Luận văn Tìm điểm công suất cuất cực đại của pin mặt trời

Luận văn Tìm điểm công suất cuất cực đại của pin mặt trời Nghiên cứu này trình bày phương pháp tìm điểm làm việc có công suất cực đại của pin mặt trời...

H U

NHI M V LU N V N TH C S

H tên h c viên: NGUY N NG C TRUNG Gi i tính: Nam

Ngày, tháng, n m sinh: 09 - 06 - 1965 N i sinh: TP HCM

Chuyên ngành: Thi t b , m ng và Nhà máy đi n MSHV: 1081031028

I- TÊN TÀI:

TÌM I M CÔNG SU T C C I C A PIN M T TR I

II- NHI M V VÀ N I DUNG:

- N i dung : Tìm đi m công su t c c đ i c a pin m t tr i

- Ph ng pháp nghiên c u : Mô ph ng

- K t qu đ t đ c : Th c hi n đ c mô ph ng gi i thu t tìm đi m công su t c c

đ i c a pin m t tr i

III- NGÀY GIAO NHI M V : 15 - 09 - 2011

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 15 - 06 -2012

V- CÁN B H NG D N: TS TR NG VI T ANH

CÁN B H NG D N KHOA QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH

TS TR NG VI T ANH

H U

L I CAM OAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi Các s li u, k t

qu nêu trong Lu n v n là trung th c và ch a t ng đ c ai công b trong b t k công trình nào khác

Tôi xin cam đoan r ng m i s giúp đ cho vi c th c hi n Lu n v n này đã

đ c c m n và các thông tin trích d n trong Lu n v n đã đ c ch rõ ngu n g c

H c viên th c hi n Lu n v n

Nguy n Ng c Trung

Xin chân thành c m n Ban Giám Hi u, Ban ch nhi m khoa C - i n –

i n t , Phòng qu n lý sau đ i h c c a Tr ng i H c K thu t Công ngh Tp.HCM đã t o nh ng đi u ki n t t nh t v v t ch t l n tinh th n đ chúng tôi hoàn thành t t lu n v n này

Xin chân thành cám n đ n t t c Quí Th y, Cô c a Tr ng i H c K thu t Công ngh Tp.HCM đã gi ng d y, trang b cho tôi nh ng ki n th c r t b ích và quí báu trong su t quá trình h c t p c ng nh nghiên c u sau này

Xin c m n b n bè, đ ng nghi p và đ c bi t là nhóm th c nghi m chung

Tr ng i H c S Ph m K thu t Tp.HCM và Tr ng i H c K thu t Công ngh Tp.HCM d i s h ng d n c a Th y Tr ng Vi t Anh nh ng ng i luôn giành nh ng tình c m sâu s c nh t, giúp đ và khuy n khích tôi đ cùng nhau v t qua m i khó kh n trong su t quá trình th c hi n lu n v n này

Xin c m n Gia đình đã t o m i đi u ki n đ tôi yên tâm h c t p t t trong

su t th i gian v a qua

Xin c m n Ban Giám Hi u Tr ng Cao đ ng Giao thông V n t i TPHCM

và t t c b n bè thân thu c đã đ ng viên, t o đi u ki n thu n l i và h tr cho tôi

r t nhi u trong quá trình h c t p, công tác c ng nh trong su t th i gian th c hi n

lu n v n

TP.H Chí Minh, tháng 06 n m 2012

Ng i th c hi n Nguy n Ng c Trung

K t qu mô ph ng và th c nghi m cho th y s c n thi t ph i s d ng MPPT trong

h th ng pin m t tr i và b ng vi c s d ng gi i thu t INC, h th ng đã nhanh chóng đ a pin m t tr i vào làm vi c t i đi m có công su t t i u

The simulation results and experiment shows the need to use MPPT solar system and by using the INC algorithm, the system was quickly put photovoltaic to work at optimum power point

H U

M C L C

TRANG

N i dung lu n v n

Ch ng 1 1

T NG QUAN 1

1.1 T ng quan chung v l nh v c nghiên c u, các k t qu nghiên c u trong và ngoài n c đã công b 1

1.2 M c đích c a đ tài 1

1.3 Nhi m v c a đ tài và gi i h n đ tài 4

1.4 Ph ng pháp nghiên c u 4

1.5 N idung lu n v n 5

Ch ng 2 6

C S LÝ THUY T 6

2.1 Mô hình pin m t tr i 6

2.2 B chuy n đ i DC/DC boost converter 13

2.3 i m làm vi c c c đ i c a Pin m t tr i 16

2.4 Các ph ng pháp tìm đi m c c đ i c a pin m t tr i ph bi n 21

2.4.1 Ph ng pháp đi n áp h ng s 21

2.4.2 Ph ng pháp P&O (Perturb and Observe) 22

Ch ng 3 25

CH N GI I THU T B DÒ I M CÔNG SU T C C I C A PIN M T TR I 25

3.1 Ph ng pháp INC (Incremental Conductance) 25

H U

3.2 Mô hình mô ph ng gi i thu t 27

3.2.1 Mô hình Pin m t tr i 28

3.2.2 Gi i thu t INC 31

Ch ng 4 33

K T QU MÔ PH NG 33

4.1 Mô hình pin m t tr i 33

4.2 Gi i thu t MPPT 35

Ch ng 5 42

K T QU TH C NGHI M 42

5.1 Mô hình th c nghi m 42

5.2 K t qu th c nghi m 50

Ch ng 6 54

K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N C A TÀI 54

6.1 K t lu n 54

6.2 H ng phát tri n c a đ tài 54

TÀI LI U THAM KH O 56

PH L C

H U

DANH M C CÁC T VI T T T

PV : PhotoVotaic : Pin quang đi n ( pin m t tr i )

MPPT : Maximum Power Point Tracking : Dò tìm đi m c c đ i

P&O : Perturb and Observe : Ph ng pháp nhi u lo n và quan sát

INC : Incremental Conductance : Ph ng pháp INC

NOCT : Normal Control Ttemperature : Ni t đ v n hành bình th ng

H U

DANH M C CÁC BI U , TH , S , HÌNH NH

TRANG

Hình 1.1 Phân b t ng s gi n ng 3 tháng 1,2,3 n m 2011 2

Hình 1.2 B c x m t tr i t i ba thành ph tiêu bi u n m 2010 .2

Hình 2.1 M ch đi n t ng đ ng c a pin m t tr i .8

Hình 2.2 Mô hình pin m t tr i lý t ng 9

Hình 2.3 Mô đun pin m t tr i 10

Hình 2.4 c tuy n I-V v i các b c x khác nhau 12

Hình 2.5 c tuy n P-V v i các b c x khác nhau 12

Hình 2.6 S đ nguyên lý m ch boost 13

Hình 2.7 M ch đi n khi S đóng 14

Hình 2.8 D ng sóng đi n áp và dòng đi n trên cu n dây L khi S đóng 14

Hình 2.9 M ch đi n khi S m 15

Hình 2.10 D ng sóng đi n áp và dòng đi n trên L khi S m 15

Hình 2.11 c tuy n I-V, P-V c a pin m t tr i v i đi m công su t c c đ i 17

Hình 2.12 Các đi m MPP d i các đi u ki n môi tr ng thay đ i 17

Hình 2.13 S đ kh i c a h th ng MPPT tiêu bi u 18

Hình 2.14 B DC/DC giúp hút công su t c c đ i t pin m t tr i 19

Hình 2.15 Gi i thu t MPPT d a trên các đi n áp h ng s 22

Hình 2.16 c tính c a pin m t tr i 23

Hình 2.17 th PV khi b c x thay đ i và s làm vi c tìm đi m c c đ i c a ph ng pháp P&O 23

Hình 2.18 Gi i thu t P&O 24

Hình 3.1 d c (dP/dV) c a PV 26

Hình 3.2 Gi i thu t InC 27

Hình 3.3 Mô hình pin m t tr i đ c xây d ng trong Matlab/Simulink 28

Hình 3.4 Mô hình pin m t tr i thu g n 28

Hình 3.5 B ng thông s đ u vào c a pin m t tr i 29

Hình 3.6 c tuy n I-V, P-V v i các b c x khác nhau (Nhi t đ pin 25o C) 30

H U

Hình 3.7 c tuy n I-V, P-V v i nhi t đ v n hành khác nhau (b c x 1kW/m2

) 30

Hình 3.8 B ph n đo đi n áp và dòng đi n 31

Hình 3.9 Gi i thu t INC đ c xây d ng trong Matlab & Simulink 31

Hình 3.10 Mô hình mô ph ng đ c tuy n pin m t tr i 32

Hình 3.11 Mô hình mô ph ng gi i thu t 32

Hình 4.1 B c x m t tr i 33

Hình 4.2 c tuy n PV c a pin m t tr i 34

Hình 4.3 c tuy n IV c a pin m t tr i 35

Hình 4.4 i n áp làm vi c c a pin m t tr i 36

Hình 4.5 Dòng đi n làm vi c c a pin m t tr i 36

Hình 4.6 Công su t làm vi c c a pin m t tr i 37

Hinh 4.7 i n áp làm vi c c a pin m t tr i t ng ng v i công su t thu đ c 37

Hình 4.8 B c x m t tr i thay đ i nhanh 39

Hình 4.9 i n áp làm vi c c a pin m t tr i 39

Hình 4.10 Dòng đi n làm vi c c a pin m t tr i 40

Hình 4.11 Công su t làm vi c c a pin m t tr i 40

Hinh 4.12 i n áp làm vi c c a pin m t tr i t ng ng v i công su t thu đ c 41

Hình 5.1 Mô hình th c nghi m 42

Hình 5.2 Pin m t tr i và thông s c a nhà s n xu t 43

Hình 5.3 S đ m ch công su t và b ph n đo l ng dòng đi n 44

Hình 5.4.S đ nguyên lý m ch đi u khi n 45

Hình 5.5 S đ m ch in m ch đi u khi n 46

Hình 5.7 M ch đi u khi n và m ch công su t thi công 47

Hình 5.8 L u đ ch ng trình chính 48

Hình 5.9 L u đ ch ng trình MPPT 49

Hình 5.10 i n áp và công su t và dòng đi n pin m t tr i 52

Hình 5.11 r ng xung kích Mosfet 52

Hình 5.12 C ng đ sáng c a t i là bóng đèn 20W 52

Ngày nay, nhu c u s d ng các ngu n n ng l ng tái t o đang t ng lên m nh

m do b i các ngu n n ng l ng hóa th ch đang d n c n ki t và chúng gây ra

nh ng h u qu v môi tr ng nh hi u ng nhà kính, l l t… Trong các ngu n

n ng l ng tái t o nh n ng l ng sinh kh i, n ng l ng đ a nhi t, gió, th y đi n

nh , n ng l ng m t tr i đang d n tr nên r t ph bi n b i vì chúng có nhi u u

đi m trong ph ng pháp phát đi n, chi phí b o d ng th p, an toàn cho ng i s

d ng, không gây ô nhi m môi tr ng và đ c bi t ngu n tài nguyên này c c k l n

T ng tiêu th n ng l ng c a con ng i trên th gi i hi n t i (tính t ng c ng

t t c các lo i n ng l ng nh d u h a, than đá, th y đi n, v.v.) kho ng 15 nghìn t watt, t c là ch b ng kho ng 1/5000 công su t d tr c a n ng l ng m t tr i cho trái đ t Trong s 15 nghìn t watt công su t n ng l ng mà con ng i đang dùng, thì có đ n 37% là t d u h a, 25% là than đá, và 23% là khí đ t (t ng c ng ba th này đã đ n 85%), là nh ng ngu n n ng l ng c n ki t nhanh chóng và không ph c

h i l i đ c

V i t c đ khai thác hi n t i, thì các ngu n n ng l ng hóa th ch s g n nh

h t đi trong th k 21 T ng lai n ng l ng c a th gi i không th n m nh ng ngu n này, mà ph i n m nh ng ngu n n ng l ng tái t o (renewable energy), ví

d nh n ng l ng gió và th y n ng Nh ng t ng c ng d tr c a t t c các ngu n khác này (trong đó ch y u là gió) ch b ng kho ng 1 ph n tr m ngu n d tr n ng

l ng m t tr i B i v y có th nói t ng lai n ng l ng c a th gi i chính là n ng

l ng m t tr i

Vi t Nam, v trí đ a lý đã u ái cho chúng ta m t ngu n n ng l ng tái t o

vô cùng l n, đ c bi t là n ng l ng m t tr i N m g n đ ng xích đ o, Vi t Nam

H U

thách th c l n cho vi c s d ng pin m t tr i hi n nay do b i giá thành cao và hi u

su t chuy n đ i n ng l ng còn th p Giá c a m t mô đun pin m t tr i kho ng 3.5$/Wp và n u tính c chi phí l p đ t h th ng thì kho ng 7$/Wp d n đ n giá thành đi n n ng phát ra còn r t cao kho ng 0.25 – 0.65 $/kWh g p g n 5 l n đi n

n ng phát ra dùng ngu n n ng l ng hóa th ch [2] Ngoài ra còn các rào c n khác

nh thi u s h tr v chính sách c a chính ph , nh n th c c a m i ng i v n ng

l ng, s tham gia c a các t ch c cá nhân vào các d án phát tri n ngu n n ng

l ng tái t o

kh c ph c nh ng rào c n đó, đ c bi t là liên quan đ n giá thành và hi u

su t c a pin m t tr i r t nhi u gi i pháp đã đ c th c hi n Ví d nh liên quan đ n giá thành c a pin m t tr i, các nhà nghiên c u và s n xu t đã phát tri n công ngh

s n xu t pin theo h ng hi n đ i, liên quan đ n vi c c i thi n hi u su t chuy n đ i

n ng l ng có hai ph ng pháp ch y u đó là c i thi n hi u su t c a pin d a trên công ngh s n xu t pin và c i thi n ph ng pháp s d ng pin m t tr i

Ph ng pháp th nh t, các nhà nghiên c u đã và đang tìm ra r t nhi u các

ph ng pháp nh m nâng cao hi u su t c a pin m t tr i nh dùng v t li u m i, th m chí là ph ng pháp phát đi n m i Ph ng pháp th hai có th đ c th c hi n b ng cách s d ng b thu n ng l ng t p trung đ hút đ c b c x c c đ i ho c s d ng

b dò đi m công su t c c đ i đ đ m b o pin m t tr i luôn v n hành đi u ki n t i

u và công su t pin s đ t đ c c c đ i

Trên th gi i và trong n c đã có nhi u nghiên c u v h th ng pin m t tr i

Ch y u v các l nh v c nh :

n đ nh và nâng cao đi n áp phát ra c a h th ng pin m t tr i [5,6]

Các ph ng pháp đi u khi n nh m đ a h th ng pin m t tr i làm vi c t i

đi m công su t c c đ i [16-26]

Các ph ng pháp ngh ch l u nh m c i thi n ch t l ng đi n trong h th ng

n ng l ng m t tr i [4-15]

n i mà công su t nh n đ c t pin m t tr i là c c đ i Tuy nhiên, đi m v n hành

t i u này không c đ nh mà nó thay đ i theo các đi u ki n môi tr ng đ c bi t là

b c x m t tr i và nhi t đ pin Vì v y tìm đi m làm vi c c c đ i (MPPT) c a pin

m t tr i là m t ph n không th thi u c a h th ng pin m t tr i đ đ m b o r ng các

mô đun pin m t tr i luôn v n hành trong đi u ki n t i u

Có r t nhi u ph ng pháp MPPT đã đ c nghiên c u và công b Các

ph ng pháp khác nhau nhi u khía c nh nh m c đ ph c t p, thông s đo

l ng, s l ng c m bi n yêu c u, t c đ chuy n đ i và giá thành tài s nghiên

c u các ph ng pháp MPPT M c đích c a nghiên c u c a đ tài là đ xu t

ph ng pháp MPPT t i u v i kh n ng đáp ng d i các đi u ki n môi tr ng

b c x thay đ i và có th th c hi n mô hình v t lý v i chi phí th p

1.3 Nhi m v c a đ tài và gi i h n đ tài

- Nghiên c u phân tích mô hình pin m t tr i, phân tích các đ c tuy n I-V,

P-V c a pin m t tr i, s ph thu c các đ c tính c a pin m t tr i d i các đi u ki n môi tr ng

- Phân tích tính c n thi t c a đi m làm vi c c c đ i c a pin m t tr i

- Nghiên c u các gi i thu t MPPT c a pin m t tr i, đ xu t ph ng pháp MPPT kh d ng

- Dùng ph n m m Matlab/Simulink nghiên c u mô hình mô dò tìm đi m

làm vi c c c đ i c a ph ng pin m t tr i

- Thu th p tài li u liên quan đ n đ tài nghiên c u

- Nghiên c u các mô hình toán h c c a pin m t tr i ngh mô hình tính toán c th

- Nghiên c u b t ng áp DC- DC

- Th c hi n mô hình mô ph ng pin m t tr i và các gi i thu t MPPT

- Thi t k thi công b MPPT ki m tra gi i thu t đ xu t

T khi hi u ng quang đi n đ c phát hi n b i nhà v t lí Edmund Becquere

n m 1838 và pin m t tr i đ u tiên đ c phát minh b i Charles Fritts vào n m

1883, k thu t pin m t tr i (PV) đã phát tri n đáng k S phát tri n đó là: c i thi n hi u su t chuy n đ i n ng l ng, thúc đ y quá trình s n xu t, gi m chi phí s n xu t và th m chí c ng gi i thi u c a m t s th h m i c a PV Quá trình phát tri n k thu t PV đ c mô t trong hình 1.4 Hi n nay, hi u su t cao

nh t c a PV (kho ng 40%) đã đ t đ c trong phòng thí nghi m Tuy nhiên,

hi u su t module PV th ng m i còn th p, kho ng 15% Vi c gi m chi phí s n

xu t l n c ng đ t đ c

Hi u su t pin là t s c a n ng l ng đi n t ánh sáng m t tr i Vào bu i

tr a m t ngày tr i trong, ánh m t tr i t a nhi t kho ng 1000 W/m² Trong đó, 10% hi u su t c a 1 module 1 m² cung c p n ng l ng kho ng 100 W Hi u

su t c a pin m t tr i thay đ i t 6% t pin m t tr i làm t silic không thù hình,

và có th lên đ n 30% hay cao h n n a, s d ng pin có nhi u m i n i nghiên

c u trong phòng thí nghi m

Có m t s lo i pin m t tr i nh : đ n tinh th , đa tinh th , vô đ nh hình, nhi u m i n i, t bào n ng l ng m t tr i h u c và pin m t tr i màng m ng,

và m t s lo i khác

Tuy nhiên, nhìn chung pin th ng m i đ c phân thành 3 th h :

a) Th h đ u tiên: lát silic (đ n và đa tinh th )

b) Th h th hai: màng m ng (cadmium telluride [CdTe], copper indium

gallium diselenide [CIGS], và amorphous silicon [a-Si])

c) Th h th ba: polyme/h u c , quang đi n hóa

đi n đang r t phát tri n vì l i ích và nhu c u n ng l ng Nhìn chung, các ng

d ng c a pin m t tr i có th đ c phân lo i thành hai nhóm: nhóm đ c l p và

h th ng k t n i l i đi n

H th ng đ c l p th ng đ c s d ng trong khu v c vùng sâu, vùng xa, h i

đ o H th ng này th ng bao g m m t s thành ph n: n ng l ng m t tr i, c quy d tr và b đi u khi n Bi n t n c ng có th đ c s d ng đ chuy n đ i

đi n DC thành AC B đi u khi n là thành ph n quan tr ng, đ c bi t là đi u khi n quá trình n p, x c quy d tr và ng n ch n vi c s c quá m c hay x quá

m c Ban ngày, pin m t tr i cung c p đi n cho t i và s c cho c quy d tr và ban đêm ch có c quy cung c p đi n cho t i

V c u t o pin m t tr i bao g m m t l p ti p xúc bán d n p-n có kh n ng

bi n đ i tr c ti p n ng l ng b c x m t tr i thành đi n nh hi u ng quang

đi n đ c g i là pin m t tr i Khi ánh sáng chi u t i pin m t tr i, n ng l ng t ánh sáng (các photon) t o ra các h t mang đi n t do, đ c tách ra b i đi n

tr ng i n áp đ c t o ra và đo đ c t i các đi m ti p xúc bên ngoài, vì v y

ta đo đ c giá tr dòng quang đi n khi có t i k t n i vào Dòng quang đi n đ c

t o ra trong pin m t tr i và t l thu n v i c ng đ b c x

Pin quang đi n (pin m t tr i) tiêu bi u cho thi t b chuy n đ i c b n n ng

l ng m t tr i thành n ng l ng đi n C ng đ n ng, nhi t đ c a t bào quang đi n và đi n áp v n hành nh h ng l n đ n đ c tính công su t và dòng

đi n ngõ ra c a pin m t tr i

Ngày nay, quang đi n v n là ngu n n ng l ng t ng đ i đ t ti n Vì v y,

đi u quan tr ng là ph i s d ng pin m t tr i đúng cách đ đ t đ c công su t

t i đa đ t đ c đi u này, các t m pin m t tr i th ng đ c b trí m t v trí c đ nh và nghiêng v phía Nam đ t i u hóa vi c s n xu t n ng l ng hàng ngày và bu i tr a S đ nh h ng t m pin c đ nh c n đ c ch n c n th n đ

H U

nh n đ c n ng l ng c c đ i theo mùa trong n m Khi c n, có th đi u ch nh

h ng đ t pin theo đ nh k C b n, các t m pin có m t đi m ho t đ ng t i u

g i là đi m công su t c c đ i (MPP) ó là m t đi m mà các t m pin có th phát công su t t i đa t ánh sáng m t tr i

M ch đi n t ng đ ng c a pin m t tr i đ c cho nh hình 2.1

Hình 2.1 M ch đi n t ng đ ng c a pin m t tr i

M ch đi n g m có dòng quang đi n IPH, đi t, đi n tr dòng rò RSH và đi n tr

n i ti p RS, đ c tuy n I-V c a pin đ c mô t b ng bi u th c 2.1 [3, 27]:

ph s

V IRq

IPH: dòng quang đi n (A)

IS: dòng bão hòa (A)

q: đi n tích c a electron, q = 1,6x10-19

C k: h ng s Boltzmann’s, k =1,38x10-23

)

M t khác, dòng bão hòa IS là dòng các h t t i đi n không c b n đ c t o ra

do kích thích nhi t Khi nhi t đ c a pin m t tr i t ng dòng bão hòa c ng t ng theo hàm m [3, 27]:

i v i pin m t tr i lý t ng, đi n tr dòng rò RSH = ∞, RS = 0 Khi đó m ch

đi n t ng đ ng c a pin m t tr i đ c cho b i hình 2.2:

Hình 2.2 Mô hình pin m t tr i lý t ng Khi đó, bi u th c (2.1) có th đ c mô t nh bi u th c 2.4

Hình 2.3 Mô đun pin m t tr i

Pin m t tr i chuy n m t ph n b c x m t tr i tr c ti p thành n ng l ng đi n,

nh ng m t ph n đó chuy n thành nhi t c ng v i pin m t tr i có màu d h p th nhi t nên nhi t đ v n hành c a pin có th cao h n nhi t đ môi tr ng Nhi t đ

c a pin d i các đi u ki n khác nhau có th đ c đánh giá qua nhi t đ v n hành bình th ng (NOCT) Nhi t đ v n hành bình th ng đ c đ nh ngh a là nhi t đ

c a pin d i đi u ki n môi tr ng 20 o

C, b c x m t tr i 0.8 kW/m 2

, t c đ gió < 1 m/s

Công th c sau đ c s d ng đ tính toán s khác nhau gi a nhi t đ môi

tr ng (TAmb) và nhi t đ v n hành c a pin m t tr i (TC):

H U

2.2 B chuy n đ i DC/DC boost converter

B bi n đ i DC/DC đ c s d ng r ng rãi trong ngu n đi n m t chi u v i

m c đích chuy n đ i ngu n m t chi u không n đ nh thành ngu n đi n m t chi u

có th đi u khi n đ c Trong h th ng pin m t tr i, b bi n đ i DC/DC đ c k t

 Chi phí th p, hi u su t chuy n đ i cao

 Giao đi n ngõ ra t ng thích v i yêu c u c a t i

M ch boost converter hay còn đ c g i là m ch t ng áp B bi n đ i này

phù h p v i các ng d ng có đi n áp yêu c u l n h n đi n áp đ u vào Nguyên lý

ho t đ ng c a b bi n đ i này d a vào đ c tính l u tr và tích phóng n ng l ng

c a cu n dây

Hình 2.6 S đ nguyên lý m ch boost

H U

Khi S đóng cho dòng qua (TON) , dòng đi n t ngu n ch y qua cu n dây,

n ng l ng t tr ng đ c tích l y trong cu n dây Không có dòng đi n ch y qua

đi t D và dòng t i đ c cung c p b i t đi n C

1 D



 (2.18)

2.3 i m làm vi c c c đ i c a Pin m t tr i

Hi n t i, pin m t tr i v n đ c xem là ngu n n ng l ng đ t đ Vì v y, c n

ph i khai thác công su t l n nh t có th t pin m t tr i đ t đ c đi u đó, pin

m t tr i c n đ c l p đ t t i các v trí thu n l i ví d nh h ng nam, th m chí

đ c đi u khi n xoay theo h ng m t tr i đ thu đ c ngu n n ng l ng c c đ i

V c b n, trên đ ng đ c tuy n PV c a pin m t tr i t n t i m t đi m công su t

c c đ i ng v i dòng đi n và đi n áp t ng ng

Khi pin m t tr i đ c n i tr c ti p v i t i, đi m v n hành c a pin m t tr i

đ c đi u khi n b i t i T ng tr c a t i đ c miêu t nh sau:

H U

o LOAD

o

VR

I

Trong đó, Vo, Io là đi n áp và dòng đi n phát ra c a pin m t tr i

T ng tr t i u c a t i cho pin m t tr i đ c miêu t nh sau:

MPP OPT

MPP

VR

I

Trong đó, VMPP, IMPP là đi n áp và dòng đi n phát ra c a pin m t tr i t i đi m

t i u

Khi giá tr RLOAD b ng v i ROPT, công su t c c đ i s đ c truy n t pin m t

tr i đ n t i Tuy nhiên, trong th c t hai t ng tr này l i không b ng nhau M c đích c a b MPPT là đi u ch nh t ng tr t i nhìn t phía ngu n b ng v i t ng tr

t i u c a pin m t tr i

Thông th ng b bi n đ i DC/DC (t ng áp, gi m áp) đ c ph c v cho vi c truy n công su t t pin m t tr i t i t i B DC/DC ho t đ ng nh thi t b giao ti p

gi a t i và pin m t tr i B ng vi c thay đ i đ r ng xung, t ng tr t i nhìn t phía ngu n s đ c thay đ i b ng v i t ng tr ngu n t i đi m c c đ i, vì v y công su t

c c đ i đ c cung c p cho t i

Hình 2.13 S đ kh i c a h th ng MPPT tiêu bi u

Gi s , đ i v i m ch gi m áp DC/DC (Buck converter), ta có:

VOUT = D.VIN (2.21)

RIN = ROUT/D2 (2.23)

Vì v y, t ng tr ROUT đ c duy trì h ng s b ng vi c thay đ i đ r ng xung, khi đó RIN nhìn t phía ngu n s đ c thay đ i

Hình 2.14 B DC/DC giúp hút công su t c c đ i t pin m t tr i

Hay đ i v i m ch t ng áp (Boost converter), m i quan h gi a đi n áp đ u vào và đ u ra đ c miêu t nh sau:

VIN = ( 1- D) VOUT (2.24)

Gi s , không có công su t t n hao, ta có:

IN OUT OUT IN

I  V (2.25)

Ph ng pháp này s quan h g n đúng gi a đi n áp t i đi m MPP (VMPP) và

đi n áp h m ch VOC v n thay đ i theo nhi t đ và b c x :

VMPP ≈ k.VOC (2.28) Trong đó k là h ng s ph thu c vào đ c tuy n c a PV, đ c xác đ nh b ng cách xác đ nh VMPP và VOC t i các b c x và nhi t đ khác nhau Có nhi u nghiên

ph c t p

H U

Set VrefStart

Sense Vpv

Vpv > Vref

Increase VrefVpv < Vref

Hình 2.15 Gi i thu t MPPT d a trên các đi n áp h ng s

2.4.2 Ph ng pháp P&O (Perturb and Observe)

B MPPT đ c xây d ng d a trên gi i thu t P&O là m t gi i thu t r t ph

bi n b i tính đ n gi n trong gi i thu t c ng nh các thi t b đ th c hi n ph ng pháp này trong vi c dò tìm đi m làm vi c c c đ i c a pin m t tr i

t i m t gia s công su t, và h ng c a gia s không đ i (d ng), khi đó n u công

su t gi m, h ng c a gia s s đ i chi u (âm) C nh v y cho đ n khi đ t đ c MPP, và đi m v n hành s luôn luôn dao đ ng xung quanh đi m MPP

Tuy nhiên ph ng pháp này không tính toán chính xác đ c khi có s thay

đ i nhanh chóng c a b c x m t tr i và coi nó nh là m t s nhi u lo n và d n đ n

k t qu tính toán không chính xác t i đi m c c đ i

Hình 2.17 th PV khi b c x thay đ i và s làm vi c tìm đi m c c đ i c a

ph ng pháp P&O

l p l i ti p theo thay đ i h ng c a nhi u lo n và do đó r i xa h n các đi m công

su t c c đ i( đi m E,F và G r i xa các đi m c c đ i B, C và D) nh đ c hi n th trong hình Vì th , hi n nay khi s d ng ph ng pháp này ph i tìm ki m thêm các

gi i thu t th c hi n kh c ph c nh c đi m trên

Increase Vref

Increase Vref V > 0

Hình 2.18 Gi i thu t P&O

3.1 Ph ng pháp INC (Incremental Conductance)

Qua trình bày nghiên c u các gi i thu t tìm đi m công su t c c đ i c a pin

m t tr i (MPPT) đang đ c ng d ng r ng rãi hi n , bao g m gi i thu t đi n áp

h ng s , P&O trên Tuy nhiên các ph ng pháp này có nh ng khuy t đi m là v i

m t h ng s k đã bi t, đi n áp VMPP có th đ c xác đ nh b ng cách đo VOC đo

VOC, PV ph i đ c ng t t i đ th c hi n phép đo đi u này d n đ n t n hao công

su t Ngoài ra khi b c x m t tr i thay đ i d n đ n sai s l n vì vi c xác đ nh VMPPkhông liên t c H n n a đây c ng ch là ph ng pháp g n đúng nên k t qu s không có đ chính xác cao ( ph ng pháp đi n áp h ng s ) hay không tính toán chính xác đ c khi có s thay đ i nhanh chóng c a b c x m t tr i và coi nó nh là

m t s nhi u lo n và d n đ n k t qu tính toán không chính xác t i đi m c c đ i (ph ng pháp P&O)

Ta có m t trong nh ng ph ng pháp có th kh c ph c các khuy t đi m trên,

đ ng th i tính đ n gi n c a gi i thu t và hi u qu trong vi c tìm đi m MPP c a pin

m t tr i, chi phí th p d áp d ng đã đ c đ a ra , đó là Ph ng pháp InC (Incremental Conductance) d a trên các bài báo khoa h c nh : Jae Ho Lee ,

HyunSu Bae and Bo Hyung Cho “Advanced Incremental Conductance MPPT Algorithm with a Variable Step Size” - Seoul National University School of

Electrical Engineering and Computer Science, Seoul, Korea và “ An investigation

of new control method for MPPT in PV array using DC – DC buck – boost converter”- Dimosthenis Peftitsis, Georgios Adamidis and Anastasios Balouktsis-

ectrical & Computer Engineering Department Democritus University of Thrace,GREECE và m t s bài báo t i m c tài li u tham kh o Ph ng pháp InC

dI/dV = - I/V, t i đi m MPP

dI/dV > -I/V, bên trái đi m MPP

dI/dV < -I/V, bên ph i đi m MPP

i m c c đ i đ c tìm b ng cách so sánh giá tr t c th i I/V v i sai s dI/dV, theo gi i thu t sau trên hình 3.2