Thiết kế lắp đặt bộ giảm áp DC DC dùng trong hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới

Trong luận văn có trích dẫn một số tài liệu chuyên ngành điện của Việt Nam và của một số tổ chức khoa học trên thế giới về hệ thống năng lượng mặt trời.. Các số liệu, kết quả nghiên cứu

ỜI CA ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Trong luận văn có trích dẫn một số tài liệu chuyên ngành điện của Việt Nam và của một số tổ chức khoa học trên thế giới về hệ thống năng lượng mặt trời

Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

B i Anh Hu

THI T K ẮP Đ T B GIẢ ÁP DC/DC D NG TRONG H THỐNG

N NG Ƣ NG T TRỜI NỐI Ƣ I

Học viên: i Lê nh Huy Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202 Khóa: K34 t i Nha Trang Trường Đ i học ách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Trư c t nh tr ng nguồn n ng lư ng truyền thống có nguy c thiếu h t n ng lư ng và

g y nhi m tr m trọng Nguồn n ng lư ng tái t o trong đó có n ng lư ng mặt trời đang đư c

nghiên c u và ng ng r ng rãi trong nhiều l nh v c

Xu hư ng s ng điện n ng lư ng mặt trời nối lư i là gi i pháp vận hành đ n gi n và r t th n

thiện v i m i trường Hệ thống kh ng s ng c quy nên gia đ nh oanh nghiệp kh ng ph i tốn chi

ph o tr o ư ng Hệ thống t m pin n ng lư ng mặt trời đư c l p đặt trên mái nhà nhà xưởng

mặt hồ giúp h p thu ánh n ng mặt trời và t o ra nguồn điện s ch để hòa vào lư i điện cung c p tr c

tiếp cho các thiết ị điện Tuy nhiên nguồn pin mặt trời chịu nhiều nh hưởng o thời tiết làm cho

điện áp lu n thay đổi V vậy các iến đổi điện t c ng su t c n đư c t ch h p kèm theo phư ng

pháp điều khiển

V i thời gian có h n luận v n này ch m phỏng m ch gi m áp trên Matla Simulink thiết kế

điều khiển PI để điều khiển điện áp đ u ra c a m ch gi m áp C C T kết qu này thiết kế l p đặt

gi m áp C C có điều khiển để đ m o đ ổn định điện áp đ u ra cho các ph t i C v i m c

đ ch kiểm ch ng kh n ng ho t đ ng th c tế so v i l thuyết Kết qu đ t đư c cho th y m ch th c tế

ho t đ ng r t ổn định các đáp ng thu đư c g n giống v i quá tr nh m phỏng Nhờ vào đó đề tài có

thể phát triển theo hư ng nối lư i sau này

Từ khóa: DC/DC; Buck; PID; Hệ thống n ng lư ng mặt trời; N ng lư ng điện mặt trời nối lư i

Abstract: Traditional energy sources are at risk of energy shortages and serious pollution

Renewable energy sources which include solar energy are being researched and widely applied in

many fields

The trend of usage solar electric on – grid is simple and environmental friendly method Because

the system oesn’t use atteries people an usinesses on’t have to spen maintenance costs Solar

cells panel system are installed on roofs, factories, lakes and so on which absorb sunlight and generate

clean electricity to match the electricity supply directly to electrical devices However, solar cells is

influenced by the weather, so the voltage always changes Therefore, p ower electronics converters

need to be integrated with the control method

Because of the limited time, this thesis only simulates buck on the Matlab/ Simulink, designing

the PI controller to control the output voltage of the DC/DC buck From this result, the design buck is

to ensure the output voltage stabilization for the DC loads for the purpose of verifying actual operating

performance against the theory The results show that the actual circuit is very stable and the response

is close to the simulation process Thanks to this task, the topic could be developed according to the

solar electric on – grid connection later

Key words: DC/DC, Buck, PID, solar energy systems, solar electric on – grid.

C C

TRANG BÌA

TRANG T M T T TIẾNG VIỆT TIẾNG NH

MỤC LỤC

NH MỤC C C K HIỆU C C CH VIẾT T T

NH MỤC C C NG

NH MỤC C C H NH

MỞ ĐẦU 1

1 L o chọn đề tài 1

2 M c đ ch nghiên c u 1

3 Đối tư ng và ph m vi nghiên c u 1

4 Phư ng pháp nghiên c u 1

5 ngh a khoa học và th c ti n c a đề tài 2

6 Bố c c đề tài 2

CH NG : TỔNG QU N HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TR I VÀ C C CHUYỂN ĐỔI N NG L NG 3

1.1 Tổng Quan Về N ng Lư ng Mặt Trời 3

Tình hình tổng quát về ngu n năng lượng mặt trời Việt Nam 3

hả năng phát tri n về ngu n năng lượng mặt trời Việt Nam 5

1.2 Pin N ng Lư ng Mặt Trời 8

iới thiệu 9

ô hình hóa 10

1.3 Thuật Toán B t Điểm Công Su t C c Đ i MPPT 15

iới thiệu các thuật toán T 15

Thuật toán 17

1.4 Các B Chuyển Đổi N ng Lư ng Thường Đư c S ng Cho Nguồn N ng Lư ng Mặt Trời 21

4 Bộ chuy n đổi DC/DC 21

4 Bộ chuy n đổi DC/AC 21

CH NG 2: T NH TO N THIẾT KẾ GI M P C C 23

2.1 Gi i Thiệu Chung Về B Chuyển Đổi DC/DC 23

hân loại các bộ chuy n đổi 23

Cấu trúc chi tiết và nguyên lý hoạt động 24

2.2 M ch Điều Khiển Cho B Chuyển Đổi DC/DC 31

iới thiệu các phương pháp điều khi n 31

hương pháp băm xung – Các khâu c n thiết 33

hương pháp điều khi n ID 35

2.3 Thiết Kế Gi m p DC/DC 40

Cấu trúc, nguyên lý hoạt động 40

ô hình toán học bộ giảm áp Buck theo phương pháp trung bình không gian trạng thái 40

Tính toán các ph n tử của bộ giảm áp 42

CH NG 3: M PHỎNG VÀ L P ĐẶT GI M P C C 45

3.1 L a Chọn Thông Số M Phỏng 45

3.2 Mô Phỏng B Điều Khiển PI 46

3.3 Mô Phỏng Kết Qu Và Phân Tích 47

3.4 L p M ch Gi m p C C Th c Tế 48

4 Cấu tạo mạch động lực thực tế 48

4 ạch điều khi n 50

3.5 Kết Qu Đo Th c Tế 52

KẾT LU N VÀ KIẾN NGH 55

TÀI LIỆU TH M KH O 56 PHỤ LỤC

QUYẾT Đ NH GI O ĐỀ TÀI LU N V N THẠC SĨ ( N S O)

N S O KẾT LU N CỦ H I ĐỒNG N S O NH N XÉT CỦ CÁC

PH N IỆN

DANH C CÁC K HI U, CÁC CH VI T TẮT

DC/AC Direct Current/ Alternating Current

DC/DC Direct Current/ Direct Current

IGBT Isulated Gate Bipolar Transistor

MOSFET Metal – Oxide Semiconductor Field – Effect Transistor

OP Operational amplifier

PID Proportional Integral Derivative

PWM Pulse – Width – Modulation

Lư ng tổng x c x mặt trời trung nh ngày c a các tháng

trong n m ở m t số địa phư ng c a nư c ta (đ n vị:

MJ/m2.ngày)

8

DANH C CÁC H NH

Số

1.3 S đồ tổng thể hệ thống nhà máy điện mặt trời 6 1.4 S đồ khối hệ thống điện mặt trời cho t i C 9

1.5 M h nh m phỏng àn PV khi nhiệt đ cường đ c x

1.6 Đặc t nh tư ng quan c a PV khi c x mặt trời thay đổi 13 1.7 Đặc t nh tư ng quan c a PV khi nhiệt đ thay đổi 14 1.8 V t m pin mặt trời đư c m c tr c tiếp 15 1.9 Đường đặc t nh làm việc c a pin và c a t i thu n trở có giá trị

1.10 Đường đặc t nh làm việc c a pin khi cường đ c x thay đổi

1.13 Đường đặc t nh P-V và thuật toán P&O 18

1.15 Phư ng pháp t m điểm làm việc c ng su t l n nh t P&O 20 2.1 S đồ khối tổng quát về chuyển đổi C C 23

2.3 Tr ng thái làm việc c a m ch gi m áp khi khóa S đóng 24 2.4 Tr ng thái làm việc c a m ch gi m áp khi khóa S mở 25 2.5 ng sóng điện áp và òng điện c a m ch gi m áp trong m t

2.7 Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khi khóa S đóng 27 2.8 Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khi khóa S đóng 27 2.9 ng sóng điện áp và òng điện c a m ch t ng áp trong m t

2.10 S đồ nguyên l c a m ch đ o u điện áp 29

Số

2.11 Tr ng thái làm việc c a m ch đ o u điện áp khi khóa S

2.19 Đồ thị PV theo thời gian (Kp Ki K là h ng số) 37 2.20 Đồ thị PV theo thời gian (Kp Ki K là h ng số) 37 2.21 Đồ thị PV theo thời gian (Kp Ki K là h ng số) 38

2.23

S đồ m ch điện gi m áp gi m áp (a) S đồ m ch điện

gi m áp uck tr ng thái ; ( ) S đồ m ch điện gi m áp

uck tr ng thái 2

40 2.24 Điện áp ra c a gi m áp gi m áp (chưa có điều khiển PI) 43 2.25 Đồ thị m phỏng s thay đổi điện áp đ u ra khi điện c m thay

MỞ ĐẦU

1 DO CHỌN Đ T I

Ngày nay khi các v n đề nhi m m i trường g y nh hưởng đến s c khỏe con người nhiên liệu hóa th ch (than u ) ngày càng c n kiệt đòi hỏi chúng ta ph i thay đổi hư ng phát triển và t m cách khai thác tối đa nguồn n ng lư ng tái t o (mặt trời gió ) V i những ưu điểm nổi ật như: v tận s ch rẻ; n ng lư ng tái t o càng

đư c ng ng r ng rãi trên h u hết các nư c trên thế gi i Tuy nhiên ên c nh những

ưu điểm kể trên chúng cũng có nhiều h n chế về hiệu su t làm việc cũng như chịu nh hưởng ởi điều kiện thời tiết o đó các iến đổi điện t c ng su t c n ph i đư c

t ch h p Ngoài ra là m t người làm c ng tác gi ng y trong ngành Kỹ thuật điện tôi muốn ch ng minh kh n ng ho t đ ng th c tế c a m ch chuyển đổi điện áp m t chiều

có điều khiển so v i l thuyết để ph c v c ng tác gi ng y

Để gi i quyết v n đề này t i đã chọn đề tài: Thiết Kế L p Đặt Gi m p

C C ng Trong Hệ Thống N ng Lư ng Mặt Trời Nối Lư i”

N i ung luận v n tập trung thiết kế t m ra các th ng số c a m ch gi m áp m phỏng trên Matla Simulink Thiết kế điều khiển PI để điều khiển điện áp đ u ra

c a m ch gi m áp C C T kết qu này thiết kế l p đặt gi m áp C C th c tế

Ph n nối lư i là phư ng hư ng phát triển tiếp theo sau này c a luận v n

2 C Đ CH NGHI N C U

- Tính toán l a chọn các thông số phù h p cho m ch gi m áp DC/DC;

- Thiết kế b điều khiển PI;

- Phân tích kết qu thông qua việc mô phỏng b ng ph n mềm Matlab/Simulink;

- Thiết kế l p đặt gi m áp C C có điều khiển th c tế

Đề tài Thiết Kế L p Đặt Gi m p C C ng Trong Hệ Thống N ng

Lư ng Mặt Trời Nối Lư i” tập trung nghiên c u và m phỏng m ch gi m áp và áp

ng các kiểu điều khiển khác nhau để đưa ra điện áp đ u ra như mong muốn Đề tài

đư c x y ng a trên ng ng cho hệ thống điện mặt trời nối lư i Các m ch tính

toán thiết kế đư c kiểm tra t nh đúng đ n ng phư ng pháp m phỏng trên c ng c toán học Matla Simulink sau đó th c hiện l p đặt gi m áp C C

5 NGHĨA KHOA HỌC VÀ TH C TI N C A Đ TÀI

- ngh a khoa học: Ứng d ng các nghiên c u về n ng lư ng mặt trời Tính toán, thiết kế, mô phỏng s ho t đ ng c a c a m ch gi m áp C C có điều khiển

T đó có thể phát triển đề tài theo hư ng kết nối lư i hệ thống chuyển đổi sau này

- Tính th c ti n: Kiểm ch ng kh n ng ho t đ ng và s ổn định c a hệ thống chuyển đổi C C Góp ph n phát triển hệ thống n ng lư ng mặt trời nối lư i,

ng d ng vào th c tế cu c sống Ngoài ra, ch ng minh kh n ng ho t đ ng

CHƯƠNG 1: T NG QUAN H THỐNG ĐI N T TRỜI V CÁC B

CHUY N Đ I N NG Ư NG

1.1 T ng Quan V Năng ượng t T ời

Mặt trời là qu c u l a khổng lồ v i đường k nh trung nh kho ng 36 triệu km

và ở cách Trái đ t kho ng 50 triệu km Theo các số liệu hiện có nhiệt đ ề mặt c a mặt trời vào kho ng 6 000K trong khi đó nhiệt đ ở v ng trung t m c a mặt trời r t

l n vào kho ng 8 06K đến 40 06K Mặt trời đư c xem là m t lò ph n ng nhiệt

h ch ho t đ ng liên t c o lu n lu n c x n ng lư ng vào trong vũ tr nên khối

lư ng c a mặt trời sẽ gi m n Điều này n đến kết qu là đến m t ngày nào đó mặt trời sẽ th i kh ng tồn t i nữa Tuy nhiên o khối lư ng c a mặt trời v c ng l n nên thời gian để mặt trời còn tồn t i cũng v c ng l n ên c nh s iến đổi nhiệt đ r t đáng kể theo hư ng k nh m t điểm đặc iệt khác c a mặt trời là s ph n ố khối

lư ng r t kh ng đồng đều V khối lư ng riêng ở vị tr g n t m mặt trời vào kho ng 00g cm3 trong khi đó khối lư ng riêng trung nh c a mặt trời ch vào kho ng 4 g cm3

Các kết qu nghiên c u cho th y kho ng cách t mặt trời đến Trái đ t kh ng hoàn toàn ổn định mà ao đ ng trong kho ng ± 7% xoay quanh giá trị trung nh đã tr nh

ày ở trên Trong kỹ thuật n ng lư ng mặt trời (NLMT) người ta r t chú đến khái niệm h ng số mặt trời (Solar Constant) Về mặt định ngh a h ng số mặt trời đư c hiểu

là lư ng c x mặt trời ( XMT) nhận đư c trên ề mặt có iện t ch 01m2 đặt ên ngoài u kh quyển và thẳng góc v i tia t i T y theo nguồn tài liệu mà h ng số mặt trời sẽ có m t giá trị c thể nào đó các giá trị này có thể khác nhau tuy nhiên s sai iệt kh ng nhiều

1.1.1

Khi nguồn n ng lư ng hóa th ch đang suy gi m n o trữ lư ng có h n mà nhu

c u s ng ngày càng l n kèm theo đó là việc tiêu th nguồn n ng lư ng này đang

g y ra nhi m m i trường nghiêm trọng Trong khi đó tiềm n ng để phát triển n ng

lư ng mặt trời là r t l n sẽ góp ph n gi m tiêu hao n ng lư ng hóa th ch đồng thời

gi m khí th i nhà k nh o đó nguồn điện đư c s n xu t ra t n ng lư ng mặt trời đang đư c xem là s ổ sung l tưởng cho s thiếu h t điện n ng và kh ng ch giúp đa

ng hóa các nguồn n ng lư ng mà còn góp ph n ph n tán r i ro t ng cường đ m o

an ninh n ng lư ng Quốc gia

Việt Nam đư c xem là m t quốc gia có tiềm n ng r t l n về n ng lư ng mặt trời đặc iệt ở các v ng miền trung và miền nam c a đ t nư c v i cường đ c x mặt trời trung nh kho ng 5 kWh m2 Trong khi đó cường đ c x mặt trời l i th p h n

ở các v ng ph a c ư c t nh kho ng 4 kWh m2

o điều kiện thời tiết v i trời nhiều

m y và mưa ph n vào m a đ ng và m a xu n Ở Việt Nam c x mặt trời trung nh

230-250 kcal/cm2 theo hư ng t ng n về ph a Nam chiếm kho ng 2 000 - 5.000 giờ n m v i ư c t nh tiềm n ng l thuyết kho ng 43 9 tỷ TOE N ng lư ng mặt trời ở Việt Nam có sẵn quanh n m khá ổn định và ph n ố r ng rãi trên các v ng miền khác nhau c a đ t nư c Đặc iệt số ngày n ng trung nh trên các t nh c a miền trung và miền nam là kho ng 300 ngày n m N ng lư ng mặt trời đư c khai thác s ng ch yếu cho các m c đ ch như: s n xu t điện và cung c p nhiệt

H nh 1.1: n đồ c x mặt trời Việt Nam

Tuy vậy trong th c tế các c ng tr nh phát triển nguồn điện này ở nư c ta v n đang còn khiêm tốn việc khai thác v n còn h n chế m i ch l p đặt th nghiệm ở m t

số n i chưa có lư i điện như v ng s u v ng xa h i đ o v i c ng su t nhỏ Mặc các nhà đ u tư đã t đ u đẩy m nh nghiên c u x y ng án điện mặt trời t i Việt Nam nhưng theo t m hiểu h u hết các án v n còn n m trên gi y ên c nh đó, trình

t th t c xin c p phép x y ng ổ sung án điện mặt trời vào quy ho ch điện l c

c a Quốc gia và t ng địa phư ng còn rườm rà Và đ y ch nh là những rào c n đòi hỏi các c quan qu n l các c p ch nh quyền ph i vào cu c tháo g trong thời gian t i để điện mặt trời có thể phát triển đ t m c tiêu đề ra

1.1.2

V n đề s ng NLMT đã đư c các nhà khoa học trên thế gi i và trong nư c quan tâm Mặc tiềm n ng c a NLMT r t l n nhưng tỷ trọng n ng lư ng đư c s n xu t

t NLMT trong tổng n ng lư ng tiêu th c a thế gi i v n còn khiêm tốn Các ng

ng NLMT phổ iến hiện nay ao gồm các l nh v c ch yếu sau:

- Nhiệt mặt trời: s ng các thiết ị đun nư c nóng ếp đun ng các ng t m thu NLMT thiết ị s y NLMT thiết ị chưng c t nư c ng NLMT thiết ị làm l nh và điều hòa kh ng kh ng NLMT hay ng NLMT ch y các đ ng

c nhiệt (đ ng c Stirling)

H nh 1.2: Máy nư c nóng n ng lư ng mặt trời

- Điện mặt trời: c sở là s ng các pin mặt trời ở các quy m khác nhau quy

m nhỏ kh ng nối lư i thường là các t m pin mặt trời t o ra điện t n ng

lư ng mặt trời và s d ng tr c tiếp (như dùng trong chiếu sáng, c p điện sinh

ho t hoặc cho các thiết bị v n phòng, các máy đo t đ ng, vi n th ng ); quy

mô nhỏ có nối lư i thường là các dàn pin mặt trời đư c l p đặt trên các mái nhà c a h gia đình hay công sở và quy mô l n nối lư i

Điện

t ng

Hệ thống giám sát/điều khiển

Hệ thống tr m nâng

Hệ thống truyền t i

B chuyển đổi (Inverter)

àn pin n ng lư ng mặt trời

H nh 1.3: S đồ tổng thể m t hệ thống nhà máy điện mặt trời Điều kiện t nhiên có vai trò r t quan trọng trong việc khai thác NLMT nh t là khai thác ư i ng điện mặt trời quy m l n Đối v i quy m khai thác nhỏ lẻ điều kiện t nhiên kh ng có nh hưởng đáng kể song hiệu su t khai thác và hiệu qu kinh

tế l i r t th p Những khu v c tập trung đ ng n cư như các thành phố thị tr n, các khu c ng nghiệp hoặc ở các làng xóm th n n ch có thể khai thác NLMT ư i

ng điện ở trên các mái nhà n trên s n thư ng c a các c ng sở x nghiệp để

ph c v tr c tiếp cho t ng h gia đ nh v n phòng c quan hoặc m t c m n cư nh t định Để khai thác có hiệu qu nguồn NLMT c n triển khai các án điện mặt trời quy m l n có nối lư i Đối v i quy m như vậy để có thể thu n ng lư ng v i c ng

su t l n c n r t nhiều iện t ch thu ở những khu v c có mặt ng trống tr i r ng l n và địa h nh tư ng đối ng phẳng Muốn vậy ch có thể là những khu v c đ t trống đồi trọc đ t hoang hóa hoặc các đ m l y Miền Trung Việt Nam là n i có khá nhiều khu

v c thỏa mãn đư c điều kiện đó C thể như:

- Hiện nay, các t nh duyên h i Nam Trung b có diện t ch đ t trống đồi núi trọc khá l n (g n 1,2 triệu ha đ t hoang đồi núi và h n 60 000 ha đ t hoang đồng

b ng trên tổng diện t ch đ t t nhiên h n 3 triệu ha) Ở đ y có những d i cồn cát kéo dài khá liên t c t Đà Nẵng đến Bình Thuận góp ph n gây nên sa m c hóa, nh t là ở các t nh: Qu ng Ngãi nh Định Khánh Hòa nhưng điển hình là

2 t nh Ninh Thuận và Bình Thuận Theo các nhà khoa học thu c Viện Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp duyên h i Nam Trung b , khu v c Ninh Thuận, Bình Thuận kh nóng quanh n m nh t là ở Ninh S n (Ninh Thuận), Tuy Phong và

B c Bình (Bình Thuận) đã t o thành vùng cát hoang m c hóa trên diện t ch h n 131.000 ha Hai huyện Tuy Phong và B c Bình có diện t ch đ t cát hoang hóa kho ng 35.000 ha phân bố trên chiều dài 50 km bờ biển

ng 1-1: Số liệu về c x mặt trời t i Việt Nam

TRONG N

CƯỜNG Đ BXMT (kWh/m2, ngày)

- Miền Trung Việt Nam đặc biệt là khu v c Nam Trung B có tiềm n ng NLMT

r t đáng kể Ngoài việc tiếp t c mở r ng triển khai các ng d ng n ng lư ng mặt trời quy mô nhỏ ư c đ u miền Trung đã t đ u xây d ng đư c m t số nhà máy điện mặt trời V i điều kiện t nhiên r t thuận l i nhưng su t đ u tư cho điện mặt trời hiện v n còn cao nên nhà đ u tư chưa thật yên tâm Tiềm

n ng về NLMT đã đư c khẳng định m c khá cao ở nhiều khu v c thu c các

t nh ven biển miền Trung v i tổng lư ng b c x c n m t 1300 kWh/m2 đến trên 2400 kWh/m2 và có xu hư ng t ng t B c vào Nam Tư ng t , số giờ n ng

ở khu v c này đều trên 1400 giờ n m và cũng có xu hư ng t ng t B c vào Nam Điều kiện về đ t đai tài ch nh và ch nh sách cũng đã đư c phân tích

nh m giúp các nhà đ u tư có thêm tư liệu để tiến hành lập d án xây d ng nhà máy nhiệt điện mặt trời ở khu v c này góp ph n đưa tỷ lệ điện mặt trời t ng lên trong tư ng lai g n

ng 1-2: Lư ng tổng x c x mặt trời trung nh ngày c a các tháng trong n m

ở m t số địa phư ng c a nư c ta (đ n vị: MJ m2.ngày)

10,43 17,60

12,70 13,57

16,81 11,27

17,56 9,37

17,56

19,11 18,23

17,60 16,10

13,57 15,75

11,27 12,91

9,37 10,35

11,23

12,65 12,65

14,45 14,25

16,84 16,84

17,89 17,89

17,47 17,47

4 Láng (Hà N i) 8,76

20,11

8,63 18,23

9,09 17,22

12,44 15,04

18,94 12,40

19,11 10,66

21,79

8,13 16,39

9,34 15,92

14,50 13,16

20,03 10,22

19,78 9,01

22,84

14,87 20,78

18,02 17,93

20,28 14,29

22,17 10,43

21,04 8,47

16,68

20,07 15,29

20,95 16,38

20,88 15,54

16,72 15,25

15,00 16,38

18,94

15,29 16,51

16,38 15,00

15,54 14,87

15,25 15,75

16,38 10,07

1.2 Pin Năng ƣợng t T ời

Hệ thống điện mặt trời (Photovoltaic System) PV đang đư c s ng ngày càng

r ng rãi ở các nư c trên thế gi i nói chung và nư c ta nói riêng V t nh c p thiết c a nhu c u n ng lư ng đang ngày càng gia t ng các hệ thống n ng lư ng s ch đang ngày càng phát triển và có xu hư ng kết nối đến điện lư i để làm gi m gánh nặng cho các

hệ thống điện truyền thống (các nhà máy nhiệt điện ch y ng than kh đốt ) Nh n chung hệ thống điện mặt trời có thể chia làm hai lo i:

- Hệ thống PV làm việc ở h tiêu th đ n lẻ;

- Hệ thống PV làm việc v i lư i

Hệ thống làm việc c a PV ao gồm: hệ thống pin mặt trời chuyển đổi n ng

lư ng m t chiều C C t điểm c ng su t c c đ i (MPPT) điều khiển PWM

và t i C đư c m t như h nh 4

B chuyển

B t điểm công su t

c c đ i MPPT

H nh 1.5: C u t o c a m t tế ào pin mặt trời

Về n ch t pin quang điện là m t đi-ốt án n ao gồm hai t m án n lo i p

và n đặt sát nhau Trên ề mặt c a pin có m t l p chống ph n x m t ph n ánh sáng

sẽ ị h p th khi truyền qua l p n và m t ph n ánh sáng sẽ đến đư c l p chuyển tiếp

n i có các cặp điện t t ch điện m và lỗ trống n m ở ề mặt gi i h n Các ư c sóng

th ch h p sẽ truyền cho điện t m t n ng lư ng đ l n để thoát khỏi liên kết để ịch chuyển theo con đường p-n đã đư c t o ra Khi kết nối v i hai điện c c ta sẽ đo đư c

m t hiệu điện thế

T m pin n ng lư ng đư c t o thành t nhiều pin mặt trời có thể gồm 36 đến 72 pin mặt trời m c nối tiếp v i nhau V những t m pin mặt trời có c ng su t khá nhỏ nên thường đư c liên kết v i nhau và đặt trên m t iện t ch l n để đáp ng đư c nguồn n ng lư ng đ l n nh m đáp ng nhu c u c a các thiết ị s ng

Mỗi t m pin mặt trời thường có điện áp là 2VDC đáp ng các m c c ng su t khác nhau như: 30Wp 40Wp 50Wp 75Wp 00Wp 25Wp 50Wp T y theo nhu c u s

ng (về điện áp òng điện) mà nhà l p đặt sẽ ghép nối các t m pin l i v i nhau để

t o thành m t àn pin mặt trời

1.2.2

Pin PV có m ch điện tư ng đư ng như m t đi-ốt m c song song v i m t nguồn điện quang sinh Ở cường đ ánh sáng ổn định pin PV có m t tr ng thái làm việc nh t định òng điện quang sinh kh ng thay đổi theo tr ng thái làm việc o đó trong m ch điện tư ng đư ng có thể xem như là m t nguồn òng ổn định Iph Trên th c tế trong quá tr nh chế t o pin PV o tiếp xúc điện c c mặt trư c và sau cũng có thể o n

th n vật liệu có m t điện trở su t nh t định V vậy trong m ch điện tư ng đư ng c n

ph i m c thêm vào m t điện trở nối tiếp Rs và m t điện trở song song Rsh v i t i RL Như vậy m ch điện tư ng đư ng c a pin PV đư c thể hiện trên h nh 6

PV l tưởng

VPV+

- IS: òng điện bão hòa c a đi-ốt (A);

T các phư ng tr nh ( ) ( 2) ( 3) ( 4) và t s đồ tư ng đư ng c a àn PV

ta có thể x y ng đư c m h nh m phỏng c a àn PV khi nhiệt đ và cường đ c

x thay đổi như hình 1.6 S đồ m phỏng s ng lo i PV òng Mono-cell do hãng osch (Đ c) s n xu t có những th ng số c n đo ở điều kiện tiêu chuẩn ( 000W m2

,

25oC) như sau: Pmax = 50 W, VMPP = 16,5 V, IMPP = 2,77 A, Voc = 22,01 V, Isc = 3,1 A

M phỏng thu đư c đường cong quan hệ V-I, P-V và P-I c a PV như h nh 7, 1.8

H nh 1.7: M h nh m phỏng àn PV khi nhiệt đ cường đ c x thay đổi

H nh 1.8: Đặc t nh tư ng quan c a PV khi c x mặt trời thay đổi

H nh 1.9: Đặc t nh tư ng quan c a PV khi nhiệt đ thay đổi Như vậy vị tr c a điểm MPP trên đường đặc t nh là kh ng iết trư c và nó lu n thay đổi ph thu c vào điều kiện c x và nhiệt đ o đó c n có m t thuật toán để theo õi điểm MPP thuật toán này ch nh là trọng t m c a điều khiển MPPT

1.3 Thuật toán bắt điểm công suất cực đại MPPT

1.3.1

a) iới thiệu chung

MPPT (Maximum Power Point Tracker) là phư ng pháp ò t m điểm làm việc có công su t tối ưu c a hệ thống nguồn điện pin mặt trời qua việc điều khiển chu kỳ đóng

mở khóa điện t dùng trong b C C Phư ng pháp MPPT đư c s d ng r t phổ biến trong hệ thống pin mặt trời làm việc đ c lập và đang n đư c áp d ng trong hệ quang điện làm việc v i lư i MPPT b n ch t là thiết bị điện t công su t ghép nối nguồn điện PV v i t i để khuyếch đ i nguồn công su t ra khỏi nguồn pin mặt trời khi điều kiện làm việc thay đổi và t đó có thể n ng cao đư c hiệu su t làm việc c a hệ thống MPPT đư c ghép nối v i b biến đổi DC/DC và m t b điều khiển

Khi m t t m PV đư c m c tr c tiếp vào m t t i điểm làm việc c a t m PV đó sẽ

là giao điểm giữa đường đặc tính làm việc I–V và đường đặc tính I–V c a t i Gi s nếu t i là thu n trở th đường đặc tính t i là m t đường thẳng t p v i đ dốc là 1/Rt i

+

_ V

I

R PV

H nh 1.10: V t m pin mặt trời đư c m c tr c tiếp

v i m t t i thu n trở có thể thay đổi giá trị điện trở đư c

H nh 1.11: Đường đặc t nh làm việc c a pin

và c a t i thu n trở có giá trị điện trở thay đổi đư c Nói cách khác, trở kháng c a t i ám theo điều kiện làm việc c a pin Nói chung, điểm làm việc hiếm khi ở đúng t i vị trí có công su t l n nh t, vì vậy nó sẽ không sinh

ra công su t l n nh t M ng nguồn pin mặt trời thường bị quá t i khi ph i bù cho m t

lư ng công su t th p vào thời gian ánh sáng yếu kéo ài như trong m a đ ng S không thích ng giữa t i và các t m pin mặt trời thường làm cho nguồn pin mặt trời bị quá t i và gây ra tổn hao trong toàn hệ thống Để gi i quyết v n đề này phư ng pháp MPPT đư c s d ng để uy tr điểm làm việc c a nguồn điện pin t i đúng điểm có công su t l n nh t MPP Phư ng pháp MPPT có thể xác định ch nh xác đến 97% điểm MPP Ph n này đề cập đến đặc tính làm việc I–V c a mô đun pin mặt trời và t i, s

tư ng th ch c a c t i và pin phư ng pháp điều khiển MPPT

B điều khiển MPPT có thể là b điều khiển tư ng t truyền thống Tuy nhiên, việc s d ng b điều khiển số đang ngày càng thịnh hành vì nó có nhiều ưu điểm h n

b điều khiển tư ng t B điều khiển số có thể lập tr nh đư c vì vậy kh n ng th c hiện các thuật toán cao c p sẽ d dàng h n Nó àng mã hóa iểu th c, ví d x = yxz h n là thiết kế m t m ch điện tư ng t để th c hiện cùng m t biểu th c đó Nhờ

lý do này mà việc hiệu ch nh ở b điều khiển số đư c th c hiện d àng h n nhiều so

v i b điều khiển tư ng t Mặt khác b điều khiển số không bị nh hưởng bởi s thay đổi về nhiệt đ và thời gian vì b này ho t đ ng rời r c, bên ngoài các thành ph n tuyến tính Vì vậy, b điều khiển số có tr ng thái ổn định l u h n Không ch có vậy,

b điều khiển MPPT số không ph thu c vào dung sai c a các b phận khác vì nó th c hiện thuật toán ở ph n mềm n i mà các th ng số có thể đư c giữ ổn định hoặc thay đổi đư c

b) Thuật toán xác định đi m làm việc có công suất lớn nhất T

Như đã nói ở trên điểm làm việc có công su t l n nh t MPP định trên đường đặc tính I–V lu n thay đổi ư i điều kiện nhiệt đ và cường đ b c x thay đổi Chẳng

h n, hình vẽ thể hiện đường đặc tính làm việc I–V ở những m c cường đ b c x khác nhau t ng n ở cùng m t giá trị nhiệt đ (25o

C) và hình 1.12 thể hiện các đường đặc tính làm việc ở cùng m t m c cường đ b c x nhưng v i nhiệt đ t ng n

H nh 1.12: Đường đặc t nh làm việc c a pin khi cường đ c x thay đổi ở c ng m t m c nhiệt đ

H nh 1.13: Đặc t nh làm việc I – V c a pin khi nhiệt đ thay đổi ở c ng m t m c cường đ c x

T hai hình vẽ này, ta nhận th y có s dịch chuyển điện áp quan sát đư c ở vị trí

c a điểm MPP Vì vậy điểm MPP c n ph i dùng thuật toán để xác định Thuật toán này là trung tâm c a b điều khiển MPPT

Thuật toán MPPT đư c coi là m t ph n không thể thiếu trong hệ PV đư c áp

d ng v i mong muốn nâng cao hiệu qu s d ng c a dãy pin mặt trời Nó đư c đặt trong b điều khiển b biến đổi DC/DC Các thuật toán MPPT điều khiển c a b biến đổi DC/DC s d ng nhiều tham số thường là các tham số như òng PV điện áp PV, òng ra điện áp ra c a b DC/DC

Các thuật toán này đư c so sánh d a theo các tiêu ch như hiệu qu định điểm làm việc có công su t l n nh t, số lư ng c m biến s d ng đ ph c t p c a hệ thống, tốc

đ biến đổi

Nhìn chung có r t nhiều thuật toán MPPT đã đư c nghiên c u và ng d ng trên nhiều hệ thống M t phư ng pháp đo điện áp hở m ch Voc c a các pin mặt trời c 30 giây m t l n b ng cách tách pin mặt trời ra khỏi m ch trong m t kho ng thời gian

ng n Sau khi nối m ch trở l i điện áp pin đư c điều ch nh lên 76% c a Voc Tỷ lệ % này ph thu c vào lo i pin mặt trời s d ng Việc th c hiện phư ng pháp điều khiển

m ch hở này đ n gi n và ít chi phí mặc dù hiệu qu MPPT là th p (t 73% đến 91%) Phư ng pháp t nh toán cũng có thể d đoán vị trí c a điểm MPPT, tuy nhiên trong

th c tế phư ng pháp này làm việc không hiệu qu v nó kh ng theo đư c những thay đổi vật lý, tuổi thọ c a t m pin và các nh hưởng ên ngoài khác như óng c a các vật

c n

1.3.2

Đ y là m t phư ng pháp đ n gi n và đư c s d ng thông d ng nh t nhờ s đ n

gi n trong thuật toán và việc th c hiện d dàng Thuật toán này xem xét s t ng gi m điện áp theo chu kỳ để t m đư c điểm làm việc có công su t l n nh t Nếu s biến

thiên c a điện áp làm công su t t ng lên th s biến thiên tiếp theo sẽ giữ nguyên chiều

hư ng t ng hoặc gi m Ngư c l i, nếu s biến thiên làm công su t gi m xuống thì s biến thiên tiếp theo sẽ có chiều hư ng thay đổi ngư c l i Khi điểm làm việc có công

su t l n nh t đư c xác định trên đường cong đặc tính thì s biến thiên điện áp sẽ dao

đ ng xung quanh điểm làm việc có công su t l n nh t đó (điểm MPP)

Trong thuật toán này điện áp ho t đ ng c a pin mặt trời (PMT) ị nhi u ởi m t gia số nhỏ ΔV và kết qu làm thay đổi c ng su t ΔP đư c quan sát Hình 1.14 m t nguyên l ho t đ ng c a thuật toán P&O t đó có thể suy ra cách th c ho t đ ng c a thuật toán như sau:

H nh 1.14: C u trúc điều khiển MPPT c a àn PV

H nh 1.15: Đường đặc t nh P-V và thuật toán P&O

- Nếu điểm ho t đ ng c a hệ thống đang i chuyển theo hư ng (ΔP<0 và ΔV<0) th c n t ng điện áp ho t đ ng lên để i chuyển điểm ho t đ ng t i điểm MPP

- Nếu điểm ho t đ ng c a hệ thống đang i chuyển theo hư ng 2 (ΔP>0 và ΔV>0) th c n t ng điện áp ho t đ ng lên để i chuyển điểm ho t đ ng t i điểm MPP

- Nếu điểm ho t đ ng c a hệ thống đang i chuyển theo hư ng 3 (ΔP>0 và ΔV<0) th c n gi m điện áp ho t đ ng để i chuyển điểm ho t đ ng t i điểm MPP

- Nếu điểm ho t đ ng c a hệ thống đang i chuyển theo hư ng 4 (ΔP<0 và ΔV>0) th c n gi m điện áp ho t đ ng để i chuyển điểm ho t đ ng t i điểm MPP

Start P&O

Gi định giá trị an đ u

H nh 1.16: Lưu đồ thuật toán P&O điều khiển

th ng qua điện áp tham chiếu Vref

Gi i th ch thuật toán:

điều khiển MPPT sẽ đo các giá trị òng điện I và điện áp V sau đó t nh toán

đ sai lệch ∆P ∆V và kiểm tra:

- Nếu ∆P.∆V > 0 th t ng giá trị điện áp tham chiếu Vref

- Nếu ∆P.∆V < 0 th gi m giá trị điện áp tham chiếu Vref

Sau đó cập nhật các giá trị m i thay cho giá trị trư c đó c a V P và tiến hành đo các th ng số I V cho chu kỳ làm việc tiếp theo

H nh 1.17: Phư ng pháp t m điểm làm việc công su t l n nh t P&O

S ao đ ng điện áp làm tổn hao công su t trong hệ quang điện đặc biệt những khi điều kiện thời tiết thay đổi chậm hay ổn định V n đề này có thể gi i quyết b ng cách điều ch nh logic trong thuật toán P&O là sẽ so sánh các tham số trong hai chu kỳ trư c M t cách khác để gi i quyết việc hao h t công su t quanh điểm MPP là gi m

ư c tính biến thiên xuống nhưng khi điều kiện thời tiết thay đổi, thuật toán này sẽ trở nên chậm ch p h n trong việc ám theo điểm MPP và công su t sẽ bị hao h t nhiều

h n Như vậy như c điểm chính c a phư ng pháp này là kh ng t m đư c chính xác điểm làm việc có công su t l n nh t khi điều kiện thời tiết thay đổi Đặc điểm c a phư ng pháp này là phư ng pháp có c u trúc đ n gi n nh t nh t và d th c hiện nh t, trong tr ng thái ổn định điểm làm việc sẽ ao đ ng xung quanh điểm MPP, gây hao

h t m t ph n n ng lư ng Phư ng pháp này kh ng ph h p v i điều kiện thời tiết thay đổi thường xuyên và đ t ng t

1.4 Các bộ chuyển đ i năng lượng thường được s d ng cho ngu n năng lượng

m t t ời

1.4.1 Bộ chuy đ i DC/DC

chuyển đổi C C đư c s ng r ng rãi trong nguồn điện m t chiều v i m c

đ ch chuyển đổi n ng lư ng m t chiều kh ng ổn định thành nguồn điện m t chiều ổn định có thể điều khiển đư c Trong hệ thống pin mặt trời chuyển đổi đư c kết h p

v i t điểm MPPT để giữ cho c ng su t đ u ra c a pin đ t c c đ i chuyển đổi

m t chiều ao gồm các ph n t c n sau: khóa điện t cu n c m để t ch trữ n ng

lư ng t điện để h n chế ao đ ng điện áp và m t đi-ốt n òng Các chuyển đổi

n ng lư ng m t chiều thường đư c chia làm 2 lo i:

- Lo i cách ly s d ng máy biến áp để cách ly giữa nguồn điện đ u vào và nguồn điện đ u ra và tận d ng t số biến áp để t ng hoặc gi m áp có đ an toàn cao

h n;

- Lo i không cách ly không s d ng máy biến áp thường đư c ng d ng cho các

b điều khiển đ ng c m t chiều Các b biến đổi thường dùng:

 gi m áp ( uck);

 t ng áp (Boost);

 đ o u điện áp ( uck – Boost)

Việc chọn l a lo i chuyển đổi t y thu c và yêu c u c a t i đối v i điện áp ra c a

hệ PV

gi m áp có thể định đư c điểm làm việc có c ng su t tối ưu mỗi khi điện áp ra

c a pin vư t quá điện áp tham chiếu trường h p này t th c hiện đư c khi cường đ

c x c a ánh sáng xuống th p

t ng áp có thể định điểm làm việc tối ưu ngay c v i cường đ ánh sáng yếu

Hệ thống làm việc v i lư i ng t ng áp để t ng điện áp ra trư c khi đưa vào chuyển đổi C C

đ o u điện áp v a có thể t ng v a có thể gi m áp

1.4.2 Bộ chuy đ i DC/AC

chuyển đổi C C là các thiết ị điện t hoặc các m ch có kh n ng iến m t điện áp m t chiều thành m t điện áp xoay chiều có giá trị t n số thay đổi đư c t y thu c vào luật đóng mở các van án n

Có nhiều chuyển đổi C C chúng có thể làm việc c hai chế đ là t m t chiều sang xoay chiều và ngư c l i t xoay chiều sang m t chiều Nh n chung chuyển đổi C C trong hệ PV có thể làm việc ở nhiều m c điện áp khác nhau tùy thu c vào t nh ch t c a hệ pin đư c kết nối

chuyển đổi ng trong hệ PV có những đặc điểm sau:

- Điện áp đ u ra hình sin;

- Điện áp và t n số n m trong gi i h n cho phép;

- ám sát đư c s thay đổi c a điện áp tham chiếu và điện áp đ u vào;

- Hiệu qu làm việc đư c nâng cao

K t luận:

Trong khuôn khổ c a luận v n này ch ng ng các l thuyết liên quan đến

gi m áp C C s ng thuật toán MPPT v i phư ng pháp P&O

CHƯƠNG 2: T NH TOÁN THI T K B GIẢ ÁP DC DC

2.1 Giới thiệu chung v bộ chuyển đ i DC/DC

chuyển đổi C C s ng r ng rãi trong các hệ thống điện m t chiều như các thiết ị điện t hay các đ ng c m t chiều Chúng có nhiệm v iến đổi các nguồn điện m t chiều có điện áp kh ng th ng ng thành nguồn điện m t chiều ổn định thông ng cho các t i m t chiều

Hình 2.1: S đồ khối tổng quát về chuyển đổi C C

Nh n chung iến đổi C C thường ao gồm các ph n t c n như: nguồn điện đ u vào (Vin), khóa án n (IG T hay MOS ET) cu n c m (L) t điện (C) đi-

ốt ( )

t kỳ chuyển đổi nào cũng ho t đ ng ở hai chế đ liên quan đến òng điện

n c a cu n c m: chế đ n liên t c và chế đ n kh ng liên t c Khi òng điện

n c a cu n c m l n h n 0 th m ch làm việc ở chế đ n liên t c còn khi òng điện n c a cu n c m nhỏ o điện trở t i cao hoặc t n số chuyển m ch th p m ch sẽ làm việc ở chế đ n kh ng liên t c

Trong hệ thống pin mặt trời th b chuyển đổi C C lu n g n liền v i MPPT kết h p v i điều khiển PWM để t o ra điện áp mong muốn

2.1.1 Phân loại các bộ chuy đ i

T y thu c vào cách ố tr khác nhau c a cu n c m khóa chuyển m ch và đi-ốt các chuyển đổi này sẽ th c hiện m c đ ch khác nhau nhưng đều a trên hiện

tư ng uy tr òng điện đi qua cu n c m a trên ch c n ng c a t ng m ch có thể

ph n thành 3 lo i như đã nói ở trên:

- M ch gi m áp;

- M ch t ng áp;

- M ch đ o u điện áp

2.1.2 Cấu trúc chi tiết và nguyên lý hoạ động

M ch gi m áp làm việc luân phiên ở 2 tr ng thái: khóa S đóng và khóa S mở Hai

tr ng thái thay đổi liên t c theo chu kỳ TS:

Trong đó:

- Ton: Thời gian khóa S đóng

- Toff: thời gian khóa S mở Theo như h nh 2.3 khi khóa S đóng (Ton) ngh a là khép m ch nguồn (Vin) cung

c p òng điện đi qua cu n c m cu n c m t ch trữ n ng lư ng òng điện trong cu n

c m t ng lên đồng thời cung c p òng điện cho t i và n p điện cho t điện

+_

LOAD

S

V

Hình 2.3: Tr ng thái làm việc c a m ch gi m áp khi khóa S đóng

Khi khóa S mở (Toff) t c là ng t nguồn ra khỏi m ch Khi đó n ng lư ng trong

cu n c m đư c t ch lũy trư c đó sẽ gi i phóng cung c p òng điện cho t i Khi đ t

ng t m t nguồn òng điện đi qua cu n c m t đ u gi m xuống lúc này cu n c m có

xu hư ng giữ cho òng điện kh ng đổi o đó ta có thể th y điện thế giữa hai đ u

cu c c m ở h nh 2.3 và 2.4 ngư c nhau Ở chế đ làm việc này cu n c m t đ u gi i phóng n ng lư ng để uy tr òng điện ch y trong m ch n ng lư ng c a cu n c m

gi m n Quá tr nh đóng c t liên t c t o t i m t điện áp trung nh theo luật m xung PWM òng điện qua t i sẽ ở ng xung tam giác đ m o cho òng liên t c qua

t i T n số đóng c t khá cao để đ m o triệt nhi u c ng su t cho m ch

Hình 2.5: ng sóng điện áp và òng điện c a m ch gi m áp trong m t chu kỳ

Ở tr ng thái xác lập s c n ng n ng lư ng trên cu n kháng trong thời gian đóng

mở khóa đư c uy tr Ngh a là n ng lư ng t ch lũy trong cu n c m trong thời gian

khóa S đóng ng n ng lư ng c p cho t i trong thời gian khóa S mở o đó ng sóng điện áp và òng điện trong m t chu kỳ c a m ch gi m áp thể hiện ở h nh 2.5

a vào nguyên l ho t đ ng cũng như ng sóng điện áp và òng điện trong m t chu kỳ ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa điện áp đ u vào và điện áp đ u ra như sau:

t điện ng để lọc điện áp đ u ra như h nh 2.6 ư i đ y

T IV

T IV

+_

Hình 2.7: Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khi khóa S đóng

Khi khóa S đóng (Ton) th òng điện trong cu n c m đư c t ng lên r t nhanh òng điện ch y vòng qua cu n c m về nguồn đ y là thời gian n p n ng lư ng cho cu n

c m òng điện trong cu n c m t ng lên Trong khi đó òng điện kh ng qua đi-ốt o

ph n c c ngư c lúc này điện áp cung c p cho t i đư c t o ra t n ng lư ng t ch trữ ở

t Ở thời điểm này th t i đư c cung c p ởi t điện Ở chu kỳ đ u có thể nói ch có nguồn và cu n c m là việc ở tr ng thái này t điện chưa t ch điện o đó t i chưa đư c cung c p n ng lư ng làm việc Ở tr ng thái làm việc c a những chu kỳ tiếp theo khi t điện đư c n p n ng lư ng ở những giai đo n Toff c a khóa th điện áp c a đ u ra sẽ

đư c uy tr và có tr ng thái làm việc c a các ph n t đư c m t như h nh 2.7

T IV

Hình 2.8: Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khi khóa S đóng

Hình 2.8 m t tr ng thái làm việc c a t i và chiều òng điện ch y trong m ch Khi khóa S mở (Toff) lúc này ở cuối cu n c m xu t hiện su t điện đ ng đư c t o nên

t việc thay đổi đ l n òng điện ch y qua cu n c m Điện áp đư c t o ra có xu hư ng làm gi m s thay đổi c a òng điện lúc này cu n c m làm việc giống như m t nguồn điện nối tiếp v i nguồn điện an đ u Điện áp t i đ u ra lúc này ng tổng điện áp nguồn c p và điện áp ở cu n c m th ng qua đi-ốt c p cho t i và đồng thời n p cho t điện

Tư ng t như đối v i m ch gi m áp ở tr ng thái xác lập th s c n ng n ng

lư ng trên cu n kháng trong thời gian khóa đóng mở đư c uy tr ng sóng c a điện

áp và òng điện trong thời gian m t chu kỳ đư c thể hiện ở h nh 2.9

Hình 2.9: ng sóng điện áp và òng điện c a m ch t ng áp trong m t chu kỳ

a vào nguyên l ho t đ ng và d ng sóng c a điện áp và òng điện ta có thể thiết lập đư c mối liên hệ giữa điện áp đ u vào và điện áp đ u ra như sau:

đ u ra Ở chu kỳ làm việc đ u tiên t chưa đư c t ch điện và t i chưa ho t đ ng Những chu kỳ làm việc tiếp theo t đư c n p th ng qua giai đo n mở c a khóa S và

đ t đư c tr ng thái làm việc như h nh 2 ư i đ y

Is

V0C

IL

Hình 2.11: Tr ng thái làm việc c a m ch đ o u điện áp khi khóa S đóng Khi khóa K mở (Toff) n ng lư ng đư c t ch lũy trong cu n c m đư c gi i phóng

uy tr òng điện làm việc c a t i đồng thời cũng n p cho t điện Lúc này điện áp đ u

ra ch nh là điện áp c a cu n c m T y thu c vào thời gian uy tr òng điện mà điện

áp ra có thể cao h n hoặc th p h n điện áp đ u vào

V0C

Hình 2.12: Tr ng thái làm việc c a m ch đ o u điện áp khi khóa S mở

Hình 2 3 m t ng sóng điện áp c a cu n c m VL òng điện ch y qua nguồn

Is òng điện ch y qua đi-ốt ID và dòng qua cu n c m IL

Tư ng t ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa điện áp đ u vào và điện áp đ u ra như sau:

- D < 0.5 thì Vin< Vo

Như c ng th c (2 6) (2 0) và (2 3) ta có thể th y điện áp ph thu c vào hệ số làm việc c a khóa S Muốn thay đổi điện áp đ u ra như mong muốn ta ch c n điều khiển hệ số cho ph h p

c a m ch đ o u điện áp trong m t chu kỳ

2.2 Mạch đi u khiển cho bộ chuyển đ i DC/DC

2.2.1 Gi i thi u các ơ đ u khi n

M ch điều khiển ph thu c vào phư ng pháp điều khiển M ch điều khiển có nhiệm v đo t nh toán phát xung điều khiển vào các ch n Gate c a các van c ng su t trên nh m điều khiển òng n ng lư ng theo muốn

a) iều khi n theo phương pháp điều ch nh độ rộng xung

Phư ng pháp th c hiện m xung v i t n số kh ng đổi f = const điện áp ra t i thay đổi nhờ ch điều ch nh đ r ng kho ng n c a van t0 = var Để th c hiện điều này s ng s đồ c u trúc h nh 2.14