CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
4.2 Xác định điểm công suất cực đại
Yêu cầu cần xác định các giải thuật thực hiện có bắt chính xác điểm hoạt động có công suất cực đại. Có một số phương pháp sau:
4.2.1 Phương pháp sử dụng điện trở:
Phương pháp sử dụng điện trở thực hiện bằng cách nối thẳng đầu ra của hệ pin quang điện với điện trở. Trong trường hợp kiểm tra ngày 22/07/2014 tác giả sử dụng điện trở với thông số 50 ohm, 5A. Thay đổi giá trị điện trở từ 0 đến 50 ohm, với bước nhảy mỗi lần thay đổi là 5 ohm, ghi nhận lại kết quả đo điện áp và dòng điện qua điện trở trên. Thu được bảng thông số như sau:
Bảng 4.1 Kết quả đặc tuyến pin quang điện thay đổi theo điện trở
R
(Ohm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
I (A) 3.6 3.6 3.5 2.65 2 1.35 1.14 0.94 0.86 0.78 0.75 V (V) 13 16.6 20.5 28.6 32.2 38.3 38.6 38.7 38.7 38.9 38.9 P (W) 46.8 59.76 71.75 75.79 64.4 51.7 44 36.4 33.3 30.4 29.2 Nhìn vào bảng số liệu trên ta có thể thấy được khi tăng giá trị điện trở từ 0 đến 15 thì giá trị công suất tăng theo. Tiếp tục tăng giá trị điện trở lên 20 thì giá trị công suất thu được bắt đầu giảm. Tiếp tục tăng giá trị điện trở thì ta thấy công suất giảm liên tục. Kết luận, giá trị công suất cực đại thu được lớn hơn hoặc bằng 75.79 W, và vùng cho công suất cực đại ứng với giá trị điện trở từ 15 – 20 Ohm, dòng điện áp 2.65 – 2 A, điện áp 28.6 – 32.2 V.
4.2.2 Phương pháp đo cường độ bức xạ mặt trời:
Phương pháp này ta sử dụng một máy đo cường độ bức xạ điện trời với đơn vị W/m2. Sau đó dựa vào thông số kỹ thuật của tấm pin quang điện được cung cấp để nội suy giá trị công suất thu được, bởi vì công suất thu được từ pin quang điện tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ (W/m2).
HVTH: Ngô Ngọc Thạch GVHD: Nguyễn Quang Nam
Hình 4.6 Đo cường độ bức xạ ánh sáng mặt trời
Thiết bị đo cường độ ánh sáng mặt trời được sử dụng bằng cách đặt vuông góc với tấm pin quang điện. Giá trị cường độ bức xạ hiện thời đo được là: 268 W/m2.
Với thông số của tấm pin thì với cường độ bức xạ 1000 W/m2 sẽ cho được công suất 80 W đỉnh, vậy với 268 W/m2 thì ta có thể thu được công suất đỉnh 85.76 W.
4.2.3 Phương pháp tỷ lệ điện áp hở mạch:
Phương pháp tỷ lệ điện áp hở mạch được giới thiệu ở Chương 3. Trong phần này sẽ sử dụng phương pháp tỷ lệ điện áp hở mạch ước lượng giá trị công suất cực đại. Giá trị K của phương pháp này được sử dụng thu được bằng cách nội suy từ thông số kỹ thuật của pin quang điện. K = Vmp/Voc = 17.6/22.1 = 0.79.
Đo điện áp hở mạch của hệ pin quang điện thu được giá trị Voc: 39.3 V.
Áp dụng công thức tính điện tại công suất cực đại ta được:
Vmp = 39.3 * 0.79638 = 31.3 V 4.2.4 Phương pháp quét dòng điện:
Phương pháp quét dòng điện được giới thiệu ở Chương 3. Phương pháp này thường không được sử dụng trong thực tế như một giải thuật. Tuy nhiên, phương pháp này lại cho chính xác công suất cực đại. Tác giả chỉ sử dụng phương pháp này để xác định công suất cực đại. Phương pháp hoạt động bằng cách lập trình điều khiển chu kỳ nhiệm vụ của khóa K từ 1 – 100% để lưu lại các giá trị công suất thu được. Sau đó tìm ra công suất cực đại, điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ về điểm cực trị.
HVTH: Ngô Ngọc Thạch GVHD: Nguyễn Quang Nam
Hình 4.7 Phương pháp quét dòng điện để tìm ra điểm công suất cực đại
Kênh 1: Dòng điện, kênh 2: Điện áp, kênh m: Công suất.
Thực hiện phương pháp quét dòng điện ta thu được hình vẽ trên khi xác lập với các giá trị:
Hiệu điện thế V (V): 31.6 V Cường độ dòng điện I (A): 2.55 A Công suất P (W): 80.58 W
4.2.5 Kết luận
Các kết quả thu được từ việc xác định điểm hoạt công suất cực đại có sự khác nhau.
Bởi vì, sự thiếu chính xác/sai số khi sử dụng phương pháp điện trở, xấp xỉ với phương pháp đo cường độ bức xạ, tỷ lệ điện áp hở mạch. Tuy nhiên, các kết quả thu được đều gần giống nhau.
Theo như phương pháp điện trở ta có thể xác định điểm hoạt động cho công suất cực đại nằm trong khoảng điện trở 15 – 20 Ohm, điện áp 28.6 – 32.2 V, dòng điện 2.65 – 2 A. Các phương pháp khác đều cho công suất thu được lớn hơn giá trị 75.79 W.
Nhưng giao động khoảng 80 W. Vậy phương pháp quét dòng điện là phù hợp và cho kết quả chính xác.
Để tiện cho việc đo đạc thực nghiệm qua dao động ký, tiết kiệm thời gian đo, giảm sự sai số qua các lần thực hiện đo với độ tin cậy cao. Tác giả lựa chọn phương pháp quét dòng điện với nhiều ưu điểm để xác định, kiểm chứng các giải thuật được thực hiện là chính xác và bắt được điểm công suất cực đại.