Xây dựng giải thuật nâng cao hiệu suất của cánh đồng pin mặt trời (2)

Với cấu hình này, Bộ chuyển đổi có nhiệm vụ lấy công cuất cực đại tại đỉnh lớn nhất trong 2 điểm cực trị của đường đặc tuyến theo hình 2.23 Hình 4.1.. Hệ thống mô phỏng cấu hình 2 Mô hìn

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

4.1 Mô hình mô phỏng

4.1.1 Mô hình hệ thống mô phỏng cấu hình 1

Mô hình hệ thống mô phỏng 1 là cấu hình một bộ DC/DC sử dụng chung cho

cả cánh đồng pin như hình 2.13 phần 3.2.1 Với cấu hình này, Bộ chuyển đổi có nhiệm vụ lấy công cuất cực đại tại đỉnh lớn nhất trong 2 điểm cực trị của đường đặc tuyến (theo hình 2.23)

Hình 4.1 Cấu hình cánh đồng pin NLMT sử dụng 1 bộ DC/DC chung

Chương trình dò điểm MPP khi cánh đồng pin bị bóng:

function [y,U,P,t2,t3,t4,t5] = fcn(a,b,c,d,f,duty,u,t, p,Pmpp,Umpp,power,timer) timer = timer + 1;

if (timer >=50)

c = 0;

b = b + 1;

if (b>5)

t = t + 1;

c = 1;

end

if (c == 1)

a = a + 0.01;

b = 0;

c = 0;

end

c = 0;

if (t<=140)

power = p;

if (Pmpp < power)

Pmpp = power;

Umpp = u;

duty = a;

end

end

end

U=Umpp;

P=Pmpp;

if (t>140)

a = duty;

end

if (t>=220)

f = 0.9*Pmpp;

d = 1.1*Pmpp;

if (p>=d)

t = 0;

timer = 0;

Pmpp = 0;

Umpp = 0;

a = -1;

end

if (p<=f)

t = 0;

timer = 0;

Pmpp = 0;

Umpp = 0;

a = -1;

end

end

t2 = t;

t3 = timer;

t4 = b;

t5 = duty;

y = a;

4.1.2 Mô hình hệ thống mô phỏng cấu hình 2

Hình 4.2 Hệ thống mô phỏng cấu hình 2

Mô hình hệ thống mô phỏng 2 là cấu hình một bộ DC/DC sử dụng riêng cho từng pin và được ghép song song các ngõ ra của bộ DC/DC trên bus volt hình 3.2 phần 3.2.2 Với cấu hình này, đỉnh lớn nhất trong 2 đỉnh hình 2.23 là tổng công suất của các tấm pin không bị bóng che và các tấm pin bị bóng che Từ điểm này ta dễ dàng nhận thấy, tại điểm này các dãy pin không bị bóng làm việc đạt cực đại, còn các tấm pin bị bóng che đang làm việc tại bên trái điểm MPP Vì lý do này, để tận dụng hết tất cả công suất có được của từng pin, mỗi tấm pin của cấu hình 2 sẽ được trang bị 1 bộ DC/DC riêng

4.2 Kết quả mô phỏng

Hệ thống cánh đồng pin gồm 12 pin ghép với nhau, mỗi tấm pin có công suất 100W, tổng công suất lớn nhất tại nhiệt độ 250C và bức xạ 1kW/m2 của cánh đồng pin là 1200W Bức xạ không thay đổi liên tục, từ 0.5 đến 1, trong đó có 3 tấm pin bị bóng hoàn toàn 72% (bóng che hoàn toàn nghĩa là cell pin nào bị bóng thì điện áp bằng 0 kW/m2)

Hình 4.3 Bức xạ mặt trời thay đổi từ 0.5 lên 1 kW/m2

(b) Hình 4.4 Đáp ứng của bộ MPP trong cấu hình 1 bộ chuyển đổi NL chung

(b) Hình 4.5 (a) Công suất, (b) điện áp pin, khi sử dụng 1 bộ DC/DC cho toàn

cánh đồng pin

Hình 4.5 biểu diễn công suất lấy ra từ bộ chuyển đổi đạt cực đại, tại điểm cực trị lớn nhất, khoảng thời gian để dò từ 0 đến 100% ngắn

(a)

(b) Hình 4.6 (a) Công suất, (b) điện áp tải, khi sử dụng cấu hình 1 bộ DC/DC 1

pin trong toàn cánh đồng

CS từ cấu hình 2

CS từ cấu hình 1

Hình 4.7 Công suất thu được từ 2 cấu hình khác nhau Trong trường hợp này hình 4.7 ta thấy, với cấu hình một tấm pin được trang bị một bộ chuyển đổi NL thì công suất thực thu được lớn hơn nhiều so với cấu hình 1

bộ chuyển đổi NL cho toàn cánh đồng pin mặt trời hình 4.1 Nguyên nhân là do công suất thu được từ cấu hình 1 là tổng công suất của hai nhánh pin tại đỉnh MPP của nhánh pin bị bóng che, lúc này nhánh pin không bị bóng che làm việc quá tải nên công suất giảm, còn với cấu hình 2 thì tấm pin nào có bao nhiêu công suất được xuất ra tải gần như hoàn toàn

Kết quả mô phỏng với cánh đồng pin không đổi, bức xạ thay đổi từ 0.5 lên 1 kW/m2, trong cánh đồng pin có 3 tấm pin bị bóng che, dẫn đến bức xạ ít hơn ½ so với các tấm không bị che (có nghĩa các tấm bị che bức xạ thay đổi từ 0.25 lên 0.5 kW/m2)

Hình 4.8 Bức xạ mặt trời thay đổi từ 0.5 lên 1 kW/m2

(a)

(b) Hình 4.9 (a) Công suất, (b) điện áp pin, khi sử dụng cấu hình 1 Trong trường hợp các pin bị che bức xạ chỉ giảm đi ½ lần sơ với các tấm không bị che

(a)

CS từ cấu hình 2

CS từ cấu hình 1

(b) Hình 4.10 (a) Công suất, (b) điện áp tải, khi sử dụng cấu hình 2 Trong trường hợp các pin bị che bức xạ chỉ giảm đi ½ lần so với các tấm không bị che

Hình 4.11 Công suất thu được từ 2 cấu hình khác nhau Trong trường hợp các pin bị che bức xạ chỉ giảm đi ½ lần so với các tấm không bị che

Từ các hình 4.7 và 4.11 ta thấy, trong khi cánh đồng pin bị bóng che thì hệ thống 1 không cho công suất lớn hơn cấu hình 2 Độ chênh lệch công suất phụ thuộc vào mức độ bức xạ bị che và vị trí pin bị che Ở hình 4.11 số pin và vị trí bóng che là như nhau so với hình 4.7, nhưng bức xạ bị che ở hình 4.11 ít hớn nên cho độ chênh lệch công suất giữa hai cấu hình ít hơn Độ chênh lệch cụ thể:

Với cấu hình 1, tại bức xạ 1kW/m2 ta được P1 = 906(W)

Với cấu hình 2, tại bức xạ 1kW/m2 ta được P2 = 1040(W)

Độ chênh lệch công suất so với cấu hình có công suất lớn nhất là

(1040-906)/1040=12,9%

Kết quả mô phỏng với cánh đồng pin không đổi, bức xạ thay đổi từ 0.5 lên 1 kW/m2 trong điều kiện không bị ảnh hưởng của điều kiện môi trường

Hình 4.12 Công suất thu được của hai cấu hình Hình 4.12 cho thấy khi cánh đồng pin có bức xạ bằng nhau tại tất cả các pin thì công suất thu được là bằng nhau, tuy nhiên với cấu hình 1 sẽ mất 1 lượng công suất trong quá trình duty chạy từ o đến 100%