Luận văn improving the performance of solar cell system by maximum power point tracking algorithm

Đôi vậy, tác giả chọn để tài nghiên cửu: “ Nâng cao chất lượng hệ thông pi mặt trời thông qua thuật toán đỏ điểm công suất cực đại” nhằm hoán hiện cáo vẫn dé con đang, bổ ngô hoặc ch

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VẢ BẢO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HẢ NỘI

Pham Thu Hang

TEN DE TAI LUAN VAN NANG CAO CHAT LUONG HE THONG PIN MAT TROT THONG QUA TIUAT TOAN DO DIEM CONG SUAT CVC DAI (MPROVING THE PERFORMANCE OF SOLAR CELL SYSTEM BY MAXIMUM POWER

POINT TRACKING ALGORITHM)

Chuyên ngành : Kỹ thuật Điều khiến và Tự động hoa

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGUỘI HƯỚNG DAN KHOA HỌC :

TS VŨ TIỊ THỦY NGA

HaNéi Nam 2019

Trang 2

LOT CAM DOAN

Tên lôi là Phạm Thu Hằng, học viên cao học ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động

hóa khóa 2016 - 2018 Giáo viên hướng, dân khoa học: T8 Vũ Thị TÌ hủy Nga Tỏi xui

cam đoan, bản luận văn này với để tài: “Mông cao chất lượng hệ thông pin mặt trời

thông qua thuật toán dò diễm công suất cực dạt” là công trình nghiên cửa của tôi và

chua từng được công bề trong, bắt kỷ nông trình nào khác, Các số liệu nêu trong luận

Trang 3

MUC LUC

'TRANG PHỤ BỈA eierieierrrrre "

LOI CAM DOAN ccneieieririreirirrriee 2

DANH MỤC CÁC KỶ THÊỆU, CÁC CHỮ VIỆT TAT - 5

1.1 Tống quan về các nguồn năng lượng 12

1.2.8 Cấn tạo và nguyên lý hoại động của pin mmật trời eos BS 1.2.2 Ưunhược điểm của hệ thống pinuặt tròi 16

1.2.3 Ứng dụng của pii mặt trời 1G

1.2.4, Tâm năng lượng mặt trời

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM DIỄM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI ĐÃ CÓ 27

2.5 Phương pháp điều khiển logic ma

CHUONG 3, ĐỂ XUẤT THUẬT TOÁN TÌM ĐIỂM C

Trang 4

Linh 3 5 Dae tinh [ - V của PV khi được bức xạ đến (A) và khi bị bức xa không đều (h) 43

Hình 3 6 Tam đỗ thuật toán phân biệt trưởng hợp pin bức x; đều và bức xạ không dầu „44

Hình 3 7 Câu trúc cơ bản của bộ điều khiến MPPT trong hệ

Hình 3 8, PV được mắc trực tiếp với tải

Trịnh 3 9 Điểm làm việc của PV khi tải thay đ

Hình 3 10 Đường đặc tính P-V theo thuật toàn P&O khi bức xạ đần và tăng bức xạ 47

Hình 3 12 Biểu thị đân liệu thay đổi hướng quái - s0

Hinh 3 13 Chuyến động của các cá thể trong thuật toán P§O SE

Hinh 4, 1, Mô hình ma trận Pin mặt trời xây dựng trong Matlab - Sinvulink 57 Hình 4 2 Dường đặc tính P - V Khi ma trận pin được bức xạ đều 58 Linh 4 3 Đường đặc tinh P - V Khi ma trận pin được bức xạ không đền — Hình 4 4 Mỏ hình mẻ phỏng sử dụng thuật toán P&O lặp trong Sinnulink 59 Hình 4, 5 Câu trắc mạch Boost eo 59

Hitth 4, 7, ENSi P&O os ecsscsseseeretettensttstensemsenaesant Hee 60 Hình 4 8 Dễ thị công suất của pin sử dựng Thuật toán P&Ö lặp 61

Tĩnh 4 9 6 thi công điện äp cửa pin sử dụng thuật loàn P&O lặp, -.-61

Hình 4 10 Đỗ thị dòng cửa pin sử dụng thuậi toàn P&O lap - - 62

Hình 4 11 Mô hình thực hiện :nô phỏng thuật toán PSO trong Sinmdlink 63

Iình 4 12 Để thị công suất của pin sử đụng thuật toán PSO ce BA

Hình 4 13 Đỗ thị công suất cia pin sit dung thudl loan PSO (phong to) 64 Hinh 4, 14, Dé thi điện áp cúa pin sứ đụng thuật toán PSO 65

Lĩnh 4 15 Để thị dòng điện của pin sử đung thuật toán PSO - 65

Trang 5

Trang 6

Hình 1 1 Câu tạo và nguyên lý hoạt động cúa pin mặt trồi 15

Hình 1 2 Ứng đụng của Jin mặt trời trong vũ trụ - - ¬-

Hình 1 4 Tòa nhà sử đụng pin mặt trời 17

Hinh 1 7, So dé tương đương mỗi cell cúa PV 19

Tinh 1 9 Mé hinh ly tung cba pin mat troi - - - .21

Hình 1 13 Sơ đồ pin mặt trời cỏ Rạ eee 23

Hình 1 15 Ảnh hưởng cửa cường độ ảnh sáng - - 24

Hình 2 1 Lưu đồ thuật toán phương pháp điển áp không đối 27 Hình 2 2 Câu trúc điều khiển MPPT theo phương pháp P&O 29

Hình 2 4 Lưu đồ thuật toán P&O điều khiển thông qua điện áp tham chiến Vụe 3

Hình 2 6 Lưu đỗ thuật toán INC điều khiển thông qua diện áp tham chiếu Vạr 32

Hình 2 9 Hàm thành viên của biến dẫu vào và dầu ra 35 Hinh 3 1 Đặc tỉnh pin khí bj bức xạ không đều eeeeeeieoooooee 38

Hình 3 3 Đường đặc lính P - V của pin khi bức xạ Œ = 300Wan? cece AO Hình 3 4 Dường đặc tính P - V otta pin khi bite xa G— 600WAM? esse 40

Trang 7

Trang 8

3.1 M6 binh ha théng pin mat trai trong điều kiện bức xạ không đều 38

3.1.1 Đặc linh của pin trong điểu kiện búc xạ không đếu eee BB

3.1.2 Đặc tính thục nghiệm cứa PV trong điều kiện bức xa không đều 39

3⁄2 Thuật loán phần biệt pin dang trong didn kiện bức xạ đếu lay bức xe không đều (bị bỏng che một phẩn) co co scccces 40

3.3 Thuật toán bám điểm công suất cục đại trong điều kiện được bức xạ đều và bức xa không đều 45 343.1 Nguyên lý hỏa hợptii „ đó 33.2 Tim điểm công suải cục đại trong didn kiện búc xa không đêu bằng phương pháp P&O lặp và P§O „47

3.3.2.1 Thuật toán P&O lập để bám điểm công suất cưc đại toàn cục eos AF 3.3.3.2 Thuật loán PSO (tôi ưu bây đàn) để bám điểm công suấi cực đại loàn cụcS0

CHUONG 4 MO PHONG KIEM CHUNG - - 3?

Al Khio sil die tỉnh P - V của gìn - 57 41.4 Két qui m6 phong ia tran pin trong diéu kién bw xa du ST 4.1.2 Kết quả mô phỏng ma trận pin trong điển kiện bức xạ không đến 58

42 Kết quá mô phỏng thuật toán P&O lặp 59

4.2.1 Xây dumg mé hinh mé phéng trong Simulink 59 42.2 Kết quả mô phỏng 60

43 Kết quả mỗ phỏng thuật toản PSO - - - .8

4.3.1 Xây dựng mô hình mô phông trong Sinmnlink, 262

43.2 Kết quà mô phỏng 263

KET LUAN VA KIEN NGH] 0 ccesscsecseesteuiensenetinttnstasiasinanasnanentisinsenenan OD

‘TAL LIEU THAM KHẢO

Trang 9

Trang 10

MO PAU

Ly do chon dé tai

Trong bối cảnh các nguồn năng lượng truyền thống như nhiệt điện, thủy điện, ngày cảng cạn kiệt và gây ö nhiềm mỗi trường, dộng lực sử dụng các nguồn năng lượng tải tao như mặt trời, gió đang ngày cảng trở nên mạnh mẽ Tỷ trọng các loại nguồn này

đang Lăng lên (heo cắp số nhân qua các năm, nhận được sự quan tâm của chính phủ

các quốc gia trên toàn thể giới, các nhả khoa học ở tất cä lĩnh vực liên quan

Nguồn năng hượng mặt trời với tru thế không gây tiếng ồn, có thể lắp đặt ở mọi nơi,

kể cả trong khu đân cư đã giúp cho quả trình phố biến loại nguần mày trong hệ thông, điện nhanh hon so với các nguồn khác

Tim mặt trời eó nhiều đặc điểm ưu việt Tuy vậy, giá thành cho hệ thống này không

thê rẻ, phính vi thé, việc tăng hiệu guất và kéo đâi tuổi thọ của pm mặt trời trở thành

vấn đề quan trọng Dé hệ thống pin mặt trời hoạt động ở hiệu suất cao nhất, cần phải

để bệ thẳng hoạt động ở điểm công suất cực đại Bói vị, điều kiện tự nhiên bao gồm bức x mặt trời, nhiệt độ và yếu tổ bóng mờ luôn thay đổi, kéo theo điểm công suất cực đại cũng thay đổi theo Vi vây, cần phải có giấi pháp dé theo đi được sự thay đổi của điểm công suất cực đại và đặt hệ thống làm việc lạt điểm đó

Đôi vậy, tác giả chọn để tài nghiên cửu: “ Nâng cao chất lượng hệ thông pi mặt trời

thông qua thuật toán đỏ điểm công suất cực đại” nhằm hoán hiện cáo vẫn dé con đang,

bổ ngô hoặc chưa quan lâm đầy đủ như đã

-Mục dich nghiên của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Muc dich: dé tai tap trung nghiên cứu các phương pháp tim điểm MPP đã có, xây đựng giải pháp xác định xem pm đang hoạt động trong điều kiện nào, qua đỏ thiết

lập các thuật toán dé tim điểm công suất cực đại MPP trong chê độ bức xạ không,

đều

-_ Đổi tượng nghiên cứu: pin mặt trời được lam từ chất bản đẫn cầu trùc tình thể, -_ Thạm vi nghiên cửu xây đựng thuật toán MPPT cho pin mặt trời ở chế độ bức xạ không đều

10

Trang 11

3⁄2 Thuật loán phần biệt pin dang trong didn kiện bức xạ đếu lay bức xe không đều (bị bỏng che một phẩn) co co scccces 40

3.3 Thuật toán bám điểm công suất cục đại trong điều kiện được bức xạ đều và bức xa không đều 45 343.1 Nguyên lý hỏa hợptii „ đó 33.2 Tim điểm công suải cục đại trong didn kiện búc xa không đêu bằng phương pháp P&O lặp và P§O „47

3.3.2.1 Thuật toán P&O lập để bám điểm công suất cưc đại toàn cục eos AF 3.3.3.2 Thuật loán PSO (tôi ưu bây đàn) để bám điểm công suấi cực đại loàn cụcS0

CHUONG 4 MO PHONG KIEM CHUNG - - 3?

Al Khio sil die tỉnh P - V của gìn - 57 41.4 Két qui m6 phong ia tran pin trong diéu kién bw xa du ST 4.1.2 Kết quả mô phỏng ma trận pin trong điển kiện bức xạ không đến 58

4.2.1 Xây dumg mé hinh mé phéng trong Simulink 59 42.2 Kết quả mô phỏng 60

43 Kết quả mỗ phỏng thuật toản PSO - - - .8

Trang 12

Trang 13

DANH MUC CAC BANG

Bảng 2 1 Báng quy tắc mở

Hãng 2 2 So sánh các phương pháp tim ‘MPP trong

ìu kiện bức xa đều.

Trang 14

c Diện dụng

L Dién cam

G Công suất bức xạ mặt trời

Rs Điện trở nôi tiếp

Rp Điện trở song song

1 Dong qua diode

Te Dong bio tda cla diode

lv Dong điện qua pin mặt trời

Vpy Diện áp ra của pin mặt trời

K Tié s6 anh huéng của nhiệt độ

Gere | Cưởng độ bức xạTại điêu kiện tiêu chuẩn

Te Dòng ngắn mạch

Tver | Dòng điện lại điểm MPP

Vụ Điện áp hỗ mạch của T module

Voeany — | Điện áp hồ mạch của toàn bộ ma tran pin

Xử, XỈ" | Vị trí cá thể thứ ¡ tại thẻ hệ thú k va k-1

V*, VẺ1 | van tée oa thé thứ ¡ tại thể hệ thứ k va RHI

w "Trọng số quán tỉnh

e,Ẳœ TIệ số gia tốc

TT: Số ngẫu nhiên trong khoảng [0,1]

Trang 15

Trang 16

c Diện dụng

L Dién cam

1 Dong qua diode

Trang 17

DANH MUC CAC BANG

Trang 18

Trang 19

MO PAU

Ly do chon dé tai

đều

10

Trang 20

c Diện dụng

L Dién cam

1 Dong qua diode

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Trang 24

3⁄2 Thuật loán phần biệt pin dang trong didn kiện bức xạ đếu lay bức xe không đều (bị

3.3.2.1 Thuật toán P&O lập để bám điểm công suất cưc đại toàn cục eos AF

3.3.3.2 Thuật loán PSO (tôi ưu bây đàn) để bám điểm công suấi cực đại loàn cụcS0

41.4 Két qui m6 phong ia tran pin trong diéu kién bw xa du ST

4.1.2 Kết quả mô phỏng ma trận pin trong điển kiện bức xạ không đến 58

42.2 Kết quả mô phỏng 60

Trang 25

c Diện dụng

L Dién cam

1 Dong qua diode

Trang 26

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIET TAT

⁄ hiệu Cụm từ được viết tắt trong Cụm tù được viét tit trong néng

tiếng Việt tương đương -Anh tương đương MPP | Điểm công suất cực đại Maxtnuin Power Point

MPPT | Bộbảm điểm công suất cực đại Maxunuin Power Poh Tracking

P&OQ — | Nhidu Joan va quan sat Perlurb and Observe

PSO 'Tếi gu bảy đản Particle Swann Optimization

Diéu khién logic mo

Điện áp không đổi

Fuzzy Logic Control Constant Voltage ‘racking

Photovoltaic system Photovoltaic

module/ panel/aray, solar cell/ module‘panel/array

Trang 27

c Diện dụng

L Dién cam

1 Dong qua diode

Trang 28

c Diện dụng

L Dién cam

1 Dong qua diode

Trang 29

MO PAU

Ly do chon dé tai

đều

10

Trang 30

Trang 31

c Diện dụng

L Dién cam

1 Dong qua diode

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Trang 36

DANH MUC CAC BANG

Trang 37

Tiêu đề	Nâng cao chất lượng hệ thống pin mặt trời thông qua thuật toán dò điểm công suất cực đại
Tác giả	Pham Thu Hang
Người hướng dẫn	TS. Vũ Thị Thủy Nga
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Thể loại	Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	171,87 KB