Luận văn Tối ưu hóa công suất hệ thống pin mặt trời (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Tối ưu hóa công suất hệ thống pin mặt trời (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ NGỌC PHƯƠNG BÌNH TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 3 9 8 0 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ NGỌC PHƯƠNG BÌNH TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2013
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ NGỌC PHƯƠNG BÌNH TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2013
4. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập -Tự do -Hạnh phúc –––––––––––––––––––––––– LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Lê Ngọc Phương Bình Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/10/1984 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Bình Dương Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu: Chuyên viên – Sở Khoa học & Công nghệ tỉnh Đồng Nai Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Sở Khoa học & Công nghệ tỉnh Đồng Nai 1597 Phạm Văn Thuận, P. Thống Nhất, Tp. Biên Hòa, T. Đồng Nai Điện thoại cơ quan: (061) 3825565 Điện thoại nhà riêng: 0986740494 Fax: (061) 3817350 E-mail: binhle84@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2003 đến 05/2008 Nơi học: Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Điện Công nghiệp Tên luận án tốt nghiệp: Thiết kế dây chuyền đóng chai tự động Ngày & nơi bảo vệ luận án tốt nghiệp: Tháng 03/2008 Người hướng dẫn: Th.S Võ Thị Ánh Tuyết 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 05/2011 đến 05/2013 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Thiết bị, mạng và nhà máy điện Tên luận văn: Tối ưu hóa Công suất hệ thống pin mặt trời Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Tháng 05/2013, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Phương 3. Trình độ ngoại ngữ: Anh văn B1 III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:
5. Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 08/2008 đến nay Sở Khoa học & Công nghệ Đồng Nai Chuyên viên IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày tháng năm 2013 (Ký tên, đóng dấu) Ngƣời khai ký tên Lê Ngọc Phƣơng Bình
6. LVTN Lý lịch khoa học LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC. Họ và tên: Lê Ngọc Phương Bình Giới tính: Nam. Ngày, tháng, năm sinh: 10/10/1984 Nơi sinh: Đồng Nai. Quê quán: Bình Dương Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 107/6, đường 30/4, phường Trung Dũng, TP. Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai. Điện thoại: 0986740494. E-mail: binhle84@gmail.com. II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO. 2.1. Hệ đại học. Hệ đào tạo: chính quy. Thời gian đào tạo: 2003 đến 2008. Trường Đại Học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh. Ngành học: Điêṇ công nhiêp̣ . III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC. Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Sở Khoa hoc̣ và Công nghê ̣ Kiểm toán năng lươṇ g, thưc̣ 08/2008-nay Đồng Nai hiêṇ các đề tài khoa hoc̣ .
7. LVTN Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 03 năm 2013 Người cam đoan Lê Ngọc Phương Bình GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
8. LVTN Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS. Nguyễn Thanh Phương đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Chân thành cảm ơn quí thầy cô Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM và Trường Đại Học Bách khoa TP.HCM đã giảng dạy tôi trong suốt hai năm học. Và cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình ngườ i thân và cá c anh chi ̣đang công tá c taị Trung tâm Ứ ng duṇ g Tiến bô ̣ Khoa hoc̣ và Công nghê ̣Đồng Nai đã động viên, hô ̃ trơ ̣ tôi trong suốt quá trình học tập. Thành phố Hồ Chí Minh, 03/2013 Lê Ngọc Phương Bình GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
9. LVTN Lời cảm ơn TÓM TẮT Đặc tính đầu ra của tấm quang điện là phi tuyến và thay đổi theo nhiệt độ của tế bào và bức xạ mặt trời. Dò tìm điểm cưc̣ đaị (MPPT) là phương pháp được sử dụng để tối đa hóa sản lượng điện đầu ra của tấm quang điện bằng cách theo dõi liên tục các điểm công suất cưc̣ đaị (MPP). Trong số tất cả các phương pháp MPPT đươc̣ biết đến , phương pháp nhiêũ l oạn và quan sát (P & O) và gia tăng điêṇ dâñ (INC) là phổ biến nhất được sử dụng đơn giản và dễ thực hiện; Tuy nhiên, các phương pháp này thể hiện nhược điểm như tốc độ phản ứng chậm, dao động xung quanh MPP trong trạng thái ổn định, và thậm chí theo dõi môṭ cách sai lầm dưới sư ̣ thay đổi nhanh chóng điều kiện khí quyển. Trong bài báo này, chúng được hiển thị ra những tác động tiêu cực liên quan đến nhược điểm có thể được giảm đi rất nhiều nếu các phương pháp thông minh được sử dụng để cải thiện P & O và thuật toán Inc. Các bước nhiễu loạn liên tục xấp xỉ bằng cách sử dụng Fuzzy Logic Controller (FLC). Bằng cách mô phỏng, sư ̣ hợp lý của các thuật toán điều khiển đề nghị được chứng minh. GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
10. LVTN Abstract ABSTRACT The output characteristics of photovoltaic arrays are nonlinear and change with the cell’s temperature and solar radiation. Maximum power point tracking (MPPT) methods are used to maximize the PV array output power by tracking continuously the maximum power point (MPP). Among all MPPT methods existing in the literature, perturb and observe (P&O) and incremental conductance (InC) are the most commonly used for these simplicity and ease of implementation; however, they present drawbacks such as slow response speed, oscillation around the MPP in steady state, and even tracking in wrong way under rapidly changing atmospheric conditions. In this paper, it is shown that the negative effects associated to such a drawback can be greatly reduced if the intelligent method is used to improve P&O and Inc algorithm. The perturbation step is continuously approximated by using Fuzzy Logic Controller (FLC). By the simulation, the validity of the proposed control algorithm is proved. GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
11. LVTN Mục lục MỤC LỤC Trang LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH SÁCH CÁC BẢNG viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix LỜI MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Tổng quan về năng lƣơṇ g quang điêṇ 2 1.1.1. Cấu trúc của măṭ trời 2 1.1.2. Năng lượng của mặt trời 3 1.1.3. Các ứng dụng của năng lượng mặt trời 5 1.1.4. Tiềm năng năng lươṇ g măṭ trời ở Viêṭ Nam 8 1.1.5 . Các phương pháp dò tìm điểm cực đại đang được áp dụng 10 1.2. Định hƣớng của đề tài 12 1.3. Nhiệm vụ luận văn 12 1.4. Kết quả mong muốn đạt đƣợc 12 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYÊT 13 2.1. Pin quang điện 13 2.1.1 Cấu taọ của pin quang điêṇ 13 2.1.2 Mô hình vâṭ lý của pin Quang điêṇ 14 2.1.3 Mô hình toán của pin quang điêṇ . 14 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
12. LVTN Mục lục 2.2. Hệ thống pin mặt trời tập trung 18 2.2.1. Bộ phận quang học 19 2.2.2. Hệ số hội tụ 20 2.2.3. Dàn xoay 20 2.2.4. Tế bào quang điện 20 2.3. Lý do phải dò tìm điểm làm việc cực đại 21 2.4. Mô hiǹ h toá n củ a bô ̣chuyển đổi DC-DC 25 2.4.1. Mạch giảm điện thế (Buck Converter) 26 2.4.2. Mạch boot converter 29 2.4.3. Tính toán lựa chọn giá trị của bộ chuyển đổi boost trong matlab 31 Chƣơng 3:NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỊNH HƢỚNG PIN MẶT TRỜI34 3.1. Các hệ thống tự động điều khiển định hƣớng pin mặt trời 34 3.1.1 Hệ thống tự định hướng có một trục đơn nằm ngang 34 3.1.2 Hệ thống tự định hướng với một trục đơn dọc 36 3.1.3 Hệ thống tự định hướng với hai trục xoay 37 3.2.Nghiên cứu thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống pin mặt trời tự định hƣớng 38 3.2.1. Lựa chọn phương án thiết kế 38 3.2.2 Sơ đồ thiết kế của hệ thống 39 3.2.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống: 40 Chƣơng 4: PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MỜ 41 4.1.Lý thuyết mờ: 41 4.1.1. Khái niệm cơ bản về điều khiển mờ: 41 4.1.2. Định nghĩa tập mờ: 42 4.1.3. Các thuật ngữ trong logic mờ : 42 4.1.4. Biến ngôn ngữ: 44 4.1.5. Các phép toán trên tập mờ: 46 4.1.6. Luật hợp thành : 46 4.1.7.Giải mờ: 59 4.1.8.Mô hình mờ Tagaki-Sugeno : 61 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
13. LVTN Mục lục 4.2. Điều khiển mờ trực tiếp: 64 4.2.1. Cấu trúc bộ điều khiển mờ trực tiếp: 64 4.2.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ trực tiếp dựa vào kinh nghiệm chuyên gia 65 4.3.Điều khiển PID mờ : 67 4.3.1. Điều khiển PID mờ dùng hệ qui tắc Mamdani: 67 4.3.2. Điều khiển PID mờ dùng hệ qui tắc Sugeno : 71 4.3.3. Điều khiển hệ MIMO : 72 Chƣơng 5:NGHIÊN CỨU CÁC PHƢƠNG PHÁP DÕ TÌM ĐIỂM CỰC ĐẠI 72 5.1. Mô hình mô phỏng hê ̣thống điêṇ pin măṭ trời trong matlab/Simulink 72 5.2. Các phƣơng phƣơng pháp dò tìm điểm cực đại của hệ thống pin quang điêṇ 75 5.2.1 Tìm điểm làm việc cực đại của pin mặt trời bằng phương pháp P &O 75 5.2.2. Phương pháp InC (Incremental Conductance) 78 5.2.3. Phương pháp sử duṇ g điêṇ dung ký sinh (parasitic capacitance) 80 5.2.4. Phương pháp điều khiển điêṇ áp 80 Chƣơng 6: SỬ DỤNG LOGIC MỜ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU CÔNG SUẤT 83 6.1. Phƣơng phá p logic mờ 83 6.2. Luâṭ điều khiển mờ 89 6.3. Giải mờ 93 Chƣơng 7: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 94 7.1. Mô hiǹ h mô phỏng hê ̣thống quang điêṇ sƣ̉ duṇ g phƣơng phá p P&O trong Matlab/ Simulink. 94 7.1.1. Mô hình mô phỏng 94 7.1.2 Kết quả mô phỏng 95 7.2. Mô hiǹ h mô phỏng hê ̣thống quang điêṇ sƣ̉ duṇ g phƣơng phá p FLC trong Matlab/ Simulink. 97 7.2.1. Mô hình mô phỏng 97 7.2.2 Kết quả mô phỏng phương pháp FLC: 98 7.2.3. So sánh phương pháp P&O và FLC: 100 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
14. LVTN Mục lục Chƣơng 8: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 8.1. Kết luận 105 8.2. Hạn chế 105 8.3. Kiến nghị và hướng phát triển đề tài 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
15. LVTN Danh sách các chữ viết tắt DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT PV (Photovoltaic): Pin quang điện. NLMT : Năng lươṇ g măṭ trờ i. MPP (Maximum power point): Điểm làm viêc̣ cưc̣ đaị. MPPT (Maximum power point tracking): Dò tìm điểm công suất cực đại. P&O (Perturb & Observe): Thuật toán quan sát và nhiễu loạn (biến đổi để đạt đến điểm cực đại), còn gọi là phương pháp “Hill climbing: Leo đồi”. IncCond (Incremental Conductance): Gia tăng điêṇ dâñ . FLC (fuzzy logic controller): Điều khiển logic mờ. DC(Direct current): Điện một chiểu MF: Hàm Thành viên. NB (negative big): Âm nhiều. NS (negative small) : Âm ít. ZE (zero): Bằng không. PS (positive small): Dương ít. PB (positive big): Dương nhiều. GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
16. LVTN Danh sách các bảng DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Phân bố phổ bức ạ mặt trời theo hướng bước sóng  5 Bảng 1.2: Thị trường tiêu thụ năng lượng Thế giới 2006 – 2030 6 Bảng 4.1: Xác định hàm thuộcµB’(y) theo quy tắc hợp thành MIN 54 Bảng 4.2: Xác định hàm thuộc theo luật giao 56 Bảng 6.1: Bảng chọn tỷ số D của FLC 90 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
17. LVTN Danh sách các hình DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Cấu trúc của mặt trời 3 Hình 1.2: Tổng số năng lượng tiêu thụ thế giới vào năm 1980 – 2030 7 Hình 1.3: Một số ứng dụng của pin mặt trời 8 Hình 1.4: Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1, 2, 3 năm 2011 9 Hình 1.5: Bức xạ mặt trời tại ba thành phố tiêu biểu năm 2009 9 Hình 1.6: Đường đặc tuyến I, P_V của pin quang điện 10 Hình 2.1: Cấu tạo đơn giản của pin quang điện 13 Hình 2.2: Thiết kế tiêu biểu của một cell quang điện 14 Hình 2.3: Mạch điện tương đương của pin quang điện 15 Hình 2.4: Mô hình pin mặt trời lý tưởng 16 Hình 2.5: Mô đun pin mặt trời 17 Hình 2.6: Đặc tuyến I_V với các bức xạ khác nhau 18 Hình 2.7: Đặc tuyến P_V với các bức xạ khác nhau 18 Hình 2.8: Nguyên lý làm việc của pin CPV 19 Hình 2.9: Nguyên lý làm việc sử dụng gương phản xạ 19 Hình 2.10: Dàn xoay dạng một trục và hai trục 20 Hình 2.11: Lộ trình hiệu suất tế bào quang điện theo các năm 21 Hình 2.12: Đặc tuyến U_I và P_I của pin mặt trời khi cường độ bức xạ và nhiệt độ không đổi 21 Hình 2.13: Các điểm làm việc của pin quang điện khi có tải 22 Hình 2.14: Sơ đồ khối đơn giản của bộ MPPT 23 Hình 2.15: Mối quan hệ giữa công suất (P) và chu kỳ D 24 Hình 2.16: Mối quan hệ của điện trở đầu vào và chu kỳ nhiệm vụ D 25 Hình 2.17: a) bộ giảm áp ; b) bộ tăng áp ; c) bộ giảm tăng áp 26 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
18. LVTN Danh sách các hình Hình 2.18: Mạch cơ bản của bộ hạ thế DC – DC 27 Hình 2.19: Các mạch điện của bộ hạ thế DC – DC khi G đóng (a) và mở (b) 27 Hình 2.20: Điện áp và sự thay đổi dòng điện 28 Hình 2.21: Mạch cơ bản của bộ tăng thế 29 Hình 2.22: Mạch điện của bộ tăng thế DC – DC khi G đóng và mở 30 Hình 2.23: Giản đồ điện áp và dòng điện trong bộ tăng thế 31 Hình 2.24: Bộ chuyển đổi Boost trong Simulink 31 Hình 3.1: Kết cấu của hệ thống định hướng có 1 trục nằm ngang 34 Hình 3.2: Hệ thống GC200 của hãng RayTracer được lắp đặt tại California 35 Hình 3.3: Hệ thống Wattsun HZ – Series của Hàn Quốc 35 Hình 3.4: Hệ thống tự định hướng với một trục đơn dọc 36 Hình 3.5: Hệ thống tự định hướng một trục đơn dọc được sử dụng ở Ba Lan 36 Hình 3.6: Hệ thống định hướng một trục chính nằm ngang, trục thứ cấp nghiêng một góc ở Toledo, Tây Ban Nha 37 Hình 3.7: Kiểu hai trục nghiêng xoay theo Phương vị và Cao độ 38 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống 39 Hình 3.9: Bản vẽ thiết kế của hệ thống 39 Hình 4.1: Biểu đồ hàm liên thuộc 42 Hình 4.2: Biểu đồ các dạng hàm liên thuộc 43 Hình 4.3: Biểu diễn hàm liên thuộc 44 Hình 4.4: Biểu diễn hàm thuộc theo quy tắc hợp thành min 50 Hình 4.5: Biễu diễn hàm thuộc theo quy tắc hợp thành PROD 50 Hình 4.6: Luật hợp thành Max – Min 53 Hình 4.7: Luật hợp thành Max – Prod 55 Hình 4.8: Luật hợp thành trên cấu trúc Miso 56 Hình 4.9: Luật hợp thành Max – Min có hai mệnh đề 57 Hình 4.10: Hàm thuộc theo mệnh đề 1 58 Hình 4.11: Hàm thuộc theo mệnh đề 2 58 Hình 4.12: Phép hợp hai mệnh đề theo qui tắc Max – Min 58 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
19. LVTN Danh sách các hình Hình 4.13: Biểu đồ hàm liên thuộc 59 Hình 4.14: Sơ đồ hàm liên thuộc hình thang 60 Hình 4.15: Hàm liên thuộc 2 biến 62 Hình 4.16: Sơ đồ khối bộ điều khiển mờ 62 Hình 4.17: Sơ đồ chức năng bộ điều khiển mờ 63 Hình 4.18: Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển mờ 63 Hình 4.19: Bộ điều khiển mờ cơ bản 64 Hình 4.20: Bộ điều khiển PD mờ dùng hệ quy tắc Mamdani 67 Hình 4.21: Bộ điều khiển PI mờ dùng hệ quy tắc Mamdani 68 Hình 4.22: Bộ điều khiển PID mờ dùng hệ quy tắc Mamdani 69 Hình 4.23: Bộ điều khiển PID mờ gồm bộ điều khiển PD mờ và PI mờ ghép song song 69 Hình 4.24: Bộ điều khiển PID mờ dùng hệ quy tắc Sugeno 71 Hình 5.1: Mô hình hệ thống quang điện được xây dựng trong Matlab/Simulink 72 Hình 5.2: Mô hình pin quang điện thu gọn xây dựng trong Matlab/Simulink 73 Hình 5.3: Bảng thông số đầu vào của pin mặt trời 74 Hình 5.4: Đặc tuyến I – V với các bức xạ khác nhau ( Nhiệt độ pin 250C) 74 Hình 5.5: Đặc tuyến P – V với các bức xạ khác nhau ( Nhiệt độ pin 250C) 75 Hình 5.6: Đặc tuyến I – V với nhiệt độ vận hành khác nhau ( bức xạ 1kW/m2) . 75 Hình 5.7: Đặc tính của pin quang điện 76 Hình 5.8: Giải thuật P & O 76 Hình 5.9: Điểm dP/dV trong đồ thị P – V của pin quang điện 78 Hình 5.10: Lưu đồ giải thuật cho phương pháp InC 79 Hình 5.11: Giá trị thực tế của hệ số k 81 Hình 5.12: Bức xạ mặt trời và nhiệt độ môi trường một ngày tiêu biểu 81 Hình 5.13: Giải thuật đề xuất 82 Hình 6.1: Lưu đồ giải thuật thuật toán FLC 83 Hình 6.2: Sơ đồ khối của bộ FLC 84 Hình 6.3: Mối liên hệ giữa độ rộng xung D và biến đầu vào dP/dV 85 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
20. LVTN Danh sách các hình Hình 6.4: Mô tả các hàm thành viên.(a) hàm thành viên của biến đầu vào E, (b) Hàm thành viên của biến đầu vào CE,(c) hàm thành viên của biến đầu ra D 86 Hình 6.5: Hoạt động của luật điều khiển mờ 92 Hình 6.6: Sơ đồ hệ thống FLC trong Matlab/ Simulink 93 Hình 7.1: Mô hình bộ MPPT phương pháp PO 94 Hình 7.2: Mô hình bộ DC – DC Boost 94 Hình 7.3: Bức xạ mặt trời biến đổi theo thời gian 95 Hình 7.4: Dòng điện pin quang điện thu được với các bức xạ tương ứng 95 Hình 7.5: Điện áp pin mặt trời với các bức xạ tương ứng 95 Hình 7.6: Công suất thu được khi sử dụng bộ MPPT 96 Hình 7.7: Mô hình bộ MPPT FLC 97 Hình 7.8: Mô hình bộ DC – DC Boost 97 Hình 7.9: Mô hình bộ Fuzzy 97 Hình 7.10: Dòng điện, điện áp và công suất của PV 98 Hình 7.11: Đáp ứng điện áp, dòng điện và công suất theo phương pháp FLC 99 Hình 7.12: Mô hình bộ MPPT dùng phương pháp P & O và phương pháp FLC Trong Matlab/ Simulink 100 Hình 7.13: Cường độ bức xạ của năng lượng mặt trời 100 Hình 7.14: Dòng điện, điện áp và công suất của PV 101 Hình 7.15: Dò tìm điểm cực đại của phương pháp P & O và FLC 102 Hình 7.16: Tín hiệu điện áp ngõ ra của P & O và FLC 103 Hình 7.17: Tín hiệu điện dòng điện ngõ ra của P & O và FLC 103 Hình 7.18: Tín hiệu công suất ngõ ra của P & O và FLC 104 GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương VI HVTH: Lê Ngọc Phương Bình
21. LVTN Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Nguồn cung năng lươṇ g ngày càng caṇ kiêṭ , giá năng lượng ngày càng tăng cao trong khi nhu cầu về năng lươṇ g này càng tăng , sư ̣ phát triển năng lượng tái tạo sẽ giữ vai trò quan trọng trong tương lai gần như là nguồn năng lượng thay thế và đóng vai trò chủ đaọ trong sư ̣ phát triển của loài người . Những lý do chính của sư ̣ thiết huṭ năng lươṇ g là do sự gia tăng của nhu cầu năng lượng dân số và tăng trưởng kinh tế. lấy ví du ̣về mứ c tăng đan số ở môṭ nước trung bình như ở Indonesia , với mức tăng trưởng dân số khoảng 1,05% mỗi năm và nền kinh tế tăng trưởng mỗi năm là 6,49%, dự đoán rằng năng lượng tiêu thụ sẽ tăng lên nhanh chóng với tốc độ tăng trưởng 5,94%. Tình trạng tương tự cũng xảy ra ở các nước khác như ở Viêṭ Nam. [1] Tầm quan trọng của phát triển năng lượng tái tạo cũng bị đẩy lên bởi sự gia tăng nhận thức của người dân về vấn đề môi trường. Trên thực tế , có một nguồn năng lượng thay thế hứa hẹn tiềm năng tuyệt vời để cung cấp cung cấp năng lượng là năng lượng hạt nhân với công nghê ̣tương đố i đơn giản và chi phí thấp. Nhưng nó vẫn là một tranh cãi để sử dụng loại nguồn năng lượng, bởi vì ảnh hưởng của nó đến môi trường và vấn đề an ninh . Vì vậy, năng lượng tái tạo là sự lựa chọn tốt nhất bởi vì nó được coi như nguồn năng lượng xanh thân thiện với môi trường hơn. Tuy nhiên, hiện tại viêc̣ sử dụng các nguồn năng lượng tái tạ o trong nước hầu hết là vẫn còn thấp hơn rất nhiều so với tiềm năng thực tế của Viêṭ Nam . Trong số các nguồn năng lượng tái tạo thì nă ng lượng mặt trời có tiềm năng rất lớn để được sử dụng. Trong khi viêc̣ đổi mới về măṭ công nghê ̣chế taọ nhằ m xản xuất các tấm pin quang điêṇ với khả năng sản xuất đươc̣ nhiều điêṇ năng hơn đang găp̣ nhiều khó khăn thì viêc̣ đươc̣ quan tâm hơn hết đó là tối ưu hóa công suất chuyển đổi trên hê ̣ thống quang điêṇ nhằm chiết suất tối đa năng lươṇ g trên các tấm pin thu đươc̣ . GVHD: TS. Nguyễn Thanh Phương 1 HVTH: Lê Ngọc Phương Bình