Nltt baigiang12

408004
Năng lượng tái tạo
Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK1

/>
Bài giảng 12

1


Ch. 6: Ứng dụng hiệu quả NLTT
6.1. Một số mạch biến đổi năng lượng
 Mạch biến đổi DC/DC
 Mạch nạp ắc-quy từ pin mặt trời
 Mạch nạp ắc-quy từ tuabin gió
 Mạch nghịch lưu (DC/AC)
6.2. Tính tốn thiết kế sử dụng điện mặt trời
 Hệ điện mặt trời độc lập
 Hệ điện mặt trời hòa lưới
Bài giảng 12

2


Mạch biến đổi DC/DC
 Tùy vào ứng dụng cụ thể, yêu cầu đặt ra đối với bộ biến đổi
DC/DC có thể là tăng áp hoặc giảm áp.
 Với các ứng dụng tăng áp, sơ đồ boost có thể đáp ứng yêu
cầu dòng điện ngõ ra PV (ngõ vào của bộ biến đổi) là liên
tục.

 Tuy nhiên, với các ứng dụng giảm áp, sơ đồ buck thông
thường cần được hiệu chỉnh để đáp ứng yêu cầu về dòng
điện liên tục.

Bài giảng 12

3


Mơ hình của pin mặt trời

Bài giảng 12

4


Mạch tăng áp (boost)

Bài giảng 12

5


Mạch boost
 Nếu cần tăng áp rất nhiều lần, ví dụ nâng điện áp của một
tấm pin mặt trời thiết kế cho hệ 12 VDC đến mức có thể
dùng để hịa lưới 220 VAC, thì có những vấn đề gì?
 Ưu điểm của sơ đồ này là gì?
 Nhược điểm của sơ đồ này là gì?

Bài giảng 12

6


Mạch giảm áp (buck)

Bài giảng 12

7


Mạch buck
 Nếu điện áp ngõ vào và ngõ ra rất gần nhau, ví dụ dùng
một tấm pin mặt trời thiết kế cho hệ 12 VDC để nạp điện
cho ắc-quy 12 V, thì có những vấn đề gì?
 Ưu điểm của sơ đồ này là gì?
 Nhược điểm của sơ đồ này là gì?

Bài giảng 12

8


Mạch đảo áp (buck-boost)

Bài giảng 12

9

Mạch buck-boost
 Mạch này giải quyết được những vấn đề gì?
 Duty cycle có giá trị xung quanh 0,5 khi điện áp ngõ vào và
điện áp ngõ ra rất gần nhau.
 Nhược điểm của sơ đồ này là gì?
 Điện áp ngõ ra bị đảo dấu so với ngõ vào, gây khó khăn
hơn trong việc đo lường và điều khiển.

Bài giảng 12

10


Các mạch biến đổi khác
 Mạch Ćuk (còn gọi là boost-buck) được đề xuất để đảm
bảo dòng điện ở cả ngõ vào lẫn ngõ ra đều liên tục, nhưng
ngõ ra bị đảo áp.
 Mạch SEPIC khắc phục vấn đề đảo áp ngõ ra của mạch
Ćuk, tuy nhiên dòng điện ngõ ra khơng cịn liên tục.
SEPIC

Ćuk
Bài giảng 12

11


Các mạch biến đổi cách ly
 Những mạch vừa đề cập khơng cho phép cách ly phía

nguồn và tải. Nếu ứng dụng trong hệ thống hịa lưới thì
tầng nghịch lưu phải cách ly để đảm bảo an toàn.
 Ngược lại, tầng biến đổi DC-DC phải cách ly.
 Xuất phát từ mạch buck-boost là bộ biến đổi flyback, có thể
nâng hoặc hạ điện áp, và cho phép cách ly giữa ngõ vào và
ngõ ra.

Bài giảng 12

12


Các mạch biến đổi cách ly
 Ngồi mạch flyback, cịn có các mạch forward, push-pull,
half-bridge và full-bridge.

Forward

Push-pull

Full-bridge

Half-bridge
Bài giảng 12

13


Mạch nạp ắc-quy từ pin mặt trời
 Thông thường, ắc-quy sẽ được nạp theo quy trình tiêu

chuẩn ứng với cơng nghệ của ắc-quy.
 Tuy nhiên, khi nạp ắc-quy từ pin mặt trời, quy trình tiêu
chuẩn sẽ khơng được áp dụng. Tại sao?
 Điện áp của ắc-quy có thể cao hơn hoặc thấp hơn ngõ ra
của pin mặt trời, ở điều kiện công suất cực đại (MPP).
 Pin mặt trời thường được thiết kế với điện áp ngõ ra tương
thích với điện áp chuẩn của ắc-quy. Vậy có vấn đề gì
khơng?
Bài giảng 12

14


Mạch nạp ắc-quy từ pin mặt trời
 Các yêu cầu cơ bản đối với mạch nạp ắc-quy từ PMT:
 Giám sát được điện lượng của ắc-quy, để ngưng nạp
khi ắc-quy đã đầy.
 Tùy vào cơng nghệ ắc-quy, khống chế dịng nạp hoặc
điện áp nạp.
 Tốc độ nạp phải phù hợp với cơng nghệ ắc-quy.
 Nên có khả năng thu nhận công suất cực đại từ PMT.

Bài giảng 12

15


Mạch nạp ắc-quy từ pin mặt trời
 Khi điện áp của PMT và ắc-quy gần bằng nhau, nên chọn
những sơ đồ cho phép sử dụng duty cycle trong khoảng

0,4 – 0,6, như:
 Buck-boost
 Boost-buck (Ćuk)
 SEPIC
 Flyback
 Forward

D
M 
1 D

D N2
M
1  D N1

D
M
1 D
M D

Bài giảng 12

N2
N1
16


Mạch nạp ắc-quy từ tuabin gió
 Thơng thường, tuabin gió được dùng để nạp ắc-quy sẽ có
cơng suất tương đối nhỏ (vài kW trở xuống). Lý do?

 Các tuabin này thường truyền động trực tiếp một máy phát
điện nhỏ, trong nhiều trường hợp là máy phát DC, kích từ
bằng nam châm vĩnh cửu.
 Cũng có thể dùng máy phát đồng bộ 3 pha, kích từ bằng
nam châm vĩnh cửu.
 Trong cả hai trường hợp, điện áp ra có độ lớn thay đổi theo
vận tốc quay của tuabin.
Bài giảng 12

17


Mạch nạp ắc-quy từ tuabin gió
 Với máy phát đồng bộ 3 pha, điện áp ra được chỉnh lưu
không điều khiển.
 Trong dải vận tốc quay được thiết kế, điện áp DC phát ra
thay đổi trong một phạm vi nào đó.
 Điện áp ắc-quy có thể nằm trong phạm vi đó, hoặc bên
ngồi hẳn (ln lớn hơn hoặc nhỏ hơn).
 Tùy trường hợp, cần một bộ biến đổi DC/DC tăng áp hoặc
giảm áp, hoặc vừa tăng áp vừa giảm áp.

Bài giảng 12

18


Mạch nghịch lưu (DC/AC)
 Mạch nghịch lưu 1 pha được dùng cho công suất nhỏ, và 3
pha cho công suất lớn.

 Tiếp theo là một nghiên cứu tổng quan về các bộ nghịch
lưu một pha, được công bố trên tạp chí IEEE Transactions
on Industry Applications.
S. Kjaer; J. Pedersen; F. Blaabjerg, “A Review of Single
Phase Grid connected Inverters for Photovoltaic Modules”,
IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 41 No. 5,
October 2005, pp. 1292-1306.
Bài giảng 12

19


Mạch nghịch lưu 1 pha (DC/AC)
 Phân loại mạch nghịch lưu theo tiến trình phát triển
 Mạch nghịch lưu tập trung
 Mạch nghịch lưu theo nhánh
 Mach nghịch lưu nhiều nhánh
 Module AC

Bài giảng 12

20