ifR f L f
3.3.2. Thiết kế mạch điều khiển cho bộ Boost Converter
Núi chung, bộ tăng thế DC-DC dựng để tăng điện ỏp một chiều từ đầu ra của Dàn Pin mặt trời. Sơ đồ và nguyờn lý hoạt động của bộ tăng thế đó được tỡm hiểu rừ ở chương 2. Ở chương 3 này chỳng ta sẽ mụ phỏng bộ tăng thế trờn phần mềm Matlab – Simulink.
Bộ điều khiển cho bộ Boost Converter lấy tớn hiệu vào là điện ỏp từ dàn
Pin Mặt trời UPV, xuất tớn hiệu ra UDC để đưa tới đầu vào bộ nghịch lưu DC/AC.
Bộ Boost Converter thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi điện ỏp một chiều từ 273,5V lờn 500V. Trong quỏ trỡnh chuyển đổi điện ỏp này cú sự can thiệp của bộ điều khiển lấy điểm cụng suất dàn Pin cực đại MPPT.
Hỡnh 3.10: Sơ đồ mụ phỏng bộ Boost Converter trờn Matlab
Với thụng số: C3 = 100 μF, C1 = C2 = 12000 μF ; L1 = 5 mH, R1 = 0,005 Ω
Hỡnh 3.11: Thụng số mạch Boost Converter
Boost Converter
Nghich luu Pin mat troi
v +-
Tin hieu dong bo
+L1 L1 g C E IGBT1 Vdc V_PV I_PV Enable MPPT Diode1 V_PV I_PV Enable Pulses Dieu khien DC-DC (MPPT) + + + g A B C + N -
Hỡnh 3.12: Mụ tả bộ điều khiển DC-DC (MPPT)
Bộ này cú nhiệm vụ nhận tớn hiệu dũng ỏp từ dàn Pin mặt trời rồi qua xử lý ở hệ thống lấy MPPT để phỏt ra xung điều khiển tới chõn điều khiển G của
IGBT1.
Dưới đõy chỳng ta sẽ tỡm hiểu về bộ duy trỡ điểm cụng suất cực đại MPPT.
* Bộ duy trỡ điểm cụng suất cực đại (MPPT)
Bất kỳ dựng loại biến đổi DC - DC nào (giảm hoặc tăng thế) thỡ cũng cần
một mạch đặc biệt để giữ cho thế của mỏy phỏt pin mặt trời ở giỏ trị tối ưu VM.
Vỡ điều kiện làm việc (như cường độ bức xạ, nhiệt độ,...) luụn biến đổi nờn mạch MPPT phải là một mạch điều khiển vũng kớn.
Mạch điều khiển MPPT được nuụi bằng một tớn hiệu là “ảnh” của cụng suất mỏy phỏt. Tớn hiệu này luụn luụn là tớn hiệu ra của một bộ nhõn tương tự (analog multiplier) mà đầu vào của nú là thế và dũng điện của mỏy phỏt pin mặt trời được lấy qua một điện trở sơn (hỡnh 3.14a). Trong trường hợp dựng bộ tăng thế để nạp ỏc qui, dũng ra tỷ lệ với cụng suất vào, vỡ điện thế của ỏc qui được xem khụng đổi ở tần số làm việc. Khi đú, tớn hiệu điều khiển MPPT cú thể đơn giản lấy qua điện trở nối tiếp trong mạch tải (hỡnh 3.14b).
1Pulses Pulses Saturation
D Pulses
Phat xung dieu khien
V_PVI_PV I_PV on/of f Delta_D MPPT 0.5 Initial Duty Cycle D 3 Enable 2 I_PV 1 V_PV D
Hỡnh 3.13: Sơ đồ nguyờn lý mạch điều khiển MPPT
Hỡnh 3.14: Cỏc mạch cung cấp tớn hiệu tỷ lệ với cụng suất đầu vào của mỏy phỏt: (a)- Bằng bộ nhõn analog, (b)- Bằng sơn
Cú hai loại mạch MPPT. Trong mạch thứ nhất (hỡnh 3.13) người ta dựng một thế xoay chiều đặt vào thế mỏy phỏt để điều chế tớn hiệu vào. Sự phõn giải đồng bộ tớn hiệu cụng suất mỏy phỏt cho phộp biết được mỏy phỏt là đang làm việc ở phớa nào của điểm cụng suất cực đại. Sau đú mạch điện cung cấp những
thụng tin thớch hợp cho bộ điều chế xung rộng để tỏc dụng lờn Ton và do đú hiệu
chỉnh điện thế.
Loại thứ hai của MPPT ỏp dụng hiệu ứng như sau. Tại điểm cụng suất cực đại, điều kiện dừng ổn định được biểu diễn bởi quan hệ: dp = 0. Như cho thấy trong hỡnh 3.15, một bộ khuếch đại vi phõn cung cấp một tớn hiệu tỷ lệ với dp/dt. Mạch điều khiển MPPT Bộ điều chế xung rộng Đồng hồ Chuyển mạch đổi điện Máy phát V I
Máy phát Tới bộ đổi điện
P=V.I
a_ với bộ nhân analog Sơn + I Sơn S S.I P Acqui
b_ với sơn để nạp ác qui -
Hỡnh 3.15: Điều chế và giải mó cho quỏ trỡnh duy trỡ điểm cụng suất cực đại (MPPT)
Hỡnh 3.16: Sơ đồ mạch MPPT vi phõn
Một mỏy phỏt chuyển tiếp (RAMP) cung cấp những biến đổi liờn tục của
mỏy phỏt qua một bộ điều chế xung rộng PWM và nú tỏc dụng lờn Ton. Nếu sự
biến đổi cụng suất tiếp theo dp/dt dương, thỡ điểm làm việc sẽ chuyển động một cỏch liờn tục tới điểm cụng suất cực đại. Cũn nếu sự biến đổi cụng suất dp/dt õm, thỡ tớn hiệu ra của mạch flip-flop sẽ chuyển mạch về phớa õm và làm đổi dấu của ramp của bộ khuếch đại tớch phõn, tức là ngược với thế của mỏy phỏt. Hệ thống này duy trỡ một sự dao động xung quanh điểm làm việc cực đại, với một tần số so sỏnh được với độ chớnh xỏc của bộ khuếch đại và với tần số của PWM. Vớ dụ, với tần số làm việc 20KHz của bộ biến đổi DC/DC, một tần số 500Hz của vũng MPPT là hoàn toàn cú thể thực hiện được.