Luận văn nghiên cứu Ảnh hưởng của Điện mặt trời kết nối lưới tới công tác vận hành tối Ưu lưới Điện phân phối thành phố nam Định

Những nữa [rd tai diy do sự cải tiên về công nghệ chê tạo pin mặt trời kết hợp với sự phát triển của các thiết bị điện tử công suất, nhiều hệ thống điện mặt đời công suất lớn đá được t

BO GIAO DUC VA DAG TAQ TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KIOA TIA NOT

RHR HK Kg AHR 4 EE

NGO VAN BAO

NGHIÊN CỨU ÄNII HƯỞNG CỦA DIỆN MẶT TRÒI KÉT NÓI LƯỚI TỚI CÔNG TÁC VẬN HÀNH TÓI ƯU LƯỚI

ĐIỆN PHÂN PHỎI THÀNH PHÓ NAM ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGÀNHI: KỸ THUẬT DIEN

HÀ NỘI —2009

_ BO GIAO DUC VA DAO TAO —

TRUONG DAI ITOC BACII KTIOA TIA NOT

NGO VAN BAO

NGHIÊN CỨU ÄNII HƯỞNG CỦA DIỆN MẶT TRÒI KÉT NÓI LƯỚI TỚI CÔNG TÁC VẬN HÀNH TÓI ƯU LƯỚI

ĐIỆN PHÂN PHỎI THÀNH PHÓ NAM ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

MÃ SỐ SV: CB170145

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT

HA NOT-— 2009

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC CÁC CHU VIET TAT

4 Dối tượng và phạm vi nghiên cứu 2c ccccc con cu tr tr re ren

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Những đóng góp mới cửa luận văn TH HH2 HH He gưe

7 Kết câu của luận văn

CHUONG 1 - TONG QUAN CAC NGHIEN CUU VA SU PHAT TRIEN CUA

TE THONG DIEN NANG LUQNG MAT TRO

1.1 Tâm pin năng lượng mặt trời sessiutisunnnssssnesonseecscansecceneeseensannvanansosieeeseeee 4 1.1.1 Lịch sử phát triển của tâm pin nang hrong mat trời [5] 4

1.1.4 Tam pin mặt trời và các cách phép nói module mặt trời 10 1.2 Hệ thống diện năng lượng mặt trời kết nối lưới |1] 14

CHƯƠNG 2- HỆ THÔNG ĐIỆN MẶT TRỜI KẾT NÓI LƯỚI VẢ CÁC YÊU

TÔ ANH HUONG DEN HE THONG DIEN MAT TROL

2.1, Câu trúc của hệ thông, điện năng lượng mặt trời kết nỗi lưới 17 2.1.1 Một số yêu câu khi nổi pin răng lượng mắt tròi với lưới điện [6] 17 2.1.2 Câu trúc của hệ thông năng lượng mặt trời kết nói lưới không dự trữ [2| 17 2.1.3 Các bộ biến đối trong hệ thống điện năng lượng mặt trời kết nói lưới [2] 19 2.2 Ảnh hưởng của cường độ sáng và nhiệt độ đến hệ thống diện mắt trời 26 2.2.1 Mô hình mô phỏng hệ thống điện mặt trời kết nổi hưới 26 2.2.3 Ảnh hưởng của cường độ ảnh sáng [3] - - 35

3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ Ì3J, se nerireeeirrirreeee TỔ

CHƯƠNG 3 —- XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN LƯỚI ĐIỆN PHẦN

3.1 Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội TP Nam Định cee dO 3.2 Hiện trạng vả tình hình cang cấp điện thành phố Nam Định 4Ó)

3.4, Tỉnh toán lưới diện phân phối

LUGT TOT VAN HANH TOI UU LUGT BIEN PHAN PHOT TP NAM BINHS4

42 Anh hướng của điện mặt trời tới điện áp các nút lộ 478 E3.4 35

4.3 Tổng tên thất công suất tác dựng trong toàn bộ lưới điện lộ 478 B34 59 4.4 Tổng công suất tác dụng cần huy động từ trạm biến áp nguồn 64 KÉT LUẬN cecnee

we

LOI CAM DOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên củu của tối Các số liệu, kết quả nêu

trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bổ trong bắt kỹ công trình

1ghiên cứu nào khác Nội dụng luận văn có tham khâo và sử dụng các tải liệu, thông

tin được đăng tải trên các tác phám, tạp chí, bài báo và các trang web theo danh mục

tải liệu tham khảo của luận vẫn

Hà Nội, ngày 0Ï tháng 04 năm 2019

Tác giả

Ngô Văn Bão

DANH MUC CAC CHU VIET TAT

Viết tắt |lTên tiếng Anh [Tên tiếng Việt

TITD — [Blectric power system Hệ thông điện

INC [incremental Conductance tiện dân gia tăng,

MPPT |Maeimum Power Poit Tracking |Bảm công suốt cực dại

MPP |Maxmumn Power Point Điểm công suất lớn nhất

P&O - Purlurb and Obsorver Nhiều loạn và quan sát

PWM_ [Pulse Width Modulation Điền chế đô rộng xung

VBC_ |Voltags Souree Converters Hộ chuyên đổi nguồn áp,

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình I 1 Chất bán dẫn P-N

Hình 1.2 Sơ đề cẩu tạo 1 tắm pìn mặt tre

Hình 1,3 Sơ dé thay thé pin mặt wei

Hình ï 5 Mô hình I Cell, Module va Array pin mat trai

Hình 1,0 Sơ dé bệ thông diện năng lượng mặt tời kết nỗi lưới

Hình 2 1 Câu trúc chung hệ thẳng điện mặt trời nội lưới không dự trữ wd?

+ĩnh 2 2 Sa đồ khối ITTD mặt trời nghịch lưu nguồn áp không cach ty

Link 2.3 Bộ biên đãi DCJOC tăng ép (Boost Converter)

Hình 2, 4 Phương pháp tìm diềm làm việc công suất lớn nhất PAO

Hình 2 5 Lam dỗ thuật toán phương pháp P4O

Hình 2 6 Phương pháp điện dẫn gia lăng

Tình 2 7 Thuật toàn INC điều khiến thông qua điện áp tham chibu Vref

11inh 2.8 Mô bình mô phòng hệ thông điện mặt trời nổi lưới

Hinh 2.9 M6 hinh mé phong dan Pin mat trei

Hình 2.10A46 hình mạch diều chỉnh điện áp DCUDC

Hình 2.11 : Phương pháp điện dẫn gia lăng

“Ninh 2 12 Thuật toán INC

Tình 2.13 Mạch nghịch luu nguồn áp ba pha

Hình 2.14 Sơ đồ khối của mạch điều khiển tin biệu nghịch làu

Hình 2.15 Sơ đề các khói điều khiên trong mô phông Simalink

Hình 2.16 Vòng khóa PL, trong mô phông

Hinh 2.17 Khâu điều kiiễn Cưarremt comral

Hình 2.18 Lười điện kết nỗi với PE

Hình 2 19 Đặc tính Von—.Apme với ảnh hưởng của cường độ sảng.

Hình 2 20 Quan hệ giữa công suất ra PU và cường độ sảng Ir & pin Top Sun- TRM394NA1

TRM245PA05

tình 2 22 Đặc tính Von— Apme với sự ảnh tưởng của nhiệt độ

Link 2.23 Quan bệ giữa công suất ra PƯ và nhiệt độ ?' pin Top Sun-1SA4394

khi Ir=|400;800;1000/ m2

Hình 2.24 Quan hệ giữa công suất ra PV và nhiét d6T pm TrinaSolar-TSM245PA05

Linh 3 1 Lưới điện hình tia

Hình 3 2 Lưới điện hình tia có phân đoạn

-ình 3 3 Lưới kín vận hành hỡ do Ï nguồn cung cấp

1Rnh 3 4 Lưới điện kiểu đường trục

Linh 3, 5118 théng phan phéi điện

Hình 3.6 Sơ d lưới diện 22kU Thành phố Nam Định

Hình 3.7 Điện áp lưới phân phối khi có điện mặt tr

Hình 3.8 Sơ đỗ lưới điện lộ 478 B3.4

Hinh 3.9 M6 hinh phu tai ZIP

1ình 3.10 Luu dé tỉnh toán chế

xác lập cho tai tổng trở không đồi

Hình 3.11 Lưu dỗ tỉnh toàn chế độ xác lập cho tải dòng điện không dé

Hình 3.12 Lưu đồ tính toán chế độ xúc lập cho tải ZIP

Hình 3.13 Phương phâp Newlon-Raphson xữ dụng trong tính toán lưới điện

Hình 4.1 Điện áp tại các mút (tải: 29á = We; 1% = 0%; P% = 100%)

Tình 4.2 Diện áp tại các mút (tải: 296 = 096; 1% = 100%; P% = 04)

Hình 4.3 Điện áp tại các núi (lái: 24 259,196 25%, 9á 5094)

Hình 4.4 Điện dp tại các mát (tải 2% — 25%; 1% — 3096, P% — 25%}

Hình 4.5 Điện áp tại các mút (tải 7% = 509; 196 = 25%; P% = 25%)

Tĩnh 46 Diện áp tại các mút (tải Z96 = 100%; D4 = 0%; P% = 0%)

Hình 4.7 Tổng tốn thất công suấtP (tải: Z2 (4,194 (9,U% 100%)

Hinh 4.8 Téng ton that công sudt P (tdi: 2% — 024; 1% — 10026; P% — 094)

Hình 4.9 Tang ton that cong suitt P (tdi: 79% = 2596; 196 = 2596; P% = 50%)

6

Hinh 4.10 Tổng tốn thai công suất ? (lái: 796 = 2594; 1% = 30%; P% = 2996) 62

Tinh 4.11 Tổng tôn thất công suất P (tải 296 = 5%, Ï% = 259%; P% = 25%6) 62 Hình 4.12 Tổng tôn thất công suất P (lái 26 10094196 (94P94 G0

Hình 4.13 Tổng công suất P lấy từ TRA (tai: tai: 296 — 096; 6 — 024; P% — 100%)

65

Hinh 4.14 Tổng công sudt P lay tir TBA (tit: Z% = 0%; 19% = 100%; P% = 04) 65

Hình 4.15 Tổng công suất lấy từ THA (tit: 29 2596196 25%,P9%6 5026) 66

Hình 4.16 Tổng công suấtP lây từ TRA (tdi 2% — 25%; 1% — 50%; P% — 286) 66

Hình 4.17 Tng công suất P lấy từ TRA (tải 29 = 50%, 196 = 25%; PY = 256) 67

Hinh 4.18 Téng công suất P lây từ THA (tải 294 = 10094; 19 = 096; P%á = 04) 67 Linh 4.19 Téng công suất P cần huy động thêm từ TRA (điện mặt toi gan TRA) 69

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

TIiện nay, điện mát trời là một trong những nguôn năng lượng được đánh giá có tiểm nẵng lớn và có khả năng ứng dụng cao bởi các wu điểm như

- Có thể đưa đến những vùng mà điện lưới khó có thẻ đến được

~ Có thế lắp đặt gản phụ tải đẻ tiết kiệm chỉ phí truyền tải

~ Khả năng phát công suất max vào giờ cao điểm

- Chỉ phí báo dưỡng thấp do câu trúc tĩnh

- Không phát thải các khí gây ô nhiễm môi trường như CO, SO›

Bên cạnh đó các nguồn nắng lượng truyền thông như nắng lượng hoa thach, thủy điện, điện hạt nhân đang bộc lộ nhiều nhược điểm không thể khắc phục (nhu trữ lượng có hạn, gây ô nhiễm môi trường, an toàn cho con người ) khiến cho điện năng,

lượng mặt trời dang được ứng đụng và phát triển nhanh Những nữa [rd tai diy do

sự cải tiên về công nghệ chê tạo pin mặt trời kết hợp với sự phát triển của các thiết bị

điện tử công suất, nhiều hệ thống điện mặt đời công suất lớn đá được tạo ra và cú khả

xăng hỏa lưới dạt hiệu quả cao, De vậy việc nghiên cứu các hệ thống điện mặt trời

kết nếi lưới trở nên rất cắp thiết,

1 Mục đích nghiên cửu

Trone luận văn nay, mục dịch chỉnh của dễ tải gồm:

1- Nghiên cứu điện mặt trời kết nổi lưới

Dinh, lay ngudn dién năng lượng mặt trời chưa được phổ biến rộng rãi nhưng đã

‘bat dau có những hệ thống điện năng lượng mặt trời công suất lớn hòa vào lưới điện khu vực vả trong tương lai nguồn này sẽ phát triển mạnh bởi câ mục đích kinh tế lẫn

mục đích bão vệ môi trường Đề đáp ứng nhú cäu đồ luận văn sẽ Hiên hành: “Nghiên

1

cứu ảnh hưỡng của điện mật trời kết nỗi lưới tới công tác vận hành tôi tụ lưới điện

phân phối thành phố Nam Định”

4 Ti tượng và phạm vi nghiên cứu

Vide hỏa lưới điện mặt trời, đặc biệt 1a khi công suất điện mặt trời lớn có thể gây ra những ảnh hưởng đến lưới về các vẫn để như: 'Lhay đổi trào hưu công suất, gây

hiện tượng sóng hài, ảnh hưởng đến chất lượng điện áp, ồn định điện áp, ồn định góc

pha,

Trong pham vi luận vẫn này, tác giá nghiên cứu dặc tính của diện năng, lượng,

rnặt trời và sự phụ thuộc của chúng vào điều kiện môi trường từ đó có thế khai thác Tiệu quả nguồn điện này Đẳng thời, la cũng nghiên cứu một số giải pháp kết nói hệ thống điện mặt trời với lưới điện trung áp thánh phố Nam Định để đạt hiệu quá tối ưu theo trong muốn rong vận hành

5 Phuong pháp nghiên cứu

“rong luận văn này, các phương pháp nghiên cứu chính bao gồm:

Thương pháp phân tích vả tổng hợp lý thuyết: Từ việc phân tích các cầu trúc co

bản và vận hành của pin mặt trời (PMLT) tạ tiên hành nghiên cửu một số giải pháp kết nổi hệ thống điện mặt trời với lưới điện trung áp thành phố Nam Dịnh

Thương pháp thống kê thực tế: Xây dựng bộ đữ liệu thực tế về lưới điện thành

phổ Nam Bink

Phương pháp mô hình hóa: Dựa trên mô hình nghiên cứu các yếu tổ ảnh hưởng,

của bệ thống điện mặt trời đến lưới điện trung áp la nghiên cứu một số giải pháp kết nói hệ thông điện mặt trời với lưới diễn trung áp thành phó Nam Định

6 Những đóng góp mới của luận văn

Việc nghiên cứu rmội số giải pháp kết nội hệ thông điện mặt trời với lưới điện trung áp thành phố Nam Định lả tương dói mới Từ mô hình nghiên cửu ảnh hướng, của hệ thông điện mặt trời kết nối di đến công tác vận hành lưới điện trung áp thành phố Nam Định

7 Kết câu của luận văn

Với mục đích như trên, kết cắn của luận văn được chia thành 03 chương:

Chương 1: Tổng quan các thiên cứu và sự phát triển của hệ thông điện năng,

2

lượng mặt trời

Chương 2: Mô hình hệ thống, điện mặt trời kết nổi lưới

Chương 3: Xây đụng mồ hình tính toán lưới điện phân phải thành phố Nam Dinh

Chương 4: Phân tích ánh hướng của điện mặt trời kết nổi lưới tới công tác vận

hành tối tru lưới điện phân phổi thành nhỏ Nam Định

Taiện văn được hợc viên hoàn thành dưới sư hướng dẫn dẫu lận tình của thầy

giáo 18 Nguyễn Hoàng Việt củng sự gốp ý của thầy cô trong Bộ môn Hệ thống,

điện Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tầm xin chân thành cẩm ơn thấy TS Nguyễn Hoàng Việt cùng các thầy cô trong bộ môn đã siúp em hoàn thành tốt luận văn nay

Hà Nội, ngày 01 tháng 04 năm 2019

'Học viên

Ngô Văn Bão

CHUONG 1 - TONG QUAN CAC NGHIEN CUT VA SU PHAT TRIEN CUA

HE THONG DIEN NANG LUQNG MAT TROL

1.1 Tấm pin năng lượng mặt trời

Để sử dụng được năng lượng mặt trời tạo ra điện năng cân phải thông, qua những,

tắm pin mặt trời (PMT) PMT còn gọi là pin quang điện là thiết bị ứng đụng hiệu ứng,

quang điện trong chất bán dân (thường gọi là hiệu ứng quang điện trong quang dan)

để tạo ra dòng điện một chiều từ ảnh sảng mặt trời Dây là thiết bị quan trọng duy xihật có thể thu lại năng lượng bức xạ mặt lrời, chuyên hóa trực tiếp bức xạ mặt trời

thành điện năng thông qua hiệu ứng quang diện trong Các nhà khoa học nhận dịnh

Tăng năng lượng mặt trơi là ngành công nghiệp có tương lai tươi sáng ở trên toàn thê

giới, trong lủc vẫn để bảo vệ môi trường ngây cảng cấp thiết đồng thời với việc giảm

sử dụng năng lượng hoá thạch Nhưng, thực za, trước khi chủng ta nghĩ làm thế nảo

để bão vệ môi trường bằng cách sử đụng năng lượng mặt trời, con người, trong suốt

nhiều thế

đã lận dụng sức rưạnh của rặt trời theo những cách khác nhau Sau đây

sẽ tìm hiểu sâu hơn về PMII, cầu tạo, nguyên lý hoạt động, các yêu tổ ảnh hướng và

cáo đặc tính cơ bản của nó

1.1.1 Lịch sứ phát triỀn của tâm pin năng lượng mặt trời [5]

- Tắm pin năng lượng mặt trời dược tạo ra lằn dầu tiên váo năm 1883 bởi Charle

Tritts với hiệu suất ban đâu chỉ đạt được 1% Nhưng trước đó người khám phá ra

hiệu ứng quang diện là nhá vật lý người phán Alexandre Edmend Becquercl vào năm:

1839 Ông nhận ra rằng năng lượng mặt trời có thể tạo ra một hiệu ứng quang điện (ảnh — ánh sáng, vollaic — điện thế) Trong rhững năm 188Ó, các tế bảo quang điện selen (PV) được phát triển có thể chuyển ảnh sáng thành diễn năng với hiểu suất Ì- 2% hiệu suất của pin mặt trời là tý lệ ánh sáng mặt trời có sẵn được chuyển đổi bởi

tế bảo quang điện thành điện, nhưng sự biến đổi xây ra không chưa chứng minh được

Do dé, năng lượng quang diện vẫn là một sự tỏ mỏ trong nhiễu năm, vì nỏ không hiệu quả khi biển ánh sáng mặt trời thành điện Tiếp sau đó mãi cho đến khi Albert Dinstein

để xuât một lời giải thích cho “hiệu ứng quang điễn” vào đầu những năm 1900, sau

dó ông đã giành được giải Nobel

- Công nghệ nằng lượng mặt trời tiến tới gần như thiết kế hiện tại của nó vào

nam 1908 khi William J Bailey của Công ty thép Carnegie phát minh ra với một hộp cách nhiệt và thanh selen Dễ kiểm chúng lại nguyên nhân ông đã đặt thanh selen

vào bên trong chiếc hộp có nắp trượt Khi nắp được đóng kín và không c6 anh sang lạt vào, thanh selen có điện trở cao nhất vả thực hiện đúng nhiệm vụ ngăn căn dòng,

điện Nhưng khi chiếc nắp được trượt ra để ánh sáng lợt vào, dòng điện chạy qua ngày càng được lặng cường và lăng theo cường độ anh sang chiếu vào Khi đó ông đã đăng tải phát hiện của minh trên tạp chí Nature với nội đụng “Lác động của ảnh sáng lên

selen thông qua quả trinh truyền tâi đòng điện” Bài báo cáo đã gây nên sự chú ý đối với nhiều nhả khơa học trên khắp Châu Âu thời bấy giờ Với nghiên cứu của mình ông được công nhận là người đầu tiên khám pha ra chit quang điện của nguyên tổ selen Khám phá nay đã tạo tiên đề cho việc chế tạo ra pin ruặt trời sau này Vào giữa

những nấm 1950 pin quang nắng dã dat dược hiệu suất 494, và hiệu suất sau đó nàng,

lên 11%, với các tế bảo silieon ( Nguyên liệu phổ biến thử bai trên trái đất } “Sức

mạnh được tạo ra khi anh sáng mặt trời chiên vào vật liện bản din và tạo ra dòng,

điện.” Từ dó trở di, sự quan tâm đến năng lượng mặt trời dược tăng cường Vào cuối

những năm 1950 và 1960, chương trình không gian của NASA đã đóng một vai trò

tích cực trong sự phát triển của quang điện “Các tế bảo là nguễn nắng lượng điện

hoán báo cho về tính vi clràng, rất chắc chắn, nhẹ và có thể đáp ứng cáo yêu cầu công

suất thập đáng tin cay.”

- Năm 1982 Nhà máy điện mặt trời đầu tiên có công: suất 1 MỸW được hoàn thành

- Năm 1983: sản xuất pin mặt trời trên toàn thẻ giới vượt mức 20 MW, và doanh

số bám vượt mức 250 trieu USD

- Năm 1997: Sanyo bắt dâu sản xuất bàng, loạt pin mặt trời hiệu xuất cao HIT œ-

Si/a-Si: H

- Đến năm 1999 téng céng suai lp dal pin mal tréi trên thể giới dạt 1W,

- Năm 2002: Hội nghị Solar Silicon dau tiên đối phỏ với cuộc khủng hoáng của nguyên tổ Sỉ được tổ chức bởi Photen tại Munich, Dức.

- Năm 2006: Wacker mé réng sân xuất pin năng lượng mặt trdi poly-Si tai

Burgbausen, Đức, Công suất lên đến 16.000 tấn / năm để trở thành công ty lớn thử

hai trong lĩnh vục nảy trên toàn thể giới

- Năm 2010, tổng công sual pin mal wai wén thé gidi tước lình đạt 374W (trong đỏ Dức có công suất lớn nhật với 7,6OW.)

- Năm 2018, tổng công suất pm mặt trời trên thể giới ước tỉnh đạt 78GW

- Chỉ trong vải thập kỹ gần đây khi nhủ cầu năng lượng ngày cảng Lắng, các vận

dé méi trường ngây cảng tăng vá tài nguyên nhiên liệu hóa thạch giảm khiến chủng,

†a phải tim kiếm các giải pháp năng lượng thay thê

1.1.2 Câu tạo và nguyên lý hoạt động

Câu tao pin ning long mặt trời dựa trên nguyên lý hiệu ứng “ quang điện” Hiệu ứng quang điện tạo ra đòng điện bằng cách chuyển di năng lượng mặt trời dưới dang anh sáng nhìn thầy được, tia cực tìm (UV) hoặc bức xạ hỗng ngoại (1R) thành

đông điên trực tiếp

Các lễ bảo quang điên là các thiết bị bán dẫn được làm từ các tâm gilicon có độ tỉnh khiết cao (Si) được pha tạp với các tạp chất đặc biệt, cho chimg nhiéu “electron”

và “lỗ trắng” trong câu trúc mạng của chúng Các tế bảo năng lượng mặt trời quang, điện lao ra một đồng điện DƠ có thể biến đổi lý lệ thuận với kích thước của chúng và lượng bức xạ mặt trời rơi trên tắm silieon Chúng không luu trữ năng lượng, nhưng chúng có thể được coi là một dạng pin tạo ra điện áp đầu ra cổ đính khoảng 0.5 volt cến 0,6 volt tùy thuộc vào chất liệu cầu tạo lên tâm pin nắng lượng mặt trời, Các tổ bảo quang điện thực chất là các thiết bị bán dẫn silie, chủng bao gồm một lớp loại P

và một lớp N được ghép nổi với nhau để tạo thánh mội “Tiên ket P/N” Khi 2 kop ban dân P vả N tiếp xúc nhau, do sự chênh lệch về mật độ các hạt dẫn nên các diện tủ (electron) sé khudch tán từ bán dẫn N sang P, lễ trồng khuếch tản ngược lại từ bán din P sang N Sự khuếch tám mày làm cho phần bản dan N sát lớp tiếp xúc sẽ tích điện đương, còn phản bán dẫn P ngay dồi diên sẽ tích diện âm Trong miễn tiếp xúc lúc

nảy hình thành điện trường Utx hướng từ bản dẫn lớp N sang lép P Utx sé ngăn can

sự khuếch tán tiếp tục của các hạt dẫn qua lớp tiếp xúc Khi chiếu sảng lớp tiếp xúc

-N, ấp clectron — lỗ trồng dược tao thành, bị tách ra dưới tác dụng của điện trường

6

tiếp xúc Utx vả bị gia tốc về các phía đối diện tạo thảnh một sức điện động quang

điện Sức điện động quang điện phụ thuộc vào bản chất chất của loại bản dẫn, nhiệt

độ bề mặt lớp tiếp xúc, bước sóng và cường đỏ ảnh sáng tới bê mặt vật liệu tiếp xúc

2777 Bản dẫn loại

Ban dan loại n

và loại N đặt sát cạnh nhau, khác ở chỗ pin quang điện cỏ diện tích bê mặt rộng vả

có lớp n cực mỏng để ảnh sảng có thẻ truyền qua Trên bề mặt pin quang điện cỏ một lớp chồng phản xạ bởi vi khi chiều ảnh sáng vào pm quang điện sẽ có một phần anh sang bị hấp thụ khi truyền qua lớp N va một phần ánh sảng sẽ bị phản xạ ngược

Một tế bảo mặt trời cơ bản

To

Hình 1.2 Sơ đồ cầu tạo 1 tâm pin mat trời

7

1.1.3 Các đặc trưng của PMT

1 Sơ đồ thay thể pin mặt trời [2]

Khi được chiều sảng, nếu ta nổi các bán dân p và n của một tiếp xúc p-n bằng một dây dẫn thì PMT phát ra một dòng quang điện In Vì vậy trước hết PMT co thé xem tương đương như một “nguồn dòng”

Sơ đồ thay thể tương đương của một PMT được thẻ hiện trên hình 1.2

Trong đó: Re: Dién tro néi tiep;

Ra: Dién tré shunt

Hinh 1.3 Sơ dé thay thể pin mặt trời

Mạch điện tương đương của pin mặt trời gồm một nguồn dong Ip, mac song song với một điết Điện trở Rau biểu thị cho dòng rò ở pin, điện trở mắc nói tiếp R, là điện trở tiếp xúc giữa các dây nói điện và điện trở của lớp bản dẫn (pin MT lý tưởng,

sẽ không có thành phan Rin va R,) Tuy nhiên, nếu nó được nồi tiếp với một nguồn cap bên ngoài (điện áp lớn) thi nó sẽ tạo ra dòng la còn gọi là đỏng Dist hay dong toi Điết trong mạch quyết định đặc tính I— V của tế bảo quang điện

Ảnh hưởng của điện trở trong các tế bảo pin mặt trời làm giảm hiệu suất của các tế

bảo pm mặt trời bằng các tiêu hao năng lượng trên điện trở

Điện trở nói tiếp trong một tế bào pin mặt trời có 3 nguyên nhân:

1- Sự chuyển đồng của dòng điện qua các vùng E và B của các tế bảo pin mặt trời; 2- Điện trở tiếp xúc giữa tiếp xúc kim loại vả silic;

Điện trở của tiếp xúc của kim loại phía trên và sau

§

3- Tác đệng chính của điện trở nổi tiép lam giâm hệ số day (fill factor FF)

Điện trở shunt bao gồm cáo đặc điểm sau

Tên thất điện năng đáng kế gây ra bởi l điện trở shunt (R.) thường là do lỗi sản xuất,

Điện trở shum thắp gây ra lồn thất điệu năng trong các tế bảo pin mặt trời bằng cách cưng cấp một con đường thay thé đóng trong pin quang điện Một dong như vay lam

giảm số lượng dang chây qua tế bảo pin mặt trời và làm giảm điện áp từ áo tế bảo pin xuất trời

Tác động của diện trở shunt là dặc biệt nghiêm trọng ở mức độ ảnh sang thấp, vì sẽ

có ít đông, pin quang, điện hình thành

3 Phương trình toắn học cũa pin mặt trời

'Tử sơ đồ tương đương ở trên, ta có phương trình đặc trưng sang Von Ampe

cửa pin Mật trời như biêu thức (1.1)

1— ]sw —la— la — lạn — 1 (expg(V + RsD/nk7 — 1) — (V + Rsl)/Rsh Trong dé:

Jon: Là đồng quang điện (dỏng NM khi không có R« và Ra), (A/m2),

Te: La dong biio hoa, (Afm?), Te La dong qua aid, (A/tn?); g: 1.8 dign tích của điện

ta C = 1,60219 107, Coulomb (Le); k: La hg sé Boltzman = 1,38.107* (I/k);

T: La nhiét dK

1, V, Ra, Ra: Lần lượt là đông diện ra, điện áp ra, dién i trong R, (Qin?) và diện trở sơn Rau của pin Mặt trời

3 Dường đặc trưng sáng của PIMT [3]

Đường đặc lrưng sáng V-A cửa PMT cho bởi biểu thức (1.1) có đạng như đường cong trong hình 1.4.

(Công svt ce dei Prax

Vận “Thế mạch hờ Vác

linh [4 Dường đặc trưng sóng của PMP

Có ba điểm đặc biệt trên đường đặc trung này:

1- Dòng ngắnmạch:I,

+ Điện áp hở mạch: Vạc

3 Diễm làm việc cho công suất cực đại của PMT: P

1.1.4 Tâm pìn mặt trửi và các cách phép nối module mặt trời

1 Tắm pin mặt trời 4J

“Tâm năng lượng mặt trời được tạo thành tử nhiều pin mặt trời có thể mắc nối tiếp hoặc song song với rau Qua những lâm pin mặt trời, nắng lượng mặt trời được chuyển hóa thành điện năng, Mỗi pm mặt trời cung cắp một lượng nhỏ năng lượng, nhưng nhiều pin được đặt trải trên một diện tích lớn tạo nền nguồn năng lượng lớn

thơn đủ để các tuết bị điện sử dụng Công suất và điện áp của hệ thống lùy thuộc vào cách ghép nội các tâm pín lại với nhau Đẻ dạt dược hiệu suất tốt nhất, những tâm răng lượng phải luôn được phơi nắng và hưởng trực đến mặt trời MMö hình 1 cell, tnodule và array pin mặt tời đuợc thể hiện thu trên hình 1.5

a

Hinh 1 5 Mé hinh 1 Cell, Module va Array pin mat trot

Hiệu suat biên đôi thành điện năng tử pin mặt trời ở các vùng miền vào các giờ

trong ngày lả khác nhau, do bức xa mặt trời trên bẻ mặt trải đất không đồng đều

Các tham số ảnh hưởng đến chế độ làm việc và hiệu suất của pin mặt trời bao gồm

Các tham số "chủ quan”

+ Điện trở nội (điện trở nói tiếp) R;;

+ Điên trở shunt Ray; + Dong bao héa I,

Các tham số “khách quan”

+ Cường độ bức xạ Mặt Trời E;

+ Nhiệt độ của pin T

Ở điều kiện bức xạ bình thưởng (không hội tụ) các tham số trên có thể xem

như các tham số độc lập, chỉ trừ dòng điện bão hỏa I vả nhiệt độ T Điện trở Rạ›

trưng cho dong do qua lớp tiếp xúc p-n, phụ thuộc vào công nghệ chẻ tạo lớp tiếp xúc Thông thường giá trị của Ra khá lớn, nên đỏng đỏ có thể bỏ qua

é san xuat da dam

Các tắm năng lượng mặt trời được lắp đặt ở ngoải trời nên thiết

bảo được các thay đổi của khi hậu, thời tiết, mưa bão, sự ăn mòn của nước biển, sự

oxi hóa Tuôi thọ mỗi tắm pìn khoảng 25 đền 30 năm

11

3 Cách ghép nỗi các tâm pin một trời [3]

Các module pin mặt trời đều có công suất và hiệu điện thẻ xác định từ nhà sản

xuất Dễ tạo ra công suất và điện thể theo yêu câu thì phải ghép nỏi nhiều tắm module

đó lại với nhau Có hai cách ghép co bên

1- _ Ghép nỏi tiếp cáo tắm meodule lại sẽ cho điện áp ra lớn hơn

2- Ghép song song cdc tim module lai 8 cha déng điện ra lớn hơn

Trong thực tế phương pháp ghép nói hỗn hợp được sử dụng nhiều hơn để dap từng cả yêu cầu về diện áp và dòng, diện

Thương pháp ghép nói tiếp:

Giả sử ác module giống hột nhan, có các dường đặc Lính Vơn — Ampe nhu

nhau, cá thông số dòng ngắn mạch I;; và điện áp hở mạch Vee bang nhau va cường,

độ sáng chiếu lên các Lâm là như rau thì khả mặc nỗi liếp các maodule la sẽ có:

1-I-Bb— —E V=XEifi

P=V*I= XE Vi =3ˆ

dep = ưạp; Vượp = Xẩ— Vimp; Pmpp = 22 Pmpp Trong đỏ:

V,1,P: Điện thể, đòng điện vả công suât của hệ,

Vị, 1i, Đị Điện thế, đông điện, công suất etia module thir i trong hệ; XVwmm; loạp; Paạp: Diện áp dòng điện và công suất cực đại của hệ,

‘Vimpp: Tinpp; Pinpp: Dién 4p, dong dién va cdng svat cure dai ctia module thir i trong hé

Sơ đỗ lương dương và dường đặc tỉnh Vân — Apme khi ghép nỗi hếp dược thể

biện trên hình 1.6.

Hình 1 6 Sa dé neong đương và đường dic inh V—A ghdp ndi tiếp

Phương pháp ghép song song:

Giả sử các module giống hệt nhau, cỏ các đường đặc tính Vôn — Ampc như nhau, các

thông số dòng ngắn mạch 1s va điện áp hở mạch Vạc bằng nhau và cường độ sáng,

chiêu lên các tắm là như nhau thì khi mắc song song các module ta sẽ có:

1= Yeah PHVU=DRL itv = LE

Vaayp = Viewpp; Leap = 21 limp; Pspp =

Trong độ:

V„1,P: Điện thẻ, đỏng điện và công suất của hệ,

Vì 1, Pị Điện thể, dòng điện, công suất của raodule thứ ¡ trong hệ,

Vap, Impp; Papp: Dién ap dong dién va céng suất cực đại của hệ,

‘Visnpp; Timpp Pingp: Pién ap, dong điện và công suất cực đại của module thứ ¡ trong hệ

Sơ đỗ tương đương và đường đặc tỉnh Von — Apme khi ghép song song dược thể hiện

trên hinh 1.7

'Thông thường thì ta chọn cách ghép hén hop: Ca ghép nói tiếp và ghép song song dé

có được điện áp, đỏng điện và công suất đầu ra mong muền

Lưu ý: Khi kết nổi các module với nhau edn chon các tâm pin có củng, các thông số đặc trưng cho một đản pin mặt trời để tránh hiện tượng điểm nóng

Đây là hiện tượng tắm pin yêu hơn (tức là pin kém chất lượng hơn so với cáo pin khac trong dan hoặc khi nó bị che nắng trong, khi các pin khác trong dan van dược chiếu sáng) sẽ hấp thụ hoàn toàn công suất điện đo các tâm pin khỏe hơn phát ra và làm cho công suất điện mạch ngoài bằng 0 Phần năng lượng điện tâm pin yếu nhận được từ tắm pm khốc hơn sẽ biển thành nhiệL, làm nông tắm pm này lên và có thẻ dẫn

tới hư hỏng 11iện tượng điểm nóng này chỉ xây ra trên các pin yêu hơn các pin khác

trong hệ, đân tới sự hư hỏng hệ hay làm giảm đáng kế hiệu suất biến đổi quang điện

của hệ

1.2 LIệ thống điện năng lượng mặt trời kết nối lưới [1]

"Thông thường hệ thống điện năng lượng mặt trời có hai hình thức hoạt động +khác nhau

1-Hệ thống diện năng lượng mặt trời hoạt động dộc lập: Phủ hợp với những vũng xâu, vùng xa mà ở đó khó có thể kéo được điện lưới quốc gia đến

HE THONG BIEN MAT TROI

Pin Nông Lượng Một Trời ĐỘC LẬP

Hình 1.S Sơ đồ hệ thông điện năng lượng mặt trời hoạt động độc lập

2-Hé thong điện năng lượng mặt trời kết nói lưới: Hệ thống nay đang được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Phương pháp nảy cho phép tải có thể tự duy trì hoạt động bằng nguồn năng lượng dự trữ, đồng thời có thể bơm phân điện năng không sử dụng hết

vào lưới điện Trong trường hợp hệ thông điện mặt trời không sinh ra đủ năng lượng

để đáp ứng cho phụ tải thì hệ sẽ được cung cấp điện từ lưới

Sơ đồ hệ thông điện năng lượng mặt trời kết nối lưới như trên hình 1.9

Hệ Thống Điện Mặt Trời Hòa Lưới

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thẳng điện năng lượng mặt trời kết nổi lưới

Đây là hệ PV được kết nổi với lưới điên, hệ nảy có thê cần hoặc không cần ắc

quy dự trữ năng lượng Bộ biển đổi trong hệ này không chỉ giúp ôn định nguồn năng

lượng tạo bởi pin mặt trời mả cỏn phải đảm bảo nguồn điện năng ra khỏi hệ quang

điện phải đồng bộ với lưới

Hệ PV làm việc kết nói lưới cỏ câu trúc phức tạp hơn hệ PV làm việc độc lập ở việc cân có thiết bị để đồng bộ giữa điện áp góc pha giữa PV vả lưới, đồng thời cân

cỏ các thiết bị bảo vệ PV

CHƯƠNG 2- HỆ THỐNG DIỆN MAT TRỜI KẾT NÓI LƯỚI VẢ CÁC YẾU

TÔ ẢNH HƯỚNG ĐẾN HỆ THÔNG ĐIỆN MẶT TRỜI 2.1 Cầu trúc cứa hệ thống điện năng lượng mật trời kết nỗi lưới

in năng lượng mặt trời với lư

Hệ pin mặt trời được nối với lưới điện ở đầu ra của bộ ngắt đồng bộ ở cuối đầu

ra của bộ đối điện Dòng công suất phụ thuộc vào cả hai hướng của điểm tiếp nối với

tộ ngắi Các yêu cầu cơ bản đổi với điện áp tại điểm nối là như sau:

Phái đảm bao đồng bộ với tân số của lưới bằng cách sử dụng tân số hệ lắm tần

số chuẩn cho tân số đóng mỏ của bộ DC/AC

Hệ pin nặt trời phât được bảo về ngắn mạch, quả dòng, quá áp, nối đái, chống

2.1.2 Câu trúc của hệ thống năng lượng mặt trời kết nỗi lưới không dự trữ [2]

Hệ thông điện năng lượng mặt trời kết nỗi lưới rất da dạng nhưng nó đếu có cầu trúc chưng như hinh 2.1

ic v„(= V2Vpye Sin (at)

igg(t) = VI ge Sin cat]

Bebiin dit] Ya (A J} Pelt as Vosles [1-cos(2eat)]

Tình 3 1 Câu trúc chung hệ thông điện mặt trời nỗi lưới không dự trữ

Trong đỏ bộ biến dỗi điện tử công suất là khâu liên lạc giữa PMT và lưới Muốn điều khiển PMT làm việc phát công suất vào lưới thì cân phải có một bộ biển đổi điện

tử công suật với một thuật toán hợp lý Có thể nỏi bộ biến đổi điện tử công suất ở đây giữ vai trô rất giam trạng Những yêu cầu cần có của ruột bộ biển đổi này là:

+ Điều khiển tắm PMT lam việc ở điểm công suất cực đại dưới mọi điều kiện

| Tao dau ra điện ap xoay chiếu trùng pha với điện áp lưới

1?

! Đạt hiệu suất biến đổi cao, gan 100%

Vesd RMS? RMS

La

+ Dy trét năng lượng đễ cân bằng chênh lệch giữa Pzv và pa(E)

Trọng lượng kích thước nhỏ và giả thành thấp

+ Độ lin cây cao

Một hệ thống khá phổ biến là bộ biến đổi nghịch lưu nguồn áp không cách ly

có sơ đồ khôi như hình 2.2

Tụ dự tù

P| ma niin a DC/DC + T Pghich tru !

Hình 2 2 Sơ đồ khái HTĐ mặt trời nghịch lưu nguôn dp không cách Iụ

Bộ biến dỗi diện tử công suất gồm hai khâu là khâu biến dỗi D2C/ÐC tăng ap

và khâu biến đổi DC/AC Trong đó chức năng các khâu như sau:

Khâu biển đối DC/DC:

+ Điều khiển PMT làm việc ở điểm công suất cực đại (Vạc, Ipv)

+ Tạo điện áp đầu ra Vie cao hon điện áp đầu vào Vpe

TKhâu biến đổi DC/AC

+ Tao dong điện xoay chiều dầu ra trùng với diện áp lưới

I Cân bằng công suât trung bình chuyển từ PMT đên lưới:

Giữa ti khâu trên là tụ Ở dự trữ năng lượng làm nhiệm vu can bằng nắng

lượng giữa công suất tức thời pu(f) vá công suất Ppy,

TNgoài ra, hệ thông phải ngất ra khôi lưới khí mắt điện áp lưới Công suất phát vào

lưới được điều khiển thông qua đòng điện hiệu dụng theo giả trị đất Tesser Dòng điện

18

tức thời đầu ra bộ nghịch lưu được điều khiến trùng pha với lưới điện và giá trị bằng,

gid tr] Leas = Leasect

2.1.3 Các bộ biến đồi trong bệ thông điện năng lượng mặt trời kết nối lưới [2]

Trong hệ PV kết nổi lưới thì các bộ DC/DC, MPPT có chức năng lương lự trong

hệ thống điện năng lượng mặt trời hoạt động độc lập

Các bộ DC/AC tháng thường có thể được điều khiến bằng phương pháp PWM

20kHz Bộ biến đối

điều chỉnh độ rộng xung và hoại động trong tần số từ 2kHz đến

DC/AC phải tạo được diện áp ra dạng sim, phải dòng bộ được về diện áp, tần số của lưới, phải xác định được điêm lam việc có công suất lớn nhất của đấy PMTT

Bộ biến đối làm việc với lưới được phân loại rộng rãi thành bộ biến đổi nguồn

ap (VSD và bộ biến đổi nguồn dòng (CS) Tùy thuộc vào sự điều khiển má bộ biển đổi DC/AC được phân thành loại bộ liên đổi điều khiển đông (CS) hay bộ biến đổi điều khiển áp (VSD

Dầu vào của bộ biển đối nay phụ thuộc vào điện áp cho đến khi xác định được

điểm MPP trên đường đặc tính Von — Ampe Đầu ra của bộ DC/AC này phải đuợc

điều khiển cả vẻ tân số vá diện áp và phi diễu khiển dược các góc pha của lưới

1 Bộ biến déi DC/DC ting ap (Boost Converter) [2]

Bộ biến đối DC/DC tăng áp có nhiệm vu bién déng điện một chiều từ PMT có

điện áp thấp lên dòng điện một chiều có giá trị điện áp đủ lớn đưa vào bộ nghịch lưu

Mach dign DC/DC tăng áp thường đừng van Mesfet và điođe như hình 2.3a

Thi bỏ qua mọi tốn hao của van ta có mô linh khâu DƠ/DC tăng áp với van lý tưởng

như hình 2.3.

Tình 2.3 Bộ biển đỗi DC/DC tăng Áp (Boost Converter)

(ai Mach voi van la Mosfet và diode, (b) Mạch với van li tudug, (0) Mach Mosfet din, (d5

Mach Mu diode din, (e) Điện dp trén eugn cam va dong dién qua tu

Nguyên lý hoạt động của mồ hình lý tưởng;

Khi khỏa ở vị wi 1 (Mosfet dẫn), sơ đỗ tương đương được vẽ như hình 2.3e

Tiện áp trên cuộn cảm và đỏng điện qua tụ điện như sau

Khi khóa ở vị trí 2 đMosfet khóa), sơ đồ tương đương được vẽ như hình 2.34

Điện áp trên cuộn cảm và dòng điện qua tụ điện như sau

Ở trạng thải xác lập, trong một chu kỳ, điện áp trưng, bình trên cuộn cảm và đông điện

trung bình qua Lụ điện bằng không Do đó

ƒPVu(Đk= VJDT,— (Vy — VIDT, = 0

Biển dỗi ta có kết quả tỷ số diện áp bộ biến dồi:

Như vậy qua bộ biến đổi DC/DC tăng áp (Boost) thị điện áp đầu ra lớn hơn điện

áp đầu vào nhờ việc điều khiển tỹ lệ đân D của van

2 Bộ duy trì diễm công suất cực dại (MPPT)3J

Bat ky dung loai bién đổi DC/DC nảo (giám hoặc tăng thé) thi cling cin mét tach dic bid lữ cho thế của máy phái PMT ở giá trị tôi tru Vụ Vì điều kiện làm

việc (như cưởng độ bức xạ, nhiệt dộ, ) luôn biến đổi nền mạch MPPT phải là một

xnạch điều khiển vòng kim

Bộ MPPT làm nhiệm vụ tim ra điểm làm việc của đãy pỉa để công suất nhận

được là lớn nhất tương ứừng với mỗi nhiệt độ và cường độ sảng what dinh (diém MPP)

Tiộ MPPT sử dụng 2 phương pháp:

1- Điện dan gia tang INC

2- Phương pháp nhiều loan va quan sat P&O

Đôi với phương pháp nhiễn loan va quan sat PRO:

Đây là mội phương pháp đơn giãn và được sử đụng thông dung nhất nhờ sự đơn

giản trong thuận toản va việc thực hiện để dàng, Thuật toán nảy xem xét sự tăng,

giảm điên áp theo chu ky dé tim được điểm làm việc có công suất lớn nhật

Hình 2 4 Phương pháp tìm điểm làm việc công suất lớn nhất P&O'

Sự dao động điện áp làm tôn hao công suất trong hệ quang điện, đặc biệt những, khi điều kiên thời tiết thay đổi chậm hay 6n định Vẫn đề này có thẻ giải quyết bằng cách điều chỉnh logic trong thuật toản P&O như hình 2.5 sẽ so sánh các tham só trong

hai chu kỳ trước

Một cách khác đề giải quyết việc hao hụt công suất quanh điểm MPP là giảm bước tỉnh biển thiên xuống, nhưng khi điều kiện thời tiết thay đổi, thuật toán nảy sẽ trở nên chậm chạp hơn trong việc bảm theo điểm MPP và công suất sẽ bị hao hụt nhiều hơn

Hinh 1 5 Lam đồ thuật toàn phương pháp P4O

Nhu vậy, nhược điểm chính của phương pháp này là không tìm được chính xác

điểm làm việc có công suất lớn nhất khi diều kiên thời tiết thay dỗi Đặc điểm của phương pháp nảy là phương pháp có câu tric don giản nhất và dễ thục hiện nhất,

trong trang thai én định điểm làm việc sẽ dao động xưng quanh điểm MPP gây hao

hụt một phân năng lượng Phương pháp nảy không phủ hợp với diều kiện thời tiết thay đổi thường xuyên và đột ngột

Đối với phương pháp điện dẫn gia tăng TC

Tín hiệu đua vào là tín hiệu diện áp và đồng điện ra của đản pin mặi trời V_PV,

T PV; tin hiệu ra là tín hiệu điều khiến D điều khiển góc mỡ của IGBT đề có được

công suất cực đại Phương pháp này sử dụng lòng điện dẫn gia tăng của dãy pin mit trời dễ đò tìm diễm công suất cực dại như trên hình 2.6

Phương pháp này cơ bản dựa trên đặc điêm lả: Độ dốc của đường đặc tỉnh pin bang 0 tai diém MPP, độ dốc nảy là dương khi ở bên trái điểm MPP, là âm khi ở bên phải điểm MPP Thẻ hiện như sau:

ae a Bên trai diem MPP

a < + Ben phải điểm MP

av <7 y Bên phải điểm

Hinh 2 6 Phương pháp điện dẫn gia tăng

Bằng cách so sánh giá trị điện dẫn tức thời (1/V) với giá trị điện dẫn gia tăng

(AUAV), thuật toán nảy sẽ tìm được điềm làm việc có công suất lớn nhất Tại điểm MPP, điện áp chuẩn V„er= Vmp Mỗi khi điểm MPP được tìm ra, hoạt động của pin lại được duy trì ở điểm làm việc này trừ khi cỏ sự thay đôi về dòng điện AI, sự thay đổi của đỏng điện AI thê hiện sự thay đổi của điều kiện thời tiết và của điểm MPP

Tuy nhiên khi điện dân gia tăng lớn quá sẽ làm cho hệ thông hoạt đông không chính

xác tại điểm MPP và sẽ bị dao động

Tu điểm chính của phương pháp này là cho kết quả tốt nhật khi thời tiết thay đổi nhanh

Nhược điểm của phương pháp này là mạch điều khiển phức tạp Nó sử dụng hai

cam biến để đo giá trị động điện và điện áp nén chi phi lap dat cao Tuy nhiều ngày nay với sự xuất hiện của nhiều phần mềm hay các bộ xứ lý đã làm giả thánh của hệ

nay giảm đi rất nhiêu That toan INC điều khiến thông qua điện áp tham chiếu Vài

được thế hiện trên hình 2.7

25

chung với bộ acquy và bệ điều khiến nạp Thư vậy, đầu vào của bô nghịch lưu là điện

áp DC với giá trị phủ hợp với bộ acquy và tắm PMII, đầu ra là điện áp AC phù hợp

với điện áp của các phụ tải thông dụng

Trong các hệ thông nối lưới, bộ nghịch lưu là thiết lì được lựa chọn đầu liên

với cáo đặc điểm phủ hợp với lưới Sau đó, các tấm PMT được tính toản theo các thông số của bệ nghịch lưu: Điện ap DC đầu vào, công suất của bộ nghịch lưu Trong

thể thông mấy, bộ nghịch lưu só nhiệm vụ biến đổi lục liếp năng lượng lừ các tắm PMT thành dòng diện xoay chiều tản số S0Hz tương thích với lưới diện Dong diện

từ PMT chạy trực tiếp qua bộ nghịch lưu, do đó đề đâm bâo hiệu quả tôi đa, bộ nghịch

lưu phải hoạt động đúng vào thời điểm làm PMT bat đầu dược chiếu sáng với lượng bức xạ vừa đủ để hoạt động, Trong ngảy, điểm lâm việc tôi ưu trên đường dic tinh V-A thấy đổi liên lục theo các biến động của bức xạ Mặt trời và nhiệt độ các tắm

PMT, Bộ nghịch lưu thông minh có thể diễn khiển và tùn kiếm các điểm làm việc tôi cau va đưa về điểm lam việc phủ hợp, có công suất tôi đa (MPP) lộ nghịch lưu còn

có chức năng bao vệ, ngắt các kết nối khi hệ thắng lưới hay hệ PMT xây ra sự cả

2.2 Ảnh hưởng của cường dộ sáng và nhiệt độ dễn hệ thống diện mặt trời

Thời tiết ảnh hưởng rất lớn tới hoạt động của PMT Trong đó, nhiệt độ và cường,

độ sáng là những yêu tế tiêu biếu có ãnh hưởng mạnh nhật tới đặc tính V-A của PMT

dẫn tới sự thay đôi điểm lám việc có công suất lớn nhất MPP của PMTT

2 1 Mô hình mô phỏng hệ thẳng điện mặt trời kết nỗi hrới

M6 hinh mô phòng hệ thống điện mặt trời nói lưới gồm các khốt

-_ Môhinh mô phỏng đàn pin mặt trời (PV_Array)

- Mach điều chỉnh điện áp một chigu DC/DC (Boost converter)

- Khối điều khiển tìm công suất cực đại (MPPT)

- Mạch nghịch lưu DC/AC và khỏi diều khiển VSC

- Mach loc thanh phan sóng hai LC

- Mãy biển áp cách ly 100kW 260 V/25 kV

- Kết nỗi với lưới điện (Uulty grid)

Hình 2.8 Mô hình mô phỏng hệ thống điện mặt trời nồi lưới

1 Mô hình mô phóng dàn pìn mat troi (PV_Array)

Mô hình mô phỏng dân pin mặt trời chịu sự tác đông của cường độ ảnh sáng 1,

Hình 2.9 Mô hình mô phông dàn Pin mặt trời

Từ các giá trị của cường độ sảng I và nhiệt độ T ở một số điều kiện ma nha san xuất đưa ra, các đường đặc tính sẽ đượcxây dưng Từ đó xác định được điểm làm việc

ng với điều kiện tự nhiên bắt kì Mô hình được xây dựng dưa trên công thức toán

học của pin mặt trời đã được trình bảy ở chương 1

37

2 Mô hình mô phỏng mạch điều chỉnh điện áp một chiều DC/DC (Boosfeonverfer)

Mạch điều chỉnh điện áp thường cỏ ba loại: tăng áp (boost converter), giảm áp

(buek converter) và loại tăng giảm áp (buek boost converter) Ở đây Matlab str dung mạch tăng áp đẻ điều chỉnh tăng điện áp ra của dàn Pin mặt trời Tín hiệu điều khiển góc mở của van IGBT được lây từ khôi tim điểm công suất cực đại MPPT

UAd) W_nạ(-}

Hình 2.10 Mô hình mạch điều chính điện áp DC/OC

3 Bộ điều khiến tìm công suất cực đại MPPT'

Bộ MPPT lảm nhiệm vụ tim ra điểm lảm việc của dấy pin đẻ công suất nhận được lả lớn nhất tương ứng với mỗi nhiệt độ và cường độ sảng nhất định (điểm MPP)

Trong ví dụ này bộ MPPT sử dụng phương pháp điện dẫn gia tăng INC Tin

hiệu đưa vào là tin hiệu điện ap va dong điện ra cia dan pin mat trời V_PV,I PV;

Tin hiệu ra la tín hiệu điều khiên D điều khiển góc mở của IGBT để cỏ được công,

suất cực đại

Phương pháp này sử dụng tổng điện dân gia tăng của dãy pm mặt trời để dỏ tìm điểm công suất cực đại

Bang cách so sánh giá trị điện dẫn tức thời (1/V) với giá trị điện dẫn gia tăng

(A1/AV), thuật toán này sẽ tìm được điểm làm việc oỏ công suất lớn nhật Tại điểm

'MEP, điện áp chuẩn V„ = Vume Mỗi khi điểm MPP được tìm ra, hoat dang ctia pin

lại được duy trì ở điểm làm việc này trừ khi có sự thay đổi về đồng điện AT, sự thay đổi của động, diện AT thể hiện sự thay dỗi của diều kiên thời tiết và của diém MPP

Đô lớn của diện dẫn gia tăng sẽ quyết dịnh độ nhanh chậm trong việc tìm ra diễm

MPP Tuy nhién khi dian din gia tăng lớn qua sẽ làm cho hệ thang hoạt động không,

chính xác tại điểm MPP va sé bị dao động

Ưu diém chính của phương pháp này là chơ kết quá tốt nhất khi thời tiết thay

đổi nhanh

Nhược diễm của phương pháp này là mạch diễu khiển phúc tạp Nó sử dụng lưai căm biến để đo giá trị đóng điện và điện áp, nên chỉ phi lắp đặt cao Tuy nhiên ngày

nay với sự xuất hiện của nhiéu phan mém hay các bộ xử lý đã làm giá thành của hệ

tiảy giảm đi rất nhiều

Hinh 2.12 Thudt todn INC

Kết quả của khâu MPPT: Tìm được tín hiện điều khiển góc tuở van TGBT của

bộ Boost converter để điện áp ra của dân pin chính là điện áp tại điểm đạt công suất

cực đại sẽ được đưa vào bộ Boos!

4L Mô hình mô phòng mạch nghịch lưu DC/AC

'Irong mô hình hệ thống điện mặt trời kết nối với lưới sử dụng mạch nghịch lưu

nguồn áp bapha và được điêu khiển bằng phương pháp PWM (điển chỉnh độ rộng,

xung) và hoạt động trong tân số từ 2kHz dến 20 kHz,

Mạch gồm các van bán đẫn được điều khiển góc mở van bằng tín hiệu điều khiến từ

mach VSC (Voltage source control) và mạch lọc LC cùng máy biển áp cách ly giữa

kệ thống PV( photovoltaic systerm) vả lưới điện

30

Hình 2.13 Mạch nghịch lưu nguồn áp ba pha

Khối điều khiển cho mạch nghịch lưu nguồn áp DC/AC

Mạch điều khiên của nghịch lưu sẽ tạo ra tin hiệu điều khiên hoạt động của các 1GBT, tín hiệu điều khiển nghịch lưu được thiết kếtheokiểu điều chế độ rộng xung, (PWM) Các tín hiệu điều khiển điều khiển các khóa S¡ Sø đóng mở hợp lý để có

được điện áp đầu ra phía AC