Luận văn Tối ưu công suất trong hệ thống pin mặt trời

Luận văn Tối ưu công suất trong hệ thống pin mặt trời Một tế bào quang điện (cell), Tấm Pin năng lượng mặt trời (solar cells panel) Pin mặt trời, hay...

Chuyên ngành: Thi t b m ng và nhà máy đi n

Mư s ngành: 60 52 50

Chuyên ngành: Thi t b m ng và nhà máy đi n

Mư s ngành: 60 52 50

TP H CHÍ MIσH, tháng … n m

H U

H

T Iă UăCỌNGăSU T

LU NăV NăTH CăS

Chuyên ngành : Thi t b m ng và nhà máy đi n

Mư s ngành: 60 52 50

TịMăT TăLU NăV NăTH CăS

TP H CHÍ MIσH, tháng 07 n m 2012

σh chúng ta bi t các ngu n nhiên li u d tr nh than đá, d u

m … đ u có h n σgoài ra các d ng n ng l ng này th ng d ng hóa th ch và khi s d ng luôn gây ra ô nhi m môi tr ng xung quanh và làm t ng hi u ng nhà kính

Vi c nghiên c u và s d ng n ng l ng m t tr i là m t trong

nh ng h ng phát tri n đ c nhi u s chú Ủ vì nh ng tính ch t u

vi t c a nó nh : luôn có s n, siêu s ch và g n nh vô t n Do v y

n ng l ng m t tr i ngày càng đ c nhi u n c trên th gi i s

d ng

S d ng thu t toán logic m đi u khi n (FLC: fuzzy logic

cho t i DC

3 C áchăti păc năvƠăph ngăphápănghiênăc u:

power point tracking)

th ng pin m t tr i c p cho t i DC

h th ng pin m t tr i

i u khi n ch n đi m công su t l n nh t là m t ph ng pháp ti p

c n đ c s d ng đ t i u hóa công su t trong h th ng pin m t

tr i, do đó n ng l ng phát ra t m t tr i có th đ c trích xu t t i

đa

Theo đ c tính pin PV m i đi m làm

vi c khác nhau đó công su t ta s thu

đ c khác nhau Trong dưy các đi m làm

vi c s có m t đi m mà đó công su t

thu đ c c c đ i t ng ng v i m t đi n

áp xác đ nh, trong hình 1-1 là đi m V R

đó P = P R = P max Hình 1-1 c tính pin PV xác đ nh đ c đi m công su t c c

1.2 Cácăthu tătoánăMPPT:[14] Có nhi u thu t toán MPPT đư đ c

phát tri n và th c hi n b i các nhà nghiên c u [1-3] nh : Quan sát và

nhi u lo n (P & τ), gia t ng đ d n (IσCond.), h i ti p đi n áp ho c dòng đi n, ph ng pháp logic m và ph ng pháp n ron, đi n áp PV vòng h , Dòng PV ng n m ch Các ph ng pháp s d ng ph

bi n P&τ và IσCond

1.2.1 Ph ngăphápăP&O :[14]

1.2.2 Ph ngăphápăINCond : [14]

- i v i ph ng pháp P&τ Khi có s bi n đ ng c a P và V thì

D s làm t ng t s D ho c gi m D đ chu k ti p theo bu c các đi m

ho t đ ng di chuy n v phía MPP Quá trình này s đ c ti n hành liên

t c cho đ n khi MPP là đ t Tuy nhiên, h th ng s dao đ ng xung quanh MPP su t quá trình này, và đi u này s d n đ n m t n ng l ng

σh ng dao đ ng này có th đ c gi m thi u b ng cách gi m kích th c

Pin quang

đi n

B chuy n

đ i DC-DC

B đi u khi n MPPT

T i

D

P&τ Tuy nhiên, nó đòi h i hai b c m bi n đ xác đ nh dòng và áp

ph c t p

T nh ng nh n xét u và khuy t đi m c a hai ph ng pháp trên

lu n v n nghiên c u s d ng logic m đi u khi n ch n đi m công

su t c c đ i h th ng pin m t tr i c p cho t i DC u đi m c a b

đi u khi n logic m th i gian đ t đi m MPP nhanh và đ t đ

n đ nh MPPT h n so v i b đi u khi n P & O

Ch ngă2: C ăS ăLụăTHUY TăLIểNăQUAN

2.1.Tì nhăhìnhăn ngăl ngăm tătr i:

2.1.1 Tình hình chung:

2.1.2 ngăd ngăn ngăl ngăm tătr iă ăVi tănam: [5]

T i Vi t σam, theo các nhà khoa h c, n u phát tri n t t đi n m t

tr i s góp ph n đ y nhanh Ch ng trình đi n khí hóa nông thôn

2.2.1 Ph ăC aăM tăTr iă:

2.2.2 nhăngh aăt s AM :

2.2.3 Hi u su t c a v t li uăquangăđi n:

M t tr i b c x n ng l ng theo m t dưy r t r ng, tuy nhiên không

ph i tia b c x nào c ng có th t o ra hi n t ng quang đi n Ch có

nh ng tia b c x ( ng v i b c sóng ) có n ng l ng l n h n m c

n ng l ng kích ho t electron (tu t ng ch t bán d n) m i có kh

n ng t o ra hi n t ng quang đi n

Pin quang đi n s d ng ch t bán d n đ bi n đ i ánh sáng thành

đi n n ng K thu t t o pin PV r t gi ng v i k thu t t o ra các linh

ki n bán d n nh transistor, diode … σguyên li u dùng làm pin PV

c ng gi ng nh các linh ki n bán d n khác thông th ng là tinh th silicon thu c nhóm IV

Có th nói pin PV là s ng c l i c a diode quang Diode quang

nh n đi n n ng t o thành ánh sáng, thì PV nh n ánh sáng t o thành

đi n n ng

2.3.1 S ăđ m ch đ năgi n c a pin PV:

Hai tham s quan tr ng c a PV là dòng ng n m ch I sc và đi n áp h

m ch V oc

)

V i:I 0 : dòng đi n ng c c a Diode; q : đi n tích electron; k : h ng

s Boltzman; T : nhi t đ tuy t đ i (K)

2.3.2 S ăđ m chăPVăkhiăcóătínhăđ n các t n hao:

C ng nh diode pin PV trong th c t luôn có t n hao, đ c tr ng

2.3.3 ArrayăPVăvƠăcácă nhăh ngătácăđ ng:

σgoài ra đ c tính c a pin PV còn b nh h ng b i nhi u y u t

nh c ng đ chi u sáng, nhi t đ , hi n t ng bóng râm … b o

Ch ngă3: CÁCăB ăCHUY Nă IăDC - DC

-I v

B t o xung t ng áp DC g i là b chuy n đ i Boost 0 < V S < V 0

4.1.1 Kháiăni măc ăb năv ăđi uăkhi năm :

4.1.2 nhăngh aăt păm : [8]

T p m F xác đ nh trên t p kinh đi n X là m t t p mà m i ph n t

c a nó là m t c p giá tr (x, F (x)), v i x X và F (x) là m t ánh x :

F (x) : X [0 1] (4.1)

4.1.3 Cácăthu tăng ătrongălogicăm ă:

cao t p m F là giá tr h = Sup F (x), trong đó sup F (x) ch giá

tr nh nh t trong t t c các ch n trên c a hàm F (x)

Các d ng hàm thu c (membership function) trong logic m : Có r t

nhi u d ng hàm thu c nh : Gaussian, PI-shape, S-shape, Sigmoidal,

Z- shape …

4.1.4 Bi năngônăng :

Bao g m: Bi n ngôn ng (linguistic variable); T p h p s h ng

bi n ngôn ng (term-set) S h ng bi n ngôn ng (term)

thu c (membership function):

h p thành

4.1.6.2 Phépăsuyădi năm ă:

4.1.6.2.1 Phépăsuyădi năđ năthu nă:ă

Các hàm thu c cho m nh đ h p thành A B th ng hay dùng:

4.1.6.2.2 Phépăsuyădi năm :ă

T nguyên t c c a Mamdani và phép suy di n m ta có th xác

đ nh hàm thu c cho các m nh đ h p thành B’=A B

L u t h p thành max-MIN và max-PRτD đ c s d ng nhi u nh t

4.1.6.3.2.b Cácă b că xácăđ nhă hƠmăthu căµR’(y)ăc a lu tă

Rn : neáu = An thì = Bn

(4.7)

4.1.6.3.3.a Lu tăh păthƠnhăMax-Min

4.1.6.3.3 b Lu t h păthƠnhăMax-Prod

4.1.6.3.3.c Lu tăăh păthƠnhătrênăc uătrúcăMISO [8]

4.1.6.3.4 Lu tăh păthƠnhăcóăhaiăm nhăđ ăh păthƠnhăMax-Min : 4.1.7 Gi iăm :

i m y’ đ c xác đ nh là hoành đ c a đi m tr ng tâm mi n

đ c bao b i tr c hoành và đ ng B’(y) Trong đó S là mi n xác

đ nh c a t p m B’

Công th c xác đ nh : y’ =

S

S (y)dy

) ( y dy

4.1.8 Môăhìnhăm ăTagaki-Sugeno :

tr ng thái m l n mô t linh ho t h th ng Theo Tagaki/Sugeno thì

m t vùng m LX k đ c mô t b i lu t :

4.1.9.1 C uătrúcăm tăb ăđi uăkhi năm :

M t b đi u khi n m g m 3 khâu c b n: Khâu m hoá; Th c

hi n lu t h p thành và Khâu gi i m

4.1.9.2 NguyênălỦăđi uăkhi năm :

4.2 i uăkhi năm ătr căti p:

4.2.1 C uătrúcăb ăđi uăkhi năm ătr căti p:

Bao g m:B đi u khi n m c b n; Kh i ti n x lý; Kh i h u x lỦ

4.2.2.ăThi tăk ăb ăđi uăkhi năm ătr căti păd aăvƠoăkinhănghi m

chuyên gia:

4.3.1 i uăkhi năPIDăm ădùngăh ăquiăt căMamdani:

Theo lỦ thuy t đi u khi n kinh đi n, b đi u khi n PID là b đi u

khi n có tín hi u ra t l tuy n tính v i tính hi u vào, vi phân tín hi u

vào và tích phân tín hi u vào theo bi u th c:

(4.11)

4.3.1.1 i uăkhi năPDăm : 4.3.1.2 i uăkhi năPIăm :

4.3.1.3 i uăkhi năPIDăm :

4.3.2 i u khi năPIDăm ădùngăh ăquiăt căSugeno :

Cách đ n gi n nh ng r t hi u qu đ thi t k b đi u khi n PID có

thông s thay đ i theo đi m làm vi c là s d ng b đi u khi n m

v i các quy t c Sugeno Quy t c làm vi c th có d ng:

σ u là và … là thì:

(4.12)

4.3.3.ă i uăkhi năh ăMIMOă:

5.1 Gi iăthi uăv ăđ cătính t i : [6]

M i PV có m t đ c tính I-V c th Khi t i khác nhau hay trong

Ta th y cùng v i m t pin PV, khi thay đ i t i khác nhau ta thu

đ c các đi m làm vi c khác nhau, t ng ng là các công su t thu

đ c khác nhau P=UI.Trong vô s đi m làm vi c khác nhau, có m t

dt

t de K d e K t e K t

t I P

) ( )

( )

) (

( )

Hình 5-2 Thay đ i t i R đi m ho t đ ng thay đ i trên đ th I-V c a PV [6]

5.1.2 T iăđ ngăc ăDC:

5.1.3 T iăs căpin:

5.2 i uăkhi năch năđi măcôngăsu tăc căđ iă(MPPT):

5.2.1 M căđíchăc aăMPPT:

σh đư phân tích m c (5-1) thu đ c công su t c c đ i c n xác

đ nh đi m MPP, và đ đ t đ c đi u này ng i ta dùng b MPPT đ

tính toán đi m làm vi c c c đ i, sau đó đi u khi n b dc/dc đ đ t

đ c đi m làm vi c này Trong lu n v n, b Boost đ c dùng cho

gi i thu t MPPT

5.2.2 Cácăph ngăphápăđi uăkhi năMPPT:

5.2.2.1 Ph ngăphápăquanăsátănhi uălo nă(PO): [10,11,13,14]

- N u t ng đi n áp, công su t thu đ c gi m, thì chu k sau gi m đi n áp

- N u gi m đi n áp, công su t thu đ c t ng, thì chu k sau ti p t c gi m

vào E(k) th hi n t i th i đi m k đi m

làm vi c n m bên trái ho c bên ph i

đi m MPP, trong khi đ u vào CE (k) th

hi n h ng di chuy n c a th i đi m này

đ i c a sai s CE và ngõ ra t s đ r ng xung D b ng các t p

m [14]

Hàm thành viên đ c bi u di n b ng n m giá tr ngôn ng là:

Âm nhi u (σB:negative big), âm ít (σS: negative small), b ng không

(ZE: zero), d ng ít (PS: positive small), và d ng nhi u (PB:

M hóa (Fuzzification)

Suy di n m (Inference)

Gi i m (Defuzzification)

Các qui t c (Rules)

E(k) CE(k)

positive big) M i giá tr ngôn ng E, CE, D này đ c mô t b ng

m t t p m có hàm thu c µ(E), µ(CE), µ(D)

6.1.4 Quiăt căđi uăkhi năm :

6.2.2 B ăchuy năđ iăDCăậ DC:

6.2.2.1 B ăchuy năđ iăbuck:

Hình 6-6 B chuy n đ i

Buck trong simulik[19]

6.2.2.2 B ăchuy năđ iăBoost:

Hình 6-7 B chuy n đ i

Boost trong simulik[19]

6.2.2.3 B ăchuy năđ iăBuckăBoost:

Hình 6-12 áp ng đi n áp và công su t dùng ph ng pháp P&τ

Ch ngă7 : K TăLU NăVĨăKI NăNGH

7.1 K tălu n :

K t qu mô ph ng thu đ c c a b đi u khi n m đ c so sánh v i

b đi u khi n quan sát nhi u lo n (P&τ) K t qu cho th y b đi u khi n m làm vi c v i hi u su t cao, ch c ch n và thi t k đ n gi n

σh v y, qua nghiên c u và k t qu mô ph ng c a ph ng pháp đ

P PO

P FLC

V FLC V PO

xu t đư k tăăh păđ căbƠiătoánăđi uăkhi năm ăvƠăbƠiătoánăt iă uă

côngăsu tătrongăh ăth ngăpinăm tătr i

7.2 H năch :

Trong lu n v n , vi c đ xu t ph ng pháp đi u khi n MPPT dùng

ph ng pháp logic m còn m t s h n ch nh vi c xây d ng các hàm liên thu c và các lu t đi u khi n ch a đ c phong phú, ch a

đ a nhi u kinh nghi m cho lu t suy di n đ đi u khi n MPPT

K t qu mô ph ng trên đây d a trên các gi thi t là b bi n đ i dc/dc đáp ng đ c hoàn toàn các giá tr đi n áp yêu c u c a h MPPT, các linh ki n đi n t công su t lỦ t ng …, trong th c t các

b dc/dc, các linh ki n đi n t công su t … c ng có các nh h ng

r t quan tr ng đ n v n đ n ng l ng, cho nên mu n có cái nhìn t ng

th ph i xét đ n h t t t các y u t này

7.3 Ki năngh ăvƠăh ngăphátătri năđ ătƠi :

σ i dung lu n v n này khi gi i quy t v n đ h MPPT ch y u t p trung gi i quy t s bi n đ i công su t do thay đ i c ng đ chi u sáng c a m t tr i gây nên Trong th c t còn có hi n t ng bóng râm làm nh h ng r t nghiêm tr ng đ n pin PV v n ch a gi i quy t

đ c, hy v ng các đ tài ti p theo có th gi i quy t v n đ này Tri n khai ph ng pháp s d ng logic m đi u khi n ch n đi m công su t l n nh t h th ng pin m t tr i c p cho t i DC b ng th c nghi m

TĨIăLI UăTHAMăKH O

[1] Roberto Faranda, S.L., Energy Comparison of MPPT Techniques for PV Systems WSEAS Trans on POWER SYSTEMS, vol 3, No.6

[2] V Salas, E.O., A Barrado, A Lazaro, Review of the Maximum Power Point Tracking Algorithms for Stand-alone Photovoltaic

1578

[3] Hohm, D.P and M.E Ropp, Comparative Study of Maximum power point tracking algorithms, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2003, Vol.11, No.1, pp 47-62

khoa h c và k thu t

[5] nang-luong-mat-troi-tai-viet-nam.html

t ng FPGA.ậ n m 2010

[10] Trishan Esram, Student Member, IEEE, and Patrick L Chapman, Senior Member, IEEE - Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques - IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL 22, NO 2, JUNE 2007

[11] B Amrouche, M Belhame and A Guessoum - Artificial intelligence based P&O MPPT method for photovoltaic systems -

16

[12] Weidong Xiao, Student Member, IEEE, William G Dunford, Senior Member, IEEE, Patrick R Palmer, Member, IEEE, and Antoine Capel - Application of Centered Differentiation and Steepest

- Descent to Maximum Power Point Tracking - IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL 54,

NO 5, OCTOBER 2007

[13] Ting-Chung Yu, Yu-Cheng Lin A -Study on Maximum Power Point Tracking Algorithms for Photovoltaic Systems - lunghwa university of Science and Technology 2010.12

[14] Mei Shan Ngan, Chee Wei Tan - A Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms for Stand-alone Photovoltaic Systems -

2011 IEEE Applied Power Electronics Colloquium (IAPEC)

[15] Slamet Widodo - Microcontroller Implementation of Low-Cost Maximum Power Point Tracking Methods for Photovoltaic System -

Southern Taiwan University , Master’s Thesis, 2010

[16] Pongsakor Takun, Somyot Kaitwanidvilai and Chaiyan Jettanasen-Maximum Power Point Tracking using Fuzzy Logic Control for Photovoltaic Systems- Proceedings of International Multiconference of Engineers and Computer Scientists 2011 Vol II, IMECS 2011, March 16-18 2011, Hong Kong

[17] M.S Aït Cheikh, C Larbes, G.F Tchoketch Kebir and A Zerguerras - Maximum power point tracking using a fuzzy logic

PH ăL C

1 File.Măxơyăd ngătrênăMatlabămôăph ngăđ cătínhăPV

2 File.Măxơyăd ngătrênăMatlabămôăph ngăđ cătínhăPVăkhiăc ngă

đ ăchi uăsángăthayăđ i,ănhi tăđ khôngăđ i:

H U

H

IăCHOăPINăM TăTR Iă

RESEARCH AND PROPOSING FUZZY LOGIC ALGORITHM TO FIND A

MAXIMUM POWER POINT IN SOLAR CELL

TịMăT T

ki n nhi t đ và c ng đ sáng thay đ i Ph ng pháp này s d ng m t b đi u khi n logic m ng

d ng cho m t thi t b chuy n đ i DC-DC Trình t các b c thi t k c a b đi u khi n m đ c trình bày cùng v i các mô ph ng c a nó K t qu mô ph ng thu đ c c a b đi u khi n m đ c so sánh

v i b đi u khi n quan sát nhi u lo n (P&τ: Perturbation and Observation) K t qu cho th y b đi u khi n m làm vi c v i hi u su t cao, ch c ch n và thi t k đ n gi n

ABSTRACT

This paper proposes a fine control method for the maximum power point tracking (MPPT) of a photovoltaic system under variable temperature and insolation conditions This method uses a fuzzy logic controller (FLC) applied to a DC-DC converter device The different steps of the design of this controller are presented together with its simulation Results of this simulation are compared to those obtained by the perturbation and observation (P&O) controller They The results show that fuzzy controllers work with high performance, compact and simple design

đ c nhi u n c trên th gi i s d ng Con

ng i đư bi t khai thác và s d ng ngu n n ng

l ng này t r t lâu, tuy nhiên vi c s d ng nó

và th c hi n b i các nhà nghiên c u [1-3] Nói chung, các k thu t MPPT có th đ c chia thành hai lo i, c th là các ph ng pháp tr c

ti p và gián ti p [2] Các thu t toán MPPT tr c

ti p bao g m: (P&τ), gia t ng đ d n

ti p đi n áp ho c dòng đi n, ph ng pháp logic m (FLC: Fuzzy logic controller) và

ph ng pháp n ron Các ph ng pháp gián

ti p bao g m: i n áp PV vòng h , Dòng PV

ng n m ch Các ph ng pháp s d ng ph

bi n P&τ và IσCond.[4]

Trong nghiên c u c a bài báo s d ng b b

đi u khi n FLC đ theo dõi đi m MPP (Maximum power point: i m làm vi c mà t i

đó công su t thu đ c c c đ i) c a hê th ng

PV Khi nhi t đ và c ng đ b c x thay đ i

b FLC có tác d ng tính toán t s đóng c t

đ c s d ng cho t i khác nhau hay trong

đi u ki n môi tr ng khác nhau s làm vi c

đi m ho t đ ng khác nhau, ta s có m t công

đ c tuy n s nâng cao ng th ng I-V c a

t i tr s giao đ ng I-V c a PV đi m làm

vi c (hình 2) [5]

Hình 2: Thay đ i t i R đi m ho t đ ng thay

đ i trên đ th I-V c a PV

Ta th y cùng v i m t pin PV, khi thay đ i t i

khác nhau ta thu đ c các đi m làm vi c khác

nhau, t ng ng là các công su t thu đ c

khác nhau, có m t đi m mà t i đó công su t thu đ c ta g i là đi m công su t c c đ i MPP,

t ng ng v i nó là các thông s V m , I m , P m

Vì v y, khi k t n i tr c ti p gi a các ngu n

và t i (Hình 1), công su t c a pin PV c p cho

t i hi m khi đ t c c đ i, đi m làm vi c không

ph i là t i u [4]

kh c ph c v n đ trên, đ t gi a pin PV và

t i b chuy n đ i DC-DC, b MPPT đi u khi n đóng c t b DC-DC, đ công su t c p cho t i luôn đ t c c đ i (Hình 3)[4]

Hình 3: S đ kh i c a b đi u khi n MPPT σgoài ra đ c tính c a pin PV c ng nh h ng khi nhi t và c ng đ sáng thay đ i (Hình

khi n đóng c t b DC-DC, đ công su t c p cho t i luôn đ t t i u

Pin quang

đi n

B chuy n

đ i DC-DC

B đi u khi n MPPT

H U

H

mô ph ng thu t toán P&τ và FLC s

d ng b chuy n đ i boost, đ c mô t nh

l u đ gi i thu t ph ng pháp P&τ Gi i thu t

P&τ d a trên s thay đ i P theo V đ đ a

ra t s đ r ng xung D thích h p

Hình 6: L u đ gi i thu t thu t toán P&τ

D a theo hình 6 khi có s bi n đ ng c a P

và V thì D s làm t ng t s D ho c gi m

D đ chu k ti p theo bu c các đi m ho t đ ng

di chuy n v phía MPP Khi công su t và đi n

áp PV cùng t ng ho c cùng gi m s làm t ng

t s D Khi công su t PV t ng, đi n áp PV

gi m và ng c l i s làm gi m t s D Quá

trình này s đ c ti n hành liên t c cho đ n

khi MPP là đ t Tuy nhiên, h th ng s dao

đ ng xung quanh MPP su t quá trình này, và

cao, ch c ch n và thi t k đ n gi n σgoài ra

k thu t FLC làm vi c v i đ u vào không chính xác, không c n m t mô hình toán h c chính xác và nó có th x lỦ phi tuy n σó d a trên ki n th c và kinh nghi m c a ng i dùng

ch không ph i là s hi u bi t k thu t c a h

th ng Các kh i chính c a FLC (hình7) bao

g m: Hai bi n rõ đ u vào sai s E và s thay

đ i c a sai s CE t i k l n l y m u xác đ nh theo bi u th c (3) và (4); m hóa (Fuzzification); các qui t c đi u khi n m (rules); suy di n m (inference); gi i m (defuzzification); bi n ra là t s đ r ng xung

P(k) > P(k-1) V(k) > V(k-1)

Suy di n m (Inference)

Gi i m (Defuzzification)

Các qui t c (Rules)

Danh sách quy t c (Rule list)

Ngõ ra hàm thành viên (Input membership functions)

M hóa ( Fuzzification)

ánh giá quy t c (Rule evaluation)

Gi i m (Def uzzification)

H U

H

u vào E(k) th hi n t i th i đi m k đi m

làm vi c n m bên trái ho c bên ph i đi m

MPP, trong khi đ u vào CE (k) th hi n h ng

di chuy n c a th i đi m này

Bi n m đ c bi u di n b ng n m giá tr

ngôn ng là: Âm nhi u (σB: Negative big), âm

Z ero), d ng ít (PS: Positive small), và d ng

nhi u (PB: Positive big) M i giá tr ngôn ng

này đ c mô t b ng m t t p m có hàm thu c

đ c ch n nh (hình 9) σ m giá tr ngôn ng

đ c s d ng chung cho các bi n vào và bi n

ra

Hình 9: Mô t các giá tr ngôn ng c a sai s

ngõ vào E, thay đ i c a sai s CE và ngõ ra t

s đ r ng xung D b ng các t p m

Quá trình m hóa đ u vào E, CE và đ u ra D,

là ánh x t giá tr rõ E,CE, D thành véct µ(E,

Mam dani và d a vào lu t h p thành m

min-max, r t d dàng xây d ng lên t i 25 quy t c

đi u khi n nh th hi n trong B ng 1

th c hi n gi i m ta ch n ph ng pháp

gi i m thông d ng là ph ng pháp đi m tr ng tâm đ tính toán giá tr rõ nét đ u ra c a FLC

là t s đ r ng xung, bi u th c (6)

Toàn b h th ng logic m đ c th nh

đ xác đ nh qui t c đi u khi n m Sau đó gi i

m đ c áp d ng đ suy giá tr rõ nét đ u ra

Hình 10: S đ h th ng FLC

3.ăK TăQU ăVĨăTH OăLU N:

Mô ph ng pin MSX 120, có các thông s c

(Min- Max)

Iput 1 E MF ( NB , NS , ZE , PS , PB )

Rule 1 : If ( E is PB) and ( CE is PB) then ( D is ZE)

Max Output D

Rule 2 : If ( E is PS) and ( CE is PB) then ( D is ZE ) Rule 3 : If ( E is ZE) and ( CE is PB) then ( D is NS) Rule 4 : If ( E is NS) and ( CE is PB) then ( D is PS) Rule 5 : If ( E is NB) and ( CE is PB) then ( D is PB)

Rule 25 : If ( E is NB) and ( CE is NB) then ( D is ZE)

Iput 1 CE MF ( NB , NS , ZE , PS , PB)

(6)

(5)

Qua đáp ng đi n áp, và công su t c a thu t

công su t, ta nh n th y đáp ng c a ph ng pháp FLC nhanh, ít dao đ ng và th i gian đi

200W/m 2

400W/m 2

- σghiên c u mơ ph ng pin quang đi n và

MPPT

- S d ng logic m đi u khi n ch n đi m

cơng su t l n nh t h th ng pin m t tr i c p

cho t i DC

- Mơ ph ng h th ng đi u khi n trên

K t qu mơ ph ng thu đ c c a b đi u khi n FLC đ c so sánh v i b đi u khi n

1 Roberto Faranda, S.L., Energy Comparison

of MPPT Techniques for PV Systems WSEAS Trans on POWER SYSTEMS, vol 3, No.6

2 V Salas, E.O., A Barrado, A Lazaro, Review of the Maximum Power Point

1578

3 Hohm, D.P and M.E Ropp, Comparative Study of Maximum power point tracking algorithms, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2003, Vol.11, No.1, pp 47-62

4 M.S Aït Cheikh, C Larbes, G.F Tchoketch Kebir and A Zerguerras - Maximum power point tracking using a fuzzy logic control scheme - Revue des Energies Renouvelables Vol 10 N03

5 Gilbert, 2004, Chapter 8, Chapter 9,

Renewable and efficient electric power systems

6 Mei Shan Ngan, Chee Wei Tan - A Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms for Stand-alone Photovoltaic Systems - 2011 IEEE Applied Power Electronics Colloquium (IAPEC)

7 Pongsakor Takun, Somyot Kaitwanidvilai and Chaiyan Jettanasen-Maximum Power Point Tracking using Fuzzy Logic Control for Photovoltaic Systems- Proceedings of International Multiconference of Engineers and Computer Scientists 2011 Vol II, IMECS 2011, March 16-18 2011,Hong Kong

Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá Lu n v n và Khoa qu n lỦ chuyên

ngành sau khi Lu n v n đư đ c s a ch a (n u có)

Ch t ch H i đ ng đánh giá LV Khoa qu n lỦ chuyên ngành

NHI MăV ăLU NăV NăTH CăS

H tên h c viên: T ăMinhăC ng Gi i tính: Nam

σgày, tháng, n m sinh: 01 -07 ậ 1965 σ i sinh: Tân Hi p ậ Kiên giang

Chuyên ngành: Thi t b m ng và nhà máy đi n MSHV:1081031003

I- TểNă ăTĨI:

T Iă UăCỌNGăSU TăTRONGăH ăTH NGăPINăM TăTR I

II- NHI MăV ăVĨăN IăDUNG:ă

- Nghiên c u gi i thu t track đi m công su t c c đ i cho h pin m t tr i

- xu t gi i thu t dò tìm công su t c c đ i cho h pin m t tr i

III- NGĨYăGIAOăNHI MăV :

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 đư

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

H căviênăth căhi năLu năv n

T Minh C ng

H U

H

Trong th i gian h c t p và nghiên c u hoàn thành lu n v n t t nghi p, em đư

nh n đ c r t nhi u s đ ng viên và giúp đ

Tr c h t, em xin bày t lòng bi t n sâu s c t i th y Ti n s σguy n Thanh

Ph ng, σg i đư t n tình h ng d n, truy n th nh ng kinh nghi m chuyên môn v i

t t c ni m đam mê nghiên c u khoa h c trong su t th i gian em th c hi n lu n v n

này

Xin chân thành c m n QuỦ Th y, Cô Tr ng i H c K Thu t Công σgh TP

H Chí Minh đư trang b cho em m t kh i l ng ki n th c r t b ích và quí báu trong

quá trình h c t p và nghiên c u σh ng ki n th c th c đó đư t o n n t ng v ng ch c

giúp em hoàn thành t t lu n v n và xa h n n a là s d ng nh ng ki n th c đó đ ph c

v ngh nghi p c a em sau khi t t nghi p

Em xin chân thành c m n gia đình và nh ng ng i thân yêu đư luôn đ ng viên

giúp đ , là ch d a tinh th n v ng ch c đ em có th v t qua nh ng khó kh n trong

th i gian h c và nghiên c u làm lu n v n

Sau cùng tôi luôn c m n đ n nh ng ng i b n đư giúp đ và chia s kinh

nghi m h c tâp và nghiên c u trong su t quá trình th c hi n lu n v n

Xin kính chúc s c kh e và chân thánh c m n!

TP.HCM, ngày 15 tháng 06 n m 2012

H c viên th c hi n

T Minh C ng

H U

H

Bài lu n v n nghiên c u m t ph ng pháp đi u khi n t t đ t i u công

su t h th ng quang đi n, d i đi u ki n nhi t đ và c ng đ sáng thay đ i

Ph ng pháp này s d ng m t b đi u khi n logic m ng d ng cho m t thi t

b chuy n đ i DC-DC Trình t các b c thi t k c a b đi u khi n m đ c

trình bày cùng v i các mô ph ng c a nó K t qu mô ph ng thu đ c c a b

đi u khi n m đ c so sánh v i b đi u khi n quan sát nhi u lo n (P&τ) K t

qu cho th y b đi u khi n m làm vi c v i hi u su t cao, ch c ch n và thi t

k đ n gi n

H U

H

This master thesis research a fine control method for the maximum power point

tracking (MPPT) of a photovoltaic system under variable temperature and insolation

conditions This method uses a fuzzy logic controller (FLC) applied to a DC-DC

converter device The different steps of the design of this controller are presented

together with its simulation Results of this simulation are compared to those

obtained by the perturbation and observation controller They The results show

that fuzzy controllers work with high performance, compact and simple design

qq

4.3.1 i u khi n PID m dùng h qui t c Mamdani: 56

4.3.2 i u khi n PID m dùng h qui t c Sugeno : 60

S ăD NGăLOGICăM ă I UăKHI NăT Iă UăCỌNGăSU T

6.1 Thu t toán logic m : 74

6.2 Mô hình hóa và k t qu mô ph ng các thành ph n c a h th ng: 83

6.2.1 Pin qunag đi n: 83

1 File.M xây d ng trên Matlab mô ph ng đ c tính PV 106

2 File.M xây d ng trên Matlab mô ph ng đ c tính PV khi c ng đ chi u sáng thay đ i,

nhi t đ không đ i: 107

LÝ L CH KHOA H C ……… 125

- PV (Photovoltaic): Pin quang đi n, bi n quang n ng thành đi n n ng

- MPP(Maximum power point): i m làm vi c mà t i đó công su t thu đ c

c c đ i

- MPPT(Maximum power point tracking): i u khi n ch n v trí thu đ c công

su t c c đ i

- H MPPT: ng d ng đi u khi n cho pin quang đi n photovoltaic (PV)

- P&O(Perturb & Observe): Thu t toán quan sát và nhi u lo n (bi n đ i đ đ t

đ n đi m c c đ i), còn g i là ph ng pháp “Hill climbing: Leo đ i”

- IncCond (Incremental Conductance):Thu t toán đ d n

- FLC (fuzzy logic controller): Thu t toán đi u khi n logic m

- DC(Direct current): i n m t chi u

- PID(Proportional Intergral Derivative) : o hàm và tích phân v i s li u là

m t dãy giá tr

- PD(Proportional Integral Derivative): i u khi n t l vi phân

- PI (Proportional Integral Derivative): i u khi n t l tích phân

- PID (Proportional Integral Derivative): i u khi n t l tích phân vi phân

- PWM(Pulse-width modulation): i u ch đ r ng xung

- IR(Infrared): Tia h ng ngo i

- UV( UltraViolet): Tia c c tím

- AM (Air Mass ratio): T s kh i khí Ph b c x

- FF (Fill Factor): Là h s l p đ y

B ng 2 - 1 Ti m n ng n ng l ng m t tr i khu v c phía σam [4] 10

B ng 2 - 2 L ng t ng b c x m t tr i trung bình ngày c a các tháng trong n m

m t s đ a ph ng Vi t σam [4] 10

B ng 4 - 1 Xác đ nh hàm thu c µB’(y) theo quy t c h p thành MIσ [8] 45

B ng 4 - 2 Xác đ nh hàm thu c theo lu t giao [8] 47

B ng 5 - 1 Tóm t t gi i thu t Pτ [10] 69

B ng 6 - 1 B ng ch n t s D c a FLC [17] 80

Hình 2- 14 N i n i ti p nhi u module PV đ t ng đi n áp [6] 19

Hình 2- 15 N i song song nhi u module PV đ t ng dòng đi n [6] 20

Hình 2- 16 K t n i h n h p đ t ng áp và dòng [6] 20

Hình 2- 17 c tính PV ph thu c c ng đ sáng và nhi t đ [6] 20

Hình 2- 18 Hi n t ng m t pin PV b bóng râm [6] 21

Hình 2- 19 c tính PV khi m t pin b bóng râm[6] 21

Hình 2- 20 c tính PV khi nhi u pin b bóng râm [6] 22

Hình 2- 21 B o v pin PV khi b bóng râm [6] 22

Hình 2- 22 c tính PV khi không có và có diode bypass b o v [6] 22

Hình 4- 4 Bi u di n hàm thu c theo quy t c h p thành min [8] 41

Hình 4- 5 Bi u di n hàm thu c theo quy t c h p thành PRτD [8] 42

H U

H

Hình 4- 20 B đi u khi n PD m dùng h quy t c Mamdani [8] 57

Hình 4- 21 B đi u khi n PI m dùng h quy t c Mamdani [8] 58

Hình 4- 22 B đi u khi n PID m dùng h quy t c Mamdani [8] 59

Hình 4- 23 B đi u khi n PID m g m đi u khi n PD m và PI m ghép song song

Hình 5- 13 Quan h gi a công su t và đi n áp ngõ ra [10] 69

Hình 5- 14 L u đ gi i thu t thu t toán PO [10] 70

Hình 5- 15 Ph ng pháp Pτ ho t đ ng không hi u qu khi c ng đ chi u sáng

liên t c thay đ i [10] 71

Hình 5- 16 c tính PV 72

Hình 5- 17 L u đ gi i thu t cho ph ng pháp IncCond 73

Hình 6- 1 S đ kh i c a b MPPT [15] 74