Tiến Sĩ Nghiên cứu cấu trúc và hệ thống điều khiển bộ biến đổi bán dẫn công suất cho hệ pin mặt trời

1


Ngày nay với tình hình dân số và nền công nghiệp phát triển không
ngừng, năng lượng càng thể hiện rõ vai trò quan trọng và trở thành yếu tố không
thể thiếu trong cuộc sống. Tuy nhiên trong khi nhu cầu sử dụng năng lượng đang
ngày càng gia tăng thì các nguồn năng lượng truyền thống được khai thác sử
dụng hàng ngày đang dần cạn kiệt và trở nên khan hiếm. Một số nguồn năng
lượng đang được sử dụng như nguồn nguyên liệu hoá thạch (dầu mỏ, than đá )
đang cho thấy những tác động xấu đến môi trường, gây ô nhiễm bầu khí quyển
như gây hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozôn, là một trong những nguyên nhân
làm trái đất ấm dần lên. Các khí thải ra từ việc đốt các nguyên liệu này đã gây ra
mưa axit, gây hại cho môi trường sống của con người. Còn nguồn năng lượng
thuỷ điện (vốn cũng được coi là một loại năng lượng sạch) thì cũng không đáp
ứng được nhu cầu tiêu thụ điện hiện nay trong khi tình trạng mức nước trong hồ
chứa thường xuyên xuống dưới mực nước chết. Trước tình hình đó, vấn đề phải
tìm được những nguồn năng lượng mới để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng
đang lớn mạnh hàng ngày, thay thế những nguồn năng lượng có hại cho môi
trường hoặc đang cạn kiệt đang trở nên cấp thiết, đòi hỏi nhiều sự quan tâm.
Luận văn với đề tài: “
” được xuất phát từ yêu cầu thực tế
trên. như vậy sẽ tiết kiệm được nhiên liệu truyền thống và giảm tối thiểu sự ô
nhiễm môi trường và phát triển ngành công nghiệp sản xuất
tại Việt Nam.
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2
Với mục tiêu như vậy
.
3.

.
.
.
i DC-
.
4.

phần tử đóng cắt - -
.

Thực hiện nhiệm vụ trên cấu trúc luận văn gồm có phần mở đầu; chương 1,
2, 3, 4 và 5; Kết luận và kiến nghị; Tài liệu tham khảo. Nội dung chính của luận
văn:
Chương 1: .
Chương 2: Bộ biến đổi DC-DC với hệ số biến điện áp và hiệu suất cao.
Chương 3: Nghiên cứu xây dựng phương pháp dò tìm điểm công suất lớn
nhất – MPPT.
Chương 4: Mô hình tín hiệu nhỏ biến đổi DC/DC dùng cuộn kháng hỗ cảm.
Chương 5: Khảo sát đánh giá chất lượng của hệ thống.
Kết luận và kiến nghị










iv
MỤC LỤC

1
. 1
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
2
. 2
. 2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI 3
1.1 Giới thiệu về pin mặt trời 3
1.1.1 Đặc tính làm việc của pin mặt trời. 4
1.1.2 Ứng dụng 7
1.1.3 Tấm năng lượng mặt trời. . 7
1.1.4 Cách ghép nối các tấm năng lượng mặt trời. . 8
1.2. Hệ thống điện pin mặt trời. 11
1.2.1. Cấu trúc chung 11
1.2.2.Ăc quy tích trữ năng lượng. . 12
1.3. Thuật toán dò tìm điềm công suất lớn nhất ( MPPT ). . 16
1.4. Bộ biến đổi DC/ DC . 18
1.5. Bộ biến đổi DC/AC. . 20
1.6. 1 25
Chương 2: -
26
2.1. Bộ biến đổi nguồn DC-DC giảm áp (Buck converter) 27
2.2. Bộ biến đổi nguồn DC – DC tăng áp (Boost Converter) 29
2 36
Chương 3:
- MPPT 37
3.1. Nguyên lý dung hợp tải 38
3.2. Thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất MPPT . 39
3.2.1. Phương pháp nhiễu loạn và quan sát P&O . 41
3.2.2. Phương pháp điện dẫn gia tăng INC . 44

v
3.2.3. Tổng kết so sánh các phương pháp MPPT 46
3.3. Phương pháp điều khiển MPPT. 46
3.3.1. Phương pháp điều khiển PI . 46
3.3.2. Phương pháp điều khiển trực tiếp. 47
3.3.3. Phương pháp điều khiển đo trực tiếp tín hiệu ra. 49
3 50
CHƯƠNG 4: C-DC DÙNG
CUỘN KHÁNG HỖ CẢM . 51
4.1. Các phương pháp mô hình hóa bộ biến đổi đóng cắt tần số cao . 51
4.2. Phương pháp trung bình hóa phần tử đóng cắt 51
4.2.1. Sơ đồ tương đương bất biến của phần tử đóng cắt . 53
4.2.2. Mô hình tương đương trung bình phần tử đóng cắt cho Buck
converter 58
4.2.3. Mô hình trung bình cho khóa PWM tổng quát . 60
4 65
Chương 5: 66
5.1. Hàm truyền đạt cho Boost Converter ở chế độ dòng liên tục (CCM) . 66
5.2. Mạch vòng điều chỉnh điện áp . 69
5.3. Thiết kế các khâu điều chỉnh trong mạch vòng điện áp 70
5.3.1. Chọn tụ đầu ra . 70
5.3.2. Lựa chọn điện trở của cuộn cảm rL 71
5.3.3. Tách biệt tần số của cặp điểm cực và điểm zero bên phải trục ảo
RHPzero 71
5.3.4. Tăng cường độ dự trữ pha bằng mạch feedforward 72
5.3.5. Khảo sát tính ổn định của thiết kế . 74
5.4. Mô phỏng kiểm chứng sơ đồ Boost Converter dùng cuộn kháng hỗ cảm . 74
5.5. Kết luận chương 5. . 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84
. 84
. 85
86