THIẾT KẾ LẮP ĐẶT BỘ GIẢM ÁP DC/DC DÙNG TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI dcf6fd04

1. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
B I ANH HUY
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
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
ã số: 60.52.02.02
UẬN V N THẠC SĨ KỸ THUẬT
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. DƢƠNG INH QUÂN
Đà Nẵng - Năm 2018

2. 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

3. 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, power 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.
TRANG TÓ TẮT TI NG VI T, TI NG ANH

4. 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

5. 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

6. DANH C CÁC K HI U, CÁC CH VI T TẮT
Ký hiệu Giải thích
BXMT c x mặt trời
DC/AC Direct Current/ Alternating Current
DC/DC Direct Current/ Direct Current
IGBT Isulated Gate Bipolar Transistor
MOSFET Metal – Oxide Semiconductor Field – Effect Transistor
MPP Maximum Power Point
MPPT Maximum Power Point Tracking
NLMT N ng lư ng mặt trời
OP Operational amplifier
PID Proportional Integral Derivative
PV Photovoltaic System
PWM Pulse – Width – Modulation
TOE Ton of Oil Equivalent

7. DANH C CÁC BẢNG
Số
hiệu
T n bảng Trang
1.1 Số liệu về c x mặt trời t i Việt Nam 7
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)
8

8. DANH C CÁC H NH
Số
hiệu
Tên hình Trang
1.1 n đồ c x mặt trời Việt Nam 4
1.2 Máy nư c nóng n ng lư ng mặt trời 5
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 C u t o c a m t tế ào pin mặt trời 9
1.6 S đồ m ch điện tư ng đư ng c a PV 10
1.5
M h nh m phỏng àn PV khi nhiệt đ cường đ c x
thay đổi
11
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
điện trở thay đổi đư c
15
1.10
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
16
1.11 Đặc t nh làm việc I – V c a pin 17
1.12 C u trúc điều khiển MPPT c a àn PV 18
1.13 Đường đặc t nh P-V và thuật toán P&O 18
1.14 Lưu đồ thuật toán P&O điều khiển 19
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
2.2 S đồ nguyên l c a m ch gi m áp 24
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
chu kỳ
25
2.6 S đồ nguyên l c a m ch t ng áp 27
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
chu kỳ
28
2.10 S đồ nguyên l c a m ch đ o u điện áp 29

9. Số
hiệu
Tên hình Trang
2.11
Tr ng thái làm việc c a m ch đ o u điện áp khi khóa S
đóng
30
2.12 Tr ng thái làm việc c a m ch đ o u điện áp khi khóa S mở 30
2.13 ng sóng điện áp và òng điện 31
2.14
S đồ c u trúc m ch điều khiển m xung m t chiều kiểu
PWM
32
2.15 S đồ c u trúc m ch điều khiển 32
2.16 M ch so sánh (a) M t cổng; ( ) Hai cổng 33
2.17 Các s đồ c u trúc khối khuếch đ i xung 34
2.18 M t số m ch phối h p xung 35
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
2.22 S đồ nguyên l m ch gi m áp 40
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
đổi
44
3.1 M ch m phỏng 45
3.2 M ch điều khiển PWM kết h p PI 45
3.3 M phỏng PI 46
3.4 S thay đổi c a hệ số m xung 46
3.5 Xung k ch mở van án n 47
3.6 Các điện áp trong m ch m phỏng 47
3.7 Điện áp đ u ra và điện áp tham chiếu trong m phỏng 48
3.8 Pin n ng lư ng mặt trời s ng t o nguồn đ u vào 49
3.9 M ch đ ng l c m ch gi m áp 50
3.10 M ch điều khiển 51
3.11 Điện áp đ u vào th c tế c a m ch gi m áp 53
3.12 Đáp ng điện áp đ u ra m ch gi m áp 53

10. 1
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.
3. ĐỐI TƢ NG V PHẠ VI NGHI N C U
3.1. Đối tƣợng nghi n cứu
- Thông số c a m ch gi m áp DC/DC;
- B điều khiển PI;
- L p m ch th c tế.
3.2. Phạm vi nghi n cứu
- Nghiên c u thiết kế điều khiển PI a trên phư ng pháp Ziegier- Nichols;
- Thiết kế l p đặt gi m áp C C
4. PHƢƠNG PHÁP NGHI N C U
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

11. 2
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
th c tế c a m ch ph c v cho công tác gi ng d y.
6. BỐ C C Đ TÀI
Mở đ u;
Chư ng : Tổng quan hệ thống điện mặt trời và các chuyển đổi n ng lư ng;
Chư ng 2: T nh toán thiết kế gi m áp C C;
Chư ng 3: M phỏng và l p đặt gi m áp C C;
Kết luận và kiến nghị.

12. 3
CHƢƠNG 1: T NG QUAN H THỐNG ĐI N T TRỜI V CÁC B
CHUY N Đ I N NG Ƣ NG
1.1 T ng Quan V Năng ƣợng 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

13. 4
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

14. 5
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.

15. 6
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.

16. 7
ng 1-1: Số liệu về c x mặt trời t i Việt Nam
VÙNG
GIỜ NẮNG
TRONG N
CƢỜNG Đ
BXMT
(kWh/m2
, ngày)
NG
D NG
Đ ng c 1600 – 1750 3,3 – 4,1 Trung bình
T y c 1750 – 1800 4,1 – 4,9 Trung bình
c Trung 1700 – 2000 4,6 – 5,2 Tốt
Tây Nguyên và Nam
Trung
2000 – 2600 4,9 – 5,7 R t tốt
Nam 2200 – 2500 4,3 – 4,9 R t tốt
Trung nh c nư c 1700 – 2500 4,6 Tốt
- 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.

17. 8
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)
TT Đ A PHƢƠNG
T NG XẠ B C XẠ T TRỜI C A CÁC THÁNG
TRONG N
(đ n vị: MJ m2
.ngày)
1
7
2
8
3
9
4
10
5
11
6
12
1 Cao ng
8,21
18,81
8,72
19,11
10,43
17,60
12,70
13,57
16,81
11,27
17,56
9,37
2 Móng Cái
18,81
17,56
19,11
18,23
17,60
16,10
13,57
15,75
11,27
12,91
9,37
10,35
3 S n La
11,23
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
5 Vinh
8,88
21,79
8,13
16,39
9,34
15,92
14,50
13,16
20,03
10,22
19,78
9,01
6 Đà Nẵng
12,44
22,84
14,87
20,78
18,02
17,93
20,28
14,29
22,17
10,43
21,04
8,47
7 C n Th
17,51
16,68
20,07
15,29
20,95
16,38
20,88
15,54
16,72
15,25
15,00
16,38
8 Đà L t
16,68
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.

18. 9
B chuyển
đổi DC/DC
T i DC
B t điểm
công su t
c c đ i
MPPT
PWM
H nh 1.4: S đồ khối hệ thống điện mặt trời cho t i C
1.2.1
Pin mặt trời (pin quang điện) là m t thiết ị chuyển đổi tr c tiếp n ng lư ng c a
ánh sáng mặt trời thành điện n ng nhờ hiệu ng quang điện (hiệu ng quang điện là
kh n ng phát ra điện t (electron) khi đư c ánh sáng chiếu vào c a vật ch t) Hiện
nay h u hết các chuyển đổi quang điện trong pin mặt trời đư c s ng vật liệu
án n ư i ng m t đường nối p-n. Lo i án n th ng ng nh t là silic tinh thể
Khi ị ánh sáng hay nguồn nhiệt k ch th ch các điện t ị t ra khỏi liên kết: các điện
t nh y t v ng hóa trị lên v ng n và để l i m t lỗ trống điện t ch ư ng trong v ng
hóa trị Lúc này ch t án n sẽ t o nên đường n cho các điện t t o
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

19. 10
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.
IPV
RS
Rsh
Iph
ID
D
PV l tưởng
VPV
+
_
H nh 1.6: S đồ m ch điện tư ng đư ng c a PV
òng điện qua đi-ốt:
(1.1)
Theo định luật Kirchhoff về cường đ òng điện:
(1.2)
Theo định luật Kirchhoff về điện thế:
(1.3)
Trong đó:
- ID: òng điện qua đi-ốt (A);

20. 11
- IS: òng điện bão hòa c a đi-ốt (A);
- q: điện tích c a electron (1,602.10-19
C);
- k: h ng số Boltzman (1,381.10-23
J/K);
- T: nhiệt đ l p tiếp xúc (K);
- n: hệ số l tưởng c a diode;
- VD: điện áp đi-ốt (V);
- IPV: òng điện ra c a PV (A).
T các phư ng tr nh ( ) ( 2) ( 3) suy ra phư ng tr nh đặc t nh I-V c a m t tế
bào PV.
(
( )
)
(1.4)
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
,
25o
C) 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

21. 12

22. 13
H nh 1.8: Đặc t nh tư ng quan c a PV khi c x mặt trời thay đổi

23. 14
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

24. 15
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

25. 16
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

26. 17
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

27. 18
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.

28. 19
- 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
P1 = 0; V1 = Vref
Đo: V(k), I(k)
P(k) = V(k).I(k)
ΔP = P(k) - P(k-1)
ΔV = V(k) - V(k-1)
ΔP > 0
ΔV > 0 ΔV ≥ 0
T ng Vref Gi m Vref Gi m Vref T ng Vref
P(k-1) = P(k)
V(k+1) = V(k)
Đúng Sai
Đúng Sai Đúng Sai
H nh 1.16: Lưu đồ thuật toán P&O điều khiển
th ng qua điện áp tham chiếu Vref

29. 20
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.

30. 21
1.4 Các bộ chuyển đ i năng lƣợng thƣờng đƣợc s d ng cho ngu n năng lƣợng
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;

31. 22
- 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.

32. 23
CHƢƠNG 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
Vin V0
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.

33. 24
2.1.2 Cấu trúc chi tiết và nguyên lý hoạ động
a) ạch giảm áp
S
Is
VL I0
V0
C R
IC
+
_
+
_
+
_
D
I
V
Hình 2.2: S đồ nguyên l c a m ch gi m áp
M ch gi m áp có vai trò iến điện áp đ u ra lu n nhỏ h n điện áp đ u vào
(Vo<Vin) Theo s đồ nguyên l h nh 2.2 m ch có c u t o nguyên l đ n gi n ch ng
hai khóa đóng c t IG T và đi-ốt, cu n c m và t điện để lọc điện áp đ u ra. Khóa S
thường có t n số đóng c t l n.
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:
(2.1)
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
Is
L
V0
VC
+
_
+
_
+
_
C
+
_
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

34. 25
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
L
V0
VC
_ +
+
_
C T I
Hình 2.4: Tr ng thái làm việc c a m ch gi m áp khi khóa S mở
iS
iD
I
VL
t
t
t
t
T
T
T
T
DT
DT
DT
DT
-VC
Vin -
0
0
0
0
imax
imin
imax
imin
imax
imin
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

35. 26
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:
Ta có:
(2.2)
Trong đó:
- : òng điện qua cu n c m
- IC: òng điện qua t điện
- : òng điện t i
Vì Vo = VC nên:
Khi khóa S đóng (Ton):
(2.3)
Khi khóa S mở (Toff):
(2.4)
Nếu cu n kháng đ l n th òng điện c m ng iến thiên t giá trị c c đ i c a
òng điện đư c t nh như sau:
(2.5)
T (2 3) và (2 4) Suy ra:
(2.6)
Trong đó:
- Vo (V): điện áp đ u ra
- Vin (V): điện áp đ u vào
- : hệ số làm việc c a khóa S
- I0 ( ): òng điện đ u ra
- ( ): ao đ ng c a òng điện qua cu n c m L
b) ạch tăng áp
M ch t ng áp có tác ng điều ch nh điện áp đ u ra l n h n điện áp đ u vào
(Vo>Vin) Nguồn áp m t chiều đư c m c nối tiếp v i m t cu n c m có vai trò như m t
nguồn òng M t khóa chuyển m ch m c song song đư c đóng mở theo chu kỳ và
t điện ng để lọc điện áp đ u ra như h nh 2.6 ư i đ y

36. 27
Is
L
C
+
_
D
S V0
+
_
T I
V
Hình 2.6: S đồ nguyên l c a m ch t ng áp
Tư ng t như m ch gi m áp m ch t ng áp ho t đ ng a trên s t ch lũy và gi i
phóng n ng lư ng qua cu n c m
Is
L
C
+
_ V0
+
_
T I
V
+
_
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.
Is
L
C
+
_ V0
+
_
T I
V
Hình 2.8: Tr ng thái làm việc c a m ch t ng áp khi khóa S đóng

37. 28
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.
iS
iD
iL
VL
t
t
t
t
T
T
T
T
DT
DT
DT
DT -(VC -VS)
Vin -
0
0
0
0
imax
imin
imax
imin
imax
imin
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:
Do:
(2.7)
Trong đó:
- : òng điện qua cu n c m
- IC: òng điện qua t điện

38. 29
- : òng điện t i
Vì Vo = VC nên:
Khi khóa S đóng (Ton):
(2.8)
Khi khóa S mở (Toff):
(2.9)
T (2.7) và (2.8) suy ra:
(2.10)
Trong đó:
- Vo (V): điện áp đ u ra
- Vin (V): điện áp đ u vào
- : hệ số làm việc c a khóa S
- I0 ( ): òng điện đ u ra
- ( ): ao đ ng c a òng điện qua cu n c m L
c) Mạch đảo dấu điện áp
V i c u t o đ n gi n như m ch gi m áp và t ng áp m ch đ o u điện áp là s
kết h p giữa m ch gi m áp và m ch t ng áp. Điện áp đ u ra c a chúng có thể cao h n
hoặc th p h n điện áp đ u vào t y thu c vào thời gian đóng c t c a khóa S
S
Is
V0
C
+
_
_
+
D
V T I
L
Hình 2.10: S đồ nguyên l c a m ch đ o u điện áp
C u t o c a m ch đ o u điện áp g n giống v i c u t o c a m ch t ng áp Tuy
nhiên vị tr c a cu n c m và khóa S đư c đổi cho nhau V vậy ở chế đ khóa S n
m ch đ o u điện áp làm việc như m ch t ng áp Khi khóa S đóng (Ton) òng điện
trong cu n c m t ng lên r t nhanh đặt lên cu n c m m t điện áp như h nh 2. v i
điện áp trên đi-ốt ị ph n c c ngư c và chia m ch điện thành hai m ch điện khép k n
làm việc đ c lập: m t m ch gồm nguồn c p và cu n c m òng điện đi qua cu n c m
iến thiên c p cho cu n c m m t n ng lư ng; m ch điện còn l i gồm t và t i gi định

39. 30
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
V0
C
+
_
_
+
V T I
L
_
+ IC
+
_
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
V0
C
+
_
_
+
V T I
L
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:
Khi khóa S đóng (Ton):
(2.11)
Khi khóa S mở (Toff):
(2.12)
T (2 7) và (2 8) suy ra:
(2.13)
C ng th c (2 3) cho th y nếu:
- D = 0.5 thì Vin = Vo
- D > 0.5 thì Vin> Vo

40. 31
- 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
iS
iD
iL
VL
t
t
t
t
T
T
T
T
DT
DT
DT
DT -VC
V
0
0
0
0
imax
imin
imax
imin
imax
imin
Hình 2.13: ng sóng điện áp và òng điện
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.

41. 32
Khâu t o
điện áp
r ng cưa
So sánh
t o xung
Khuếch
đ i công
su t
Đến van
l c
Urc Ug
Uđk
Hình 2.14: S đồ c u trúc m ch điều khiển m xung m t chiều kiểu PWM
Ch c n ng các kh u:
- Kh u phát xung ch đ o nh m t o ao đ ng v i t n số cố định nh m đ m o
điều kiện m xung v i t n số kh ng đổi
- Kh u t o điện áp r ng cưa theo t n số c a kh u phát xung ch đ o đồng thời
đ m o ph m vi điều ch nh tối đa c a tham số .
- Kh u so sánh t o xung: so sánh điện áp r ng cưa Urc v i điện áp điều khiển
Uđk điểm c n ng giữa chúng ch nh là điểm t0 o đó khi điện áp điều khiển
thay đổi sẽ làm thay đổi t0 và o đó thay đổi tham số điều ch nh Điện áp ra
c a kh u này có ng xung tư ng ng v i giai đo n van l c Tr n
- Kh u khuếch đ i c ng su t nh m t ng c ng su t xung t o ra ở kh u so sánh
đồng thời ph i th c hiện việc ghép nối v i van l c theo t nh ch t điều khiển
c a van l c
- Kh u t o điện áp điều khiển theo luật c ng nghệ
b) iều khi n theo phương pháp xung - t n
Phư ng pháp này ngư c v i kiểu PWM c n ph i thay đổi đư c t n số m xung
trong khi kho ng n c a van l c Tr kh ng đổi V thế c u trúc điều khiển khác gồm
các kh u sau đ y:
- Kh u t o điện áp điều khiển v i ch c n ng tư ng t m ch trư c
- Kh u iến đổi U f nh m t o ao đ ng xung v i t n số t lệ thuận v i điện áp
vào là điện áp điều khiển
- Kh u t o kho ng n kh ng đổi cho van l c Tr t c là t0 = const v i t n số o
iến đổi U f quyết định
- Khâu khuếch đ i c ng su t
Biến đổi
U → f
T o đ
r ng xung
f0
Khuếch
đ i công
su t
Đến van
l c
fvar Ug
Uđk
Hình 2.15: S đồ c u trúc m ch điều khiển
m xung m t chiều kiểu xung - t n

42. 33
2.2.2 ơ – ế
a) Tạo điện áp răng cưa
Kh u phát xung ch đ o có hai nhiệm v :
- T o ao đ ng v i t n số cố định ng t n số m xung van l c
- Điện áp ra có ng xung v i h nh áng theo yêu c u c a kh u t o r ng cưa
tuyến t nh đi lên v i đặc điểm: thời gian làm việc (r ng cưa đi lên) ph i l n h n
nhiều l n thời gian hồi ph c r ng cưa (r ng cưa đi xuống)
b) hâu so sánh
Kh u so sánh có thể th c hiện ng các ph n t như transistor hoặc khuếch đ i
thuật toán Các IC chuyên ng ng cho việc so sánh các t n hiệu nhưng nguyên l
làm việc đư c gi i th ch nhờ khuếch đ i thuật toán M ch so sánh s ng t nh ch t có
hệ số khuếch đ i hở m ch v c ng l n c a OP
M ch so sánh m t cổng ng để so sánh hai t n hiệu khác u o òng đ u vào
OP kh ng đáng kể nên ta có:
(2.14)
- Nếu đ u ra OP về l tưởng sẽ l n ng m v c ng Tuy
nhiên t n hiệu đ u ra sẽ ị h n chế ởi điện áp nguồn nu i và điện áp r i trên
transistor khuếch đ i đ u ra nên th c ch t điện áp ra có giá trị ão hòa nhỏ
h n nguồn nu i Trong trường h p này đ u ra ão hòa ở m c
.
- Nếu tư ng t như vậy đ u ra ão hòa ở m c .
M ch so sánh hai cổng ng để so sánh hai t n hiệu c ng u o òng đ u vào
OP kh ng đáng kể nên ta có:
- Nếu th .
- Nếu th .
M t IC điển h nh th c hiện ch c n ng so sánh là LM339 trong đó có ch a 4 ph n
t khuếch đ i thuật toán
Hình 2.16: M ch so sánh (a) M t cổng; ( ) Hai cổng

43. 34
c) huếch đại xung
Phối
h p
a)
Phối
h p
b)
Phối
h p
c)
Hình 2.17: Các s đồ c u trúc khối khuếch đ i xung
cho transistor ng cách ly quang
Khối khuếch đ i xung cho transistor trong m xung m t chiều ph c t p h n so
v i khối khuếch đ i xung cho thyristor điều này o:
- Thyristor là ph n t án điều khiển nên ch c n m t xung ng n để van mở ra
sau đó kh ng c n giữ xung này nữa V i đ r ng xung điều khiển vài ch c
micr gi y th việc truyền xung ng n cách ly th c hiện khá đ n gi n ng iến
áp xung th ng thường mà kh ng có yêu c u g đặc iệt
- Transistor là ph n t điều khiển hoàn toàn v vậy để mở van cũng c n xung
điều khiển nhưng xung này ph i còn tồn t i ch ng nào van còn ph i n t c là
đ r ng xung điều khiển ph thu c vào thời gian n c a van Nếu điện áp
ph n l c th p ( ư i vài ch c v n) kh ng c n cách ly v i m ch điều khiển v n
àng th c hiện yêu c u này Tuy nhiên khi điện áp m ch l c cao và u c nó
cách ly v i m ch điều khiển th việc truyền xung c ng su t cách ly có đ r ng
l n là khó kh n v :
 Nếu ng iến áp xung sẽ đ m o cách ly song o iến áp có t nh ch t vi
ph n nên làm gi m n iên đ và c ng su t xung theo thời gian v thế có
thể kh ng đ m o mở tốt van trong suốt thời gian nó ph i n ở khu t n số
làm việc th p ư i kHz C n ph i có các iện pháp ph c t p để kh c ph c
như c điểm này
 Nếu ng phư ng pháp cách ly ng ph n t quang sẽ cho phép truyền
cách ly xung có đ r ng t y song ph n t quang ch có thể truyền th ng
tin mà kh ng có kh n ng truyền c ng su t Lúc đó u c ph i có thêm
nguồn c ng su t sau ph n cách ly để th c hiện t ng c ng su t đ mở van
o đó m ch cũng sẽ ph c t p o có nhiều nguồn mặc khác cũng làm t ng
k ch thư c và tổn hao trong thiết ị
Tải bản FULL (90 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

44. 35
Hiện nay c hai kiểu trên đều đư c nghiên c u chế t o để ng ng trong th c tế
tuy nhiên phư ng pháp th hai th c hiện h n v vậy ư i đ y chú trọng cách này
h n
Những v n đề trên cho th y khối khuếch đ i xung là ph c t p và sẽ nhiều kh u
g p thành thường có thể chia thành a khu v c ch c n ng như trên h nh 2.17.
- hâu cách ly b ng ph n tử quang nh m truyền th ng tin về thời gian mở –
khóa van thường s ng hai lo i là đi-ốt – transistor (h nh 2-17a) và đi-ốt –
đi-ốt có khuếch đ i s (h nh 2-17b, c).
- hâu phối hợp gi a thông tin về xung mở – khóa van và kh u khuếch đ i c ng
su t có nhiệm v t o ra ng xung điều khiển ph h p theo yêu c u c a van
l c c thể M t số m ch c a kh u này ở h nh 2.18 cho th y chúng đ n gi n là
các t ng khuếch đ i trung gian ng transistor ở chế đ khóa V vậy cách t nh
toán v n tu n th luật đóng ng t transistor
- Khâu khuếch đại công suất v i ch c n ng đ n gi n là t ng c ng su t c a ng
xung đã h nh thành đư c ở kh u trư c đó
Hiện nay nhiều hãng c ng nghiệp đã chế t o sẵn m t số m ch điều khiển s
van gọi là river cho các lo i transistor chúng có kh n ng điều khiển tr c tiếp van
v i òng x p x 00 còn nếu s ng van l n h n c n ổ sung ph n t ng c ng su t
cho đ yêu c u
Uv
Ura
+E
b)
Uv
Ura
+E
a)
+E
Ura1
Ura2
Uv
c)
Hình 2.18: M t số m ch phối h p xung
2.2.3 ơ pháp đ u khi n PID
a) iới thiệu
điều khiển PI - Proportional Integral Derivative là m t c chế ph n hồi vòng
điều khiển tổng quát đư c s ng r ng rãi trong các hệ thống điều khiển c ng nghiệp
– điều khiển PI là điều khiển đư c s ng nhiều nh t trong các điều khiển
ph n hồi điều khiển PI sẽ t nh toán giá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông
số biến đổi và giá trị đặt mong muốn điều khiển sẽ th c hiện gi m tối đa sai số
ng cách điều ch nh giá trị điều khiển đ u vào Trong trường h p kh ng có kiến th c
c n (m h nh toán học) về hệ thống điều khiển th điều khiển PI là sẽ điều
khiển tốt nh t Tuy nhiên để đ t đư c kết qu tốt nh t các th ng số PI s ng trong
Tải bản FULL (90 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

45. 36
t nh toán ph i điều ch nh theo t nh ch t c a hệ thống - trong khi kiểu điều khiển là
giống nhau các th ng số ph i ph thu c vào đặc th c a hệ thống
Gi i thuật tính toán b điều khiển PI ao gồm 3 th ng số riêng iệt o đó đ i
khi nó còn đư c gọi là điều khiển a kh u: các giá trị t lệ, tích phân và đ o hàm viết
t t là P, I, và D. Giá trị t lệ xác định tác đ ng c a sai số hiện t i giá trị tích phân xác
định tác đ ng c a tổng các sai số quá kh và giá trị vi phân xác định tác đ ng c a tốc
đ iến đổi sai số Tổng chập c a a tác đ ng này ng để điều ch nh quá tr nh th ng
qua m t ph n t điều khiển như vị tr c a van điều khiển hay nguồn c a ph n t gia
nhiệt Nhờ vậy những giá trị này có thể làm sáng tỏ về quan hệ thời gian: P ph thu c
vào sai số hiện t i, I ph thu c vào t ch lũy các sai số quá kh , và D đoán các sai
số tư ng lai a vào tốc đ thay đổi hiện t i
ng cách điều ch nh 3 h ng số trong gi i thuật c a điều khiển PI điều
khiển có thể ng trong những thiết kế có yêu c u đặc iệt Đáp ng c a điều khiển
có thể đư c m t ư i ng đ nh y sai số c a điều khiển giá trị mà điều
khiển vọt lố điểm đặt và giá trị ao đ ng c a hệ thống Lưu là c ng ng c a gi i
thuật PI trong điều khiển kh ng đ m o t nh tối ưu hoặc ổn định cho hệ thống
Vài ng ng có thể yêu c u ch s ng m t hoặc hai kh u t y theo hệ thống
Điều này đ t đư c ng cách thiết đặt đ i l i c a các đ u ra kh ng mong muốn về 0
M t điều khiển PI sẽ đư c gọi là điều khiển PI P P hoặc I nếu v ng mặt các
tác đ ng ị khuyết B điều khiển PI khá phổ iến o đáp ng vi ph n khá nh y đối
v i các nhi u đo lường trái l i nếu thiếu giá trị t ch ph n có thể khiến hệ thống kh ng
đ t đư c giá trị mong muốn.
b) Các khâu chính của ID
 hâu t lệ
Kh u t lệ (đ i khi còn đư c gọi là độ lợi) làm thay đổi giá trị đ u ra t lệ v i giá
trị sai số hiện t i Đáp ng t lệ có thể đư c điều ch nh ng cách nh n sai số đó v i
m t h ng số Kp đư c gọi là đ l i t lệ
Kh u t lệ đư c cho ởi:
(2.15)
Trong đó:
- Pout: th a số t lệ c a đ u ra
- Kp: Đ l i t lệ, thông số điều ch nh
- e: sai số = SP - PV
- t: thời gian hay thời gian t c thời (hiện t i)
Đ l i c a kh u t lệ l n là o thay đổi l n ở đ u ra mà sai số thay đổi nhỏ Nếu đ
l i c a kh u t lệ quá cao hệ thống sẽ kh ng ổn định. Ngư c l i đ l i nhỏ là o đáp
ng đ u ra nhỏ trong khi sai số đ u vào l n và làm cho điều khiển kém nh y hoặc
dcf6fd04