0 3 3 2 sin ' ' ( ', ', ', / ) ( ', ', ', / ) 4 p dl z z z z i z t r v dB i z t r v e r vr t − − − = − − + 0 3 2 cos ' ' ( ', ', ', / ) [ ( ', ', ', / ) ] 4 dl z z z z i z t r v i z t r v e r vr t − − − − − + (1.51) 2 2 0 3 2
sin ' os( ') ' os( - ') ( ', ', ', / )
[ ( ', ', ', / ) 4 dl r pp c r r c i z t r v i z t r v pr vr t − + − − − + − − 3 2
'cot sin ( - ') 'cot sin ( - ') ( ', ', ', / )
( ', ', ', / ) ] z p p i z t r v i z t r v e r vr t − + − +
Trang 27 Trong tính tốn mật độ từ thơng, phương pháp số cần được sử dụng để tính đến ảnh hưởng của đất [27]. Đối với mỗi nhánh thực trong hệ thống pin mặt trời, nhánh ảnh của nó được lắp đặt đối xứng bên dưới mặt đất [27,28]. Một phân đoạn được thực hiện cho các nhánh thực. Chiều dài của mỗi đoạn Δl đủ ngắn để dòng điện phân bố đồng đều trên nó và thay thế dl bằng Δl ở (1.50) và (1.51). Hơn nữa, đạo hàm theo thời gian của dòng điện trong (1.50) và (1.51) được xấp xỉ bằng ( ', ', ', / ) ( ', ', ', / ) [ ', ', ', ( 1) / )] i z t r v i z t r v i z k t r v t t − = − − − − (1.52)
Trong đó Δt là bước thời gian. Với sự tùy biến về không gian và thời gian được thực hiện cho (1.50) và (1.51), thành phần của mật độ từ thông do một phân đoạn ở vị trí khơng gian khác nhau tính bằng phương pháp số. Kết quả là, mật độ từ thơng tại một điểm tùy ý có thể được xác định bằng cách cộng trực tiếp các thành phần do các phân đoạn của tất cả các nhánh góp.
Hình sau cho thấy một vịng dây trong hệ thống năng lượng mặt trời. Sự phân bố của mật độ từ thơng trên mặt phẳng vịng lặp có thể thu được bằng thuật tốn đã nêu ở trên. Liên kết từ thơng qua vịng lặp được tính bằng tích phân bề mặt [30]
( )
S
t B dS
= (1.53)
Để đánh giá liên kết từ tính, mặt phẳng vịng được chia nhỏ thành một số lượng đáng kể các vùng con (xem Hình 6). Mật độ từ thơng được coi là có sự phân bố đồng đều trên mỗi vùng con. Sử dụng sự chia nhỏ như vậy, liên kết từ tại một thời điểm rời rạc (t = kΔt) được tính gần đúng bằng. [27] 1 ( ) ( ) cos M j j j j k t B k t S = = (k = 1,2,…N) (1.54)
Trong đó M là tổng số vùng con và N là số bước thời gian lớn nhất. Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, điện áp cảm ứng trong vòng dây được xác định bằng đạo hàm thời gian của liên kết từ [31]
( ) [( 1) ] ( ) k t j t u k t t − − = (k = 1,2,…N) (1.55)
Trang 28
Hình 1.26: Chia nhỏ mặt phẳng vịng dây dẫn
Từ (1.54) điện áp cảm ứng qua một vịng dây có thể được tính theo cơng thức sau ( ) [( 1) ] ( ) k t j t u k t t − − = (k=1,2…,N) (1.56)
Sử dụng các phương pháp số giải các phương trình vi phân trong khơng gian. Có rất nhiều phương pháp có thể được sử dụng như phần tử hữu hạn (FEM), sai phân hữu hạn (FDTD), phương pháp đa cực nhanh nhiều cấp (MLFMM)... Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm cũng như tính ứng dụng riêng trong các trường hợp cụ thể.
1.3.4 Ảnh hưởng của xung sét lên hiệu suất và đặc tính tấm pin
Trong một thí nghiệm của H. Haeberlin and R. Minkner, máy phát xung cao áp được xây dựng để thu thập thông tin về độ nhạy của pin mặt trời đối với tia sét [32]. Máy phát xung cao áp gồm 10 tụ điện (mỗi tụ điện định mức 1,2 µF và 50 kV) mắc song song, phóng điện áp (2x106 Volt) qua một khe hở hình cầu. Sơ đồ mạch có thể được nhìn thấy trong hình 2.24.
Trang 29 Thí nghiệm kiểm tra hiệu suất và đặc tính V-I của tấm pin NLMT sau khi thực hiện mơ phỏng tia sét trong phịng thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm cho thấy đường đặc tính V-I và hiệu suất của tấm pin NLMT bị suy giảm tùy thuộc vào độ lớn của xung sét mô phỏng. Với cùng một lượng bức xạ, công suất suy giảm lên đến 40%.
Hình 1.28: Đặc tính V-I và hiệu suất của tấm pin NLMT sau thí nghiệm
Đặc tính I-V (Gsc = 320 W/m2) Ipeak [kA] di/dtpeak [kA/s] Pout 1 Trước khi thí
nghiệm Trước khi thí nghiệm 20W
2 53 43 15W
3 69 43 12W
4 80 53 12W
Hình 1.29: Các vết nứt tại tấm nền sau của tấm pin NLMT gây ra dò dòng xung lớn gần tấm pin.
Trang 30 Các thí nghiệm sử dụng đối với việc sét đánh lên các kim thu sét được được thực hiện trong các phịng thí nghiệm điện áp cao tại Viện Cơng nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Lausanne và tại Emil Haefely ở Basel. Bố trí của nguồn sét ( Upeak = 2 x106 (V), Ipeak = 111 kA và di/dtpeak = 56 kA/µs ) và tấm pin được thể hiện như hình dưới.
Hình 1.30: Sơ đồ bố trí tấm pin và nguồn xung sét
Kết quả cho thấy, khi thực hiện thí nghiệm đường đặc tính V-I của tấm pin NLMT và hiệu suất cũng bị suy giảm nhưng ở mức độ thấp hơn.
Trang 31
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN MỀM VÀ SỰ CỐ TẠI
NMĐMT SƠN MỸ 3.1 2.1 Tổng quan về các phần mềm tính tốn
2.1.1 Phần mềm Matlab và Matlab Simulink
MATLAB là phần mềm cung cấp mơi trường tính tốn số và lập trình, do công ty MathWorks thiết kế. MATLAB cho phép tính tốn số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thơng tin, thực hiện thuật tốn, tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngơn ngữ lập trình khác.
Hình 2.1: Logo của phần mềm Matlab
Matlab là viết tắt từ "MATrix LABoratory", được Cleve Moler phát minh vào cuối thập niên 1970, và sau đó là chủ nhiệm khoa máy tính tại Đại học New Mexico.
MATLAB, nguyên sơ được viết bởi ngơn ngữ Fortran, cho đến 1980 nó vẫn chỉ là một bộ phận được dùng nội bộ của Đại học Stanford.
Năm 1983, Jack Little, một người đã học ở MIT và Stanford, đã viết lại MATLAB bằng ngơn ngữ C và nó được xây dựng thêm các thư viện phục vụ cho thiết kế hệ thống điều khiển, hệ thống hộp công cụ (tool box), mô phỏng... Jack xây dựng MATLAB trở thành mơ hình ngơn ngữ lập trình trên cơ sở ma trận (matrix-based programming language). Steve Bangert là người đã viết trình thơng dịch cho MATLAB. Cơng việc này kéo dài gần 1½ năm. Sau này, Jack Little kết hợp với Moler và Steve Bangert quyết định đưa MATLAB thành dự án thương mại - công ty The MathWorks ra đời thời gian này - năm 1984.
Phiên bản đầu tiên MATLAB 1.0 ra dời năm 1984 viết bằng C cho MS-DOS PC được phát hành đầu tiên tại IEEE Conference on Design and Control (Hội nghị IEEE về thiết kế và điều khiển) tại Las Vegas, Nevada. Ban đầu Matlab được phát triển để hỗ trợ sinh viên sử
Trang 32 dụng hai thư viện LINPACK và EISPACK dùng cho đại số tuyến tính (viết bằng Fortran) mà khơng cần biết lập trình Fortran.
- Năm 1986, MATLAB 2 ra đời trong đó hỗ trợ UNIX. - Năm 1987, MATLAB 3 phát hành.
- Năm 1990 Simulink 1.0 được phát hành gói chung với MATLAB.
- Năm 1992 MATLAB 4 thêm vào hỗ trợ 2-D và 3-D đồ họa màu và các ma trận truy tìm. Năm này cũng cho phát hành phiên bản MATLAB Student Edition (MATLAB ấn bản cho học sinh).
- Năm 1993 MATLAB cho MS Windows ra đời. Đồng thời cơng ty này có trang web là www.mathworks.com
- Năm 1995 MATLAB cho Linux ra đời. Trình dịch MATLAB có khả năng chuyển dịch từ ngôn ngữ MATLAB sang ngôn ngữ C cũng được phát hành trong dịp này. - Năm 1996 MATLAB 5 bao gồm thêm các kiểu dữ liệu, hình ảnh hóa, bộ truy sửa
lỗi (debugger), và bộ tạo dựng GUI.
- Năm 2000 MATLAB 6 cho đổi mới môi trường làm việc MATLAB, thay thế LINPACK và EISPACK bằng LAPACK và BLAS.[2]
- Năm 2002 MATLAB 6.5 phát hành đã cải thiện tốc độ tính tốn, sử dụng phương pháp dịch JIT (Just in Time) và tái hỗ trợ MAC.
- Năm 2004 MATLAB 7 phát hành, có khả năng chính xác đơn và kiểu ngun, hỗ trợ hàm lồng nhau, cơng cụ vẽ điểm, và có mơi trường phân tích số liệu tương tác. - Đến tháng 12, 2008, phiên bản 7.7 được phát hành với SP3 cải thiện Simulink cùng
với hơn 75 sản phẩm khác.
- Năm 2009 cho ra đời 2 phiên bản 7.8 (R2009a) và 7.9 (R2009b). - Năm 2010 phiên bản 7.10 (R2010a) cũng đã được phát hành.
Matlab được dùng rộng rãi trong giáo dục, phổ biến nhất là giải các bài toán số trị (cả đại số tuyến tính lẫn giải tích) trong nhiều lĩnh vực kĩ thuật.
Simulink là một mơi trường lập trình đồ họa dựa trên MATLAB để lập mơ hình, mơ phỏng và phân tích các hệ thống động lực học đa miền. Giao diện chính của nó là một công cụ sơ đồ khối đồ họa và một bộ thư viện khối có thể tùy chỉnh. Nó cung cấp tích hợp chặt chẽ với phần cịn lại của mơi trường MATLAB và có thể điều khiển MATLAB hoặc được tập lệnh từ nó. Simulink được sử dụng rộng rãi trong điều khiển tự động và xử lý tín hiệu kỹ thuật số để mô phỏng đa miền và thiết kế dựa trên mơ hình
Trang 33
Hình 2.2: Mơ hình của một tấm pin NLMT trong Matlab Simulink
2.1.2 Phần mềm Atair Feko
Altair Feko là một phần mềm mô phỏng điện từ hàng đầu sử dụng kỹ thuật kết hợp dải tần số và miền thời gian. Luận văn sử dụng phiên bản miễn phí dành cho sinh viên, học sinh được nhà phát triển cung cấp (Student Version)
Sự kết hợp này cho phép phân tích hiệu quả các vấn đề điện từ liên quan đến việc thiết kế và lắp đặt vị trí ăng-ten , hiện tượng tán xạ điện tử, sóng radar, tương thích điện từ (EMC), xung điện từ (EMP), hiệu ứng tia sét, các trường bức xạ và các nguy cơ bức xạ.
Hình 2.3: Logo của phần mềm Altair Feko
Ứng dụng của phần mềm
- Công cụ thiết kế và mô phỏng tiên tiến trong lĩnh vực điện từ.
- Phân tích tương thích điện từ, bao gồm bức xạ điện từ, độ miễn cảm, chắn điện từ. - Tập hợp các phương pháp lai ghép để giải quyết các vấn đề lớn và phức tạp. - Các công cụ chuyên dụng.
- Công cụ giải quyết bài tốn hiệu quả, đáng tin cậy và chính xác.
Bằng việc lựa chọn các giải pháp khác nhau, người dùng FEKO có thể chọn phương pháp phù hợp nhất với vấn đề mà họ đang cố gắng giải quyết hoặc sử dụng nhiều hơn một bộ giải cho các mục đích xác minh độ giao nhau. Tất cả các bộ giải của FEKO đều được bán trong một gói và cũng là một phần của hệ thống cấp phép Altair Hyperworks.
Trang 34
Phương pháp lai ghép.
FEKO cung cấp công nghệ lai ghép hàng đầu các bộ giải khác nhau để kết hợp các đặc tính có lợi của chúng và cho phép phân tích hiệu quả hơn và chính xác các vấn đề điện tử lớn và phức tạp.
Hiệu suất và độ chính xác của bộ giải thuật.
Việc ứng dụng rộng rãi các phương pháp số và các cải tiến trong FEKO được thực hiện để đảm bảo tính chính xác của bộ giải. Hiệu suất của bộ giải và tính năng chạy song song các ứng dụng xử lý được tối ưu hóa liên tục để đạt hiệu quả tính tốn.
Giải pháp chun dụng.
FEKO - bộ giải pháp đầu tiên để phân tích các chế độ hoạt động riêng của một lĩnh vực. FEKO bao gồm các giải pháp chuyên việt cho các thiết bị đầu cuối 2 chiều, các thiết bị thu phát bằng sóng bằng Ăng-ten
Tính năng của sản phẩm
Tổng quan về bộ giải
- Hỗ trợ bộ giải đầy đủ bảo gồm tần số và miền thời gian theo các phương pháp: MoM, FDTD, FEM và MLFMM
- Phương pháp tiếp cận : PO, LE-PO, RL-GO, UTD
- Sử dụng hỗn hợp các phương pháp để để giải quyết các vấn đề phức tạp và quy mơ lớn.
- Bơ giải CMA tính tốn các phương trình, xác định các giá trị riêng (của ma trận) và ý nghĩa các phương pháp
Hiệu suất của bộ giải.
- Bộ giải FEKO chạy các phép tính song song và tối ưu hóa quy trình giải để tận dụng tối đa tài nguyên CPU.
- Tối ưu hóa các giải pháp cốt lõi để tận dụng bộ nhớ RAM của máy tính
Giao diện người dùng.
- Giao diện mơ hình CAD 3D hiện đại bao gồm cả xuất/ nhập các định dạng CAD và các định dạng lưới.
- Tích hợp các cộng tạo tưới tam giác, lưới tứ diện hoặc lưới đa giác - Giao diện tương thích với Altair Hypermesh.
Trang 35 - Q trình hậu xử lý tồn diện thao tác với các biểu đồ 1D, 2D, 3D nhập các kết quả
đo,tạo báo cáo.
- Khả năng mở rộng của phần mềm với các cơng cụ lập trình Lua, cơng cụ hỗ trợ macro.
Tối ưu hóa
- Tự động tối ưu hóa các tham số với các thuật toán bao gồm GA và Particle Swarm Optimization (PSO).
- Giám sát theo thời gian thực của q trình tối ưu hóa. - Giao diện liên kết với Altair HyperStudy
Giải pháp mô phỏng chuyên việt
- Bộ giải đặc biệt để phân tích hiệu quả các thiết bị thu phát sóng có gắn anten - Phương pháp hiệu quả để tính tốn các chuỗi vơ hạn hoặc hưu hạn theo chu kỳ. - Hỗ trợ tính tốn với các loại vật liệu đa vật liệu như composite.
Phương pháp tính tốn và mơ hình hóa
- Sử dụng phương pháp tính tốn phân giã tính tốn theo miền Domain Decomposition Methods giúp giảm thời gian và chi phí tính tốn.
- Phương pháp số hiệu quả để tính tốn sự trao đổi giữa nguồn phát và nhận tín hiệu.
Tính năng CADFEKO
Thiết lập tồn bộ các vấn đề trong CADFEKO GUI, bao gồm các khía cạnh từ mơ hình hóa đến tạo lưới.
- Có thể nhập và xuất các định dạng CAD như Parasolid, AutoCAD DXF, IGES, STEP, Pro/ENGINEER, Unigraphics, CATIA V4 & V5, ACIS Exchange (SAT). - Các định dạng file Gerber, ODB++ và 3Di cho mạch in.
- Hiệu chỉnh các vấn đề mơ hình CAD như tính khơng nhất qn, rách hở bề mặt, điền đầy các lỗ.
- Thư viện tài liệu có sẵn hoăc do người dùng định nghĩa.
- Các thuật toán xử lý mạnh mẽ với các vấn đề xử lý lưới bề mặt, khối hoặc lứoi tùy chỉnh.
- Liên kết trực tiếp với Optenni Lab để tạo cách mạch tự động. - Gia diện EMIT để phân tích các hiện tượng nhiễu sóng pha lẫn.
Trang 36 - Nhập các kết quả từ Cadence Sigrity, FEST3D, GRASP, CST, SEMCAD,
Orbit/Satimo
Tính năng POSTFEKO
Xem, so sánh và hiệu chỉnh các kết quả đo với POSTFEKO GUI. - Biểu thị kết quả dưới dạng các biểu đồ 2D/3D
- Hiển thị các kết quả mô phỏng với các phần tử trở kháng, hoạt động của mạng lưới điện tuyến tính khi các tín hiệu điện trải qua các trạng thái xung kích khác nhau. - Biểu thị kết quả dưới dạng hệ tọa độ Descartes (Đề các), biểu đồ Smith.
- Kết hợp nhiều mơ hình và nhiều chế độ hiển thị khác nhau. - Hiển thị kết quả ảnh hướng của tính chất hóa học.
- Xuất các định dạng dữ liệu hình ảnh và ảnh động.
Tạo báo cáo
Với POSTFEKO bạn có thể tạo các báo cáo dưới định dạng PowerPoint, Word hoặc PDF. Tạo nhanh các báo cáo tùy chỉnh theo yêu cầu của người dùng.
Trang 37
2.2 Tổng quan về sự cố tại NMĐMT Sơn Mỹ 3.1
2.2.1 Nhà máy điện mặt trời Sơn Mỹ 3.1
NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 với tổng công suất 50MWp được xây dựng tại xã Sơn Mỹ, huyện Hàm Tân – Tỉnh Bình Thuận có tổng vốn đầu tư 1.305 tỷ đồng trên diện tích gần 60 ha.
Hình 2.5: NMĐMT Sơn Mỹ 3.1 nhìn từ trên cao