1. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
B
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
---------------------------
NGUY
NGUYỄN NGỌC TRUNG
ỄN NGỌC TRUNG
TÌM
TÌM ĐIỂM
ĐIỂM CÔNG SU
CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI
ẤT CỰC ĐẠI
C
CỦA PIN MẶT TRỜI
ỦA PIN MẶT TRỜI .
.
LU
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Thi
Chuyên ngành : Thiết bị, mạng và nhà máy điện
ết bị, mạng và nhà máy điện
Mã s
Mã số
ố ngành: 60 52 50
ngành: 60 52 50
TP. H
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng
Ồ CHÍ MINH, tháng 07
07 năm
năm 2012
2012
2. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
B
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
---------------------------
NGUY
NGUYỄN NGỌC TRUNG
ỄN NGỌC TRUNG
TÌM
TÌM ĐIỂM
ĐIỂM CÔNG SU
CÔNG SUẤT
ẤT C
CỰC ĐẠI
ỰC ĐẠI
C
CỦA PIN MẶT TRỜI.
ỦA PIN MẶT TRỜI.
LU
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : THI
Chuyên ngành : THIẾT BỊ ,
ẾT BỊ , M
MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN
ẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN
Mã s
Mã số
ố ngành: 60 52 50
ngành: 60 52 50
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
TP. H
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng
Ồ CHÍ MINH, tháng 07
07 năm
năm 2012
2012
3. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
CÔNG TRÌNH
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HO
ĐƯỢC HOÀN THÀNH T
ÀN THÀNH TẠI
ẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán b
Cán bộ hướng dẫn khoa học :
ộ hướng dẫn khoa học : TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
Lu
Luận văn T
ận văn Th
hạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP.
ạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP.
HCM ngày 14 tháng 07
HCM ngày 14 tháng 07 năm
năm 2012
2012
Thành ph
Thành phần Hội đồng đánh giá L
ần Hội đồng đánh giá Lu
uận văn
ận văn Th
Thạc sĩ gồm:
ạc sĩ gồm:
(Ghi
(Ghi rõ
rõ h
họ, t
ọ, t
ên, h
ên, học h
ọc hàm, h
àm, học vị của
ọc vị của H
H
ội đồng chấm bảo vệ Luận văn T
ội đồng chấm bảo vệ Luận văn T h
hạc sĩ)
ạc sĩ)
1. TS. Hu
1. TS. Huỳnh Châu Duy
ỳnh Châu Duy - Ch
- Chủ tịch
ủ tịch
2.
2. PGS. TS. Đinh Thành Việt
PGS. TS. Đinh Thành Việt - Ph
- Phản biện 1
ản biện 1
3.
3. TS. Ngô Cao Cường
TS. Ngô Cao Cường - Ph
- Phản biện 2
ản biện 2
4. . TS. Tr
4. . TS. Tr ần Vĩnh Tịnh
ần Vĩnh Tịnh - U
- Uỷ vi
ỷ viên
ên
5.
5. PGS.
PGS. TS.
TS. Quy
Quyền Huy Ánh
ền Huy Ánh -
- U
Uỷ viện, Thư k
ỷ viện, Thư k
ý
ý
Xác nh
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận
ận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Lu
sau khi Luận văn đ
ận văn đã
ã được
được
s
sửa chữa (nếu có).
ửa chữa (nếu có).
Ch
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
ủ tịch Hội đồng đánh giá LV
4. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH -
PHÒNG QLKH - ĐTSĐH
ĐTSĐH
C
CỘNG H
ỘNG HÒA XÃ H
ÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập
Độc lập - T
- Tự do
ự do - H
- Hạnh phúc
ạnh phúc
TP. HCM, ngày
TP. HCM, ngày .
.… tháng…
… tháng…..
.. năm 20
năm 2011
11
NHI
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
ỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
H
Họ t
ọ tên h
ên học vi
ọc viên: NGUY
ên: NGUYỄN NGỌC TRUN
ỄN NGỌC TRUNG
G Gi
Giới tính:
ới tính: Nam
Nam
Ngà
Ngày, t
y, tháng
háng, năm
, năm sinh:
sinh: 09 - 06 - 1965
09 - 06 - 1965 Nơi s
Nơi sinh:
inh: TP HCM
TP HCM
Chuyên ngành: Thi
Chuyên ngành: Thiết bị , mạng và Nhà máy điện
ết bị , mạng và Nhà máy điện .
. MSHV:
MSHV: 1081031028
1081031028
I-
I- TÊN ĐỀ T
TÊN ĐỀ TÀI:
ÀI:
TÌM
TÌM ĐIỂM
ĐIỂM CÔNG SU
CÔNG SUẤT
ẤT C
CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT TRỜI.
ỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT TRỜI.
II- NHI
II- NHIỆM VỤ V
ỆM VỤ VÀ N
À NỘI DUNG:
ỘI DUNG:
- N
- Nội dung :
ội dung : Tìm
Tìm điểm công suất cực đại
điểm công suất cực đại của pin mặt trời
của pin mặt trời
-
- Phương pháp nghiên cứu : Mô phỏng
Phương pháp nghiên cứu : Mô phỏng
- K
- K
ết quả đạt được :
ết quả đạt được : Th
Thực hiện được mô phỏng giải thuật
ực hiện được mô phỏng giải thuật t
tìm
ìm điểm công suất cực
điểm công suất cực
đại của pin mặt trời
đại của pin mặt trời
III- NGÀY GIAO NHI
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
ỆM VỤ: 15 - 09 - 2011
15 - 09 - 2011
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
ỆM VỤ: 15 - 06 -2012
15 - 06 -2012
V- CÁN B
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
Ộ HƯỚNG DẪN: TS . TRƯƠNG VIỆT ANH
TS . TRƯƠNG VIỆT ANH
CÁN B
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Ộ HƯỚNG DẪN KHOA
KHOA QU
QUẢN LÝ CHUY
ẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
ÊN NGÀNH
TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
5. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
i
i
L
LỜI CAM ĐOAN
ỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công tr
Tôi xin cam đoan đây là công tr ình nghiên c
ình nghiên cứu của ri
ứu của riêng tôi. Các s
êng tôi. Các số liệu, kết
ố liệu, kết
qu
quả
ả n
nêu trong Lu
êu trong Luận văn l
ận văn là trung th
à trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
ực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi
Tôi xin cam đoan rằng mọi s
sự giúp đỡ cho việc thực hiện L
ự giúp đỡ cho việc thực hiện Lu
uận văn này đ
ận văn này đã
ã
được cảm ơn và
được cảm ơn và các thông tin trích d
các thông tin trích dẫn trong L
ẫn trong Lu
uận văn đ
ận văn đã
ã được chỉ r
được chỉ r
õ ngu
õ nguồn gốc.
ồn gốc.
H
Họ
ọc viên th
c viên thực hiện L
ực hiện Lu
uận văn
ận văn
Nguy
Nguyễn Ngọc Trung
ễn Ngọc Trung
6. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
ii
ii
L
LỜI CÁM ƠN
ỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành c
Tôi xin chân thành cảm
ảm ơn
ơn TS.Trương
TS.Trương Việt
Việt Anh
Anh –
–
Phó Trưởng khoa điện
Phó Trưởng khoa điện –
–
điện tử
điện tử –
–
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.HCM, người thầy đ
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.HCM, người thầy đ ã h
ã hết l
ết l òng ch
òng chỉ
ỉ
b
bảo, hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuy
ảo, hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuyên môn c
ên môn cũng như những kinh
ũng như những kinh
nghi
nghiệm nghi
ệm nghiên c
ên cứu trong suốt thời gian học tập v
ứu trong suốt thời gian học tập và th
à thực hiện luận văn n
ực hiện luận văn này.
ày.
Xin
Xin chân
chân thành
thành c
cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ
ảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ -
- Điện
Điện –
–
Điện
Điện tử,
tử, Ph
Phòng qu
òng quản lý sau đại học của Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ
ản lý sau đại học của Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ
Tp.HCM đ
Tp.HCM đ
ã
ã t
t
ạo
ạo n
nh
hững điều kiện tốt nhất về vật chất lẫn tinh thần để chúng tôi
ững điều kiện tốt nhất về vật chất lẫn tinh thần để chúng tôi
hoàn thành t
hoàn thành t
ốt luận văn n
ốt luận văn này.
ày.
Xin
Xin chân
chân thành
thành cám
cám ơn
ơn đến
đến tất
tất cả
cả Quí
Quí Thầy,
Thầy, Cô
Cô c
của Trường Đại Học Kỹ
ủa Trường Đại Học Kỹ
thu
thuật Công nghệ Tp.HCM đ
ật Công nghệ Tp.HCM đ ã
ã gi
giảng dạy,
ảng dạy, trang bị cho
trang bị cho tôi những k
tôi những kiến thức rất
iến thức rất bổ
bổ
ích và quí báu trong su
ích và quí báu trong suốt quá tr
ốt quá tr
ình h
ình học tập cũng như nghiên cứu sau n
ọc tập cũng như nghiên cứu sau này.
ày.
Xin
Xin c
cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp
ảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt l
và đặc biệt l à nhóm th
à nhóm thực nghiệm chung
ực nghiệm chung
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.HCM và Trường Đại Học Kỹ thuật Công
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.HCM và Trường Đại Học Kỹ thuật Công
ngh
nghệ Tp.HCM dưới sự hướng dẫn của Thầy Trương Việt Anh những người luôn
ệ Tp.HCM dưới sự hướng dẫn của Thầy Trương Việt Anh những người luôn
giành nh
giành những t
ững t
ình c
ình cảm sâu sắc nhất, giúp đỡ v
ảm sâu sắc nhất, giúp đỡ và khuy
à khuyến khích tôi để cùng nhau vượt
ến khích tôi để cùng nhau vượt
qua m
qua mọi khó khăn trong suốt quá tr
ọi khó khăn trong suốt quá tr ình th
ình thực hiện luận văn n
ực hiện luận văn này.
ày.
Xin
Xin c
cảm ơn
ảm ơn Gia đ
Gia đ
ình
ình đ
đ
ã
ã t
t
ạo mọi điều kiện để tôi y
ạo mọi điều kiện để tôi yên tâm h
ên tâm học tập tốt trong
ọc tập tốt trong
su
suốt thời gian vừa qua.
ốt thời gian vừa qua.
Xin c
Xin cảm ơn Ban G
ảm ơn Ban Giám Hiệu
iám Hiệu Trường Cao đẳng G
Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải
iao thông Vận tải TPHCM
TPHCM
và t
và t
ất cả bạn b
ất cả bạn bè thân thu
è thân thuộc
ộc đ
đ
ã
ã động vi
động viên, t
ên, t
ạo điều kiện thuận lợi v
ạo điều kiện thuận lợi và h
à hỗ trợ cho tôi
ỗ trợ cho tôi
r
r
ất nhiều trong quá tr
ất nhiều trong quá tr ình h
ình học tập, công tác cũng như trong suốt thời gian thực hiện
ọc tập, công tác cũng như trong suốt thời gian thực hiện
lu
luận văn.
ận văn.
TP.H
TP.H
ồ Chí
ồ Chí Minh, tháng 06
Minh, tháng 06 năm 20
năm 2012
12
Ngườ
Người thự
i thực h
c hiện
iện
Ngu
Nguy
yễn Ngọc Trung
ễn Ngọc Trung
7. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
iii
iii
TÓM T
TÓM TẮT
ẮT
Nghiên c
Nghiên cứu n
ứu này trình bày ph
ày trình bày phương pháp t
ương pháp tìm
ìm điểm l
điểm làm vi
àm việc có công suất cực đại của
ệc có công suất cực đại của
pin m
pin mặt trời (MPPT) bằng giải thuật INC. Tác giả sử dụng Matlab/Simulink để xây
ặt trời (MPPT) bằng giải thuật INC. Tác giả sử dụng Matlab/Simulink để xây
d
dựng mô h
ựng mô hình pin m
ình pin mặt t
ặt tr
r
ời v
ời và mô ph
à mô phỏng giải thuật v
ỏng giải thuật và s
à sử dụng thực nghiệm để kiểm
ử dụng thực nghiệm để kiểm
tra gi
tra giải thuật.
ải thuật.
K
K
ết quả mô phỏng v
ết quả mô phỏng và th
à thực nghiệm cho thấy sự cần thiết phải sử dụng MPPT trong
ực nghiệm cho thấy sự cần thiết phải sử dụng MPPT trong
h
hệ thống pin mặt trời v
ệ thống pin mặt trời và
à b
bằng việc sử dụng giải thuật INC, hệ thống đ
ằng việc sử dụng giải thuật INC, hệ thống đã nhanh
ã nhanh
chóng đưa pin mặt trời v
chóng đưa pin mặt trời vào làm vi
ào làm việc tại điểm có công suất tối ưu.
ệc tại điểm có công suất tối ưu.
8. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
iv
iv
ABSTRACT
ABSTRACT
This study
This study presents the
presents the Maximum Power
Maximum Power Point Tracking
Point Tracking (MPPT) technique
(MPPT) technique of
of
Photovoltaic
Photovoltaic by INC Algorithm.
by INC Algorithm. The author uses
The author uses Matlab / Simulink
Matlab / Simulink for modeling
for modeling
and simulation of solar cells and the Algorithm.
and simulation of solar cells and the Algorithm.
The simulation results and experiment shows the need to use MPPT solar system
The simulation results and experiment shows the need to use MPPT solar system
and by using the INC algorithm, the system was quickly put photovoltaic to work at
and by using the INC algorithm, the system was quickly put photovoltaic to work at
optimum power point .
optimum power point .
9. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
v
v
M
MỤC LỤC
ỤC LỤC
TRANG
TRANG
L
Lời cam đoan
ời cam đoan i
i
L
Lời cám ơn
ời cám ơn ii
ii
Tóm t
Tóm tắt
ắt iii
iii
M
Mục lục
ục lục v
v
Danh sách các ch
Danh sách các chữ viết tắt
ữ viết tắt vii
vii
Danh sách các b
Danh sách các bảng
ảng vii
vii
Danh m
Danh mục các biểu đồ, đồ thị, sơ đồ, h
ục các biểu đồ, đồ thị, sơ đồ, hình
ình ảnh
ảnh viii
viii
N
Nội dung luận văn
ội dung luận văn
Chương 1
Chương 1..........
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
................1
.....1
T
TỔNG QUAN
ỔNG QUAN ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.......................
.....................
........................
.....................1
........1
1.1 T
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghi
ổng quan chung về lĩnh vực nghiên c
ên cứu, các kết quả nghi
ứu, các kết quả nghiên c
ên cứu trong v
ứu trong và
à
ngoài nước đ
ngoài nước đã công b
ã công bố
ố ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.......................
.....................
.................1
......1
1.2. M
1.2. Mục đích của đề t
ục đích của đề tài
ài..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.......................
.....................
...............1
....1
1.3. Nhi
1.3. Nhiệm vụ của đề t
ệm vụ của đề tài và gi
ài và giớ
ớ
i h
i hạn đề t
ạn đề tài.................
ài............................
.......................
.......................
......................
.............4
..4
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1.4. Phương pháp nghiên cứu.........
....................
......................
.......................
.......................
.......................
.......................
..................4
.......4
1.5. N
1.5. Nộidung luận văn
ộidung luận văn...........
......................
.......................
.......................
.....................
.......................
........................
.....................
................5
......5
Chương 2
Chương 2..........
.....................
........................
.......................
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
................6
.....6
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...........
......................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
.....................
..................6
........6
2.1
2.1 Mô
Mô hình
hình pin m
pin mặt t
ặt tr
r
ời
ời ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.......................
.....................
.............6
..6
2.2. B
2.2. Bộ chuyển đổi DC/DC boost converter
ộ chuyển đổi DC/DC boost converter ..........
.....................
.....................
.......................
........................
................13
.....13
2.3. Điểm l
2.3. Điểm làm vi
àm việc cực đại của Pin mặt trời
ệc cực đại của Pin mặt trời ..........
.....................
.....................
.......................
........................
................16
.....16
2.4. Các phương pháp t
2.4. Các phương pháp tìm
ìm điểm cực đại của pin mặt trời phổ biến
điểm cực đại của pin mặt trời phổ biến ..........................21
..........................21
2.4.1.
2.4.1. Phương pháp điện áp hằng số
Phương pháp điện áp hằng số..........
.....................
.......................
.......................
......................
..............
...21
21
2.4.2.
2.4.2. Phương pháp P&O (Perturb and Observe)
Phương pháp P&O (Perturb and Observe).......................................22
.......................................22
Chương 3
Chương 3...........
.....................
.......................
.......................
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
..............
...25
25
CH
CHỌN GIẢI TH
ỌN GIẢI THU
UẬT BỘ D
ẬT BỘ DÒ
Ò ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT
ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT
TR
TRỜI
ỜI...........
......................
.......................
.......................
.....................
.......................
.......................
.....................
........................
.......................
...................25
.........25
3.1. Phương pháp INC (Incremental Conductance)
3.1. Phương pháp INC (Incremental Conductance) ..........
.....................
........................
.......................
...............25
.....25
10. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
vi
vi
3.2. Mô hình mô ph
3.2. Mô hình mô phỏng giải thuật
ỏng giải thuật ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.....................27
........27
3.2.1.
3.2.1. Mô
Mô hình
hình Pin
Pin m
mặt trời
ặt trời..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.................
....28
28
3.2.2. Gi
3.2.2. Giải thuật INC
ải thuật INC...........
.....................
.......................
.......................
.....................
.......................
.......................
..............
...31
31
Chương 4
Chương 4..........
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
..............
...33
33
K
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
ẾT QUẢ MÔ PHỎNG ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.......................
.....................
.............
..33
33
4.1. Mô hình pin m
4.1. Mô hình pin mặt trời
ặt trời ..........
....................
.....................
........................
.......................
.......................
.......................
.....................33
...........33
4.2. Gi
4.2. Giải thuật MPPT
ải thuật MPPT ..........
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
.....................
................35
......35
Chương 5
Chương 5..........
.....................
........................
.......................
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
..............
...42
42
K
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
ẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ..........
.....................
........................
.......................
.....................
.......................
.......................
................42
.....42
5.1. Mô hình th
5.1. Mô hình thực nghiệm
ực nghiệm...........
.....................
.......................
.......................
.....................
........................
.......................
...................42
.........42
5.2. K
5.2. K
ết quả thực
ết quả thực nghi
nghiệm
ệm ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.......................
.....................50
...........50
Chương 6
Chương 6...........
.....................
.......................
.......................
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
..............
...54
54
K
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ T
ẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
ÀI...........
.....................
.......................
...................54
......54
6.1. K
6.1. K
ết luận
ết luận ...........
......................
.......................
.......................
.....................
.......................
.......................
.....................
........................
.................54
....54
6.2. Hướng phát triển của đề t
6.2. Hướng phát triển của đề tài
ài ...........
......................
.......................
.......................
......................
.......................
......................54
..........54
TÀI LI
TÀI LIỆU THAM KHẢO
ỆU THAM KHẢO ..........
....................
.....................
.......................
.......................
........................
.......................
.................56
.......56
PH
PHỤ LỤC
Ụ LỤC
11. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
vii
vii
DANH M
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PV
PV :
: PhotoVotaic
PhotoVotaic :
: Pin
Pin quang
quang điện
điện (
( pin
pin mặt
mặt trời
trời )
)
MPPT
MPPT : Maximum
: Maximum Power Point Track
Power Point Tracking : Dò tìm
ing : Dò tìm điểm cực đại
điểm cực đại
P&O
P&O :
: Perturb
Perturb and
and Observe
Observe :
: Phương
Phương pháp
pháp nhiễu
nhiễu loạn
loạn v
và quan sát
à quan sát
INC
INC :
: Increm
Incremental Conductance :
ental Conductance : Phương pháp I
Phương pháp INC
NC
NOCT :
NOCT : Normal Control Ttemperature : Ni
Normal Control Ttemperature : Niệt độ vận h
ệt độ vận hành bình th
ành bình thường
ường
DANH M
DANH MỤC CÁC BẢNG
ỤC CÁC BẢNG
TRANG
TRANG
B
Bảng 3.1. Thông số của pin mặt trời thương mại MSX 60 tại 1 kW/m
ảng 3.1. Thông số của pin mặt trời thương mại MSX 60 tại 1 kW/m2
2
, 25
, 25 o
o
C .......29
C .......29
B
Bảng 3.2 Thông số của pin mặt trời thương mại WN
ảng 3.2 Thông số của pin mặt trời thương mại WN-15 t
-15 tại 1 kW/m
ại 1 kW/m2
2
, 25
, 25 o
o
C
C ....
........
......43
..43
12. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
viii
viii
DANH M
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ , H
ỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ , HÌNH
ÌNH ẢNH
ẢNH
TRANG
TRANG
Hình 1.1. Phân b
Hình 1.1. Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011
ố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011 .....................................2
.....................................2
Hình 1.2. B
Hình 1.2. Bức xạ mặt trời tại ba th
ức xạ mặt trời tại ba thành ph
ành phố ti
ố tiêu bi
êu biểu năm 2010
ểu năm 2010 ................................2
................................2
Hình 2.1. M
Hình 2.1. Mạch điện tương đương của
ạch điện tương đương của pin m
pin mặt trời
ặt trời ...........
......................
.......................
.......................
................8
.....8
Hình 2.2. Mô hình pin m
Hình 2.2. Mô hình pin mặt trời lý tưởng
ặt trời lý tưởng..........
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.............9
.9
Hình 2.3. Mô
Hình 2.3. Mô đun pin mặt trời
đun pin mặt trời..........
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
..............
...10
10
Hình 2.4.
Hình 2.4. Đặc tuyến I
Đặc tuyến I-V v
-V với các bức xạ khác nhau
ới các bức xạ khác nhau...........
......................
.......................
.......................
................12
.....12
Hình 2.5.
Hình 2.5. Đặc tuyến P
Đặc tuyến P-V v
-V với các bức xạ khác nhau
ới các bức xạ khác nhau..........
.....................
.......................
.......................
................12
.....12
Hình 2.6. S
Hình 2.6. Sơ đồ nguy
ơ đồ nguyên lý m
ên lý mạch boost
ạch boost..........
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.............
.13
13
Hình 2.7. M
Hình 2.7. Mạch điện khi S đóng
ạch điện khi S đóng...........
......................
.......................
.......................
.....................
.......................
.......................14
..........14
Hình 2.8. D
Hình 2.8. Dạng sóng điện áp v
ạng sóng điện áp và dòng
à dòng điện tr
điện tr
ên cu
ên cuộn dây L khi S đóng
ộn dây L khi S đóng ...................14
...................14
Hình 2.9. M
Hình 2.9. Mạch điện khi S mở
ạch điện khi S mở ...........
......................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
............
.15
15
Hình 2.10. D
Hình 2.10. Dạng sóng điện áp v
ạng sóng điện áp và dòng
à dòng điện tr
điện tr
ên L khi S m
ên L khi S mở
ở ...................................15
...................................15
Hình 2.11.
Hình 2.11. Đặc tuyến I
Đặc tuyến I-V, P-V c
-V, P-V của pin mặt trời với điểm công suất
ủa pin mặt trời với điểm công suất cực đại
cực đại............17
............17
Hì
Hình 2.12. Các điểm MPP dưới các đ
nh 2.12. Các điểm MPP dưới các điều kiện môi trường thay đổi
iều kiện môi trường thay đổi .........................17
.........................17
Hình 2.13 S
Hình 2.13 Sơ đồ khối của hệ thống MPPT ti
ơ đồ khối của hệ thống MPPT tiêu bi
êu biểu.
ểu...........
.....................
.......................
.......................
..............
...18
18
Hình 2.14. B
Hình 2.14. Bộ DC/DC giúp hút công suất cực đại từ pin mặt trời
ộ DC/DC giúp hút công suất cực đại từ pin mặt trời............................19
............................19
Hình 2.15. Gi
Hình 2.15. Giải thuật MPPT dựa trên các điện áp
ải thuật MPPT dựa trên các điện áp hằng số
hằng số..........
....................
.....................
...................22
........22
Hình 2.16.
Hình 2.16. Đặc
Đặc tính c
tính của pin mặt trời
ủa pin mặt trời ..........
....................
.....................
........................
.......................
.......................
.................23
....23
Hình 2.17.
Hình 2.17. Đồ thị PV khi bức xạ thay đổi v
Đồ thị PV khi bức xạ thay đổi và s
à sự l
ự làm vi
àm việc t
ệc tìm
ìm điểm cực đại của
điểm cực đại của
phương pháp P&O
phương pháp P&O ..........
.....................
.......................
.......................
......................
.......................
.......................
......................
....................23
.........23
Hình 2.18 Gi
Hình 2.18 Giải thuật P&O
ải thuật P&O...........
.....................
.......................
.......................
.....................
........................
.......................
...................24
.........24
Hình 3.1.
Hình 3.1. Độ dốc (dP/dV) của PV
Độ dốc (dP/dV) của PV ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.....................26
........26
Hình 3.2. Gi
Hình 3.2. Giải thuật InC
ải thuật InC..........
.....................
.....................
.......................
.......................
.......................
........................
.....................
............
..27
27
Hình 3.3. Mô hình pin m
Hình 3.3. Mô hình pin mặt trời được xây dựn
ặt trời được xây dựng trong Matlab/Sim
g trong Matlab/Simulink
ulink..........
...................28
.........28
Hình 3.4. Mô hình pin m
Hình 3.4. Mô hình pin mặt trời thu gọn
ặt trời thu gọn..........
....................
.....................
.......................
.......................
.......................
.............
.28
28
Hình 3.5. B
Hình 3.5. Bảng thông số đầu v
ảng thông số đầu vào c
ào của pin mặt trời
ủa pin mặt trời...........
.....................
.......................
.......................
.................29
.......29
Hình 3.6.
Hình 3.6. Đặc tuyến I
Đặc tuyến I-V, P-V v
-V, P-V với các bức xạ khác nhau (Nhiệt độ pin 25
ới các bức xạ khác nhau (Nhiệt độ pin 25o
o
C)..........30
C)..........30
13. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
ix
ix
Hình 3.7.
Hình 3.7. Đặc tuyến I
Đặc tuyến I-V, P-V v
-V, P-V với nhiệt độ vận h
ới nhiệt độ vận hành khác nhau (b
ành khác nhau (bức xạ 1kW/m
ức xạ 1kW/m2
2
)...30
)...30
Hình 3.8. B
Hình 3.8. Bộ phận đo điện áp v
ộ phận đo điện áp và dòng
à dòng điện
điện...........
......................
.......................
.......................
.....................
................31
......31
Hình 3.9. Gi
Hình 3.9. Giải thuật INC được xây dựng tron
ải thuật INC được xây dựng trong Matlab & Simulink
g Matlab & Simulink .........................31
.........................31
Hình 3.10. Mô hình mô ph
Hình 3.10. Mô hình mô phỏng đặc tuyến pin mặt trời
ỏng đặc tuyến pin mặt trời ..........
.....................
.....................
.......................
..............
.32
32
Hình 3.11. Mô hình mô ph
Hình 3.11. Mô hình mô phỏng giải thuật
ỏng giải thuật...........
......................
.......................
.......................
......................
....................32
.........32
Hình 4.1. B
Hình 4.1. Bức xạ mặt trời
ức xạ mặt trời..........
....................
.....................
........................
.......................
.......................
.......................
.....................33
...........33
Hình 4.2.
Hình 4.2. Đặc tuyến PV của pin mặt trời
Đặc tuyến PV của pin mặt trời...........
......................
.......................
.......................
......................
....................34
.........34
Hình 4.3.
Hình 4.3. Đặc tuyến IV của pin mặt trời
Đặc tuyến IV của pin mặt trời..........
.....................
.......................
.......................
......................
......................35
...........35
Hình 4.4.
Hình 4.4. Điện áp l
Điện áp làm vi
àm việc của pin mặt trời
ệc của pin mặt trời ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
................36
......36
Hình 4.5. Dòng
Hình 4.5. Dòng điện l
điện làm vi
àm việc của pin mặt trời
ệc của pin mặt trời ..........
....................
.....................
........................
.......................
............
..36
36
Hình 4.6. Công su
Hình 4.6. Công suất l
ất làm vi
àm việc của pin mặt trời
ệc của pin mặt trời...........
.....................
.......................
.......................
.....................
.............
..37
37
Hinh 4.7. Điện áp l
Hinh 4.7. Điện áp làm vi
àm việc của pin mặt trời tương ứng với công suất thu được
ệc của pin mặt trời tương ứng với công suất thu được.......37
.......37
Hình 4.8. B
Hình 4.8. Bức xạ mặt trời thay đổi nhanh
ức xạ mặt trời thay đổi nhanh..........
.....................
.......................
.......................
......................
....................39
.........39
Hình 4.9.
Hình 4.9. Điện áp l
Điện áp làm vi
àm việc của pin mặt trời
ệc của pin mặt trời ..........
.....................
.....................
.......................
.......................
................39
......39
Hình 4.10. Dòng
Hình 4.10. Dòng điện l
điện làm vi
àm việc của pin mặt trời
ệc của pin mặt trời ..........
....................
.....................
.......................
.......................40
...........40
Hình 4.11. Công su
Hình 4.11. Công suất l
ất làm vi
àm việc của pin mặt trời
ệc của pin mặt trời...........
.....................
.......................
.......................
.....................40
...........40
Hinh 4.
Hinh 4.12. Điện áp l
12. Điện áp làm vi
àm việc của pin mặt trời tương ứng với công suất thu được
ệc của pin mặt trời tương ứng với công suất thu được.....41
.....41
Hình 5.1. Mô hình th
Hình 5.1. Mô hình thực nghiệm
ực nghiệm ...........
......................
.......................
.......................
......................
.......................
......................42
..........42
Hình 5.2. Pin m
Hình 5.2. Pin mặt trời v
ặt trời và thông s
à thông số của nh
ố của nhà s
à sản xuất
ản xuất.........
....................
......................
.......................
.................43
.....43
Hình 5.3. S
Hình 5.3. Sơ đồ mạch công suất v
ơ đồ mạch công suất và b
à bộ phận đo lường d
ộ phận đo lường dòng
òng điện
điện.............................44
.............................44
Hình 5.4.S
Hình 5.4.Sơ đồ nguy
ơ đồ nguyên lý m
ên lý mạch điều khiển
ạch điều khiển...........
......................
.......................
.......................
......................
................45
.....45
Hình 5.5. S
Hình 5.5. Sơ đồ mạch in mạch điều khiển
ơ đồ mạch in mạch điều khiển ..........
.....................
.......................
.......................
......................
..................46
.......46
Hình 5.7. M
Hình 5.7. Mạch điều khiển v
ạch điều khiển và m
à mạch công suất thi công
ạch công suất thi công..........
.....................
.....................
......................47
............47
Hình 5.8. L
Hình 5.8. Lưu đồ chương tr
ưu đồ chương tr
ình
ình chính
chính...........
.....................
.......................
.......................
.....................
........................
...............
..48
48
Hình 5.9 L
Hình 5.9 Lưu đồ chương tr
ưu đồ chương tr
ình
ình MPPT...........
MPPT.....................
.......................
.......................
.....................
........................
...............
..49
49
Hình 5.10.
Hình 5.10. Điện áp v
Điện áp và công su
à công suất v
ất và dòng
à dòng điện pin mặt trời
điện pin mặt trời .....................................52
.....................................52
Hình
Hình 5.11. Độ rộng xung kích Mosfet
5.11. Độ rộng xung kích Mosfet ..........
....................
.....................
........................
.......................
.......................
...............
..52
52
Hình 5.12. C
Hình 5.12. Cường độ sáng của tải là
ường độ sáng của tải là bóng đèn 20W
bóng đèn 20W..........
....................
.....................
.......................
.................52
.....52
14. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
x
x
Hình 5.13.
Hình 5.13. Điện áp tr
Điện áp tr ên t
ên tải v
ải và dòng
à dòng điện chạy qua tải
điện chạy qua tải ..........
.....................
.....................
.......................
..............
.52
52
Hình 5.14.
Hình 5.14. Điện áp pin mặt trời
Điện áp pin mặt trời..........
.....................
.....................
.......................
........................
.......................
.......................
............
.53
53
Hình 5.15.
Hình 5.15. Điện áp pin mặt trời
Điện áp pin mặt trời..........
.....................
.....................
.......................
........................
.......................
.......................
............
.53
53
15. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
1
1
Chương 1
Chương 1
T
TỔNG QUAN
ỔNG QUAN
1.1.
1.1. T
Tổng
ổng quan chung v
quan chung về lĩnh vực nghi
ề lĩnh vực nghiên
ên c
cứu, các kết quả nghi
ứu, các kết quả nghiên
ên c
cứu trong
ứu trong
và ngoài nước đ
và ngoài nước đã công b
ã công bố
ố
Ngày nay, nhu
Ngày nay, nhu c
cầu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang tăng l
ầu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang tăng lên m
ên mạnh
ạnh
m
mẽ do bởi các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt v
ẽ do bởi các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt và chúng gây ra
à chúng gây ra
nh
những hậu quả về môi trường như hiệu ứng nh
ững hậu quả về môi trường như hiệu ứng nhà kính, l
à kính, lũ lụt… Trong các nguồn
ũ lụt… Trong các nguồn
năng lượng tái tạo như năng lượng sinh khối, năng lượng địa nhiệt, gió, thủy điện
năng lượng tái tạo như năng lượng sinh khối, năng lượng địa nhiệt, gió, thủy điện
nh
nhỏ, năng lượng mặt trời đang dần trở n
ỏ, năng lượng mặt trời đang dần trở nên
ên r
r
ất phổ biến bởi v
ất phổ biến bởi vì chúng có nhi
ì chúng có nhiều ưu
ều ưu
điểm trong phương pháp phát điện, ch
điểm trong phương pháp phát điện, chi phí b
i phí bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử
ảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử
d
dụng
ụng, không gây ô nhi
, không gây ô nhiễm môi trường và đặc biệt
ễm môi trường và đặc biệt nguồn t
nguồn tài nguyên này c
ài nguyên này cực kỳ lớn.
ực kỳ lớn.
T
Tổng ti
ổng tiêu th
êu thụ năng lượng của con người tr
ụ năng lượng của con người tr ên th
ên thế giới hiện tại (tính tổng cộng
ế giới hiện tại (tính tổng cộng
t
tất cả các loại năng lượng như dầu hỏa, than đá, thủy điện, v.v.) k
ất cả các loại năng lượng như dầu hỏa, than đá, thủy điện, v.v.) k ho
hoảng 15 ngh
ảng 15 nghìn t
ìn tỷ
ỷ
watt, t
watt, tức
ức l
là ch
à chỉ bằng khoảng 1/5000 công suất dự trữ của năng lượng mặt trời cho
ỉ bằng khoảng 1/5000 công suất dự trữ của năng lượng mặt trời cho
trái đất. Trong số 15 ngh
trái đất. Trong số 15 nghìn t
ìn tỷ watt công suất năng lượng mà con người đang d
ỷ watt công suất năng lượng mà con người đang dùng,
ùng,
thì có
thì có đến 37% l
đến 37% là t
à từ dầu hỏa, 25% là than đá, và 23% là khí đốt (tổng cộng b
ừ dầu hỏa, 25% là than đá, và 23% là khí đốt (tổng cộng ba th
a thứ
ứ
này đ
này đã
ã đến 85%), l
đến 85%), là nh
à những nguồn năng lượng cạn kiệt nhanh ch
ững nguồn năng lượng cạn kiệt nhanh chóng và không ph
óng và không phục
ục
h
hồi lại được .
ồi lại được .
V
Với tốc độ khai thác hiện tại, th
ới tốc độ khai thác hiện tại, thì các ngu
ì các nguồn năng lượng hóa thạch sẽ gần như
ồn năng lượng hóa thạch sẽ gần như
h
hết đi trong thế kỷ 21. Tương lai năng lượng của thế giới không thể nằm ở những
ết đi trong thế kỷ 21. Tương lai năng lượng của thế giới không thể nằm ở những
ngu
nguồn n
ồn này, mà ph
ày, mà phải nằm ở những nguồn năng lượng tái tạo (renewable energy), ví
ải nằm ở những nguồn năng lượng tái tạo (renewable energy), ví
d
dụ như năng lượng gió v
ụ như năng lượng gió và th
à thủy năng. Nhưng tổng cộng dự trữ của tất cả các nguồn
ủy năng. Nhưng tổng cộng dự trữ của tất cả các nguồn
khác này (trong đó chủ yếu l
khác này (trong đó chủ yếu là gió) ch
à gió) chỉ bằng khoảng 1 phần trăm nguồn dự trữ năng
ỉ bằng khoảng 1 phần trăm nguồn dự trữ năng
lượng mặt trời.
lượng mặt trời. B
Bởi vậy có thể nói tương lai năng lượng của thế giới chính là năng
ởi vậy có thể nói tương lai năng lượng của thế giới chính là năng
lượng mặt trời.
lượng mặt trời.
Ở Việt Nam,
Ở Việt Nam, v
vị trí địa lý đ
ị trí địa lý đã
ã ưu ái cho chúng ta một nguồn năng lượng tái tạo
ưu ái cho chúng ta một nguồn năng lượng tái tạo
vô cùng l
vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời.
ớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời. N
Nằm gần đường xích đạo,
ằm gần đường xích đạo, Vi
Việt Nam
ệt Nam
16. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
2
2
n
nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, năng lượng bức xạ
ằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, năng lượng bức xạ
m
mặt trời trung b
ặt trời trung bình
ình đạt 4 đến 5kWh/m
đạt 4 đến 5kWh/m2
2
m
mỗi ng
ỗi ngày[1].
ày[1].
Hình 1.1. Phân b
Hình 1.1. Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011
ố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011[1]
[1]
Hình 1.2. B
Hình 1.2. Bức xạ mặt trời tại ba th
ức xạ mặt trời tại ba thành ph
ành phố ti
ố tiêu bi
êu biểu năm 20
ểu năm 2010
10[3]
[3]
Tuy nhiên, v
Tuy nhiên, vớ
ớ
i
i ti
tiềm năng lớn song năng lượng mặt trời lại đang gặp những
ềm năng lớn song năng lượng mặt trời lại đang gặp những
rào c
rào cản lớn về kỹ thuật v
ản lớn về kỹ thuật và các rào c
à các rào cản khác. R
ản khác. R
ào
ào c
cản kỹ thuật l
ản kỹ thuật là
à m
một trong những
ột trong những
17. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
3
3
thách th
thách thức lớn cho v
ức lớn cho việc sử dụng
iệc sử dụng pin mặt trời hiện
pin mặt trời hiện nay do bởi
nay do bởi giá th
giá thành cao và hi
ành cao và hiệu
ệu
su
suất chuyển đổi năng lượng c
ất chuyển đổi năng lượng còn th
òn thấp. Giá của một mô đun pin mặt trời khoảng
ấp. Giá của một mô đun pin mặt trời khoảng
3.5$/Wp và n
3.5$/Wp và nếu tính cả chi phí lắp đặt hệ thống th
ếu tính cả chi phí lắp đặt hệ thống thì kho
ì khoảng 7$/Wp dẫn đến giá
ảng 7$/Wp dẫn đến giá
thành điện năng phát ra c
thành điện năng phát ra còn
òn r
r
ất cao khoảng 0.25
ất cao khoảng 0.25 –
– 0.65
0.65 $/kWh
$/kWh g
gấp gần 5 lần điện
ấp gần 5 lần điện
năng phát ra dùng nguồn năng lượng hóa thạch
năng phát ra dùng nguồn năng lượng hóa thạch [2]. Ngoài ra còn các rào c
[2]. Ngoài ra còn các rào cản khác
ản khác
như thiếu sự hỗ trợ về chính sách của chính phủ, nhận thức của mọi người về năng
như thiếu sự hỗ trợ về chính sách của chính phủ, nhận thức của mọi người về năng
lượng, sự tham gia của các tổ chức cá nhân v
lượng, sự tham gia của các tổ chức cá nhân vào các d
ào các dự án phát triển nguồn năng
ự án phát triển nguồn năng
lượng tái tạo.
lượng tái tạo.
Để khắc phục những r
Để khắc phục những r ào
ào c
cản đó, đặc biệt là liên quan đế
ản đó, đặc biệt là liên quan đến giá thành và hi
n giá thành và hiệu
ệu
su
suất của pin mặt trời rất nhiều giải pháp đ
ất của pin mặt trời rất nhiều giải pháp đã
ã được thực hiện. Ví dụ như liên quan đến
được thực hiện. Ví dụ như liên quan đến
giá thành c
giá thành của pin mặt trời, các nh
ủa pin mặt trời, các nhà nghiên c
à nghiên cứu
ứu v
và s
à sản xuất đ
ản xuất đã phát tri
ã phát triển công nghệ
ển công nghệ
s
sản xuất pin theo hướng hiện đại, liên quan đến việc cải thiện hiệu
ản xuất pin theo hướng hiện đại, liên quan đến việc cải thiện hiệu su
suất chuyển đổi
ất chuyển đổi
năng lượng có hai phương pháp chủ yếu đó l
năng lượng có hai phương pháp chủ yếu đó là
à c
cải thiện hiệu suất của pin dựa tr
ải thiện hiệu suất của pin dựa tr ên
ên
công ngh
công nghệ sản xuất pin v
ệ sản xuất pin và c
à cải thiện phương pháp sử dụng pin mặt trời.
ải thiện phương pháp sử dụng pin mặt trời.
Phương pháp thứ nhất, các nh
Phương pháp thứ nhất, các nhà nghiên c
à nghiên cứu
ứu đ
đã và
ã và đang t
đang tìm ra r
ìm ra r
ất nhiều các
ất nhiều các
phương pháp nhằm
phương pháp nhằm nâng cao hi
nâng cao hiệu suất của pin mặt trời như dùng vật liệu mới, thậm
ệu suất của pin mặt trời như dùng vật liệu mới, thậm
chí là phương pháp phát điện mới. Phương pháp thứ hai có thể được thực hiện bằng
chí là phương pháp phát điện mới. Phương pháp thứ hai có thể được thực hiện bằng
cách s
cách sử
ử d
dụng bộ thu năng lượng tập trung để hút được bức xạ cực đại hoặc sử dụng
ụng bộ thu năng lượng tập trung để hút được bức xạ cực đại hoặc sử dụng
b
bộ d
ộ dò
ò điểm công suất cực đại để đảm bảo pin mặt trời luôn vận h
điểm công suất cực đại để đảm bảo pin mặt trời luôn vận hành
ành ở điều kiện tối
ở điều kiện tối
ưu và công suất pin sẽ đạt được cực đại.
ưu và công suất pin sẽ đạt được cực đại.
Trên th
Trên thế giới và trong nước đ
ế giới và trong nước đã có nhi
ã có nhiều nghi
ều nghiên
ên c
cứu về hệ thống pin mặt trời.
ứu về hệ thống pin mặt trời.
Ch
Chủ yếu về các lĩnh vực như:
ủ yếu về các lĩnh vực như:
Ổn định và nâng cao điện áp phát ra của hệ thố
Ổn định và nâng cao điện áp phát ra của hệ thống pin m
ng pin mặ
ặt tr
t tr
ời [5,6
ời [5,6]
]
Các phương pháp điều khiển nhằm đưa hệ thống pin mặt trời l
Các phương pháp điều khiển nhằm đưa hệ thống pin mặt trời l àm vi
àm việc tại
ệc tại
điểm công suất cực đại [
điểm công suất cực đại [16-26].
16-26].
Các phương pháp nghịch lưu nhằm cải thiện chất lượng điện trong hệ thống
Các phương pháp nghịch lưu nhằm cải thiện chất lượng điện trong hệ thống
năng lượng mặt trời [4
năng lượng mặt trời [4-15].
-15].
18. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
4
4
Các phương pháp ngăn ngừa hiện tượng I
Các phương pháp ngăn ngừa hiện tượng Islanding cho h
slanding cho hệ thống pin năng
ệ thống pin năng
lượng mặt trời [12,13
lượng mặt trời [12,13].
].
Các phương pháp điều khiển công suất tác dụng, công suất phản kháng v
Các phương pháp điều khiển công suất tác dụng, công suất phản kháng và
à
dòng
dòng điện bơm vào lưới
điện bơm vào lưới c
của hệ thống pin mặt trời nối lưới
ủa hệ thống pin mặt trời nối lưới [12,13].
[12,13].
1.2.
1.2. M
Mục đích của đề t
ục đích của đề tài
ài
Đề
Đề t
tài
ài t
tập trung nghi
ập trung nghiên c
ên cứu các phương pháp
ứu các phương pháp tìm
tìm điểm l
điểm làm vi
àm việc cực đại của
ệc cực đại của
pin m
pin mặt trời. Trên các đặc tuyến của pin mặt trời, tồn tại một điểm
ặt trời. Trên các đặc tuyến của pin mặt trời, tồn tại một điểm v
vận h
ận hành t
ành tối ưu
ối ưu
nơi mà công suất
nơi mà công suất nh
nhận được từ pin mặt trời l
ận được từ pin mặt trời là c
à cực đại. Tuy nhiên, điểm vận h
ực đại. Tuy nhiên, điểm vận hành
ành
t
tối ưu này không cố định mà nó thay đổi theo các điều kiện môi trường đặc biệt l
ối ưu này không cố định mà nó thay đổi theo các điều kiện môi trường đặc biệt là
à
b
bức xạ mặt trời v
ức xạ mặt trời và nhi
à nhiệt độ pin. V
ệt độ pin. Vì v
ì vậy t
ậy tìm
ìm điểm l
điểm làm vi
àm việc cực đại (MPP
ệc cực đại (MPPT) c
T) của pin
ủa pin
m
mặt trời l
ặt trời là m
à một phần không thể thiếu của hệ thống pin mặt trời để đảm bảo rằng các
ột phần không thể thiếu của hệ thống pin mặt trời để đảm bảo rằng các
mô đun pin mặt trời luôn vận hành trong điều kiện tối ưu.
mô đun pin mặt trời luôn vận hành trong điều kiện tối ưu.
Có
Có r
r
ất nhiều phương pháp MPPT đ
ất nhiều phương pháp MPPT đã
ã được nghi
được nghiên
ên c
cứu
ứu v
và công b
à công bố. Các
ố. Các
phương
phương pháp
pháp khác
khác nhau
nhau ở
ở nhiều
nhiều khía
khía cạnh
cạnh như
như mức
mức độ
độ phức
phức tạp,
tạp, thông
thông số
số đo
đo
lường, số lượng cảm biến y
lường, số lượng cảm biến yêu c
êu cầu, tốc độ chuyển đổi và giá thành. Đề t
ầu, tốc độ chuyển đổi và giá thành. Đề tài s
ài sẽ nghi
ẽ nghiên
ên
c
cứu các phương pháp MPPT. Mục đích của nghi
ứu các phương pháp MPPT. Mục đích của nghiên
ên c
cứ
ứu
u c
của đề tài là đề xuất
ủa đề tài là đề xuất
phương
phương pháp
pháp MPPT
MPPT tối
tối ưu
ưu với
với khả
khả năng
năng đáp
đáp ứng
ứng dưới
dưới các
các điều
điều kiện
kiện môi
môi trường
trường
b
bức xạ thay đổi
ức xạ thay đổi và có th
và có thể thực hiện mô h
ể thực hiện mô hình v
ình vật lý với chi phí thấp
ật lý với chi phí thấp.
.
1.3.
1.3. Nhi
Nhiệm vụ của đề t
ệm vụ của đề tài và gi
ài và giới hạn đề t
ới hạn đề tài
ài
-
- Nghiên c
Nghiên cứu phân tích
ứu phân tích mô hình pin m
mô hình pin mặt trời, phân tích các đặc tuyến I
ặt trời, phân tích các đặc tuyến I-V, P-
-V, P-
V
V c
của pin mặt trời, sự phụ thuộc các đặc tính của pin mặt trời dưới các điều kiện
ủa pin mặt trời, sự phụ thuộc các đặc tính của pin mặt trời dưới các điều kiện
môi trường
môi trường.
.
-
- Phân tích tính c
Phân tích tính cần thiết của điểm l
ần thiết của điểm làm vi
àm việc cực đại của pin mặt trời
ệc cực đại của pin mặt trời.
.
-
- Nghiên
Nghiên c
cứu các giải thuật MPPT của pin mặt trời, đề xuất phương ph
ứu các giải thuật MPPT của pin mặt trời, đề xuất phương pháp
áp
MPPT kh
MPPT khả dụng
ả dụng.
.
-
- Dùng ph
Dùng phần mềm Matlab/Simulink nghi
ần mềm Matlab/Simulink nghiên
ên c
cứu mô h
ứu mô hình
ình mô
mô dò
dò tìm
tìm điểm
điểm
làm vi
làm việc cực đại
ệc cực đại c
của phỏng
ủa phỏng pin m
pin mặt trời
ặt trời.
.
19. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
5
5
-
- Thi
Thiết kế thi công bộ MPPT
ết kế thi công bộ MPPT kiểm tra giải thuật
kiểm tra giải thuật.
.
1.4.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
-
- Thu th
Thu thập t
ập tài li
ài liệu liên quan đến đề t
ệu liên quan đến đề tài nghiên c
ài nghiên cứu.
ứu.
-
- Nghiên
Nghiên c
cứu
ứu các mô hình toán h
các mô hình toán học của pin mặt trời. Đề nghị mô h
ọc của pin mặt trời. Đề nghị mô hình tính
ình tính
toán c
toán cụ thể.
ụ thể.
-
- Nghiên c
Nghiên cứu bộ tăng áp DC
ứu bộ tăng áp DC- DC
- DC
-
- Th
Thực hiện
ực hiện mô hình mô ph
mô hình mô phỏng pin mặt trời v
ỏng pin mặt trời và các gi
à các giải thuật MPPT.
ải thuật MPPT.
-
- Thi
Thiết kế thi công bộ MPPT kiểm tra giải thuật đề xuất.
ết kế thi công bộ MPPT kiểm tra giải thuật đề xuất.
-
- Phân tích các k
Phân tích các k
ết quả nhận được v
ết quả nhận được và các ki
à các kiến nghị.
ến nghị.
-
- Đánh giá tổng quát to
Đánh giá tổng quát toàn b
àn bộ bản luận văn.
ộ bản luận văn.
-
- Đề nghị hướng phát triển của đề t
Đề nghị hướng phát triển của đề tài.
ài.
1.5.
1.5. N
Nội dung luận văn:
ội dung luận văn:
Chương 1: Tổng quan
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Chọn giải thuật bộ d
Chương 3: Chọn giải thuật bộ dò tìm
ò tìm điểm công suất cực đại
điểm công suất cực đại
Chương 4 : Kết quả mô phỏn
Chương 4 : Kết quả mô phỏng
g
Chương
Chương 5: K
5: K
ết quả thực nghiệm
ết quả thực nghiệm
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề t
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài
ài
20. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
6
6
Chương 2
Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.
2.1. Mô hình pin m
Mô hình pin mặt trời
ặt trời
T
Từ khi hiệu ứng quang điện được phát hiện bởi nh
ừ khi hiệu ứng quang điện được phát hiện bởi nhà v
à vật lí Edmund Becquere
ật lí Edmund Becquere
năm 1838 và pin mặt trời đầu tiên được phát minh bởi Charles Fritts vào năm
năm 1838 và pin mặt trời đầu tiên được phát minh bởi Charles Fritts vào năm
1883, k
1883, k
ỹ thuật
ỹ thuật pin
pin m
mặt trời (
ặt trời (PV)
PV) đ
đã phát tri
ã phát triển đáng kể. Sự phát triển đó l
ển đáng kể. Sự phát triển đó là:
à: c
cải
ải
thi
thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng, thúc đẩy quá tr
ện hiệu suất chuyển đổi năng lượng, thúc đẩy quá tr ình s
ình sản xuất, giảm chi
ản xuất, giảm chi
phí
phí s
sản xuất v
ản xuất và
à th
thậm chí cũng giới thiệu của một số thế hệ mới của PV. Quá
ậm chí cũng giới thiệu của một số thế hệ mới của PV. Quá
trình phát tri
trình phát triển kỹ thuật PV đượ
ển kỹ thuật PV đượ c mô t
c mô tả trong h
ả trong hình 1.4. Hi
ình 1.4. Hiện nay, hiệu suất cao
ện nay, hiệu suất cao
nh
nhất của PV (khoảng 40%) đ
ất của PV (khoảng 40%) đã
ã đạt được trong ph
đạt được trong phòng thí nghi
òng thí nghiệm. Tuy nhi
ệm. Tuy nhiên,
ên,
hi
hiệu suất module PV thương mại c
ệu suất module PV thương mại còn th
òn thấp, khoảng 15%. Việc giảm chi phí sản
ấp, khoảng 15%. Việc giảm chi phí sản
xu
xuất lớn cũng đạt được.
ất lớn cũng đạt được.
Hi
Hiệu suất
ệu suất pin là t
pin là tỉ số của năng lượng điện từ ánh sáng mặt trời. V
ỉ số của năng lượng điện từ ánh sáng mặt trời. Vào bu
ào buổi
ổi
trưa một ng
trưa một ngày tr
ày tr
ời trong, ánh mặt trời tỏa nhiệt khoảng 1000 W/m². Trong đó,
ời trong, ánh mặt trời tỏa nhiệt khoảng 1000 W/m². Trong đó,
10% hi
10% hiệu suất của 1
ệu suất của 1 module 1 m² cung c
module 1 m² cung cấp năng lượng khoảng 100 W. Hiệu
ấp năng lượng khoảng 100 W. Hiệu
su
suất của pin mặt trời thay đổi từ 6% từ pin mặt trời l
ất của pin mặt trời thay đổi từ 6% từ pin mặt trời làm t
àm từ silic không th
ừ silic không thù hình,
ù hình,
và có th
và có thể lên đến 30% hay cao hơn nữa, sử dụng pin có nhiều mối nối ngh
ể lên đến 30% hay cao hơn nữa, sử dụng pin có nhiều mối nối nghiên
iên
c
cứu trong ph
ứu trong phòng thí nghi
òng thí nghiệm.
ệm.
Có
Có m
một số loại pin mặt trời như: đơn tinh thể, đa tinh thể, vô định h
ột số loại pin mặt trời như: đơn tinh thể, đa tinh thể, vô định hình,
ình,
nhi
nhiều mối nối, tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ và pin mặt trời m
ều mối nối, tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ và pin mặt trời màng m
àng mỏng,
ỏng,
và m
và một số loại khác.
ột số loại khác.
Tuy nhiên, nhìn chung pin th
Tuy nhiên, nhìn chung pin thương mại được phân th
ương mại được phân thành 3 th
ành 3 thế hệ:
ế hệ:
a) Th
a) Thế hệ đầu ti
ế hệ đầu tiên: lát silic
ên: lát silic (đơn và đa tinh thể).
(đơn và đa tinh thể).
b) Th
b) Thế hệ thứ hai: m
ế hệ thứ hai: màng m
àng mỏng (cadmium telluride [CdTe], copper indium
ỏng (cadmium telluride [CdTe], copper indium
gallium diselenide [CIGS], và amorphous silicon [a-Si]).
gallium diselenide [CIGS], và amorphous silicon [a-Si]).
c) Th
c) Thế hệ thứ ba:
ế hệ thứ ba: polyme/h
polyme/hữu cơ
ữu cơ
,
, quang điện hóa
quang điện hóa.
.
21. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
7
7
Pin m
Pin mặt trời sản xuất trực tiếp điện một chiều (DC) khi hấp thụ photon từ
ặt trời sản xuất trực tiếp điện một chiều (DC) khi hấp thụ photon từ
ánh sáng m
ánh sáng mặt trời. Có nhiều ứng dụng sử dụng điện DC từ các mô
ặt trời. Có nhiều ứng dụng sử dụng điện DC từ các mô-
-đun này. Tuy
đun này. Tuy
nhiên, hi
nhiên, hiện nay việc điện DC chuyển thành điện AC v
ện nay việc điện DC chuyển thành điện AC và hòa
à hòa đồng bộ vào lưới
đồng bộ vào lưới
điện đang rất phát triển v
điện đang rất phát triển vì
ì l
lợi ích v
ợi ích và nhu c
à nhu cầu năng lượng. Nh
ầu năng lượng. Nhìn chung, các
ìn chung, các ứng
ứng
d
dụng của pin mặt trời có thể được phân loại thành hai nhóm: nhóm độc lập v
ụng của pin mặt trời có thể được phân loại thành hai nhóm: nhóm độc lập và
à
h
hệ thống kết nối lưới điện.
ệ thống kết nối lưới điện.
H
Hệ thống độc lập thường được sử dụng trong khu vực v
ệ thống độc lập thường được sử dụng trong khu vực vùng sâu, vùng xa, h
ùng sâu, vùng xa, hải
ải
đảo. Hệ thống này thường bao gồm một số th
đảo. Hệ thống này thường bao gồm một số thành ph
ành phần: năng lượng mặt trời, ắc
ần: năng lượng mặt trời, ắc
quy d
quy dự trữ v
ự trữ và b
à bộ điều khiển. Biến tần cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi
ộ điều khiển. Biến tần cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi
điện DC th
điện DC thành AC. B
ành AC. Bộ điều khiển l
ộ điều khiển là thành ph
à thành phần quan trọng, đặc biệt là điều
ần quan trọng, đặc biệt là điều
khi
khiển quá tr
ển quá tr
ình n
ình nạp, xả ắc quy dự trữ và ngăn chặn việc sạc quá mức hay xả quá
ạp, xả ắc quy dự trữ và ngăn chặn việc sạc quá mức hay xả quá
m
mức. Ban ng
ức. Ban ngày, pin m
ày, pin mặt trời cung cấp điện cho tải v
ặt trời cung cấp điện cho tải và s
à sạc cho ắc quy dự trữ v
ạc cho ắc quy dự trữ và
à
ban đêm chỉ có ắc quy cung cấp điện cho tải.
ban đêm chỉ có ắc quy cung cấp điện cho tải.
V
Về cấu tạo pin mặt trời bao gồm một lớp tiếp xúc bán dẫn p
ề cấu tạo pin mặt trời bao gồm một lớp tiếp xúc bán dẫn p -n có kh
-n có khả năng
ả năng
bi
biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành điện nhờ hiệu ứng quang
ến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành điện nhờ hiệu ứng quang
đ
đi
iện được gọi l
ện được gọi là pin m
à pin mặt trời
ặt trời.
. Khi ánh sáng chi
Khi ánh sáng chiếu tới pin mặt trời, năng lượng từ
ếu tới pin mặt trời, năng lượng từ
ánh sáng (các photon) t
ánh sáng (các photon) tạo ra các hạt mang điện tự do, được tách ra bởi điện
ạo ra các hạt mang điện tự do, được tách ra bởi điện
trường. Điện áp được tạo ra và đo được tại các điểm tiếp xúc b
trường. Điện áp được tạo ra và đo được tại các điểm tiếp xúc b ên ngoài, vì v
ên ngoài, vì vậy
ậy
ta đo được giá trị d
ta đo được giá trị dòng quang
òng quang điện khi có tải kết nối v
điện khi có tải kết nối vào. Dòng quang
ào. Dòng quang điện được
điện được
t
tạo ra trong pin mặt trời v
ạo ra trong pin mặt trời và t
à tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ.
ỷ lệ thuận với cường độ bức xạ.
Pin quang điện (pin mặt trời) ti
Pin quang điện (pin mặt trời) tiêu bi
êu biểu cho thiết bị chuyển đổi cơ bản năng
ểu cho thiết bị chuyển đổi cơ bản năng
lượng mặt trời thành năng lượng điện. Cường độ nắng, nhiệt độ của tế b
lượng mặt trời thành năng lượng điện. Cường độ nắng, nhiệt độ của tế bào
ào
quang điện và điện áp vận h
quang điện và điện áp vận hành
ành ảnh hưởng lớn đến đặc tính công suất v
ảnh hưởng lớn đến đặc tính công suất và dòng
à dòng
điện ng
điện ngõ ra c
õ ra của pin mặt trời.
ủa pin mặt trời.
Ngày
Ngày nay,
nay, quang
quang điện
điện vẫn
vẫn l
là ngu
à nguồn năng lượng tương đối đắt tiền. V
ồn năng lượng tương đối đắt tiền. Vì
ì v
vậy,
ậy,
điều quan trọng l
điều quan trọng là
à ph
phải sử dụng pin mặt trời đúng cách để đạt được công suất
ải sử dụng pin mặt trời đúng cách để đạt được công suất
t
tối đa. Để đạt được điều n
ối đa. Để đạt được điều này, các t
ày, các tấm pin mặt trời thường được bố trí ở một vị
ấm pin mặt trời thường được bố trí ở một vị
trí c
trí cố định v
ố định và nghiêng v
à nghiêng về
ề phía Nam để tối ưu hóa việc sản xuất năng lượng h
phía Nam để tối ưu hóa việc sản xuất năng lượng hàng
àng
ngày và bu
ngày và buổi trưa. Sự định hướng tấm pin cố định
ổi trưa. Sự định hướng tấm pin cố định c
cần được chọn cẩn thận để
ần được chọn cẩn thận để
22. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
8
8
nh
nhận được năng lượng cực đại theo mùa trong năm. Khi cần, có thể điều chỉnh
ận được năng lượng cực đại theo mùa trong năm. Khi cần, có thể điều chỉnh
hướng đặt pin theo định kỳ. Cơ bản, các tấm pin có một điểm hoạt động tối ưu
hướng đặt pin theo định kỳ. Cơ bản, các tấm pin có một điểm hoạt động tối ưu
g
gọi là điểm công suất cực đại (MPP) . Đó l
ọi là điểm công suất cực đại (MPP) . Đó là
à m
một điểm m
ột điểm mà các t
à các tấm pin có thể
ấm pin có thể
phát công su
phát công suất tối đa từ
ất tối đa từ ánh sáng mặ
ánh sáng mặt tr
t tr
ời.
ời.
M
Mạch điện tương đương của pin mặt trời được cho như h
ạch điện tương đương của pin mặt trời được cho như hình 2.1.
ình 2.1.
Hình 2.1. M
Hình 2.1. Mạch điện tương đương của pin mặt
ạch điện tương đương của pin mặt trời
trời
M
Mạch điện gồm có d
ạch điện gồm có dòng quang
òng quang điện I
điện IPH
PH, điốt, điện trở d
, điốt, điện trở dòng rò R
òng rò R
SH
SH và điện trở
và điện trở
n
nối tiếp R
ối tiếp R
S
S, đặc tuyến I
, đặc tuyến I-V c
-V của pin được mô tả bằng biểu thức 2.1 [3, 27
ủa pin được mô tả bằng biểu thức 2.1 [3, 27]:
]:
S
S
ph
ph s
s
C
C SH
SH
V
V IR
IR
q
q
I
I I
I I
I e
ex
xp
p(
( V
V I
IR
R)
) 1
1
k
kT
T A
A R
R
(2.1)
(2.1)
Trong đó:
Trong đó:
I
IPH
PH: dòng quang
: dòng quang điện (A)
điện (A)
I
IS
S: dòng bão hòa (A)
: dòng bão hòa (A)
q: điện tích của electron, q = 1,6x10
q: điện tích của electron, q = 1,6x10-19
-19
C
C
k: h
k: hằng số
ằng số Boltzmann’s,
Boltzmann’s, k
k =1,38x10
=1,38x10-23
-23
J/K
J/K
T
TC
C: nhi
: nhiệt độ vận h
ệt độ vận hành c
ành của pin (K)
ủa pin (K)
A:
A: h
hệ số lý tưởng phụ thuộc v
ệ số lý tưởng phụ thuộc vào công ngh
ào công nghệ chế tạo pin, ví dụ công nghệ Si
ệ chế tạo pin, ví dụ công nghệ Si-
-
mono A=1.2, Si-Poly A = 1.3…
mono A=1.2, Si-Poly A = 1.3…
Dòng quang
Dòng quang điện I
điện IPH
PH ph
phụ thuộc trực tiếp v
ụ thuộc trực tiếp vào b
ào bức xạ mặt trời v
ức xạ mặt trời và nhi
à nhiệt độ của
ệt độ của
pin [3, 27]:
pin [3, 27]:
23. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
9
9
P
PH
H S
SC
C I
I C
C R
Re
ef
f
I
I I
I K
K T
T T
T
(2.2)
(2.2)
Trong đó:
Trong đó:
I
ISC
SC: dòng ng
: dòng ngắn mạch tại nhiệt độ ti
ắn mạch tại nhiệt độ tiêu chu
êu chuẩn 2
ẩn 25
5O
O
C (A) và b
C (A) và bức xạ 1kW/m
ức xạ 1kW/m2
2
K
K
I
I: h
: hệ số d
ệ số dòng
òng điện phụ thuộc v
điện phụ thuộc vào nhi
ào nhiệt độ (A/
ệt độ (A/O
O
C)
C)
T
TC
C: Nhi
: Nhiệt độ vận h
ệt độ vận hành c
ành của pin mặt trời (
ủa pin mặt trời (0
0
K)
K)
T
TREF
REF : Nhi
: Nhiệt độ ti
ệt độ tiêu chu
êu chuẩn của pin mặt trời (
ẩn của pin mặt trời (0
0
K)
K)
λ: Bức xạ mặt trời (kW/m
λ: Bức xạ mặt trời (kW/m2
2
)
)
M
Mặt khác, d
ặt khác, dòng bão hòa I
òng bão hòa IS
S là dòng các h
là dòng các hạt tải điện không cơ bản được tạo ra
ạt tải điện không cơ bản được tạo ra
do kích thích nhi
do kích thích nhiệt. Khi nhiệt độ của pin mặt trời tăng d
ệt. Khi nhiệt độ của pin mặt trời tăng dòng bão hòa c
òng bão hòa cũng tăng theo
ũng tăng theo
hàm m
hàm mũ [
ũ [3, 27]:
3, 27]:
3
3
C
C G
G
S
S RS
RS
R
Re
ef
f R
Re
ef
f C
C
T
T q
qE 1
E 1 1
1
I I
I I e
ex
xp
p
T
T k
kA
A T
T T
T
(2.3)
(2.3)
Trong đó:
Trong đó:
I
IRS
RS: Dòng
: Dòng điện ngược b
điện ngược bão hòa t
ão hòa tại nhiệt độ ti
ại nhiệt độ tiêu chu
êu chuẩn (A)
ẩn (A)
E
EG
G: Năng lượng lỗ trống của chất bán dẫn
: Năng lượng lỗ trống của chất bán dẫn
Đối với pin mặt trời lý tưởng, điện trở d
Đối với pin mặt trời lý tưởng, điện trở dòng rò R
òng rò R
SH
SH =
= ∞, R
∞, R S
S = 0. Khi đó mạch
= 0. Khi đó mạch
điện tương đương của pin mặt trời được cho bởi h
điện tương đương của pin mặt trời được cho bởi hình 2.2:
ình 2.2:
Hình 2.2. Mô hình pin m
Hình 2.2. Mô hình pin mặt trời lý tưởng
ặt trời lý tưởng
Khi đó, biểu thức (2.1) có thể được mô tả như biểu thức 2.4.
Khi đó, biểu thức (2.1) có thể được mô tả như biểu thức 2.4.
24. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
10
10
PH
PH S
S
C
C
qV
qV
I
I I
I I
I e
ex
xp
p 1
1
KT
KT A
A
(2.4)
(2.4)
Và dòng bão hòa ng
Và dòng bão hòa ngược ti
ược tiêu chu
êu chuẩn có thể được biểu diễn như biểu thức 2.5.
ẩn có thể được biểu diễn như biểu thức 2.5.
SC
SC
RS
RS
OC
OC
Ref
Ref
I
I
I
I 1
1
qv
qv
exp
exp
kAT
kAT
(2.5)
(2.5)
Thông thường, công suất của pin mặt trời k
Thông thường, công suất của pin mặt trời k ho
hoảng 2W và điện áp khoảng
ảng 2W và điện áp khoảng
0.5V. Vì v
0.5V. Vì vậy, các pin mặt trời được ghép nối với nhau theo dạng
ậy, các pin mặt trời được ghép nối với nhau theo dạng n
nối tiếp
ối tiếp - song
- song
song để sinh ra lượng công suất và điện áp đủ lớn. Mạch điện tương đương của mô
song để sinh ra lượng công suất và điện áp đủ lớn. Mạch điện tương đương của mô
đun pin mặt trời gồm có N
đun pin mặt trời gồm có NP
P nhánh song song và N
nhánh song song và NS
S pin n
pin nối tiếp được mô tả như
ối tiếp được mô tả như
hình 2.3.
hình 2.3.
Hình 2.3. Mô
Hình 2.3. Mô đun pin mặt trời
đun pin mặt trời
25. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
11
11
M
Mạch điện h
ạch điện hình
ình 2.3 được mi
2.3 được miêu t
êu tả bởi biểu
ả bởi biểu th
thức
ức:
:
P
P P
PH
H P
P S
S
S
S C
C
Qv
Qv
I
I N
N I
I N
N I
I e
ex
xp
p 1
1
N
N kT
kT A
A
(2.6)
(2.6)
Pin m
Pin mặt trời chuyển một phần bức xạ mặt trời trực tiếp thành năng lượng điện,
ặt trời chuyển một phần bức xạ mặt trời trực tiếp thành năng lượng điện,
nhưng một phần đó chuyển th
nhưng một phần đó chuyển thành nhi
ành nhiệt cộng với pin mặt trời có m
ệt cộng với pin mặt trời có màu
àu d
dễ hấp thụ
ễ hấp thụ
nhi
nhiệt
ệt n
nên nhi
ên nhiệt độ vận h
ệt độ vận hành c
ành của pin có thể cao hơn nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ
ủa pin có thể cao hơn nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ
c
của pin dưới các điều kiện khác nhau có thể được đánh giá qua nhiệt độ vận h
ủa pin dưới các điều kiện khác nhau có thể được đánh giá qua nhiệt độ vận h ành
ành
bình th
bình thường (NOCT).
ường (NOCT). Nhi
Nhiệt độ vận h
ệt độ vận hành bình th
ành bình thường được định nghĩa l
ường được định nghĩa l à nhi
à nhiệt độ
ệt độ
c
của pin dưới điều kiện môi trường 20
ủa pin dưới điều kiện môi trường 20o
o
C, b
C, bức xạ mặt trời 0.8 kW/m
ức xạ mặt trời 0.8 kW/m2
2
, t
, t
ốc độ gió <
ốc độ gió < 1
1
m/s.
m/s.
Công th
Công thức sau được sử dụng để tính toán sự khác nhau giữa nhiệt độ môi
ức sau được sử dụng để tính toán sự khác nhau giữa nhiệt độ môi
trường (T
trường (TAmb
Amb) và nhi
) và nhiệt độ vận h
ệt độ vận hành c
ành của pin mặt trời (T
ủa pin mặt trời (TC
C):
):
NOCT
NOCT
C
C A
Am
mb
b
T
T 20
20
T
T T
T
0,8
0,8
(2.7)
(2.7)
Đặc tuyến I
Đặc tuyến I-
-V tương ứng với từ
V tương ứng với từng b
ng bức xạ nhất định được mô tả như h
ức xạ nhất định được mô tả như hình 2.4
ình 2.4
và hình 2.5.
và hình 2.5.
26. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
12
12
Hình 2.4.
Hình 2.4. Đặc tuyến I
Đặc tuyến I-V v
-V với các bức xạ khác nhau
ới các bức xạ khác nhau
Hình 2.5.
Hình 2.5. Đặc tuyến P
Đặc tuyến P-V v
-V với các bức xạ khác nhau
ới các bức xạ khác nhau
27. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
13
13
2.2.
2.2. B
Bộ chuyển đổi DC/DC boost converter
ộ chuyển đổi DC/DC boost converter
B
Bộ biến đổi DC/DC được sử dụng rộng r
ộ biến đổi DC/DC được sử dụng rộng r ãi trong ngu
ãi trong nguồn điện
ồn điện m
một
ột chi
chiều với
ều với
m
mục đích chuyển đổi nguồn một chiều khôn
ục đích chuyển đổi nguồn một chiều không
g ổn định th
ổn định thành ngu
ành nguồn điện một chiều
ồn điện một chiều
có th
có thể điều khiển được. Trong hệ thống pin mặt trời, bộ biến đổi DC/DC được kết
ể điều khiển được. Trong hệ thống pin mặt trời, bộ biến đổi DC/DC được kết
h
hợp chặt chẽ với MPPT. MPPT sử dụng bộ biến đổi DC/DC để điều chỉnh nguồn
ợp chặt chẽ với MPPT. MPPT sử dụng bộ biến đổi DC/DC để điều chỉnh nguồn
điện áp v
điện áp vào l
ào lấy từ nguồn pin mặt trời, chuyển đổi v
ấy từ nguồn pin mặt trời, chuyển đổi và cung c
à cung cấp điệ
ấp điện áp l
n áp lớn nhất ph
ớn nhất phù
ù
h
hợp với tải.
ợp với tải.
Chúng ta c
Chúng ta cần điều khiển cả điện áp v
ần điều khiển cả điện áp và dòng
à dòng điện ng
điện ngõ ra c
õ ra của pin mặt trời để đạt
ủa pin mặt trời để đạt
công su
công suất cực đại bất kể điều kiện nhiệt độ v
ất cực đại bất kể điều kiện nhiệt độ và b
à bức xạ mặt trời. Muốn làm được điều
ức xạ mặt trời. Muốn làm được điều
đó, ta sử dụng bộ d
đó, ta sử dụng bộ dò tìm
ò tìm điểm công suất cực đại, bộ d
điểm công suất cực đại, bộ dò tìm ph
ò tìm phải đáp ứng một số
ải đáp ứng một số
điều kiện sau:
điều kiện sau:
V
Vận
ận h
hành h
ành hệ thống PV c
ệ thống PV càng g
àng gần
ần c
càng t
àng tốt để đạt được MPP bất kể thay đổi
ốt để đạt được MPP bất kể thay đổi
khí quy
khí quyển.
ển.
Chi phí th
Chi phí thấp, hiệu suất chuyển đổi cao.
ấp, hiệu suất chuyển đổi cao.
Giao điện ng
Giao điện ngõ ra t
õ ra tương thích với y
ương thích với yêu c
êu cầu của tải
ầu của tải
M
M
ạch boost converter hay c
ạch boost converter hay c
òn
òn được gọi l
được gọi l
à
à m
mạch tăng áp
ạch tăng áp.
. B
Bộ biến đổi n
ộ biến đổi này
ày
phù h
phù hợp với các ứng dụng có điện áp y
ợp với các ứng dụng có điện áp yêu
êu c
cầu lớn hơn điện áp đầu v
ầu lớn hơn điện áp đầu vào. Nguyên lý
ào. Nguyên lý
ho
hoạt động của bộ biến đổi n
ạt động của bộ biến đổi này d
ày dựa vào đặc tính lưu trữ và tích phóng năng lượng
ựa vào đặc tính lưu trữ và tích phóng năng lượng
c
của cuộn dây.
ủa cuộn dây.
Hình 2.6. S
Hình 2.6. Sơ đồ nguy
ơ đồ nguyên lý m
ên lý mạch boost
ạch boost
28. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
14
14
Khi S
Khi S đóng cho d
đóng cho dòng qua (T
òng qua (TON
ON) , dòng
) , dòng điện từ nguồn chạy qua cuộn dây,
điện từ nguồn chạy qua cuộn dây,
năng lượng từ trường được tích lũy trong cuộn dây. Không có d
năng lượng từ trường được tích lũy trong cuộn dây. Không có dòng
òng điện chạy qua
điện chạy qua
điốt D v
điốt D và dòng t
à dòng tải được cung cấp bởi tụ điện C
ải được cung cấp bởi tụ điện C
Hình 2.7. M
Hình 2.7. Mạch điện khi S đóng
ạch điện khi S đóng
Hình 2.8. D
Hình 2.8. Dạng sóng điện áp v
ạng sóng điện áp và dòng
à dòng điện tr
điện tr
ên cu
ên cuộn dây L khi S đóng
ộn dây L khi S đóng
Khi đó
Khi đó:
:
L
L
L
L d
d
di
di
v
v V
V L
L
dt
dt
(2.8)
(2.8)
29. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
15
15
Suy ra:
Suy ra:
d
d
L
L V
V
di
di
dt
dt L
L
(2.9)
(2.9)
M
Mặt khác:
ặt khác:
L
L L
L L
L
d
di
i i
i i
i
d
dt
t t
t D
DT
T
(2.10)
(2.10)
d
d
L
L closed
closed
V
V DT
DT
i
i
L
L
(2.11)
(2.11)
Hình 2.9. M
Hình 2.9. Mạch điện khi S mở
ạch điện khi S mở
Hình 2.10. D
Hình 2.10. Dạng sóng điện áp v
ạng sóng điện áp và dòng
à dòng điện tr
điện tr
ên L khi S m
ên L khi S mở
ở
30. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
16
16
Khi S đóng
Khi S đóng (T
(TOFF
OFF), dòng
), dòng điện cảm ứng chạy v
điện cảm ứng chạy vào t
ào tải qua điốt cũng như nạp lại
ải qua điốt cũng như nạp lại
cho t
cho tụ điện
ụ điện C.
C.
L
L
L
L d
d o
o
di
di
v
v V
V V L
V L
dt
dt
(2.12)
(2.12)
Suy ra:
Suy ra:
d
d o
o
L
L V
V V
V
di
di
dt
dt L
L
(2.13)
(2.13)
L
L L
L L
L
d
di
i i
i i
i
d
dt
t t
t (
(1
1 D
D)
)T
T
(2.14)
(2.14)
d
d o
o
L
L o
op
pe
en
ne
ed
d
V
V V
V (
(1
1 D
DT
T)
)
(
( i
i )
)
L
L
(2.15)
(2.15)
Năng lượng lưu trữ trong cuộn dây bằng 0 khi kết thúc chu kỳ.
Năng lượng lưu trữ trong cuộn dây bằng 0 khi kết thúc chu kỳ.
L
L c
cl
lo
os
se
ed
d L
L o
op
pe
en
ne
ed
d
(
( i
i )
) (
( i
i )
) 0
0
(2.16)
(2.16)
d
d d
d o
o
V
V D
DT
T V
V V
V (
(1
1 D
DT
T)
)
0
0
L
L L
L
(2.17)
(2.17)
T
Từ 2.17, ta có:
ừ 2.17, ta có:
d
d
o
o
V
V
V
V
1
1 D
D
(2.18)
(2.18)
2.3.
2.3. Điểm l
Điểm làm vi
àm việc cực đại của Pin mặt trời
ệc cực đại của Pin mặt trời
Hi
Hiện tại, pin mặt trời vẫn được xem l
ện tại, pin mặt trời vẫn được xem là ngu
à nguồn năng lượng đắt đỏ. V
ồn năng lượng đắt đỏ. Vì
ì v
vậy, cần
ậy, cần
ph
phải khai thác công suất lớn nhất có thể từ pin mặt trời. Để đạt được điều đó, pin
ải khai thác công suất lớn nhất có thể từ pin mặt trời. Để đạt được điều đó, pin
m
mặt trời cần được lắp đặt tại các vị trí thuận lợi ví dụ như hướng nam, thậm chí
ặt trời cần được lắp đặt tại các vị trí thuận lợi ví dụ như hướng nam, thậm chí
được điều khiển xoay theo hướng mặt trời để thu được nguồn năng lượng cực đại.
được điều khiển xoay theo hướng mặt trời để thu được nguồn năng lượng cực đại.
V
Về cơ bản, trên đường đặc tuyến PV của pin mặt trời
ề cơ bản, trên đường đặc tuyến PV của pin mặt trời t
tồn tại một điểm công suất
ồn tại một điểm công suất
c
cực đại ứng với d
ực đại ứng với dòng
òng điện và điện áp tương ứng.
điện và điện áp tương ứng.
31. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
17
17
Hình 2.11
Hình 2.11. Đặc tuyến I
. Đặc tuyến I-V, P-V c
-V, P-V của pin mặt trời với điểm công suất
ủa pin mặt trời với điểm công suất cực đại
cực đại
Tuy nhiên, điểm cực đại n
Tuy nhiên, điểm cực đại này l
ày lạ
ại không c
i không cố định, chúng luôn thay đổi theo cá
ố định, chúng luôn thay đổi theo các
c
điều kiện môi trường (H
điều kiện môi trường (Hình 2.12). Vì v
ình 2.12). Vì vậy, chúng ta cần điều khiển để điện áp hoặc
ậy, chúng ta cần điều khiển để điện áp hoặc
dòng
dòng điện để thu được công suất cực đại từ pin mặt trời khi nhiệt độ v
điện để thu được công suất cực đại từ pin mặt trời khi nhiệt độ và b
à bức xạ thay
ức xạ thay
đổi sử dụng bộ t
đổi sử dụng bộ tìm
ìm điểm công suất cực đại
điểm công suất cực đại.
.
Hình 2.12
Hình 2.12. Các điểm MPP dưới các điều kiện môi trườn
. Các điểm MPP dưới các điều kiện môi trường thay đổi
g thay đổi
Hình 2.13 gi
Hình 2.13 giới thiệu sơ đồ khối của hệ thống MPPT ti
ới thiệu sơ đồ khối của hệ thống MPPT tiêu bi
êu biểu.
ểu. H
Hầu hết các bộ
ầu hết các bộ
MPPT hi
MPPT hiện nay gồm có ba phần c
ện nay gồm có ba phần cơ bản: bộ chuyển đổi DC
ơ bản: bộ chuyển đổi DC-DC, b
-DC, bộ phận đo lường
ộ phận đo lường
và b
và bộ phận điều khiển
ộ phận điều khiển
Khi pin m
Khi pin mặt trời được nối trực tiếp với tải, điểm vận h
ặt trời được nối trực tiếp với tải, điểm vận hành c
ành của pin mặt trời
ủa pin mặt trời
được điều khiển bởi t
được điều khiển bởi tải. Tổng trở của tải được mi
ải. Tổng trở của tải được miêu t
êu tả như sau:
ả như sau:
32. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
18
18
o
o
LOAD
LOAD
o
o
V
V
R
R
I
I
(2.19)
(2.19)
Trong đó, V
Trong đó, Vo
o, I
, Io
o là điện áp v
là điện áp và dòng
à dòng điện phát ra của pin mặt trời.
điện phát ra của pin mặt trời.
T
Tổng trở tối ưu của tải cho pin mặ
ổng trở tối ưu của tải cho pin mặt tr
t tr
ời được mi
ời được miêu t
êu tả như sau:
ả như sau:
MPP
MPP
OPT
OPT
MPP
MPP
V
V
R
R
I
I
(2.20)
(2.20)
Trong đó, V
Trong đó, VMPP
MPP, I
, IMPP
MPP là điện áp v
là điện áp và dòng
à dòng điện phát ra của pin mặt trời tại điểm
điện phát ra của pin mặt trời tại điểm
t
tối ưu.
ối ưu.
Khi
Khi giá
giá tr
tr
ị R
ị R LOAD
LOAD b
bằng với R
ằng với R
OPT
OPT, công su
, công suất cực đại sẽ được truyền từ pin mặt
ất cực đại sẽ được truyền từ pin mặt
tr
tr
ời đến tải. Tuy nhi
ời đến tải. Tuy nhiên, trong th
ên, trong thực tế hai tổng trở n
ực tế hai tổng trở này
ày l
lại không bằng nhau. Mục
ại không bằng nhau. Mục
đích của bộ MPPT là điều chỉnh tổng trở tải nh
đích của bộ MPPT là điều chỉnh tổng trở tải nhìn
ìn t
từ phía nguồn bằng với tổng trở
ừ phía nguồn bằng với tổng trở
t
tối ưu của pin mặt trời.
ối ưu của pin mặt trời.
Thông thường bộ biến đổi DC/DC (tăng áp, giảm áp) được phục vụ cho việc
Thông thường bộ biến đổi DC/DC (tăng áp, giảm áp) được phục vụ cho việc
truy
truyền công suất từ pin mặ
ền công suất từ pin mặt tr
t tr ời tới tải. Bộ DC/DC hoạt động như thiết bị giao tiếp
ời tới tải. Bộ DC/DC hoạt động như thiết bị giao tiếp
gi
giữa tải v
ữa tải và pin m
à pin mặt trời. Bằng việc thay đổi độ rộng xung, tổng trở tải nh
ặt trời. Bằng việc thay đổi độ rộng xung, tổng trở tải nhìn t
ìn từ phía
ừ phía
ngu
nguồn sẽ được thay đổi bằng với tổng trở nguồn tại điểm cực đại, v
ồn sẽ được thay đổi bằng với tổng trở nguồn tại điểm cực đại, vì
ì v
vậy công suất
ậy công suất
c
cực đại được cung cấp cho tải.
ực đại được cung cấp cho tải.
Hình 2.13
Hình 2.13. Sơ đồ khối của hệ
. Sơ đồ khối của hệ thống MPPT ti
thống MPPT tiêu bi
êu biểu
ểu
Gi
Giả sử, đối với mạch giảm áp DC/DC (Buck c
ả sử, đối với mạch giảm áp DC/DC (Buck converter), ta có:
onverter), ta có:
V
VOUT
OUT = D.V
= D.VIN
IN (2.21)
(2.21)
33. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
19
19
Trong đó, V
Trong đó, VOUT
OUT là điện áp đầu ra, V
là điện áp đầu ra, VIN
IN điện áp đầu vào, khi đó:
điện áp đầu vào, khi đó:
R
R
OUT
OUT = D
= D2
2
.R
.R
IN
IN (2.22)
(2.22)
(R
(R
OUT
OUT là t
là tổng trở đầu ra, R
ổng trở đầu ra, R IN
IN t
tổng trở đầu v
ổng trở đầu vào nhìn t
ào nhìn từ phía nguồn)
ừ phía nguồn)
R
R
IN
IN = R
= R
OUT
OUT/D
/D2
2
(2.23)
(2.23)
Vì
Vì v
vậy, tổng trở R
ậy, tổng trở R
OUT
OUT được duy tr
được duy tr
ì
ì h
hằng số bằng việc thay đổi độ rộng xung,
ằng số bằng việc thay đổi độ rộng xung,
khi đó R
khi đó R
IN
IN nhìn t
nhìn từ phía nguồn sẽ được thay đổi.
ừ phía nguồn sẽ được thay đổi.
Hình 2.14. B
Hình 2.14. Bộ DC/DC giúp hút côn
ộ DC/DC giúp hút công su
g suất cực đại từ pin mặt trời
ất cực đại từ pin mặt trời
Hay đối với mạch tăng áp (Boost converter), mối quan hệ giữa điện áp đầu
Hay đối với mạch tăng áp (Boost converter), mối quan hệ giữa điện áp đầu
vào và đầu ra được mi
vào và đầu ra được miêu t
êu tả như sau:
ả như sau:
V
VIN
IN = ( 1- D) V
= ( 1- D) VOUT
OUT (2.24)
(2.24)
Gi
Giả sử, không có công suất tổn hao, ta có:
ả sử, không có công suất tổn hao, ta có:
I
IN
N O
OU
UT
T
O
OU
UT
T I
IN
N
I
I V
V
I
I V
V
(2.25)
(2.25)
34. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
20
20
I
IN
N O
OU
UT
T
1
1
I
I I
I
1
1 D
D
(2.26)
(2.26)
T
Tổng trở đầu v
ổng trở đầu vào c
ào của bộ biến đổi DC
ủa bộ biến đổi DC-DC là:
-DC là:
R
R
IN
IN = (1 - D)
= (1 - D)2
2
R
R
OUT
OUT (2.27)
(2.27)
Vì
Vì v
vậy, tổng trở R
ậy, tổng trở R
OUT
OUT được duy tr
được duy tr
ì
ì h
hằng số bằng việc thay đổi độ rộng xung,
ằng số bằng việc thay đổi độ rộng xung,
khi đó R
khi đó R
IN
IN nhìn t
nhìn từ phía nguồn sẽ được thay đổi.
ừ phía nguồn sẽ được thay đổi.
35. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
21
21
2.4.
2.4. Các phương pháp t
Các phương pháp t ìm
ìm điểm cực đại của pin mặt
điểm cực đại của pin mặt tr
trời phổ biến
ời phổ biến
2.4.1.
2.4.1. Phương pháp điện áp hằng số
Phương pháp điện áp hằng số
Phương pháp này sử quan hệ gần đúng giữa điện áp tại điểm MPP (V
Phương pháp này sử quan hệ gần đúng giữa điện áp tại điểm MPP (VMPP
MPP) và
) và
điện áp hở mạch V
điện áp hở mạch VOC
OC v
vốn thay đổi theo nhiệt độ v
ốn thay đổi theo nhiệt độ và b
à bức xạ:
ức xạ:
V
VMPP
MPP ≈ k.V
≈ k.VOC
OC (2.28)
(2.28)
Trong đó k là hằng số phụ thuộc vào đặc tuyến của PV, được xác định bằng
Trong đó k là hằng số phụ thuộc vào đặc tuyến của PV, được xác định bằng
cách xác định V
cách xác định VMPP
MPP và V
và VOC
OC t
tại các bức xạ v
ại các bức xạ và nhi
à nhiệt độ khác nhau. Có nhiều nghi
ệt độ khác nhau. Có nhiều nghiên
ên
c
cứu đ
ứu đã xác
ã xác định rằng k sẽ nằm trong khoảng 0.71
định rằng k sẽ nằm trong khoảng 0.71 v
và 0.85
à 0.85
V
Với một hằng số k đ
ới một hằng số k đã b
ã bi
iết, điện áp V
ết, điện áp VMPP
MPP có th
có thể được xác định bằng cách đo
ể được xác định bằng cách đo
V
VOC
OC. Để đo V
. Để đo VOC
OC, PV ph
, PV phải được ngắt tải để thực hiện phép đo điều n
ải được ngắt tải để thực hiện phép đo điều này d
ày dẫn đến tổn
ẫn đến tổn
hao công su
hao công suất. Ngo
ất. Ngoài ra khi b
ài ra khi bức xạ mặt trời thay đổi dẫn đến
ức xạ mặt trời thay đổi dẫn đến sai s
sai số lớn v
ố lớn vì vi
ì việc xác
ệc xác
định V
định VMPP
MPP không liên t
không liên tục. Hơn nữa đây cũng chỉ là phương pháp gần đúng n
ục. Hơn nữa đây cũng chỉ là phương pháp gần đúng nên k
ên k ết
ết
qu
quả sẽ không có độ chính xác cao.
ả sẽ không có độ chính xác cao.
Để khắc phục điều n
Để khắc phục điều này, có nhi
ày, có nhiều giải pháp đ
ều giải pháp đã
ã được đề xuất, chẳng hạn như
được đề xuất, chẳng hạn như
dùng PV m
dùng PV mẫu để đo V
ẫu để đo VOC
OC, PV này không dùng để phát điện m
, PV này không dùng để phát điện mà ch
à chỉ dùng để xác định
ỉ dùng để xác định
các thông s
các thông số của PV như V
ố của PV như VOC
OC. PV m
. PV mẫu phải được chọn lọc kỹ c
ẫu phải được chọn lọc kỹ càng và l
àng và lắp đặ
ắp đặt
t
chung v
chung với mô đun PV để đảm bảo có cùng điều kiện môi trường. Tuy nhi
ới mô đun PV để đảm bảo có cùng điều kiện môi trường. Tuy nhiên vi
ên việc
ệc
dùng thêm PV m
dùng thêm PV mẫu có thể sẽ l
ẫu có thể sẽ làm cho giá thành c
àm cho giá thành của hệ thống tăng cao. Mặc d
ủa hệ thống tăng cao. Mặc dù v
ù vậy,
ậy,
đây vẫn l
đây vẫn là m
à một phương pháp đơn giản bởi v
ột phương pháp đơn giản bởi vì nó không yêu c
ì nó không yêu cầu một phần cứng quá
ầu một phần cứng quá
ph
phức tạp.
ức tạp.
36. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
22
22
Set
Set V
Vre
ref
f
Start
Start
Sense Vpv
Sense Vpv
Vpv > Vref
Vpv > Vref
Increase Vref
Increase Vref
Vpv < Vref
Vpv < Vref
N
NO
O
N
NO
O
Decrease Vref
Decrease Vref
Return
Return
Y
YES
ES
Y
YES
ES
Hình 2.15. Gi
Hình 2.15. Giải thuật MPPT dựa trên các đ
ải thuật MPPT dựa trên các điện áp hằng số
iện áp hằng số
2.4.2.
2.4.2. Phương pháp P&O (Perturb and Observe)
Phương pháp P&O (Perturb and Observe)
B
Bộ MPPT được xâ
ộ MPPT được xây
y d
dựng dựa tr
ựng dựa tr
ên gi
ên giải thuật P&O
ải thuật P&O là
là m
một giải thuật rất phổ
ột giải thuật rất phổ
bi
biến bởi tính đơn giản
ến bởi tính đơn giản trong gi
trong giải
ải thuật cũng
thuật cũng như các
như các thiết bị để
thiết bị để thực hiện
thực hiện phương
phương
pháp này trong vi
pháp này trong việc
ệc dò tìm
dò tìm điểm l
điểm làm vi
àm việc cực đại của pin mặt trời
ệc cực đại của pin mặt trời.
.
37. H
H
U
U
T
T
E
E
C
C
H
H
23
23
Hình 2.16
Hình 2.16. Đặc tính của pin mặt trời
. Đặc tính của pin mặt trời
T
Từ h
ừ hình 2.16 ta th
ình 2.16 ta thấy bên trái điểm MPP gia số công suất và đ
ấy bên trái điểm MPP gia số công suất và đi
iện áp cũng tăng
ện áp cũng tăng
trong khi đó bên phải đường cong gia số công suất giảm và điện áp tăng. Nếu tồn
trong khi đó bên phải đường cong gia số công suất giảm và điện áp tăng. Nếu tồn
t
tại một gia số c
ại một gia số công suất,
ông suất, và hướng của g
và hướng của gia số không đổi (dương), khi đó nế
ia số không đổi (dương), khi đó nếu công
u công
su
suất giảm, hướng của gia số sẽ đổi chiều (âm). Cứ như vậy cho đến khi đạt đượ
ất giảm, hướng của gia số sẽ đổi chiều (âm). Cứ như vậy cho đến khi đạt đượ c
c
MPP, và điểm vận h
MPP, và điểm vận hành s
ành sẽ luôn luôn
ẽ luôn luôn d
dao động xung quanh điểm MPP.
ao động xung quanh điểm MPP.
Tuy nhiên phương pháp này không tính toán chính xác được khi có sự thay
Tuy nhiên phương pháp này không tính toán chính xác được khi có sự thay
đổi nhanh chóng của bức xạ mặt trời và coi nó như là một sự nhiễu loạn v
đổi nhanh chóng của bức xạ mặt trời và coi nó như là một sự nhiễu loạn và d
à dẫn đến
ẫn đến
k
k
ết quả tính toán không chính xác tại điểm cực đại.
ết quả tính toán không chính xác tại điểm cực đại.
Hình 2.17.
Hình 2.17. Đồ thị PV khi bức xạ thay đổi v
Đồ thị PV khi bức xạ thay đổi và s
à sự l
ự làm vi
àm việc t
ệc tìm
ìm điểm cực đại của
điểm cực đại của
phương pháp P&O
phương pháp P&O