Điện tử công suất ứng dụng năng lượng tái tạo. (Chương 2: Hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời)

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG CHO NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

CHÀO MỪNG THẦY VÀ CÁC ANH/CHỊ ĐẾN VỚI BUỔI THUYẾT TRÌNH CỦA NHĨM 1

Danh sách thành viên nhóm 1:

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Tạ Hồng Anh
Tơ Quốc Bảo
Nguyễn Hồi Nam
Hồ Phước Lợi
Huỳnh Quốc Lợi
Lê Minh Bảo Toàn


CHƯƠNG II
HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI


MỤC LỤC:

•
•
•

•
•

2.1. Giới thiệu.
2.2. Đường cong cơng suất và điểm cơng suất cực đại của hệ thống PV.
2.3. Cấu hình hệ thống PV hòa lưới.
2.4. Điều khiển hệ thống PV hòa lưới.
2.5. Bộ nghịch lưu đa bậc trong hệ thống PV


2.1. GIỚI THIỆU:

•

Năng lượng mặt trời (PV) được hịa lưới là một trong những nguồn năng lượng tái tạo
phát triển nhanh nhất và có triển vọng nhất trên thế giới.

•

Trong thực tế, kể từ năm 2007 đến năm 2012 nó đã tăng hơn 10 lần (từ 10 lên 100 GW
công suất lắp đặt), và hiện nay theo thống kê trên thế giới đã có gần 1000GW cơng suất
đã lắp đặt.


2.1. GIỚI THIỆU:

Biểu đồ công suất năng lượng mặt trời tích lũy tồn cầu giai đoạn 2016 - 2020 và dự báo giai đoạn 2021 - 2025


2.1. GIỚI THIỆU:

•

Lý do chính cho sự phát triển đáng chú ý này:

1.

Chi phí lắp đặt các module PV ngày càng thấp.

2.

Giá nhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng, trữ lượng có hạn và những vấn đề về mơi trường xoay
quanh việc khai thác chúng.


2.1. GIỚI THIỆU:

•

Tổng quan hệ thống PV:

– Điện tử cơng suất đóng một vai trị cơ bản như một cơng nghệ cho phép điều khiển hệ thống
PV hiệu quả.

– Các giai đoạn chuyển đổi công suất của hệ thống PV:
Bộ lọc đầu vào → Bộ chuyển đổi DC-DC(theo dõi MPPT – công suất tối đa) → Bộ chuyển đổi
DC-AC nối lưới( bộ nghịch lưu PV).


2.1. GIỚI THIỆU:

Hình 2.2. Tổng quan về hệ thống chuyển đổi năng lượng PV


2.2. Đường cong công suất và điểm công suất cực đại của hệ thống
PV:

•
•
•

Module PV bao gồm nhiều tế bào PV nối tiếp.
Cấu tạo tế bào PV: 2 lớp silicon có cấu tạo khác nhau, tạo tiếp giáp kiểu p-n.
Nguyên lý hoạt động: tế bào PV hoạt động dựa trên nguyên tắt quang điện, hạt photo tiếp
xúc với bề mặt silicon giải phóng electron tự do sẽ bị quét về phía n tạo ra dịng điện 1
chiều.

→ Bức xạ mặt trời càng lớn → số lượng hạt photon càng nhiều → cường độ dòng điện
càng lớn.


2.2.1. Mơ hình điện của một tế bào PV:

•

Các đặc tính của module hoặc tế bào PV là phi tuyến tính và phụ thuộc nhiều vào bức xạ
mặt trời và nhiệt độ.

•

Tế bào PV có thể được mơ hình hóa bằng mạch điện tương đương như mạch điện trong
Hình 2.3


2.2.1. Mơ hình điện của một tế bào PV:

•

Mơ hình của Hình 2.3 có thể được mơ tả bằng tốn học bởi Kishor et al:


2.2.1. Mơ hình điện của một tế bào PV:


2.2.2. Module quang điện I-V và P-V:

•

Cơng suất tạo ra bởi tấm pin là mối liên hệ của điện áp và dịng điện được sản
sinh bởi các PV module.

•

Bằng việc xây dựng đường đặc tuyến tuyến đường cong I-V từ lúc không tải đến
khi ngắn mạch giúp đánh giá trạng thái làm việc của PV module.


2.2.2. Module quang điện I-V và P-V:

•

Có thể xác định vị trí của cơng suất cực đại Mpp dựa trên đường cong I-V.


2.2.2. Module quang điện I-V và P-V:

•

Yếu tố ảnh hưởng đường cong I-V và P-V:

1.

Cường độ bức xạ mặt trời.

2.

Ảnh hưởng nhiệt độ.


2.2.2. Module quang điện I-V và P-V:

1.

Ảnh hưởng bức xạ mặt trời:

Bức xạ mặt trời tăng → Dòng tăng → Cơng suất tối đa tăng.
Điện áp thay đổi ít với sự thay đổi của bức xạ.


2.2.2. Module quang điện I-V và P-V:

2.

Ảnh hưởng nhiệt độ:

Nhiệt độ tăng → Điện áp giảm → Công suất tối đa giảm.
Dịng điện rất ít thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.


2.2.3 MPP dưới bóng một phần:

•

Do sự sai sót trong chế tạo hoặc sự khác biệt do lão hóa được xác định là
nguyên nhân chính làm giảm năng suất của chuỗi và mảng PV.

•

Tại các điểm khác biệt này tạo nên các điểm nóng trong các ơ của module
khơng chỉ làm giảm sản xuất năng lượng mà còn làm giảm tuổi thọ của
module.


2.2.3 MPP dưới bóng một phần:

Hình 2.5 minh họa một ví dụ định tính về ảnh hưởng của việc che bóng một phần trên các đường cong I-V của chuỗi PV.


2.2.3 MPP dưới bóng một phần:

 Để khắc phục hiệu ứng này, một diode thường được thêm vào song song với các module,
để trong trường hợp che bóng một phần, dòng điện đi qua diode chỉ dẫn đến giảm điện áp
bán dẫn.


2.3. Cấu hình hệ thống PV hịa lưới:

•

Hệ thống PV hịa lưới có thể được nhóm thành bốn loại cấu hình khác nhau:

1.
2.
3.
4.

Cấu hình tập trung cho các nhà máy PV quy mơ lớn (3 phase).
Cấu hình chuỗi cho các hệ thống PV quy mô vừa và nhỏ (1phase và 3phase).
Cấu hình đa chuỗi cho các hệ thống quy mơ nhỏ đến lớn (1 phase và 3 phase).
Cấu hình module AC cho các hệ thống quy mô nhỏ (thường là 1 phase).


2.3. Cấu hình hệ thống PV hịa lưới:

•

Cấu hình tập trung:

 Chuỗi các module PV ghép song song cấu thành hệ thống PV.
 Sử dụng 1 bộ nghịch lưu trung tâm nguồn điện 3phase(VSI) kết nối một phần hoặc toàn bộ nhà máy hoặc một phần với lưới

điện.

 Áp dụng rộng rãi nhất cho các nhà máy PV quy mô lớn.


2.3. Cấu hình hệ thống PV hịa lưới:

•

Cấu hình chuỗi:

 Sử dụng 1 bộ biến tần cho mỗi chuỗi PV.
 Áp dụng rộng rãi cho các hệ thống PV quy mô vừa và nhỏ như hệ thống áp mái.


2.3. Cấu hình hệ thống PV hịa lưới:

•

Cấu hình đa chuỗi:

 Kết hợp giữa cấu hình tập trung và cấu hình chuỗi.
 Áp dụng rộng rãi cho các hệ thống PV quy mô vừa và nhỏ, gần đây cũng được áp dụng cho các nhà máy PV quy
mô lớn.


2.3. Cấu hình hệ thống PV hịa lưới:

•

Cấu hình AC:

 Mỗi module PV được nối với một biến tần riêng biệt gọi là vi nghịch lưu.
 Áp dụng cho hệ thống PV quy mô nhỏ.