PV p an el D C /D C , PV PV V I VDC MCU , PV PV V I PWM VDC L O A D
Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống pin năng lượng mặt trời Nguyên lý làm việc của hệ thống pin năng lượng mặt trời được thể hiện chi tiết như trong hình 3.23. Hệ thống gồm hai thành phần chức năng cơ bản là thành phần công suất và thành phần điều khiển. Thành phần công suất bao gồm tấm pin NLMT, mạch chuyển đổi điện áp một chiều (DC/DC) và điện trở phụ tải (LOAD). Thành phần điều khiển là bộ điều khiển trung tâm. Các thành phần đảm nhận vai trò và nhiệm vụ cụ thể, cùng phối hợp với nhau giúp hệ thống hoạt động ổn định.
Khối xử lí trung tâm có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu điện áp và dòng điện tại ngõ ra của các tấm pin mặt trời để làm tín hiệu điều khiển. Dựa trên các tín hiệu dòng áp này, bộ dò MPPT có nhiệm vụ xác định điện áp tại điểm MPP của hệ thống pin mặt trời VPV ref,
. Thuật toán P&O được áp dụng để xác định điểm công suất cực đại. Nhiệm vụ của mạch là đưa điểm làm việc của pin mặt trời về điểm làm việc này để thu được công suất lớn nhất. Việc điều chỉnh điện áp thực tế trên pin mặt trời về điện áp tham chiếu được thực hiện dựa trên đường đặc tuyến V-I như trong hình 3.6 với đặc trưng là khi điện áp trên pin mặt trời tăng lên thì dòng điện chạy ra trên pin giảm xuống và ngược lại. Cụ thể nguyên tắc hoạt động trong các trường hợp được đưa ra như sau:
− Khi điện áp tham chiếu lớn hơn điện áp thực tế trên pin mặt trời. Lúc
HVTH : LÊ VIỆT TIẾN 47 khỏi tấm pin. Khi đi qua bộ trừ như trong hình 3.14, trong trường hợp này, giá trị sai số sẽ là số âm. Khi đó giá trị sai số thu được sau bộ trừ sẽ mang dấu âm. Sau khi đi qua bộ điều chỉnh điện áp PI V_ sẽ cho biết giá trị dòng điện cần bơm vào lưới bị
*
pv
I giảm xuống. Việc điều khiển dòng điện thực tế theo giá trị dòng điện tham chiếu cần bơm vào lưới được thực hiện dựa trên sự điều chỉnh hệ số D sau khi đưa sai số giữa chúng qua bộ điều chỉnh dòng điện PI I_ . Trong trường hợp dòng điện thực tế lớn hơn dòng điện mong muốn, sai số ngõ vào bộ điều chỉnh ei sẽ âm làm giảm hệ số D xuống. Khi giảm hệ số D xuống cũng chính là giảm giá trị dòng điện bơm ra từ pin mặt trời. Qua bộ tạo xung PWM một xung vuông có tỉ số D được tạo nên nhằm cấp cho mạch kích trong bộ DC/DC.
− Khi điện áp tham chiếu nhỏ hơn điện áp thực tế trên pin mặt trời. Lúc
này, để giảm điện áp thực tế về điện áp mong muốn thì phải tăng dòng điện chạy ra khỏi tấm pin. Khi đi qua bộ trừ như trong hình 3.14, trong trường hợp này, giá trị sai số sẽ là số dương. Khi đó giá trị sai số thu được sau bộ trừ sẽ mang dấu dương. Sau khi đi qua bộ điều chỉnh điện áp PI V_ sẽ cho biết giá trị dòng điện cần bơm vào lưới bị *
pv
I tăng lên. Việc điều khiển dòng điện thực tế theo giá trị dòng điện tham chiếu cần bơm vào lưới được thực hiện dựa trên sự điều chỉnh hệ số D sau khi đưa sai số giữa chúng qua bộ điều chỉnh dòng điện PI I_ . Trong trường hợp dòng điện thực tế nhỏ hơn dòng điện mong muốn, sai số ngõ vào bộ điều chỉnh ei sẽ dương làm tăng hệ số D lên. Khi tăng hệ số D lên cũng chính là tăng giá trị dòng điện bơm ra từ pin mặt trời. Qua bộ tạo xung PWM một xung vuông có tỉ số D được tạo nên nhằm cấp cấp cho mạch kích trong bộ DC/DC.
HVTH : LÊ VIỆT TIẾN 48 PV V PV.ref V PI_V v e I*pv PV V PV I M P P T PI_I D PWM PWM PV I i e
Hình 3.18 Nguyên lý làm việc khối MPPT trong điều khiển bộ DC/DC
Việc tăng giảm điện áp đầu ra các tấm pin được điều chỉnh bằng cách giảm hay tăng dòng điện bơm ra khỏi tấm pin mặt trời. Điều đó đảm bảo tấm pin luôn vận hành tại điểm công suất cực đại
HVTH : LÊ VIỆT TIẾN 49
Chương 4
SỬ DỤNG P&O KẾT HỢP LOGIC MỜ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CÔNG SUẤT
Luận văn này trình bày công việc về việc cải thiện thuật toán MPPT để có thể tăng hiệu suất của hệ thống PV. Công trình này giới thiệu sự kết hợp thích ứng của các tính năng trong cả P&O và FLC thông thường để tạo thành một thuật toán duy nhất cho MPPT của bộ chuyển đổi DC–DC, nên đơn giản và nhanh chóng, đóng góp quan trọng nhất là khả năng đáp ứng tốt với nhiễu. Thuật toán MPPT được đề xuất được đánh giá và so sánh với cả thuật toán P&O và FLC thông thường dưới trạng thái ổn định và hiệu suất động với nhiều điều kiện chiếu sáng khác nhau. Một bổ sung quan trọng trong công việc này là bao gồm đánh giá hiệu suất MPPT ở mức chiếu xạ thấp có thể đóng góp đáng kể khác nhau giữa hai thuật toán này. Để giải thích thêm về công việc này ta tiến hành phân tích các mô hình sau.