toán cần giá trịđo Vk và Ik tại thời điểm hiện tại
- Sau đó tính công suất tại thời điểm hiện tại Pk. Từ giá trị Pk có được tính tiếp giá trị ∆P = Pk – Pk-1 với Pk-1 là giá trị công suất tại thời điểm đo trước
đó.
- Sau khi có giá trị ∆P thì thuật toán bắt đầu xét dấu ∆P, và xét tiếp giá trị (Vk – Vk-1) tương tự Vk-1 là giá trịđiện áp tại thời điểm đo trước đó :
Nếu ∆P < 0 và (Vk – Vk-1 )> 0 có nghĩa lúc này công suất tức thời đang ở điểm B và có xu hướng giảm tiếp. Cần phải giảm điện áp của hệ thống pin để đưa công suất vềđiểm MPPT.
Nếu ∆P < 0 và (Vk – Vk-1 )< 0 có nghĩa lúc này công suất tức thời đang ở điểm A và có xu hướng giảm tiếp. Cần phải tăng điện áp của hệ thống pin để đưa công suất vềđiểm MPPT.
Nếu ∆P > 0 và (Vk – Vk-1 )< 0 có nghĩa lúc này công suất tức thời đang ở điểm B và có xu hướng tăng tiếp. Cần phải giảm điện áp của hệ thống pin để đưa công suất vềđiểm MPPT.
Nếu ∆P > 0 và (V
điểm A và có xu hư đưa công suất vềđ
Sau đó chúng ta lưu giá tr Tiếp theo ta có đồ th môi trường thay đổi nhanh:
Hình
52
à (Vk – Vk-1 ) > 0 có nghĩa lúc này công suất t m A và có xu hướng tăng tiếp. Cần phải tăng điện áp của hệ
điểm MPPT.
ưu giá trị công suất và điện áp lại dùng cho lần ti Vk-1 = Vk ; Pk-1 = Pk.
thị thể hiện khả năng đáp ứng của thuật toán d i nhanh:
Hình 3.5: Sơđồ giải thuật của thuật toán MPPT
t tức thời đang ở ệ thống pin để
n tiếp theo: t toán dưới điều kiện t toán MPPT
53
Hình 3.6: Đồ thị thể hiện tốc độđáp ứng của thuật toán dưới điều kiện môi trường thay đổi
Nhìn từ đồ thị ta thấy khi điều kiện môi trường thay đổi nhanh thì tốc độ đáp
ứng của thuật toán P&O chậm và điểm công suất là việc tức thời bị dịch về bên trái
điểm MPPT. Lúc đó thuật toán P&O lại điều chỉnh và sau 1 khoảng thời gian nhất
định lại đưa điểm công suất tức thời vềđiểm MPPT. Chúng ta thấy tuy thuật toán có tốc độ đáp ứng không thực sự tốt nhất nhưng bù lại tính đơn giản và chi phí thấp nên thuật toán này vẫn rất phổ biến. Thêm nữa thuật toán luôn bám theo đểm MPP liên tục do nó dao động quanh điểm MPPT. Để cải thiện độ chính xác của hệ thống thì chúng ta có thể thay đổi bước nhảy ∆V khi công suất dao động quanh điểm MPPT (lúc này công suất thay đổi không nhiều). Do đó nâng cao tính khả thi của thuật toán.
Kết luận: Trong chương này đã đề cập chi tiết đến các giải thuật để thực hiện thuật toán điều khiển hệ thống theo điểm công suất cực đại. Qua các ưu nhược
54
điểm của các phương pháp được nêu ra thì đã chọn được phương pháp được thực