8. Với bức xạ mặt trời cố định lần lượt là 100W/m2, 500W/m2 và 1000W/m
8.1.3 Bức xạ mặt trời đạt 1000
- Ta mô phỏng được giá trị công suất của tải như sau:
Hình 8.19: dạng sóng công suất tải khi bức xạ mặt trời đạt 1000W/m2 - Điện áp trên thanh bus DC.
Hình 8.20: dạng sóng điện áp bus DC tải khi bức xạ mặt trời đạt 1000W/m2 - Lượng công suất phát ra từ tấm PV.
- Khi công suất tải đạt 10%, lượng công suất tối đa mà tải có thể đạt được là 1600W.
Hình 8.21: dạng sóng công suất tải khi bức xạ mặt trời đạt 500W/m2 và tải đạt 10%
- Nhưng lúc này này lượng công suất mà các tấm PV cấp cho tải tại thời điểm bức xạ mặt trời 1000 𝑊/𝑚2 là 11720 (W).
46 Vì vậy phần công suất còn dư lại sẽ được nạp vào bộ lưu trữ acquy thông qua biến đổi DC/DC.
Hình 8.22: dạng sóng công suất PV còn dư
𝑃𝑣𝑎𝑜 = 𝑃𝑃𝑉 − 𝑃𝑙𝑜𝑎𝑑(10%) 𝑃𝑣𝑎𝑜 = 11720 − 1600
𝑃𝑣𝑎𝑜 = 11120 (𝑊)
- Lượng công suất tối đa mà tấm PV có thể phát ra tại mức bức xạ 500𝑊/𝑚2
khi tải đạt 50% là 11720 (W)
Hình 8.23: dạng sóng công suất PV khi bức xạ mặt trời đạt 500W/m2 và tải đạt 50%
- Khi công suất tải đạt 50%, lượng công suất tối đa mà tải có thể đạt được là 6600W.
Hình 8.24: dạng sóng công suất tải khi bức xạ mặt trời đạt 500W/m2 và tải đạt 50%
Ta có thể thấy lượng công suất phát ra từ các tấm PV lớn hơn lượng công suất mà tải yêu cầu. Nên lượng công suất còn lại sẽ được chuyển về bộ lưu trữ acquy.
𝑃𝑣𝑎𝑜 = 𝑃𝑃𝑉 − 𝑃𝑙𝑜𝑎𝑑(50%) 𝑃𝑣𝑎𝑜 = 11720 − 6600
47 - Ứng với mức tải 100%, khi công suất tải đạt 100%, lượng công suất tối đa mà tải có thể đạt được là 12000 (W).
Hình 8.25: dạng sóng công suất tải khi bức xạ mặt trời đạt 500W/m2 và tải đạt 100%
Đồng thời lượng công suất phát ra từ các tấm PV lúc này là 11720 (W)
Vậy phần phần công suất còn lại cần bù vào thanh bus DC sẽ được chuyển từ acquy lên.
Hình 8.26: dạng sóng công suất PV còn dư
𝑃𝑟𝑎 = 𝑃𝑙𝑜𝑎𝑑(100%) − 𝑃𝑃𝑉 𝑃𝑟𝑎 = 12000 − 11720
𝑃𝑟𝑎 = 280 (𝑊)
8.2 Dòng điện, điện áp vào và ra của bộ DC/DC 8.2.1 Bức xạ mặt trời đạt 100 𝑾/𝒎𝟐. 8.2.1 Bức xạ mặt trời đạt 100 𝑾/𝒎𝟐.
- Khi công suất tải đạt giá trị 10%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(10%) = −5.129 (𝐴) 𝑉𝑏𝑢𝑠(10%) = 72.124 (𝐴)
48 Hình 8.27: dòng điện của bộ biến đổi DC – DC khi tải đạt 10%
- Công suất phía ngõ ra của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑟𝑎(10%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(10%) ∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(10%) 𝑃𝑟𝑎(10%) = −5.129 ∗ 72.124
𝑃𝑟𝑎(10%) = −370 (𝑊)
*Dấu (-) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ acquy lên thanh bus DC, biểu thị cho chiều truyền công suất từ acquy sang bus DC.
Nhận xét: Khi bức xạ mặt trời đạt 100 𝑊/𝑚2, công suất lúc này từ tấm PV bé hơn công suất mà tải yêu cầu vì vậy lượng công suất còn thiếu 𝑃𝑟𝑎(10%) = −370 (𝑊)
sẽ được hỗ trợ từ acquy qua bộ biến đổi DC/DC truyền lên thanh bus DC và cấp cho tải.
49 - Khi công suất tải đạt giá trị 50%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(50%) = −76.18 (𝐴) 𝑉𝑏𝑢𝑠(50%) = 71.94 (𝐴)
Hình 8.28: dòng điện bộ biến đổi DC - DC khi tải đạt 50% - Công suất phía ngõ ra của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑟𝑎(50%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(50%) ∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(50%) 𝑃𝑟𝑎(50%) = −76.18 ∗ 71.94
𝑃𝑟𝑎(50%) = −5480 (𝑊)
*Dấu (-) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ acquy lên thanh bus DC, biểu thị cho chiều truyền công suất từ acquy sang bus DC.
Nhận xét: Lượng công suất phát ra từ các tấm PV bé hơn công suất mà tải yêu cầu.
vì vậy lượng công suất còn thiếu 𝑃𝑟𝑎(10%) = −5480 (𝑊) sẽ được chuyển từ acquy qua bộ biến đổi DC/DC truyền lên thanh bus DC và cấp cho tải.
50 - Khi công suất tải đạt giá trị 100%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(100%) = −94.61 (𝐴)
𝑉𝑏𝑢𝑠(100%) = 55.73 (𝐴)
Hình 8.29: dòng điện bộ biến đổi DC - DC khi tải đạt 100% - Công suất phía ngõ ra của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑟𝑎(100%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(100%)∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(100%) 𝑃𝑟𝑎(50%) = −94.61 ∗ 55.73
𝑃𝑟𝑎(50%) = −5170 (𝑊)
*Dấu (-) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ acquy lên thanh bus DC, biểu thị cho chiều truyền công suất từ acquy sang bus DC.
Nhận xét: Sự mất con bằng điện áp trên thanh bus DC xảy ra do sự thiếu hụt công suất bởi vì lượng công suất truyền từ tấm PV và bộ lưu trữ battery không đủ để cung cấp cho tải.
51
8.2.2 Bức xạ mặt trời đạt 500 𝑾/𝒎𝟐.
- Khi công suất tải đạt giá trị 10%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(10%) = 74.53 (𝐴) 𝑉𝑏𝑢𝑠(10%) = 72.08 (𝐴)
Hình 8.30: dòng điện bộ biến đổi DC - DC khi tải đạt 10% - Công suất phía ngõ ra của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑟𝑎(10%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(10%) ∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(10%) 𝑃𝑟𝑎(10%) = 74.53 ∗ 72.08
𝑃𝑟𝑎(10%) = 5370 (𝑊)
*Dấu (+) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ thanh bus DC về acquy, biểu thị cho chiều truyền công suất từ thanh bus DC sang acquy.
Nhận xét: Khi bức xạ mặt trời đạt 500 𝑊/𝑚2, lượng công suất lúc này từ tấm PV lớn hơn công suất mà tải yêu cầu vì vậy lượng công suất còn thừa
52 - Khi công suất tải đạt giá trị 50%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(50%) = 4.46 (𝐴) 𝑉𝑏𝑢𝑠(50%) = 72 (𝐴)
Hình 8.31: dòng điện bộ biến đổi DC - DC khi tải đạt 50% - Công suất phía ngõ vào của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑟𝑎(50%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(50%) ∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(50%) 𝑃𝑟𝑎(50%) = 4.46 ∗ 72
𝑃𝑟𝑎(50%) = 321 (𝑊)
*Dấu (+) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ thanh bus DC về acquy, biểu thị cho chiều truyền công suất từ thanh bus DC sang acquy.
Nhận xét: Vì lượng công suất yêu cầu ở tải là 6600 (W), nhưng lượng công suất truyền từ các tấm PV tại thời điểm bức xạ 500 𝑊/𝑚2 lại lớn hơn 𝑃𝑃𝑉 = 7000
53 (W) vì vậy lượng công suất còn dư sẽ được truyền ngược lại vào bộ lưu trữ acquy.
- Khi công suất tải đạt giá trị 100%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(100%) = −71.03 (𝐴) 𝑉𝑏𝑢𝑠(100%) = 72.03 (𝐴)
Hình 8.32: dòng điện bộ biến đổi DC - DC khi tải đạt 100%
- Công suất phía ngõ ra của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑟𝑎(100%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(100%)∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(100%) 𝑃𝑟𝑎(100%) = −71.03 ∗ 72.03
𝑃𝑟𝑎(100%) = −5116 (𝑊)
*Dấu (-) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ acquy lên thanh bus DC, biểu thị cho chiều truyền công suất từ acquy sang bus DC.
Nhận xét: Vì lượng công suất phát ra từ các tấm PV không đủ để cấp cho tải vì vậy lượng công suất còn thiếu sẽ được bộ lưu trữ acquy hỗ trợ.
54
8.2.3 Bức xạ mặt trời đạt 1000 𝑾/𝒎𝟐.
- Khi công suất tải đạt giá trị 10%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(10%) = 134.19 (𝐴) 𝑉𝑏𝑢𝑠(10%) = 74.46 (𝐴)
Hình 8.33: dòng điện bộ biến đổi DC - DC khi tải đạt 10%
- Công suất phía ngõ ra của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑟𝑎(10%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(10%) ∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(10%) 𝑃𝑟𝑎10%) = 134.19 ∗ 74.46
𝑃𝑟𝑎(10%) = 9991.787 (𝑊)
*Dấu (+) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ thanh bus DC về acquy, biểu thị cho chiều truyền công suất từ thanh bus DC sang acquy.
Nhận xét: Khi bức xạ mặt trời đạt 1000 𝑊/𝑚2, lượng công suất lúc này từ tấm PV lớn hơn công suất mà tải yêu cầu vì vậy lượng công suất còn thừa
𝑃𝑣𝑎𝑜(10%) = 9991.787 (𝑊) sẽ được nạp về acquy qua bộ biến đổi DC/DC. Vì bộ lưu trữ acquy trong 1 khoảng thời gian ngắn nhưng phải nhận lượng công suất lớn 𝑃𝑣𝑎𝑜(10%) = 9991.787 (𝑊) nên điện áp trên thanh bus DC có hiện tượng dao động lên 74.46 (V). Ta có thể khắc phục, cải thiện bộ biến đổi DC/DC để tránh hiện tượng này.
55 - Khi công suất tải đạt giá trị 50%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(50%) = 67.32 (𝐴) 𝑉𝑏𝑢𝑠(50%) = 72.47 (𝐴)
Hình 8.34: dòng điện bộ biến đổi DC - DC khi tải đạt 50% - Công suất phía ngõ vào của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑣𝑎𝑜(50%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(50%) ∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(50%) 𝑃𝑣𝑎𝑜(50%) = 67.32 ∗ 72.47
𝑃𝑣𝑎𝑜(50%) = 4878.68 (𝑊)
*Dấu (+) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ thanh bus DC về acquy, biểu thị cho chiều truyền công suất từ thanh bus DC sang acquy.
Nhận xét: Vì lượng công suất yêu cầu ở tải là 6600 (W), nhưng lượng công suất truyền từ các tấm PV tại thời điểm bức xạ 500 𝑊/𝑚2 lại lớn hơn 𝑃𝑃𝑉 = 11720
(W) vì vậy lượng công suất còn dư sẽ được truyền ngược lại vào bộ lưu trữ acquy.
56 - Khi công suất tải đạt giá trị 100%, dòng điện của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
𝐼𝑣𝑎𝑜(100%) = −4.77 (𝐴) 𝑉𝑏𝑢𝑠(100%) = 71.96 (𝐴)
Hình 8.35: dòng điện bộ biến đổi DC - DC khi tải đạt 100% - Công suất phía ngõ ra của bộ biến đổi DC/DC là:
𝑃𝑟𝑎(100%) = 𝐼𝑣𝑎𝑜(100%)∗ 𝑉𝑏𝑢𝑠(100%) 𝑃𝑟𝑎(100%) = −4.77 ∗ 71.96
𝑃𝑟𝑎(100%) = −343.24 (𝑊)
*Dấu (-) trên công thức cho thấy dòng điện đang đi từ acquy lên thanh bus DC, biểu thị cho chiều truyền công suất từ acquy sang bus DC.
Nhận xét: Vì lượng công suất phát ra từ các tấm PV không đủ để cấp cho tải vì vậy lượng công suất còn thiếu 𝑃𝑟𝑎(100%) = −343.24 (𝑊) sẽ được bộ lưu trữ acquy hỗ trợ.
57
8.3.1 Bức xạ mặt trời đạt 100 𝑾/𝒎𝟐.
- Khi công suất tải đạt giá trị 10%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là: 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 45.45 = 72.13 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.615
- Khi công suất tải đạt giá trị 50%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là: 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 25 =71.6 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.74
- Khi công suất tải đạt giá trị 100%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là: 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 15 =46.2 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.755 8.3.2 Bức xạ mặt trời đạt 500 𝑾/𝒎𝟐.
- Khi công suất tải đạt giá trị 10%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là: 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 55.6 =72.35 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.56
58 - Khi công suất tải đạt giá trị 50%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là: 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 50.23 = 72.14 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.589
- Khi công suất tải đạt giá trị 100%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là: 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 22.36 = 67.65 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.75 8.3.3 Bức xạ mặt trời đạt 1000 𝑾/𝒎𝟐.
- Khi công suất tải đạt giá trị 10%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là: 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 62.5 =74.5 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.54
- Khi công suất tải đạt giá trị 50%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là: 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 50.3 =72 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.59
- Khi công suất tải đạt giá trị 100%, độ rộng xung kích D của bộ biến đổi DC/DC khi này là:
59 𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 41.5 =72 ∗ 𝐷 1 − 𝐷 ⇒ 𝐷 = 0.63