Lần lấy mẫu D1 Lần lấy mẫu D2
Cặp so sánh IB Temp IB Temp
A(t) (Wphút) 55.8 46.6 111.3 110
Ampp (Wphút) 56.1 111.4
Nhận xét chung về kết quả thực nghiệm đánh giá hiệu quả năng lượng: các lần lấy mẫu thực nghiệm đều cho thấy MPPT sử dụng kỹ thuật IB luôn giúp đường
ppvbám sát đường Pmpptại mọi thời điểm với mọi thông số vận hành (G, T). Đối với
MPPT sử dụng các kỹ thuật P&O, CV, Temp, đường ppvchỉ bám đường Pmppở một
số thời điểm nhất định hoặc luôn nằm dưới đường Pmpp tùy thuộc vào thông số của
(G, T). Kết quả so sánh hiệu quả năng lượng trong từ bảng 4. 1 đến bảng 4. 3 đều
cho thấy kỹ thuật IB đã giúp khai thác được hầu hết năng lượng khả dụng lớn nhất có thể phát ra từ PVg (hiệu quả xấp xỉ 100%) trong khi hiệu quả năng lượng của các kỹ thuật còn lại tùy thuộc rất nhiều vào điều kiện vận hành thực tế ở gần hay xa
STC luôn thấp hơn nhiều so với kỹ thuật IB. Các kết quả thực nghiệm trên đã phản
ánh đúng những nhận định, mô phỏng kiểm chứng trong chương 1 và chương 3.
4.5 Kết luận chương 4
Kết quả thực nghiệm đã đạt được các mục tiêu sau:
- Mơ hình thực nghiệm đảm bảo cho việc kiểm chứng một số kết quả nghiên
cứu được.
- Kiểm chứng tính đúng đắn của đề xuất mới thơng qua đường đặc tính ppv(t)
ln trùng với đường Pmpp(t). Trong đó, đường đồ thị Pmpp(t) là kết quả của thuật
toán IB do chip xử lý tính tốn được và đường đồ thị ppv(t) là kết quả của việc sử
dụng kỹ thuật AVC để đưa điện áp trung bình ở hai cực của PVg (đo được bằng thiết bị đo điện áp) về giá trị tính tốn được của thuật tốn IB (Vmpp). Sự trùng khớp của kết quả thực nghiệm thu được thông qua mơ hình thiết bị thực đã minh chứng tính đúng đắn của sự kết hợp giữa hệ phương trình quy đổi giá trị các thơng số của PVg từ STC về điều kiện vận hành bất kỳ, thuật toán Newton-Raphson khi xác định giá trị các thơng số ẩn, thuật tốn IB trong q trình tìm MPP, cách xây dựng hàm n(T) theo phương pháp bình phương cực tiểu với kỹ thuật AVC. Đồng thời, các kết quả này cũng cho thấy chủng loại PYR và TempS được sử dụng là phù hợp với PVg sản xuất từ chất bán dẫn.
- Chứng tỏ được phương pháp điều khiển kết hợp kỹ thuật IB với kỹ thuật
AVC đã giúp khả năng bám sát MPP, đảm bảo khả năng khai thác tối đa năng lượng
Các kết quả thực nghiệm thu được củng cố độ tin cậy của các nghiên cứu lý thuyết. Hiện tại, TempS và PYR có độ chính xác cao phù hợp với PVg đã phổ biến rộng rãi trên thị trường góp phần hiện thực hóa phương pháp điều khiển này cho các ứng dụng trong thực tế.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Kết quả nghiên cứu của luận án có đóng góp mới đảm bảo tính khoa học và thực tiễn:
• Xây dựng mới thành công được một giải pháp giúp xác định chính xác
thơng số tại MPP ở thời điểm bất kỳ tương ứng với cặp giá trị (G, T). Giải pháp này được xây dựng dựa trên các yếu tố: phương pháp Newton-Raphson xác định giá trị các tham số ẩn ở STC, kỹ thuật IB (dị và chia đơi) xác định thông số tại MPP, hàm số n(T) dựa trên việc kết hợp kỹ thuật IB với phương pháp bình phương cực tiểu.
• Xây dựng mới thành cơng cấu trúc điều khiển sử dụng giải pháp đã đề xuất
với kỹ thuật SMC hoặc kỹ thuật AVC cho BBĐ DC/DC buck và BBĐ DC/DC
boost - một khâu thiết yếu trong hệ thống khai thác PVg. Sự kết hợp này đã đem lại
những phương pháp điều khiển khác biệt so với các phương pháp điều khiển trước đây, giúp nâng cao hiệu quả khai thác năng lượng của PVg.
Ngồi ra, luận án cịn đóng góp thêm:
• Xây dựng cấu trúc điều khiển cho BBĐ DC/AC ghép nối lưới khai thác
năng lượng từ PVg. Với cấu trúc điều khiển này, chính cấu trúc điều khiển phía PVg đã xác định được lượng đặt chính xác về MPP làm lượng đặt cho BBĐ
DC/AC, đảm bảo đẩy được tối đa công suất từ PVg thu được vào lưới. Các kết quả
nghiên cứu đã được kiểm chứng bằng kết quả mơ phỏng trong Matlab.
• Xây dựng thành cơng mơ hình thiết bị thực kiểm chứng một số kết quả
nghiên cứu. Mơ hình này sử dụng panel SV-55, BBĐ DC/DC buck, DCbus giữ điện áp cố định, PYR đo G, TempS đo T trong điều kiện vận hành thực tế tại Việt Nam. Các kết quả thực nghiệm đã cho thấy việc sử dụng giải pháp MPPT đã đề xuất đã giúp khai thác gần như hồn tồn năng lượng lớn nhất có thể phát ra từ PVg trong mọi điều kiện vận hành và khắc phục được các nhược điểm của các kỹ thuật tìm MPP trước đây. Điều này đã cho thấy tính đúng đắn của giải pháp đã đề xuất với đối tượng là PVg sản xuất từ các chất bán dẫn và phương pháp điều khiển là phù
hợp giúp nâng cao khả năng khai thác loại nguồn này trong hệ thống điện, qua đó thấy được khả năng ứng dụng vào thực tế của các nội dung lý thuyết đã xây dựng.
2. Kiến nghị
Phát triển các kết quả nghiên cứu của luận án cho các hướng nghiên cứu cùng lĩnh vực:
• Hệ thống có sự tham gia của nhiều nguồn phân tán sử dụng năng lượng tái
tạo.
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ
1. Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh (2014), “Research on Designing an Energy
Management System for Isolated Photovoltaic Source”, Tạp chí Khoa học và Cơng
nghệ, Đại học Thái Ngun, ISSN 1859-2171, tập 117, số 13.
2. Ngô Minh Đức, Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh (2015), “Nghiên cứu điều khiển
bộ biến đổi điện tử công suất khai thác nguồn pin mặt trời trên mơ hình thiết bị
thực”, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ, Đại học Thái Nguyên, ISSN 1859-2171,
Tập 132, số 02.
3. Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh (2015), “A New Method to Identify Maximum
Power Point for Photovoltaic Generation”, Hội thảo quốc tế IEEE ComManTel
2015 tổ chức tại Đà Nẵng và IEEE Xplore, ISBN: 978-1-4673-6547-5.
4. Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh, Nguyễn Văn Liễn (2016), “Một phương pháp
điều khiển mới nâng cao khả năng khai thác nguồn pin mặt trời”, Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ điện tử - VCM 2016 tổ chức tại Cần Thơ, ISBN: 978-1-4673- 6547-5.
5. Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh, Nguyễn Văn Liễn (March 2017), “Improving
Efficiency and Response for Photovoltaic Power Generation with DC/DC Buck
Converter”, International Journal of Engineering Research and Technology
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Lê Kim Anh (2016), “Nghiên cứu hệ thống điều khiển kết nối lưới sử dụng
nguồn pin quang điện”, Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một, Vol. 5 (30).
[2] Lê Kim Anh, Huỳnh Dương Khánh Linh (2015), “Điều khiển kết nối lưới cho
nguồn điện pin quang điện kết hợp với nguồn pin nhiên liệu”, Tạp chí Khoa
học Đại học An Giang, Vol. 8 (4), pp. 32-40, ISSN: 0866-8086.
[3] Tạ Văn Đĩnh (2009), “Phương pháp tính”, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.
[4] Thân Ngọc Hoàn (2009), “Năng lượng điện Mặt trời và những phương pháp
nâng cao chất lượng và hiệu suất”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, số 18.
[5] Lại Khắc Lãi, Vũ Nguyên Hải, Trần Gia Khánh (2014), “Điều khiển hệ thống
lai năng lượng gió và mặt trời trong lưới điện thơng minh”, Tạp chí Khoa học
và Công nghệ, 118(04): 15-21.
[6] P. Nguyễn (2014), Lưới điện phân tán, Tạp chí Thơng tin và Cơng nghệ
(STINFO), số 9/2014, ISBN 1859-2651, http://www.cesti.gov.vn/khong-gian- cong-nghe/luoi-dien-phan-tan/content/view/8281/ 286/81/1.html.
[7] Nguyễn Viết Ngư, Lê Thị Minh Tâm, Trần Thị Thường, Nguyễn Xuân
Trường (2015), “So sánh hai thuật toán INC và P&O trong điều khiển bám điểm công suất cực đại của hệ thống pin quang điện cấp điện độc lập”, Tạp chí
Khoa học và Phát triển, tập 13, số 8,: pp. 1452-1463.
[8] Nguyễn Viết Ngư, Wang Hong-hua, Nguyễn Xuân Trường, Võ Văn Nam, Lê
Thị Minh Tâm (2011), “Mô phỏng bám sát điểm công suất cực đại dàn pin
năng lượng mặt trời dựa trên điều khiển mờ”, Tạp chí Khoa học và Phát triển,
tập 9, số 27.
[9] Nguyễn Doãn Phước (2002), “Lý thuyết điều khiển tuyến tính”, Nhà xuất bản
Khoa học và Kỹ thuật, Quyển 1, in lần thứ 4.
[10] Hà Thị Thu Phương, Nguyễn Tiến Thư, Hồ Phạm Huy Ánh, Cao Văn Kiên
(2016), “Tối ưu cơng suất MPPT nguồn quang năng PV dùng thuật tốn P&O
mờ thích nghi”, Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016,
[11] Vũ Hoàng Phương (2014), “Điều khiển nghịch lưu nguồn Z ứng dụng cho hệ phát điện phân tán”, luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội.
[12] Nguyễn Phùng Quang, Phan Thành Chung, Đỗ Thị Loan (2009), “Điều khiển
trượt bộ biến đổi DC-DC tăng áp và giảm áp kiểu quadratic”, Tạp chí Khoa
học và Công nghệ, số 63(1).
[13] Phạm Hữu Sy (2013), “Tương quan thực nghiệm và bình phương bé nhất”,
Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Mơi trường, số 41.
[14] Lương Hoàn Tiến, Nguyễn Minh Khai, Trần Văn Thuận, Ngô Văn Thuyên
(2016), “Bộ nghịch lưu một pha nguồn Z hình T với giải thuật ngắn mạch hỗn
hợp”, Hội nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016, ISBN 978-
604-913-503-3.
[15] Ngô Mạnh Tiến, Đặng Văn Hiệp, Hà Thị Kim Dun (2011), “Mơ hình hóa,
mơ phỏng và thiết kế chế tạo bộ biến đổi công suất cho hệ thống pin năng
lượng mặt trời cơng suất nhỏ”, Hội nghị tồn quốc về Điều khiển và Tự động
hóa – VCCA-2011.
[16] Lý Ngọc Thắng (2013), “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động thích ứng với
vị trí mặt trời nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết bị dùng năng lượng
mặt trời”, đề tài nghiên cứu khoa học và công nghệ, Viện năng lượng.
[17] Trần Văn Thuận, Nguyễn Minh Khai, Dương Trường Duy (2016), “Bộ tăng áp
độ lợi cao DC-DC khơng cách ly”, Hội nghị tồn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử
- VCM-2016, ISBN 978-604-913-503-3.
[18] Võ Đại Vân, Nguyễn Minh Khai, Trần Tấn Tài, Nguyễn Minh Tâm, Trần Văn
Thuận, Ngô Văn Thuyên (2016), “Nghịch lưu một pha tăng áp bảy bậc”, Hội
nghị toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử - VCM-2016, ISBN 978-604-913-503-3.
Tiếng Anh
[19] A. Elnozahy, Ali K. Abdel Rahman, Ahmed Hamza H. Ali, Mazen Abdel-
Salam, S. Ookawara (January 2016), “Thermal/Electrical Modeling of a PV Module as Enhanced by Surface Cooling”, Journal of Clean Energy
[20] A. M. Muzathik (2014), “Photovoltaic Modules Operating Temperature Estimation Using a Simple Correlation”, International Journal of Energy
Engineering, Vol. 4, Iss. 4.
[21] A. Mellit, M. Drif, A. Malek (2017), “EPNN-based prediction of
meteorological data for renewable energy systems”, Revue des Energies
Renouvelables, Vol. 13, No. 1.
[22] A.B.G. Bahgat, N.H. Helwab, G.E. Ahmadb, E.T. El Shenawy (2005),
“Maximum Power Point Tracking Controller for PV systems using neural networks”, Renewable Energy, 30, pp 1257-1268.
[23] A.Q. Jakharani, A.K. Othman, A.R.H. Rigit, S.R. Samo (2011), “Comparison
of Solar Photovoltaic Module Temperature Models”, World Applied Sciences
Journal (Special Issue of Food and Environment), ISSN 1818-4952, Vol. 14.
[24] Abel Garcia B., Francisco R. Trejo-M., Felipe Coyotl-M., Ruben Tapia-I,
Hugo Romeo-T (July 2013), “Design and Implementation of a FLC for DC- DC Converter in a Microcontroller for PV System”, International Journal of
Soft Computing and Engineering (IJSCE), ISSN: 2231-2307, Vol. 3, Issue 3.
[25] Abir Chatterjee (2012), “Modeling and Control of Photovoltaic Generating
Station”, dissertation for degree of philosophy in the Graduate School of the
Ohio State University, 2012.
[26] Adel El Shahat (2010), “Maximum Power Point Genetic Identification
Function for Photovoltaic System”, International Journal of Recent Research
and Applied Studies, Vol. 3(3).
[27] Adel El Shahat (2010), “PV Cell Module Modeling & ANN Simulation for
Smart Grid Application”, Journal of Theoretical & Applied Information
Technology, Vol. 16 Issue 1/2.
[28] Ahmed A. El Tayyan (2011), “PV system behavior based on datasheet”,
Journal of Electron Devices, ISSN: 1682-3427, Vol. 9.
[29] Aissa Chouder, Santiago Silvestre, Nawel Sadaoui, Lazhar Rahmani (2012),
“Modeling and Simlation of A Grid Connected PV System based on the
Evaluation of Main PV Module parameters”, Simulation Modelling Practise
[30] Ali Reza Reisi, Mohammad Hassan Moradi, Shahriar Jamasb (2013),
“Classification and comparison of maximum power point tracking techniques
for photovoltaic system: A review”, Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 19, pp 433–443.
[31] Ankur V. Rana, Hiren H. Patel (2013), “Current Controlled Buck Converter
based Photovoltaic Emulator”, Journal of Industrial and Intelligent
Information, Vol. 1, No. 2.
[32] Anmol Ratna Saxena, Shyam Manohar Gupta (2014), “Performance Analysis
of P&O and Incremental Conductance MPPT Algorithms Under Rapidly Changing Weather Conditions”, Journal of Electrical Systems, 10-3, 2014.
[33] Antonino Riccobono, Enrico Santi (2011), “Positive Feed-Forward Control of
Three-Phase Voltage Source Inverter for DC Input Bus Stabilization”, Applied
Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2011 Twenty-Sixth
Annual IEEE.
[34] Arnold Neumaier (2001), “Introduction to Numerical Analysis”, Cambridge
University Press, ISBN 0-521-33610-4.
[35] Ashok Kurmar, N.S Thakur, Rahul Makade, Maneesh Kumar Shivhare (April
2011), “Optimization of Tilt Angle for Photovoltaic Array”, International
Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), Volt. 3, No. 4.
[36] Atul Gupta, Venu Uppuluri Srinivasa (2012), “Design, Simulation and
Verification of Generalized Photovoltaic cells Model Using First Principles
Modeling”, International Journal on Control System and Instrumentation,
Vol. 3, No. 1.
[37] Behrooz Bahrani, Stephan Kenzelmann, Alfred Rufer (July 2011),
“Multivariable-PI-Based dq Current With Superior Axis Decoupling Capability”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 58, No. 7.
[38] Daniel Gonz´ alez Montoya, Carlos Andr´ es Ramos Paja, Roberto Giral
(2015), “Improved design of sliding mode controllers based on the requirements of MPPT techniques”, IEEE Transactions on Power Electronics.
[39] Eduardo Moreira Vicente, Robson Luiz Moreno, Enio Roberto (2015), “MPPT
Technique Based on Current and Temperature Measurements”, International
Journal of Photoenergy.
[40] Emil A. Jimenez Brea, Eduardo I. Ortiz-Rivera (2010), “Simple Photovoltaic
Solar Cell Dynamic Sliding Mode Controlled Maximum Power Point Tracker
for Battery Charging Applications”, Applied Power Electronics Conference
and Exposition (APEC), 25th Annual IEEE.
[41] Fan Zhang, Jon Maddy, Giuliano Premier, and Alan Guwy (2015), “Novel
current sensing photovoltaic maximum power point tracking based on sliding mode control strategy”, Solar Energy, Vol. 118.
[42] G. Shobana, P. Sornadeepika, Dr. Ramaprabha (2013), “Global Maximum
Power Point Tracking of Photovoltaic Array under Parital Shaded Conditions”, International Journal of Engineering Research, Vol. 2, Issue. 3.
[43] Gaga Ahmed, Errahimi Fatima, ES-Sbai Jania (September 2015), “Design and
Simulation of a Solar Regulator Based on DC-DC Converters Using a Robust
Sliding Mode Controller”, Journal of Energy and Power Engineering, David
Publishing, Vol 9.
[44] Gilbert M.Masters (2004), “Renewable and Efficient Electric Power Systems”,
A John Wiley & Son, INC, Publishcation, ISBN: 0-471-28060-7.
[45] Hadi Malek (2014), “Control of Grid-Connected Photovoltaic Systems Using
Fractional Order Operators”, A dissertation submitted in partial fulfillment of
the requirements for the degree of Doctor Phylosophy in Electrical Engineering, Utal State University.
[46] Hebatallah M. Ibrahim, Jimmy Peng, and Mohamed S. El Moursi (June 2013),
“Dynamic Analysis of Buck-Based Photovoltaic Array Model”, International
Journal of Electrical Energy, Vol. 1, No. 2.
[47] Hebertt Sira-Ramirez, Ramon Silva-Ortigoza, “Control Design Techniques in
Power Electronics Devices”, Springer Publisher, e-ISBN 1-84628-459-7, 2006.
[48] Hicham Fakham, Di Lu, Bruno Francois (2011), “Power Control Design of a
applications”, IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 58, Iss. 1 , pp. 85-94, TIE-09-1370.
[49] Hiren Patel and Vivek Agarwal (2008), “Matlab-Based Modeling to Study the
Effects of Partial Shading on PV Array Characteristics”, IEEE Transactions
on Energy Conversion, Vol. 23, No. 1.
[50] Hiren Patel and Vivek Agarwal (2008), “Maximum Power Point Tracking
Scheme for PV Systems Operating Under Partially Shaded Conditions”, IEEE
Transactions on Industrial Electronics, Vol. 55, No. 4.
[51] James F. Epperson (2013), “Introduction to Numerical Methods and Analysis”,
Willey & Sons Publisher, Second Edition, ISBN 978-1-118-36759-9.
[52] Jen-Cheng Wang, Jyh-Cherng Shieh, Yu-Li Su, Kun-Chang Kuo, Yen-Wei
Chang, Yu-Ting Liang, Jui-Jen Chou, Kuo-Chi Liao, Joe-Air Jiang (2011), “A novel method for the determination of dynamic resistance for photovoltaic modules”, Energy, Vol. 36.
[53] Jiyong Li, Honghua Wang (2009), “Maximum Power Point Tracking of
Photovoltaic Generation Based on the Optimal Gradient Method”, Power and
Energy Engineering Conference, IEEE.
[54] Joe-Air Jiang, Tsong-Liang Huang, Ying-Tung Hsiao, Chia-Hong Chen
(2005), “Maximum Power Tracking for Photovoltaic Power Systems”,
Tamkang Journal of Science and Engineering, Vol. 8, No. 2.
[55] John O. Rawlings, Sastry G. Pantula, David A. Dickey (1998), “Applied
Regression Analysis: A Research Tool”, Springer Publisher, ISBD 0-387-
98454-2.
[56] M. G. Villalva, E. Ruppert F. (2008), “Input-controlled Buck Converter for
Photovoltaic Applications: Modeling and Design”, IET Power Eletronics,
Machines and Drives Conference (PEMD),York, UK.
[57] M. Ramesh, S. Sanjeeva Rayudu and R. Polu Raju (2015), “A New Approach
to Solve Power Balancing Problem in Grid Coupled PV System using Slide Mode Control”, Indian Journal of Science and Technology, Vol 8(17), August, ISSN (Online): 0974-5645.
[58] M.B. Eteiba, E.T. El Shenawy, J.H. Shazly, A.Z. Hafez (2013), “A Photovoltaic (Cell, Module, Array) Simulation and Monitoring Model using
MATLAB/GUI Interface”, International Journal of Computer Applications,
Volume 69– No.6.
[59] M.C. Alonso Garcia, J. L. Balenzategui (2004), “Estimation of Photovoltaic
Module yearly temperature and performance based on Nominal Operation Cell Temperature Calculations”, Renewable Energy, Vol. 29.
[60] M.G. Villalva, T.G. de Siqueira, E. Ruppert (2010), “Voltage regulation of
photovoltaic arrays: small-signal analysis and control design”, IET Power
Electronic, Vol. 3, Iss. 6, pp. 869–880.
[61] Marcelo Gradella Villalva, Ernesto Ruppert Filho (2007), “Buck Converter
with Variable Input Voltage for Photovoltaic Apllications”, Pro. 9th Brazilian
Power Electronics Conference, COPEP, Bluemenau, Brazil.
[62] Maria C. Mira, Arnold Knott, Ole C. Thomsen, Michael A. E. Andersen
(2013), “Boost Converter with Combined Control Loop for a Stand-Alone
Photovoltaic Battery Charge System”, IEEE 14th Workshop on Control and
Modeling for Power Electronics.
[63] Mei Shan Ngan, Chee Wei Tan (2011), “Multiple Peaks Tracking Algorithm
using Particle Swarm Optimization Incorporated with Artificial Neural