Kết quả mô phỏng giữa thuật toán đề xuất với lần lượt các thuật toán là P&O, INC, điện áp là hằng số được lần lượt xét trong các trường hợp sau.
Trường hợp 1:
Nhiệt độ T = 250C và bức xạ mặt trời G = 1kW/m2
Hình 5.9 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán P&O
Hình 5.10 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán INC Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán P&O
Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán INC
Hình 5.11 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán U=const
Nhận xét:
Quan sát đồ thị công suất thu được ở nhiệt độ 250C và bức xạ 1kW/m2, ta thấy thuật toán đề xuất có thời gian hội tụ công suất nhanh hơn các thuật toán P&O, INC và điện áp là hằng số. Thời gian hội tụ của thuật toán đề xuất là 0.3s, trong khi đó các thuật toán P&O, INC và điện áp là hằng số có thời gian hội tụ là 0.9s
Trường hợp 2:
Bức xạ G = 1kW/m2 và lần lượt thay đổi nhiệt độ T = 250C, T = 300C, T = 350C, T = 400C
Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán U=const
Hình 5.12 Biểu đồ thay đổi nhiệt độ từ 250C lên 300C, 350C, 400C
Hình 5.13 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán P&O Thời gian (s) Nhiệt độ ( 0 C) Thời gian (s) Công suất
(W) Thuật toán đề xuất
Hình 5.14 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán INC
Hình 5.15 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán U=const
Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán INC
Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán U=const
Nhận xét:
Quan sát đồ thị công suất thu được khi nhiệt độ thay đổi từ 250C lên 300C, 350C, 400C và bức xạ 1kW/m2, ta thấy thuật toán đề xuất có thời gian hội tụ công suất nhanh hơn thuật toán P&O, INC và công suất đạt được cũng lớn và ổn định hơn các thuật toán điện áp là hằng số.
Trường hợp 3:
Nhiệt độ T = 250C và bức xạ mặt trời lần lượt thay đổi với các giá trị G = 0.25kW/m2, G = 0.5kW/m2, G = 0.75kW/m2, G =1kW/m2
Hình 5.16 Biểu đồ thay đổi bức xạ từ 0.25kW/m2 lên 0.5kW/m2, 0.75kW/m2, 1kW/m2 Thời gian (s) Bứ c xạ (kW/m 2 )
Hình 5.17 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán P&O
Hình 5.18 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán INC Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán P&O
Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán INC
Hình 5.19 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán U=const
Nhận xét:
Quan sát đồ thị công suất thu được khi bức xạ thay đổi từ 0.25kW/m2 lên 0. 5kW/m2, 0.75kW/m2, 1kW/m2 và nhiệt độ 250C, ta thấy thuật toán đề xuất có thời gian hội tụ nhanh hơn, công suất đạt được cao hơn và ổn định hơn thuật toán P&O, INC và thuật toán điện áp là hằng số. Công suất tại thời điểm từ 0 đến 1 giây của thuật toán đề xuất có giá trị 30W, từ 1 đến 2 giây có giá trị 58W. Trong khi đó cùng thời điểm các thuật toán P&O, INC và điện áp là hằng số chỉ đạt được công suất trung bình là 10W và 50W.
Trường hợp 4: Thay đổi đồng thời cả nhiệt độ và bức xạ (nhiệt độ tại T =
250C, T = 300C, T = 350C, T = 400C và bức xạ G = 0.25kW/m2, G = 0.5kW/m2, G = 0.75kW/m2, G =1kW/m2) Thời gian (s) Công suất (W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán U=const
Hình 5.20 Biểu đồ thay đổi nhiệt độ từ 250C lên 300C, 350C, 400C
Hình 5.21 Biểu đồ thay đổi bức xạ từ 0.25kW/m2 lên 0.5kW/m2, 0.75kW/m2, 1kW/m2 Thời gian (s) Nhiệt độ ( 0 C) Thời gian (s) Bứ c xạ (kW/m 2 )
Hình 5.22 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán P&O
Hình 5.23 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán INC Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán P&O
Thuật toán đề xuất Thuật toán INC
Thời gian (s)
Công
suất
Hình 5.24 Thời gian, công suất thu được của thuật toán đề xuất và thuật toán U=const
Nhận xét:
Quan sát đồ thị công suất thu được theo thời gian khi bức xạ thay đổi từ 0.25kW/m2 lên 0.5kW/m2, 0.75kW/m2, 1kW/m2 và nhiệt độ thay đổi từ 250C lên 300C, 350C, 400C. Ta thấy, thuật toán đề xuất có thời gian hội tụ nhanh hơn, công suất đạt được cao hơn và ổn định hơn thuật toán P&O, INC và thuật toán điện áp hằng số. Công suất tại thời điểm từ 0 đến 1 giây của thuật toán đề xuất có giá trị 30W, từ 1 đến 2 giây có giá trị 57W. Trong khi đó cùng thời điểm các thuật toán P&O, INC và điện áp là hằng số có công suất trung bình là 10W và 48W.
Thời gian (s)
Công
suất
(W)
Thuật toán đề xuất Thuật toán U=const
Chương 6
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỀN TRONG TƯƠNG LAI
6.1 Kết luận
Mô hình pin quang điện được xây dựng trong Matlab/Simulink với các hàm có sẵn trong thư viện. Quá trình mô phỏng hoạt động của pin quang điện được dựa trên một sản phẩm pin quang điện thực tế là P618-80W.
Mô hình xây dựng trong Matlab/Simulink được khảo sát với các tham số đầu vào là bức xạ mặt trời và nhiệt độ vận hành của pin quang điện, đầu ra là đặc tuyến V-I, V-P, đặc tuyến công suất theo thời gian của pin dưới các điều kiện nhiệt độ và bức xạ thay đổi.
Mô hình pin quang điện đề xuất được xây dựng một cách trực quan giúp khảo sát chi tiết hơn về đặc điểm của các đại lượng thành phần có trong pin quang điện cũng như mô tả pin quang điện dưới dạng vật lý giúp hỗ trợ nghiên cứu các vấn đề liên quan đến chuyển đổi công suất hay nâng cao hiệu suất làm việc của pin quang điện.
Đề tài đã nghiên cứu một số giải thuật MPPT đang được ứng dụng rộng rãi hiện nay, bao gồm giải thuật P&O, INC và điện áp hằng số. Trong đó, giải thuật INC và điện áp hằng số là hai giải thuật phổ biến do bởi tính đơn giản và hiệu quả trong việc tìm điểm công suất cực đại MPP của pin quang điện. Tuy nhiên, dưới điều kiện môi trường thay đổi nhanh, cả hai giải thuật cũng có những hạn chế trong việc tìm ra điểm MPP. Để khắc phục những điểm yếu của giải thuật INC như khi điện dẫn gia tăng lớn quá sẽ làm cho hệ thống hoạt động không chính xác tại điểm MPP và sẽ bị dao động. Đề tài đã đề xuất phương pháp mới kết hợp giữa hai giải thuật INC và điện áp hằng số. Khi kết hợp hai giải thuật này chúng ta có thể giới hạn vùng tìm điện áp MPP bằng cách lựa chọn K nằm trong khoảng 73-80% và chỉ
tìm MPP trong vùng thỏa mãn điều kiện 0.73Voc < VMPP < 0.8Voc. Lúc ấy, nếu muốn tăng hay giảm điện áp ta chỉ cần giảm hoặc tăng Duty.
Kết quả mô phỏng trong Matlab & Simulink cho thấy giải thuật đề xuất có thể tìm được điểm MPP của pin quang điện nhanh hơn và công suất cũng ổn định hơn giải thuật INC và điện áp hằng số. Đồng thời, giải thuật đề xuất cũng khắc phục được những mặt hạn chế của giải thuật INC và điện áp hằng số trong việc tìm điểm MPP.