Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời

Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời

MỤC LỤC

Quyết định giao đề tài

Lịch sử khoa học i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục iv

Danh sách các hình vi

Danh sách các bảng x

Tóm tắt xi

Danh mục các chữ viết tắt xi

Chương 1: Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Đối tượng và giới hạn nghiên cứu 3

1.4 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 3

1.5 Nội dung đề tài 3

Chương 2: Pin năng lượng mặt trời 2.1 Pin năng lượng mặt trời 5

2.2 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời 6

2.3 Nguyên lý hoạt động pin năng lượng pin năng lượng mặt trời 8

2.4 Đặc tính làm việc của pin mặt trời 9

2.4.1 Dòng ngắn mạch 𝐼𝑆𝐶 11

2.4.2 Điện áp hở mạch 𝑉𝑂𝐶 12

2.4.3 Điểm công suất cực đại 𝑃𝑀 13

2.4.4 Hiệu suất chuyển đổi năng lượng 15

2.5 Chọn công suất pin quang điện 15

2.5.1 Khảo sát pin quang điện 15

2.5.2 Chọn công suất pin mặt trời 18

Chương 3: Bộ biến đổi DC-DC và giải thuật điều khiển công suất cực đại 3.1 Bộ biến đổi DC-DC 24

3.1.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động mạch Boost 25

3.1.2 Tính toán bộ biến đổi Boost 28

3.1.3 Điều khiển bộ biến đổi DC-DC 29

3.1.3.1 Phương pháp mạch vòng điện áp hồi tiếp 29

3.1.3.2 Phương pháp điều khiển hồi tiếp công suất 30

3.2 Giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT và thuật toán bám điểm công suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D 30

3.2.1 Giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT 30

3.2.2 Thuật toán bám điểm công suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D 31

Chương 4: Mô phỏng bộ biến đổi Boost kèm giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT 4.1 Mô phỏng hệ thống pin quang điện và bộ biến đổi Boost không dùng giải thuật MPPT 36

4.2 Mô phỏng hệ thống pin quang điện và bộ biến đổi Boost có sử dụng giải thuật MPPT 40

4.3 Kết quả mô phỏng 45

4.3.1 Đường cong đặc tính pin mặt trời 45

4.3.2 Bộ biến đổi DC-DC Boost 48

4.3.3 Bộ biến đổi DC-DC Boost pin mặt trời 49

4.3.4 Bộ biến đổi MPPT DC-DC Boost pin mặt trời 50

4.3.5 Bộ biến đổi DC-DC PSO Boost 54

4.3.6 Bộ biến đổi DC-DC PSO MPPT Boost 56

4.3.7 Bộ biến đổi INC Algorthm DC-DC Boost 60

4.3.8 Bộ biến đổi DC-DC MPPT Buck - Boost 63

4.4 Nhận xét 66

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

5.1 Kết luận 68

5.2 Hướng phát triển của đề tài 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 72

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1:Cell pin năng lượng mặt trời 5

Hình 2.2: Cấu tạo bên ngoài của một tấm tấm pin mặt trời 6

Hình 2.3: Cấu tạo bên trong của pin mặt trời 7

Hình 2.4:Cấu trúc tinh thể các dạng pin mặt trời 7

Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời 8

Hình 2.6a: Sơ đồ tương đương của pin mặt trời 10

Hình 2.6b: Đường đặc trưng theo độ chiếu sáng của pin mặt trời 10

Hình 2.7: Đặc tính V-A và công suất – điện áp của pin mặt trời với cường độ sáng khác nhau (Pin mặt trời 225W của hang SHARP) 12

Hình 2.8: Đặc tính V-A của pin mặt trời với nhiệt độ khác nhau 13

Hình 2.9: Điểm làm việc và điểm công suất cực đại 14

Hình 2.10: Sơ đồ tương đương của pin quang điện 16

Hình 2.11: Mô hình pin quang điện trong Matlab 2018b 17

Hình 2.12: Tấm pin quang điện NA42117 của Bosch 18

Hình 2.13: Đặc tuyến I-V 19

Hình 2.14: Đặc tuyến P-V 19

Hình 2.15: Thông số pin quang điện lấy ra từ Matlab/Simulink 20

Hình 2.16: Đặc tuyến của 5 tấm pin quang điện mắc nối tiếp ở nhiệt độ 25 o C 21

Hình 2.17: Cường độ chiếu sáng mặt trời các tháng trong năm 22

Hình 2.18: Đồ thị cường độ chiếu sáng các thời điểm trong ngày (tháng 1) 23

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch Boost 25

Hình 3.2: Dạng dòng điện qua cuộn cảm và điện áp trên tải 25

Hình 3.3: Mạch tương đương khi Q1 dẩn và diode D khoá 26

Hình 3.4: Mạch tương đương khi Q1 khoá và diode D khoá 26

Hình 3.5: Đặc tính làm việc của pin khi cường độ bức xạ thay đổi ở cùng một mức cường độ bức xạ 30

Hình3.6: Đặc tính làm việc I-V của pin khi nhiệt độ thay đổi ở cùng một mức

cường độ bức xạ 31

Hình 3.7: Pin mặt trời với thuật toán P&O điều khiển trực tiếp chu kỳ nhiệm vụ D 32

Hình 3.8: Đặc tính làm việc của pin mặt trời và của tải 33

Hình 3.9: Mô tả thuật toán P&O điều khiển trực tiếp chu kỳ nhiệm vụ D 34

Hình 3.10: Lưu đồ giải thuật P&O 35

Hình 4.1: Mô hình mô phỏng pin quang điện vá bộ biến đổi Boost 36

Hình 4.2: Mô hình mô phỏng thuật toán PWM 37

Hình 4.3: Điện áp vào bộ biến đổi DC-DC khi không dùng giải thuật MPPT 37

Hình 4.4: Điện áp ra bộ biến đổi DC-DC khi không dùng giải thuật MPPT 38

Hình 4.5: Công suất hệ thống khi không có giải thuật MPPT 39

Hình 4.6: Mô hình mô phỏng mạch DC-DC có giải thuật điều khiển MPPT 40

Hình 4.7: Mô hình mô phỏng thuật toán MPPT dùng giải thuật P&O 41

Hình 4.8: Điện áp đầu vào bộ biến đổi Boost mạch có giải thuật MPPT 41

Hình 4.9: Điện áp đầu ra bộ biến đổi Boost mạch có giải thuật MPPT 42

Hình 4.10:Công suất phát ra của pin mặt trời khi dùng MPPT 43

Hình 4.11:Tỷ số chu kỳ D do thuật toán P&O tính toán 44

Hình 4.12: Giao diện điều khiển 45

Hình 4.13: Mô hình simulink pin mặt trời 45

Hình 4.14: Mô hình simulink pin mặt trời 46

Hình 4.15: Khối mặt trời 46

Hình 4.16: Đặc tính làm việc V- P 47

Hình 4.17: Đặc tính làm việc I - V 47

Hình 4.18: Mô hình simulink bộ biến đổi DC-DC Boost 48

Hình 4.19: Đáp ứng điện áp bộ biến đổi DC-DC Boost 48

Hình 4.20: Mô hình simulink bộ biến đổi DC-DC Boost pin mặt trời 49

Hình 4.21: Thay đổi tín hiệu bức xạ mặt trời 49

Hình 4.22: Đáp ứng điện áp khi thay đổi bức xạ và thay đổi tải 50

Hình 4.23 Mô hình simulink bộ biến đổi MPPT DC-DC Boost pin mặt trời 50

Hình 4.24: Khối PV ARRAY 51

Hình 4.25: Khối DC-DC Boost Converter 51

Hình 4.26: Khối MPPT 52

Hình 4.27: Thay đổi tín hiệu bức xạ mặt trời 52

Hình 4.28: Đáp ứng điện áp khi thay đổi bức xạ 53

Hình 4.29: Đáp ứng công suất khi thay đổi bức xạ 53

Hình 4.30: Mô hình simulink bộ biến đổi DC-DC PSO Boost 54

Hình 4.31: Khối PWM Generator 54

Hình 4.32: Khối PV ARRAY total 55

Hình 4.33: Đáp ứng công suất DC-DC PSO Boost Converter 55

Hình 4.34: Đáp ứng điện áp 56

Hình 4.35: Mô hình simulink bộ biến đổi DC-DC MPPT Boost 56

Hình 4.36: : Khối MPPT Converter 57

Hình 4.37: Khối Boost Converter 57

Hình 4.38: Đáp ứng điện áp 58

Hình 4.39: Đáp ứng công suất 58

Hình 4.40: Thuật toán PSO MPPT tìm điểm cực đại 59

Hình 4.41: Kết quả thuật toán PSO MPPT tìm điểm cực đại 59

Hình 4.42: Mô hình simulink bộ biến đổi DC-DC INC Boost 60

Hình 4.43: Khối INC Matlab 60

Hình 4.44: Thông số khối PV Panel 61

Hình 4.45: Khối PV Panel 61

Hình 4.46: Thay đổi bức xạ mặt trời 62

Hình 4.47: Đáp ứng điện áp khi bức xạ thay đổi 62

Hình 4.48: Đáp ứng công suất khi bức xạ thay đổi 63

Hình 4.49: Mô hình simulink bộ biến đổi DC-DC MPPT Buck - Boost 63

Hình 4.50: Khối PV Panel 64

Hình 4.51: Khối Buck - Boost Converter 64

Hình 4.52: Khối Load 65

Hình 4.53: Đáp ứng điện áp 65

Hình 4.54: Đáp ứng công suất 66

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Thông số pin quang điện NA42117 của Bosch 19

Bảng 2.2: Cường độ chiếu sáng mặt trời các tháng trong năm (W/𝑚2) 21

Bảng 2.3: Cường độ chiếu sáng mặt trời theo giờ 22

Bảng 2.4: Công suất mặt trời ứng với các cường độ chiếu sáng theo giờ 23

Bảng 3.1: Bảng thông số thiết kế mạch DC-DC 29

TÓM TẮT

Ngày nay, cuộc sống con người ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng năng lượng, đặc biệt là điện năng ngày càng cao Mặt khác các dạng năng lượng hóa thạch dùng để phát điện ngày càng cạn kiện, ngoài ra chúng còn gây ra rất nhiều những ô nhiễm môi trường Năng lượng hạt nhân cũng gây những nguy hiểm tiềm

ẩn bởi sự không an toàn Vì thế việc tìm và sử dụng các nguồn năng lượng sạch đang là mối quan tâm của những nhà chiến lược hàng đầu Trong các nguồn năng lượng con người đã và đang sử dụng, những nguồn năng lượng về sức gió, thủy triều, năng lượng mặt trời là những nguồn năng lượng sạch đáng lưu tâm nhất Các nguồn năng lượng sức gió hay thủy triều thường có yêu cầu vị trí lắp đặt và công suất lớn Ngược lại, năng lượng mặt trời có thể lắp đặt hầu hết tất cả các nơi và các dải công suất Chính vì điều này việc phát triển các hệ thống năng lượng mặt trời là một trong những hướng phát triển của khoa học kỹ thuật ngày nay Để cải thiện hiệu suất làm việc của các tấm pin năng lượng mặt trời trong mọi điều kiện không

ổn định về thời tiết, khí hậu, thời gian sáng tối, cường độ bức xạ và đặc biệt là cách

sử dụng tối ưu hoá pin năng lượng mặt trời… cần có các bộ biến đổi điện tử công suất tích hợp các phương pháp điều khiển bắt điểm công suất cực đại MPPT

Đề tài “Nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC/DC tăng áp ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời” tập trung vào nghiên cứu bộ biến đổi điện áp một

chiều DC sang DC tăng áp (Boost DC/DC) và phương pháp điều khiển bắt điểm công suất cực đại MPPT bằng thuật toán nhiễu loạn và quan sát P&O trong pin năng lượng mặt trời

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MPPT Thuật toán tìm công suất cực đại

P&O Thuật toán nhiễu loạn và quan sát

ABSTRACT

Today, human life is growing, the demand for energy, especially electricity energy is increasing On the other hand, the types of fossil energy used to generate electricity are increasingly exhausted and they also cause a lot of environmental pollution Nuclear power also poses potential dangers by insecurity So finding and using clean energy sources is the concern of leading strategists Among the energy sources that humans have been using, the wind, tidal and solar energy sources are the most noticeable clean energy sources Wind or tidal power sources often require installation sites and capacity large By contrast, solar can be installation in almost all places and power ranges Because of this, the development of energy solar systems is one of the development directions of science and technology today To improve the performance of solar cell panels in all conditions of weather, climate, light and dark time, radiation intensity and especially how to use optimization Solar cell power converters are required to integrate MPPT maximum point capture control methods

The thesis "Research and control boost DC / DC converters for solar cell applications" focuses on researching DC to DC converter (Boost DC / DC) and the method method of controlling MPPT maximum power point by disturbing algorithm and observing P&O in solar cell

Keywords:

DC Direct Current

MPPT Maximum Power Point Tracking

P&O Perturbation and Observation

Chương 1 TỔNG QUAN

Năng lượng mặt trời được coi là năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường Việc sử dụng ánh sáng mặt trời chuyển hóa thành năng lượng được kể đến là công nghệ pin quang điện (PV-Photovoltaic) Hiện tại các hệ thống pin quang điện đang được phát triển mạnh và được ứng dụng nhiều trên thế giới Nguyên do là công nghệ bán dẫn hiện ngày càng cải tiến cho phép hạ giá thành sản xuất các bộ pin quang điện xuống rất nhiều so với thập niên trước.Các hệ thống phát điện quang điện này trong quá trình sử dụng không có khí thải, không gây ô nhiễm môi trường xung quanh Quan trọng, năng lượng từ ánh mặt trời thân thiện với môi trường là năng lượng xanh, vô tận và miễn phí

Tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới đạt nhiều tiến bộ trong suốt 15 năm qua, tỷ lệ tăng trưởng hàng năm năng lượng mặt trời là trên 40% [1], nhấn mạnh sự trưởng thành của các khoản đầu tư thực hiện, đảm bảo độ tin cậy của công nghệ được sử dụng Cùng một lúc, chính sách khuyến khích và các biện pháp hỗ trợ được thực hiện trong một số các nước, đặc biệt là bên trong Liên minh Châu Âu đề

ra mục tiêu tăng năng lượng mặt trời từ 6% lên đến 12% [2] Trong bối cảnh này,

sự kết hợp của quang điện hệ thống trong các ứng dụng được cho là một trong những sử dụng phổ biến nhất của khai thác năng lượng mặt trời [3-6] Cụ thể ở Bắc

Mỹ, Úc và Châu Âu việc sử dụng PV- máy lạnh phục vụ cho công nghiệp; còn tại

các nước đang phát triển đa số phục vụ nhu cầu sinh hoạt như hằng ngày như tủ lạnh, máy lạnh, máy giặt, máy điều hòa nhiệt độ, bơm nước để tưới tiêu [7-10] Việt Nam là nước có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời với công suất bức

xạ trung bình của mặt trời khoảng 5kWh/m2/ngày ở miền Nam và miền Trung, và khoảng 4kWh/m2/ngày ở miền Bắc [11] Việc tận dụng năng lượng mặt trời làm nguồn năng lượng thay thế hết sức thuận lợi

Với tất cả những yếu tố trên, thì các nhà khoa học đã đi sâu việc làm sao để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn năng lượng tái tạo trong điều kiện không ổn định

do ngoại tố mang đến và vấn đề dò tìm điểm công suất cưc đại của PV luôn được quan tâm đặc biệt Đề tài này cũng không nằm ngoài xu thế đó, ở sẽ đi sâu về nghiên cứu và điều khiển bộ biến đổi DC/DC tăng áp (Boost DC) ứng dụng cho pin nặng mặt trời để dò tìm điểm công suất cực đại MPPT (MPPT - Maximum Power Point Tracker) Phương pháp dò tìm điểm làm việc công suất cực đại của hệ thống pin năng lượng mặt trời bằng việc điều khiển chu kỳ đóng mở khoá điện tử dùng trong bộ DC/DC Xây dựng giải thuật dò tìm điểm công suất cực đại và tiến hành

mô phỏng hoàn thiện trên phần mềm Matlab-Simulink mạch dùng pin năng lượng mặt trời qua bộ Boost DC điều khiển bằng xung PWM và điều khiển bằng thuật toán P&O dò tìm điểm công suất cực đại MPPT Qua đó so sánh các kết quả lấy ra của hiện suất chuyển đổi năng lượng và đáp ứng của hệ thống

1.3 Đối tượng và giới hạn nghiên cứu:

Đề tài nghiên cứu được giới hạn trong phạm vi hệ thống mạch công suất nhỏ 800W, mô phỏng hệ thống tải R, chỉ kiểm chứng kết quả qua mô phỏng chứ chưa kiểm chứng kết quả bằng thực nghiệm để đưa vào sử dụng

1.4 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu:

 Tìm hiểu cơ sở lý thuyết thuật toán thuật toán nhiễu loạn và quan sát P&O, xây dựng giải thuật điều khiển MPPT và các phương pháp điều khiển dựa vào

mô hình

 Tìm hiểu nghiên cứu pin năng lương mặt trời và bộ biến đổi DC-DC

 Xây dựng mô hình điều khiển bộ chuyển đổi Boost DC-DC, kiểm chứng mô phỏng chạy trên phần mềm matlab simulink

1.5 Nội dung đề tài:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Pin năng lượng mặt trời

Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc tính và điểm công suất cực đại của pin năng lượng mặt trời

Chương 3: Bộ biến đổi DC-DC và giải thuật điều khiển công suất cực đại

Ta tìm hiểu bộ biến đổi DC/DC để chuyển đổi điện áp đầu ra của pin phù hợp với điện áp đầu vào của phụ tải Qua đó lựa chọn được cấu hình của bộ biến đổi DC/DC Trong phần xây dựng bộ DC/DC chúng ta sẽ đề cập đến giải thuật điều khiển công suất cực đại có nghĩa là phương pháp thu được công suất cực đại khi cường độ chiếu nắng thay đổi hay nhiệt độ thay đổi làm điểm làm việc cực đại của tấm pin thay đổi theo Để minh chứng cho việc bắt điểm công suất cực đại ta sử dụng Matlab/simulink mô phỏng hệ thống từ pin mặt trời có sử dụng giải thuật MPPT tính hiệu suất làm việc của pin quang điện

Chương 4: Mô phỏng bộ biến đổi boost kết hợp giải thuật MPPT

Sử dụng phần mềm Matlab/simulink lấy ra các thông số ngõ vào, thông số ngõ ra Đưa ra các nhận xét mô phỏng, rút ra kết luận về bộ biến đổi boost

Mô phỏng các bộ biến đổi boost kết hợp giải thuật MPPT, giải thuật tối ưu bày đàn, giải thuật INC, bộ biến đổi BUCK-BOOST

Sử dụng phần mềm Matlab/simulink lấy ra các thông số ngõ vào, thông số ngõ ra Đưa ra các nhận xét mô phỏng, rút ra kết luận về bộ biến đổi boost, buck - boost, và các phương pháp điều khiển PSO, INC

Chương 5: Kết luận

Chương 2 PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

2.1 Pin năng lượng mặt trời:

Pin năng lượng mặt trời là phương pháp sản xuất trực tiếp từ năng lượng mặt trời qua thiết bị biến đổi quang điện Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có thể lắp đặt ở bất kỳ đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ Ngày nay con người đã ứng dụng pin năng lượng mặt trời trong lĩnh vực hành không vũ trụ, để chạy xe và trong sinh hoạt thay thế nguồn năng lượng truyền thống [3]

Pin năng lượng mặt hay pin (tế bào) quang điện, là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các lớp bán dẫn P-N, dưới sự hiện diện của ánh sáng mặt trời có khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện

Hiệu ứng quang điện được phát hiện đầu năm 1839 bởi nhà vật lý Pháp Alexandre Edmond Becquerel Tuy nhiên cho đến năm 1883 một pin năng lượng mới được chế tạo thành công, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực mỏng vàng để tạo nên mạch nối Russell Ohl được xem là người tạo ra Pin năng lượng mặt trời đầu tiên năm 1946 tuy nhiên nó chỉ có hiệu suất 1% Pin mặt trời lần đầu tiên được ứng dụng là trên vệ tinh Vangurd 1 của Mỹ, được phóng năm 1958 Ngày nay pin năng lượng mặt trời được sản xuất trên toàn thế giới đặc biệt là ở các nước tiên tiến như Mỹ, Đức, Tây Ban Nha…[9]

Hình 2.1 Cell Pin năng lượng mặt trời

2.2 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời:

Hình 2.2 Cấu tạo bên ngoài của một tấm pin mặt trời

Hình 2.2 cho chúng ta biết cấu tạo của một tấm pin mặt trời gồm:

Cấu tạo bên trong của Cell pin mặt trời Hình 2.3 là một lớp tiếp xúc bán dẫn p-n

có khả năng biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điên bên trong

Hình 2.3 Cấu tạo bên trong của cell pin mặt trời Cho tới hiện tại thì vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời (và cho các thiết bị bán dẫn) là các silic tinh thể Pin mặt trời từ tinh thể silic chia ra thành 3 loại:

 Một tinh thể hay đơn tinh thể Module sản xuất dự trên quá trình Czochralski Pin mặt trời đ tinh thể đạt hiệu suất 11% - 16% Chúng thường rất mắc tiền do được cắt từ thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module

 Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm nguội và làm rắn Các pin này thường rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên hiêu suất kém hơn, từ 8% - 11% Tuy nhiên chúng ta có thể tạo thành các tấm vuông che phủ

bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó

 Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể Loại này có hiệu suất thấp nhất, từ 3% - 6%, tuy nhiên loại này rẻ nhất trong các loại vì không cần cắt từ thỏi silicon

Cấu trúc đơn tinh thể Cấu trúc đa tinh thể Cấu trúc tinh thể vô định hình

Hình 2.4 Cấu trúc tinh thể các dạng pin mặt trời

2.3 Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời:

Hình 2.5a Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời

Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời chính là hiện tượng quang điện xảy ra trên lớp tiếp xúc p-n

Hình 2.5b Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời

Khi photon chạm vào mảnh silic, một trong 2 điều sau xảy ra:

 Photon truyền qua mảnh silic Điều này thường xẩy ra khi năng lượng photon thấp hơn, nó đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn

 Năng lượng photon được hấp thụ bởi silic Điều này thường xảy ra khi năng lượng photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn.

Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong màng tinh thể Thông thường các electron này ở lớp ngoài cùng và thường được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thể di chuyển xa Khi electron được kích thích, trở thành dẩn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong bán dẫn khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là lỗ trống Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào lỗ trống, và điều này tạo tạo ra lỗ trống cho các nguyên tử lân cận có “lỗ trống” Cứ tiếp tục như vậy lỗ trống di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn

2.4 Đặc tính làm việc của pin mặt trời:

Khi được chiếu sáng, nếu ta nối các bán dẫn p và n của một tiếp xúc p-n bằng một dây dẫn, thì pin mặt Trời phát ra một dòng quang điện Iph Vì vậy trước hết pin mặt Trời có thể xem tương đương như một “nguồn dòng”

Lớp tiếp xúc bán dẫn p-n có tính chất chỉnh lưu tương đương như một diode Tuy nhiên, khi phân cực ngược, do điện trở lớp tiếp xúc có giới hạn, nên vẫn

có một dòng điện được gọi là dòng dò Đặc trưng cho dòng dò qua lớp tiếp xúc p-n người ta đưa vào đại lượng điện trở Rsh(shun)

Khi dòng quang điện chạy trong mạch, nó phải đi qua các lớp bán dẫn p và

n, các điện cực, các tiếp xúc… Đặc trưng cho tổng các điện trở của các lớp đó là một điện trở shun Rs nối tiếp trong mạch (có thể là điện trở trong của pin mặt trời)

Như vậy, một pin mặt Trời được chiếu sáng có sơ đồ tương đương như sau Hình 2.6

Hình 2.6a Sơ đồ tương đương của pin

I∅: Dòng quang điện (A/m2)

Id: Dòng qua diot (A/m2)

Ish: Dòng dò (A/m2)

Is: Dòng bão hòa (A/m2)

n: Được gọi là thừa số lý tưởng phụ thuộc vào các mức độ hoàn thiện công nghệ pin mặt Trời Gần đúng có thể lấy n = 1

Rs: Điện trở nối tiếp (điện trở trong) của pin mặt Trời (Ω/m2)

Rsh: Điện trở shun (Ω/m2)

q: Điện tích của điện tử (C)

(2.1)

Thông thường điện trở shun Rsh rất lớn vì vậy có thể bỏ qua số hạng cuối trong biểu thức (2.1) Đường đặc trưng sáng V-A của pin mặt trời cho bởi biểu thức

có dạng như đường cong trong (hình 2.6) Có ba điểm quan trọng trên đường đặc trưng này:

Hình 2.7 Đặc tính V-A và công suất – điện áp của pin mặt trời với cường độ

sáng khác nhau (Pin mặt trời 225 W của hãng SHARP)

2.4.2 Điện áp hở mạch 𝐕𝐨𝐜:

Điện áp hở mạch Voclà hiệu điện thế được đo khi mạch ngoài của pin mặt trời hở (R= ∞) Khi đó dòng mạch ngoài I = 0 Đặt giá trị đó của dòng mạch ngoài vào (3.1) và giả thiết Rsh rất lớn ta được biểu thức xác định Voc như sau:

𝑉𝐶𝑂 = 𝐼𝑝ℎ− 𝐼𝑠 [𝑒𝑥𝑞𝑞𝑉𝑐0𝑛𝐾𝑇 − 1] = 𝐼𝑝ℎ− 𝐼𝑠[𝑒𝑥𝑞𝑞𝑉𝑐𝑜𝑛𝐾𝑇 − 1] + 𝐼𝑠

→ 𝐼𝑝ℎ + 𝐼𝑠 = 𝐼𝑠 [ 𝑒𝑥𝑞

𝑞𝑉𝑐𝑜 𝑛𝐾𝑇 − 1]

Hình 2.8 Đặc tính V-A của pin mặt trời với nhiệt độ khác nhau

2.4.3 Điểm công suất cực đại 𝐏𝐌:

Xét một đường đặc tính V-A của pin mặt Trời đối với một cường độ bức xạ cho trước và ở nhiệt độ xác định Nếu các cực của pin mặt trời được nối với tải tiêu thụ điện R thì điểm cắt nhau của đường đăc tính V-A của pin mặt Trời và đường đặc trưng của tải trong tọa độ OIV là điểm làm việc của pin mặt Trời Nếu tải tiêu thụ điện của một pin mặt Trời là một tải điện trở Ohm thuần, thì đường đặc trưng tải là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ và có độ nghiêng α đối với trục OV và tgα

= 1/R (trên hình 2.9), (theo định luật Ohm ta có I = V/R) Trong trường hợp này, công suất pin mặt trời cấp cho tải chỉ phụ thuộc vào giá trị điện trở R

Trong tọa độ OIV, công suất pin mặt Trời cấp cho tải R bằng diện tích hình chữ nhật giới hạn bởi hoành độ và tung độ của điểm làm việc Với các giá trị R khác nhau, các điểm làm việc sẽ khác nhau và do đó tải tiêu thụ cũng khác nhau Tồn tại một giá trị R = ROPT mà tại đó công suất tải tiêu thụ là cực đại Điểm làm việc ứng với công suất cực đại, điểm A trên hình 2.9, là điểm tiếp xúc giữa đường đặc tính VA của pin mặt Trời và đường công suất không đổi (đường công suất không đổi IV = const là các đường hypecbol)

Hình 2.9 Điểm làm việc và điểm công suất cực đại

Giá trị điện trở tải tối ưu ROPTđược xác định theo định luật Ohm:

𝑅𝑂𝑃𝑇 = 𝑉𝑂𝑃𝑇

𝐼𝑂𝑃𝑇

Ở điều kiện cường độ bức xạ không đổi và nhiệt độ cho trước ta thấy:

 Nếu điện trở tải nhỏ, R <<ROPT, pin mặt trời làm việc trong miền MN là miền mà cường độ dòng điện gần như không đổi và gần bằng dòng đoản mạch Isc

 Nếu điện trở tải R lớn, R >>ROPT, pin mặt Trời làm việc trong miền PS với hiệu điện thế gần như không đổi và bằng thế hở mạch V OC

Ta thấy rằng pin mặt Trời chỉ làm việc có hiệu quả khi tải tiêu thụ điện có giá trị lân cận ROPT Điều này không phải lúc nào cũng dễ dàng đạt được bởi vì điểm làm việc ngay đối với một máy tiêu thụ điện cũng thay đổi Ngoài ra bức xạ mặt Trời và nhiệt độ của môi trường thay đổi liên tục theo thời gian, nên đường đặc

(2.4)

tính V-A của pin mặt Trời cũng thay đổi và do đó làm dịch chuyển điểm làm việc

ra khỏi điểm làm việc tối ưu Công suất đỉnh là công suất ra cực đại của pin mặt trời dưới điều kiện cường độ bức xạ và nhiệt độ nhất định Thường được tính dưới điều kiện thử nghiệm chuẩn (STC: Standard Test Condition) là cường độ bức xạ 1000W/m2và nhiệt độ 250C Công suất đỉnh thường được đo bằng Wp (Watt peak),

để chỉ ra giá công suất đỉnh ở điều kiện phòng thí nghiệm, giá trị này rất khó đạt được dưới điều kiện hoạt động thực tế

2.4.4 Hiệu suất chuyển đổi năng lượng:

Hiệu suất chuyển đổi quang năng là tỉ lệ phần trăm năng lượng photon đã chuyển hóa thành điện năng khi pin được nối với tải trên năng lượng photon thu vào (2.5)

ɳ = 𝑃𝑚𝑎𝑥

𝐸 𝐴

Với: E (W/m2): cường độ bức xạ tới

A (m²): diện tích bề mặt của pin

Thừa số lấp đầy Kf (Fill factor) Thừa số lấp đầy là tỉ số giữa công suất cực đại với tích của điện áp hở mạch VOC và dòng ngắn mạch ISC (2.6)

𝐾𝑓 = 𝑃𝑚𝑎𝑥

𝑉𝐶𝑂𝐼𝑆𝐶

Các thông số quang điện hóa gồm dòng ngắn mạch ISC, thế mạch hở VOC, và công suất cực đại Pmaxđược xác định từ đường đặc trưng V-A

2.5 Chọn công suất pin quang điện:

2.5.1 Khảo sát pin quang điện:

Trong quá trình tính toán công suất pin quang điện, ta cần tìm hiểu về mô hình tương đương của tế bào quang điện Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến điện áp, dòng điện đầu ra của module pin quang điện

(2.5)

(2.6)

Hình 2.10 Sơ đồ tương đương của pin quang điện

Phương trình mô tả đặc tính pin quang điện [20]

𝐼 = 𝐼𝑠𝑐 − (𝑒

𝑣+𝑖𝑅𝑠 𝑛𝑠𝑉𝑡 − 1) − 𝑣 + 𝑖𝑅𝑠

𝑅𝑃

Trong đó:

𝐼𝑠𝑐 : Dòng ngắn mạch

𝐼0 : Dòng ngược bão hòa

𝑅𝑠 : Điện trở nối tiếp

𝑅𝑃 : Điện trở song song đặc trưng cho dòng rò của tế bào quang điện

𝐴 : Hệ số chất lượng của Diode

𝑉𝑡 : Ngưỡng điện áp nhiệt của Diode, với 𝑉𝑡 =𝐴𝑘𝑇𝑠𝑡𝑐

𝑞

𝑘 : Hằng số Boltzmann

𝑞 : Điện tích electron

𝑛𝑠 : Số cell nối tiếp của tấm pin

𝑇𝑠𝑡𝑐: Nhiệt độ tại điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn STC Biểu thức (2.7) cho ta quan hệ giữa dòng điện và điện áp ngõ ra của tế bào quang điện

Cường độ chiếu sáng và nhiệt độ là hai yếu tố ảnh hưởng trực tiếp lên hiệu suất của tấm pin quang điện Trong đó cường độ chiếu sáng ảnh hưởng nhiều đến dòng quang điện theo công thức:

𝐼𝑠𝑐(𝐺) = 𝐼𝑠𝑐𝐺 Nhiệt độ ảnh hưởng nhiều đến điện áp hở mạch và dòng ngắn mạch theo công thức:

{𝑉𝑜𝑐(𝑇) = 𝑉𝑜𝑐+ 𝑘𝑣(𝑇 − 𝑇𝑠𝑡𝑐)

𝐼𝑠𝑐(𝑇) = 𝑉𝑠𝑐 + 𝑘𝑖(𝑇 − 𝑇𝑠𝑡𝑐)Nhiệt độ T là nhiệt độ của tấm pin và được tính theo điểm làm việc thông thường của pin quang điện (NOCT), khi đó:

𝑇 = 𝑇𝑎𝑚𝑝+𝑇𝑁𝑂𝐶𝑇 − 20

Trong đó:

𝑇𝑎𝑚𝑝 : Nhiệt độ môi trường

𝑇𝑁𝑂𝐶𝑇 : Nhiệt độ tấm pin tại điều kiện NOCT

Tại điều kiện NOCT, cường độ chiếu sáng 𝐺𝑁𝑂𝐶𝑇 = 0,8 𝑘𝑊/𝑚2 và nhiệt độ môi trường 𝑇𝑎𝑚𝑝𝑁𝑂𝐶𝑇 = 200𝐶

Sử dụng Simulink/Matlab có hỗ trợ mô phỏng mô hình pin quang điện, ta chỉ cần khai báo hai thông số đó là cường độ chiếu sáng G và nhiệt độ tấm pin T

Hình 2.11 Mô hình pin quang điện trong Matlab 2018b

Ngoài khai báo 2 thông số đầu vào là cường độ chiếu sáng và nhiệt độ pin quang điện, mô hình pin quang điện này còn cho phép ta chọn loại pin quang điện của nhà sản xuất nào, số lượng pin quang điện, mắc nối tiếp hay song song

(2.8)

(2.9)

(2.10)

2.5.2 Chọn công suất sơ bộ pin mặt trời:

Ở đây để tiện cho việc mô phỏng đề tài sẽ chọn công suất tải là 1100W thì công suất pin quang điện phải tương ứng là 1250W Dùng matlab/simulink để lấy đặc tuyến pin xem điểm làm việc cao nhất của pin có đáp ứng được công suất của tải hay không

Giả sử như mô hình sau đây chọn module pin Bosch Solar Energy c-Si M60 NA42117 250W hình 2.12, số lượng pin quang điện là 5 tấm được mắc nối tiếp với nhau được đo đạt tại công suất cực đại về độ chiếu nắng và nhiệt độ đặt vào pin

Hình 2.12 Tấm pin quang điện NA42117 của Bosch

Các thông số kĩ thuật của tấm Pin này được cho như bảng sau:

Bảng 2.1 Thông số pin quang điện NA42117 của Bosch [23]

Hệ số nhiệt độ của công suất (Pmax) -0.44 %/ °C

Hệ số nhiệt độ của cường độ dòng điện (Isc) 0.031 %/ °C

Đặc tuyến của một tấm pin quang điện 250W nhà sản suất cho

Hình 2.13 Đặc tuyến I – V Hình 2.14 Đặc tuyến P – V

Hình 2.15 Thông số pin quang điện lấy ra từ Matlab/simulink

Sau đây ta xây dựng mô hình mô phỏng trong Matlab để tìm đặc tuyến I-V và đặc tuyến P-V khi ta ghép nối với nhau để lấy năng lượng đưa vào hệ thống Đặc tuyến của 5 tấm pin quang điện mắc nối tiếp ở nhiệt độ 25oC và cường độ chiếu nắng 1000W/m2

Hình 16 Đặc tuyến của 5 tấm pin quang điện mắc nối tiếp ở nhiệt độ 25 o C

Công suất pin quang điện đo được ở vị trí lớn nhất là 1250 W Như vậy hệ thống lựu chọn là đạt yêu cầu

Bảng số liệu cường độ chiếu sáng 12 tháng trong năm theo từng giờ trong ngày Số liệu này được thu thập bằng cách truy cập trang web [22] của Nasa, nhập tọa độ khu vực khảo sát

Bảng 2.2 Cường độ chiếu sáng mặt trời các tháng trong năm (W/m 2 )

Hình 2.17 Cường độ chiếu sáng mặt trời các tháng trong năm

Giả thiết: nhiệt độ trung bình cả ngày, cả năm là 30oC Ta tính toán cho một ngày điển hình của tháng 1 Sử dụng mô hình Matlab, ta tính được công suất tương ứng thu được của tấm pin quang điện Ta có bảng số liệu cường độ chiếu sáng sau đây:

Bảng 2.3 Cường độ chiếu sáng mặt trời theo giờ

Hình 2.18 Đồ thị cường độ chiếu sáng tại các thời điểm trong ngày (tháng 1)

Tính toán công suất pin theo độ chiếu nắng ta được bảng sau

Bảng 2.4 Công suất mặt trời ứng với các cường độ chiếu sáng theo giờ

Chương 3

BỘ BIẾN ĐỔI DC – DC VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU

KHIỂN CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI

3.1 Bộ biến đổi DC – DC:

Bộ biến đổi DC/DC được sử dụng rộng rãi trong nguồn điện một chiều với mục đích chuyển đổi nguồn một chiều không ổn định thành nguồn điện một chiều

có thể điều khiển được Nhìn chung bộ biến đổi DC/DC thường bao gồm các phần

tử cơ bản là một khoá điện tử, một cuộn cảm để giữ năng lượng, và một diode dẫn dòng

Các bộ biến đổi DC/DC thường được chia làm 2 loại có cách ly và loại không cách ly Loại cách ly sử dụng máy biến áp cách ly về điện tần số cao kích thước nhỏ để cách ly nguồn điện một chiều đầu vào với nguồn một chiều ra và tăng hay giảm áp bằng cách điều chỉnh hệ số biến áp Loại này thường được sử dụng cho các nguồn cấp một chiều sử dụng khoá điện tử Phổ biến nhất vẫn là mạch dạng cầu, nửa cầu và flyback Trong nhiều thiết bị quang điện, hệ thống làm việc với lưới thường dùng loại có cách ly về điện vì nhiều lý do an toàn Loại DC/DC không cách ly không sử dụng máy biến áp cách ly Các loại bộ biến đổi DC/DC thường dùng trong hệ PV gồm:

 Bộ giảm áp (Buck)

 Bộ tăng áp (Boost)

 Bộ đảo dấu điện áp (Buck – boost)

 Bộ biến đổi tăng – giảm áp Cúk

Trong đó, bộ giảm áp buck có thể định được điểm làm việc có công suất tối

ưu mỗi khi điện áp vào vượt quá điện áp ra của bộ biến đổi, trường hợp này ít thực hiện được khi cường độ bức xạ của ánh sáng xuống thấp Bộ Buck – boost vừa có thể tăng, vừa có thể giảm áp Bộ tăng áp Boost có thể định điểm làm việc tối ưu ngay cả với cường độ ánh sáng yếu

3.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động mạch Boost:

R t +

_

V o C

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch Boost

Bộ Boost converter có tác dụng điều chỉnh điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào Hay người ta gọi mạch boost converter là bộ tăng áp Hoạt động của bộ Boost được thực hiện qua cuộn kháng L khá lớn có vai trò như một nguồn dòng Chuyển mạch Q1 đóng mở theo chu kỳ Khi Q1 mở cho dòng qua (ton) cuộn kháng tích năng lượng, khi Q1 đóng (toff) cuộn kháng giải phóng năng lượng qua điôt tới tải Năng lượng cung cấp từ cuộn cảm và nguồn làm cho điện áp đầu ra tăng lên

Dạng dòng điện iL(t) và điện áp ra Vo(t) được mô tả như hình 3.2 sau đây:

Hình 3.2 Dạng dòng điện qua cuộn cảm và điện áp trên tải

Trong khoảng thời gian Ton: van Q1 dẫn và diode D khóa, chiều dòng điện

iL(t) qua cuộn cảm và iC(t) qua tụ điện như hình 3.3

Hình 3.3 Mạch tương đương khi Q 1 dẫn và diode D khóa

Điện áp nguồn được biểu diễn:

𝑉𝑔 =𝐿(𝐼2− 𝐼1)

𝑇𝑜𝑛 =

2𝐿∆𝐼𝐿

𝑇𝑜𝑛Suy ra:

∆𝐼𝐿 =𝑉𝑔𝑇𝑜𝑛

2𝐿Dòng điện qua tụ điện:

𝐶 = 𝑉0𝑇𝑜𝑛2𝑅𝑡∆𝑉0Trong khoảng thời gian Toff : van Q1 khóa và diode D dẫn

i L (t)

i C (t) +_

Phương trình cân bằng điện áp:

𝑉𝑔 − 𝑉0 = 𝐿𝐼2 −𝐼1

𝑇𝑜𝑓𝑓 hay 𝑉0− 𝑉𝑔 = 𝐿2∆𝐼𝐿

𝑇𝑜𝑓𝑓Dòng điện qua tụ:

𝑉𝑔𝑇𝑜𝑛2𝐿 =

(𝑉0− 𝑉𝑔)𝑇𝑜𝑓𝑓2𝐿Với D = 𝑇𝑜𝑛

𝑇 𝑜𝑛+𝑇𝑜𝑓𝑓 , thay vào (3.8) ta được:

𝑉0 = 𝑉𝑔

1 − 𝐷Giả sử tổn thất của mạch bằng 0, lúc này:

𝑉𝑔𝑇𝑜𝑛𝐷2𝐷∆𝐼𝐿 =

𝑉𝑔𝑇𝐷2∆𝐼𝐿 =

𝑉𝑔𝐷2𝑓𝑠∆𝐼𝐿

𝐶 = 𝑉0𝑇𝑜𝑛𝐷2𝑅𝑡∆𝑉0 =

𝑉0𝑇𝐷2𝑅𝑡∆𝑉0 =

𝑉0𝐷2𝑓𝑠𝑅𝑡∆𝑉0Trong đó: 𝑓𝑠 là tần số đóng cắt (switching) của van đóng cắt

Để điều khiển tần số đóng mở của van Q1 để hệ đạt được điểm làm việc tối

ưu nhất, ta phải dùng đến thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất (MPPT)

3.1.2 Tính toán bộ biến đổi Boost:

Sử dụng thông số của pin mặt trời ở bảng 2.1 thông số pin quang điện NA42117 của Bosch có những thông số cơ bản đo như sau,

PPV = 250 W VOC = 37.80 V

VMPP = 30.11 V ISC = 8.72 A IMPP = 8.14 A Trong mạch ta sử dụng 5 tấm pin mặt trời mắt nối tiếp nhau, lúc đó các thông số của hệ thống pin như sau:

DO47

(Imax=10A - Vmax=1000V)

3.1.3 Điều khiển bộ biến đổi DC/DC:

3.1.3.1 Phương pháp mạch vòng điện áp hồi tiếp:

Bộ điều khiển Rv là bộ PI Điện áp được tấm pin mặt trời phát ra được sử dụng như một biến để điều khiển cho toàn bộ mạch Cách thức điều khiển bằng cách điều chỉnh điện áp sao cho hệ duy trì điểm làm việc bám sát công suất lớn nhất theo yêu cầu của hệ thống

Những nhược điểm của phương pháp này:

 Bỏ qua hiệu suất của bức xạ và nhiệt độ của dàn pin mặt trời

 Không được áp dụng rộng rãi cho hệ thống lưu trữ điện

Phương pháp này không tự động xác định được điểm tối ưu khi điều kiện ánh sáng và nhiệt độ thay đổi nên không phù hợp cho việc lắp đặt dưới mặt đất, chỉ phù hợp cho môi trường ngoài không gian

3.1.3.2 Phương pháp điều khiển hồi tiếp công suất:

Phương pháp này xác định hai biến là dòng điện và điện áp, có thể điều khiển hồi tiếp công suất tối ưu bằng cách lấy đạo hàm dP/dV=0 Sử dụng nguyên tắc hoạt động là đo tính toán và khuếch đại công suất của tải

Ưu điểm dễ thấy của phương pháp là không cần quan tâm đến đặc tính của pin Nhưng việc lấy tín hiệu điện áp và dòng điện buộc mạch biến đổi phải sử dụng cảm biến để lấy thông số nên sai số đo là không thể tránh khỏi Việc sử dụng biện pháp lấy mẫu sẽ tiêu tốn thời gian để đáp ứng nên độ trễ khi thực hiện biến đổi tối

ưu công suất là điều có thể xảy ra Vì vậy phương pháp này cần một bộ biến đổi thật sự tốt

3.2 Giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT và thuật toán bám điểm

công suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D:

3.2.1 Giải thuật điều khiển công suất cực đại MPPT:

Điểm làm việc có công suất lớn nhất MPP định trên đường đặc tính I – V luôn thay đổi dưới điều kiện nhiệt độ và cường độ bức xạ thay đổi Chẳng hạn, hình3.5 thể hiện đường đặc tính làm việc I – V ở những mức cường độ bức xạ khác nhau tăng dần ở cùng một giá trị nhiệt độ (25oC) và hình 3.6 thể hiện các đường đặc tính làm việc ở cùng một mức cường độ bức xạ nhưng với nhiệt độ tăng dần

Hình 3.5 Đặc tính làm việc của pin khi cường độ bức xạ thay đổi ở cùng một mức

nhiệt độ

Hình 3.6 Đặc tính làm việc I – V của pin khi nhiệt độ thay đổi ở cùng một mức

cường độ bức xạ

Từ hai hình 3.5 và hình 3.6, ta nhận thấy có sự thay đổi điện áp quan sát được

ở vị trí của điểm MPP Vì vậy điểm MPP cần phải dùng thuật toán để xác định Thuật toán này là trung tâm của bộ điều khiển MPPT Thuật toán MPPT được coi

là một phần không thể thiếu trong hệ thống PV, được áp dụng với mong muốn nâng cao hiệu quả sử dụng của dãy pin mặt trời Nó được đặt trong bộ điều khiển bộ biến đổi DC/DC Các thuật toán MPPT điều khiển của bộ biến đổi DC/DC sử dụng nhiều tham số, thường là các tham số như dòng PV, điện áp PV, dòng ra, điện áp ra của bộ DC/DC Các thuật toán này được so sánh dựa theo các tiêu chí như hiệu quả định điểm làm việc có công suất lớn nhất, số lượng cảm biến sử dụng, độ phức tạp của hệ thống, tốc độ biến đổi…

3.2.2 Thuật toán bám điểm công suất cực đại P&O điều khiển trực tiếp D:

Có nhiều thuật toán MPPT đã được tìm ra trong đó có 2 thuật toán thông dụng nhất là thuật toán: gây nhiễu loạn và quan sát (P&O), điện dẫn gia tăng (INC)

Cả 2 thuật toán P&O và INC đều có 2 phương pháp chủ yếu để thực hiện đó là phương pháp điều khiển trực tiếp chu kỳ nhiệm vụ D Giải thuật gây nhiễu loạn và