Tải trở:
Phương trình mơ tả đơn giản cho tải trở: V = IR hay I =
Đặc tuyến I-V đơn giản là một đường thẳng có độ dốc là Khi R tăng độ dốc của đặc tuyến sẽ hạ thấp, ngược lại khi R giảm độ dốc của đặc tuyến sẽ nâng cao. Đường thẳng I-V của tải trở sẽ giao đường I-V của PV ở điểm làm việc.
Hình 4. 2 Đặc tuyến điện trở
Như hình 4.2, chỉ có trường hợp tải trở là Rm thì cơng suất vận hành của PV là cực đại.
Khi điện trở không thay đổi, điểm làm việc cũng sẽ thay đổi khi điều kiện mơi trường khác đi. Như hình 4.3, chỉ có một điều kiện bức xạ ứng với cơng suất PV là cực đại.
Hình 4. 3 Đặc tuyến trở khi thay đổi bức xạ
4.2 Điểm công suất cực đại 4.2.1 Mục đích của MPPT
Qua những phần trên, cho thấy đối với những tải và điều kiện môi trường khác nhau, điểm vận hành của PV sẽ thay đổi. Khi đó, PV có thể sẽ khơng được vận hành ở cơng suất cực đại. Để sử dụng tối ưu công suất PV, việc bắt cơng suất cực đại (mppt) là rất cần thiết.
Hình 4. 4 Buck-Boost
MPPT (Maximum Power Point Tracker) là phương pháp dị tìm điểm làm việc có cơng suất cực đại của hệ thống điện mặt trời thơng qua việc đóng mở khóa điện tử của bộ biến đổi DC/DC. Phương pháp MPPT được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống PV làm việc độc lập và đang dần được áp dụng trong hệ quang điện làm việc với lưới.
4.2.2 Bộ Buck-Boost
Cấu hình khơng cách ly của bộ Buck-Boost được minh họa ở hình 4.5. Bộ biến đổi bao gồm nguồn áp Vs, khóa điều khiển S, cuộn cảm L, diode D, tụ lọc đầu ra C và tải R. Khi khóa đóng, diode sẽ tắt (khơng dẫn), cuộn cảm nhận năng lượng từ nguồn, tụ sẽ cấp năng lượng cho tải. Khi khóa ngắt, diode sẽ dẫn, cuộn cảm sẽ cấp năng lượng cho tải và nạp năng lượng cho tụ.
Hình 4. 5 Mạch điện Buck-Boost Tỷ số vào-ra của điện
áp sẽ phụ thuộc vào tỷ số đóng cắt:
(4.1) Mơ tả sơ về dịng và áp của linh kiện trong bộ Buck-Boost khi khóa đóng cắt (lúc ổn định):
Hình 4. 6 Giản đồ hoạt động
Trong đó:
vL, iL: áp và dòng cuộn cảm vS, iS: áp và dòng nguồn vO, iO: áp và dòng ra
iC: dòng tụ
Khi thiết kế cần lưu ý giá trị cuộn cảm và tụ điện để đảm bảo dòng hoạt động liên tục và điện áp ra có độ nhấp nhơ bé:
(4.2) Vì sao bộ Buck-Boost có thể giữ được điểm cực đại của PV?
Thử xét tải trở ở đầu ra bộ Buck-Boost và PV ở đầu vào bộ Buck-Boost, khi hoạt động ổn định, phương trình cân bằng cơng suất vào ra:
(4.3) với Vpv và Ipv là áp và dòng PV, Vo và Io là áp và dịng tải.
có thể giữ cực đại.
Hình 4. 7 Cách thay đổi đặc tuyến bộ Buck- Boost 4.3 Giới thiệu các giải thuật của MPPT
Trong khuôn khổ của luận văn này chỉ phân tích 2 phương pháp MPPT được ứng dụng rộng rãi và đã trở nên phổ biến, quen thuộc và cho được một số hiệu quả làm việc. Đó là Phương pháp nhiễu loạn và quan sát P&O, Phương pháp điện dẫn gia tăng INCond
4.3.1 Phương pháp nhiễu loạn và quan sát (Perturbation And Observe - P&O)
Trong thuật toán này điện áp hoạt động của pin mặt trời (PMT) bị nhiễu bởi một gia số nhỏ ΔV và kết quả làm thay đổi công suất, ΔP được quan sát. Hình 4.9 mơ tả ngun lý hoạt động của thuật tốn P&O, từ đó có thể suy ra cách thức hoạt động của thuật toán như sau:
- Nếu điểm hoạt động của hệ thống đang di chuyển theo hướng 1 (ΔP < 0 và ΔV < 0) thì cần tăng điện áp hoạt động lên để di chuyển điểm hoạt động tới điểm MPP.
- Nếu điểm hoạt động của hệ thống đang di chuyển theo hướng 2 (ΔP > 0 và
ΔV > 0) thì cần tăng điện áp hoạt động lên để di chuyển điểm hoạt động tới điểm
MPP.
- Nếu điểm hoạt động của hệ thống đang di chuyển theo hướng 3 (ΔP > 0 và ΔV < 0) thì cần giảm điện áp hoạt động để di chuyển điểm hoạt động tới điểm MPP.
- Nếu điểm hoạt động của hệ thống đang di chuyển theo hướng 4 (ΔP < 0 và ΔV > 0) thì cần giảm điện áp hoạt động để di chuyển điểm hoạt động tới điểm MPP.
Hình 4. 8 Cách thực hiện P&O
