14
Điện trở nối tiếp và điện trở shunt lần lượt được ký hiệu là Rs và Rsh. Hơn nữa,
dòng quang điện được hiển thị với Iph trong A và n cho thấy hệ số lý tưởng của đường
giao nhau p-n. IPVO dòng điện bão hòa và k biểu thị hằng số Boltzmann. Giá trị của
hằng số Boltzmann được gán cho mô hình là 1,38 ×10-23 J/K. Giá trị của điện tích, được
hiển thị bằng q, đã được gán cho mô hình là 1.602× 10-19C. Cần lưu ý rằng nhiệt độ của
tế bào được thể hiện bằng T tính bằng Kelvin [12, 13].
Đặc tính P-V đã được phác thảo trong Hình 2.2 cho các điểm mẫu khác nhau của
bức xạ mặt trời, được thể hiện bằng G và nhiệt độ. Như dự kiến, năng lượng do hệ thống
PV tạo ra sẽ tăng cùng với sự gia tăng giá trị của bức xạ mặt trời. Hơn nữa, các giá trị
của dòng điện và theo đó là sản lượng điện sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên so với các điều
kiện kỹ thuật tiêu chuẩn (STC). Hai hiện tượng này được mô tả lần lượt trong Hình 2.2
(a) và Hình 2.2 (b). Cũng cần lưu ý rằng giá trị của bức xạ mặt trời trên tất cả các mô-
đun là đồng nhất, do đó dẫn đến MPP riêng lẻ trên đường cong P-V của hệ thống [12,
15
2.2(b)
Hình 2.2 Đường cong P-V cho các giá trị điển hình của (a) Bức xạ mặt trời; (b) Nhiệt
độ 2.2 Mô hình Pin
Với sự xâm nhập ngày càng nhiều của các nguồn năng lượng gián đoạn, nhu cầu
lắp đặt hệ thống lưu trữ sẽ được chú trọng hơn. Trong số các hệ thống lưu trữ điện khác
nhau được sản xuất cho đến nay, pin đã thu hút sự chú ý do mật độ năng lượng cao cũng
như mật độ năng lượng cao của nó. Chúng cũng có thể được sử dụng ở hầu hết mọi nơi.
Hạn chế chính của các hệ thống như vậy liên quan đến chi phí vốn cao của chúng đã
giảm trong những năm gần đây và chúng đang trở thành những lựa chọn khả thi để cung
cấp các hệ thống dự trữ bắt buộc.
Về mặt này, cho đến nay, nhiều công nghệ khác nhau đã được phát triển trong đó
pin axit-chì (LA) đã cho thấy một hiệu suất tuyệt vời. Theo đó, báo cáo này sử dụng pin
LA để làm việc với hệ thống PV. Hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BES) được trang bị
có biến
động. BES sẽ giúp ổn định điện áp tại liên kết DC chung, dẫn đến ổn định điện áp bus
DC. Điện áp pin được biểu thị như sau [12]
16
Trong đó điện áp bên trong của hệ thống BES được biểu thị bằng Ebatt và được xác định như sau Charge (i*<0) � = � − � . . �∗ − � . � + �(�) (2.3) Discharge (i*>0) � = � − � . � ∗ − � . � + �(�) (2.4) �(�) = ∫ .( . ( . �� (2.5) 2.3 Các ảnh hưởng đến hệ thống PV
Các hệ thống PV chịu sự ảnh hưởng bởi các yếu tố như sau -
- -
Cường độ chiếu sang Nhiệt độ
Hiện tượng bóng râm
2.3.1 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng
Yếu tố ảnh hưởng từ cường độ ánh sáng cũng rất quan trọng đối với hệ thống PV,
nếu cường độ ánh sáng lớn thì công suất thu về được của PV cũng lớn, dòng Isc
càng
lớn, hình 2.3
Hình 2.3 Đặc tuyến V-I của hệ thống PV thay đổi do cường độ anh sang khác nhau ở
2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ của môi trường tác động lên PV càng cao thì sẽ làm tiêu hao điện áp khi
thu được, hình 2.4
Hình 2.4 Đặc tuyến V-I của PV thay đổi với các nhiệt độ khác nhau và cường độ chiếu
sáng không đổi 1 kW/m 2 2.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ bóng râm
Hiện tượng bóng râm được xác định khi PV bị vật thể che phủ một phần làm giảm
hiệu suất của PV hình 2.5
(a) (b)
Hình 2.5 Module PV với n PV trong trường hợp không bị che khuất (a) bị che khuất (b)
18
Tại thời điểm đó, điện áp của module PV sẽ là Vsh = Vn-1 – 1(Rp + Rs) Trong đó (2.6) � = � (2.7) Ta thay (2.7) vào (2.6) thì ta có � = � − (Rp + Rs) (2.8)
Khi đó, hiệu suất điện áp giảm bởi hiện tượng bóng râm được xác định như sau ∆� = � − � = � − ∆� = + (Rp + Rs) � + (Rp + Rs) (2.9) (2.10) Mặt khác, do Rp >> Rs. Khi ấy ∆�~ + �Rp (2.11)
Đặc tính của module PV khi bị ảnh hưởng bởi hiện tượng bóng râm được biểu diễn như hình 2.6
Hình 2.6 Đặc tính của module PV khi bị ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm Trường hợp module PV bị che khuất nhiều thì đường đặc tuyến được biểu diễn như hình 2.7
Hình 2.7 Module PV với nhiều PV bị che khuất
Ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm lên hiệu suất của module PV phụ thuộc vào
các yếu tố như sau -
- -
Giảm cách nhiệt
Phân bố bóng che trên các bộ PV Dạng thiết kế của module PV
Tóm lại, hiệu ứng bóng râm rất khó tránh khỏi trong quá trình hoạt động của hệ
thống PV và tổn thất công suất là rất cao khi có hiệu ứng này dù là chỉ là một phần nhỏ.
2.4 Những giải thuật điều khiển để tìm điểm MPPT của tấm pin mặt trời đang được sử dụng
2.4.1 Fuzzy
Các thuật toán MPPT đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống PV năng lượng mặt trời bằng cách điều chỉnh chu kỳ hoạt động của bộ tăng cường. Thành phần
điều chế độ rộng xung được cấp bằng điện áp tham chiếu bởi bộ điều khiển. Hệ thống
được đề xuất làm cho mảng PV hoạt động tại MPP. Các kỹ thuật MPPT trên cơ sở của
FLC đã trở thành thuật toán hiệu quả. Các thuật toán FLC thường bao gồm ba bước là
20
Ở bước đầu tiên, các biến đầu vào khác nhau được chuyển đổi thành các thuật ngữ
ngôn ngữ. Ở bước tiếp theo, các thuật ngữ ngôn ngữ của các biến được kiểm soát bằng
cách sử dụng tập hợp các quy tắc được xác định liên quan đến kiến thức của thủ tục.
Việc giải thích dữ liệu được thực hiện thông qua hệ thống suy luận, có tính đến các quy
tắc và chức năng thành viên của chúng. Bước cuối cùng được thiết kế cho quá trình giải
mờ dữ liệu để biến đổi dữ liệu mờ có được từ bước trước đó thành thông tin không mờ.
Dữ liệu đầu ra được sử dụng cho quy trình kiểm soát [34, 35].
Hình 2.8 Cấu trúc FLC.
Các thuật toán MPPT dựa trên FLC được liên kết với một đầu ra duy nhất và hai
đầu vào để cung cấp cho hệ thống MPP. Các mối quan hệ sau đây được sử dụng để đặc
trưng cho các biến đầu vào [8].
�(�) = ( )( ) (( = ∆∆ (2.12)
∆(�) = �(�) − �(� − 1) = ∆�
Tương tự như vậy, biến đầu ra cũng được định nghĩa là
∆� = (�) − �(� − 1)
(2.13) (2.14) Trong đó E (k), ΔE (k) và ΔD lần lượt là sai số, sự thay đổi của sai số và sự biến
Hình 2.9.9 Về mặt này, năm hàm liên thuộc sẽ được sử dụng để mô tả các biến đầu vào
và đầu ra là dương lớn (PL), dương nhỏ (PS), không (ZO), âm nhỏ (NS) và âm lớn (NL).
Các quy tắc nêu trong Bảng 2.1 được sử dụng để giảm thiểu các dao động ở tốc độ theo
21
dõi cao trong trạng thái ổn định. Thuật toán min-max như một kỹ thuật nổi tiếng và có
thể áp dụng được sử dụng trong báo cáo này. Khu vực trung tâm (COA) của quá trình
khử mờ được sử dụng và định nghĩa như sau, trong đó Dj = trung tâm của thuật toán tiếp
cận max-min trong hàm thành viên đầu ra [8] D 25 j 25 j j j (2.15) 2.9 (a) 2.9 (b) D D D
2.9 (c)
Hình 2.9 Các chức năng của thành viên (a) Lỗi (E). (b) Thay đổi sai số (CE); (c) đầu ra
Hoạt động mong muốn của FLC chủ yếu phụ thuộc vào các quy định và chức năng
thành viên. Các thông số này cần được xác định bằng cách thu thập thông tin chính xác
của hệ thống. Do đó, FLC thịnh hành sẽ không mang lại hiệu suất tốt nhất trong các điều
kiện khác nhau. Thuật toán BAT được sử dụng trong báo cáo này để giải quyết các vấn
đề của FLC thông thường bằng cách xác định một cách mong muốn các hệ số tỷ lệ của
MFs [13].
Bảng 2.1 Các quy tắc mờ được sử dụng trong nghiên cứu này.
2.4.2 Thuật toán Perturbation & Observation P&O
Thuật toán Perturbation & Observation P&O là một thuật toán đơn giản trong số
các thuật toán xác định điểm cực đại, thuật toán được sử dụng nhiều nhất ở các hệ thống
tìm điểm công suất cực đại của PV. Thuật toán này dựa trên sự thay đổi điện áp,
ΔV cho E E NL NS ZO PS PL NL ZO ZO ZO NL PS NS ZO ZO NS NS NS ZO NS ZO ZO ZO PS PS PS PS PS ZO ZO PL PL PL PL ZO ZO
thấy sự thay đổi của công suất, ΔP sẽ thay đổi sao cho công suất nhận được của hệ thống PV là
cực đại. Lưu đồ thuật toán P&O được miêu tả như hình 2.10 Dựa trên thuật toán này, tín hiệu
điều khiển được xác định để thực hiện điều khiển bộ điều khiển DC/DC.
Hình 2.10 Lưu đồ thuật toán P&O Thuật toán P&O được mô tả như sau
- Nếu tăng điện áp và công suất nhận lại được tăng -> chu kỳ sau sẽ tăng điện áp.
- Nếu tăng điện áp và công suất nhận lại được giảm -> chu kỳ sau sẽ giảm điện áp.
- Nếu giảm điện áp và công suất nhận lại được tăng -> chu kỳ sau sẽ giảm điện áp.
- Nếu giảm điện áp và công suất nhận lại được giảm -> chu kỳ sau sẽ tăng điện áp.
24
Suy ra lưu đồ thuật toán P&O sẽ như sau