Nghiên ứu và thiết kế hệ thống cung cấp nguồn dc cho mô hình nhà dân dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------

NGUYỄN TIẾN THÀNH

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP
NGUỒN DC CHO MƠ HÌNH NHÀ DÂN DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

HàNội – 2017

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113813821000000


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------

NGUYỄN TIẾN THÀNH

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP
NGUỒN DC CHO MƠ HÌNH NHÀ DÂN DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành Kỹ thuật viễn thông

NGƢỜI HƢỚNG DẪN
TS.PHẠM NGUYỄN THANH LOAN

HàNội – 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án này là do tự bản thân thực hiện và chưa hề được sử
dụng để bảo vệ một học vị nào. Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận án là có
nguồn gốc và được trích dẫn rõ ràng. Tác giả hồn tồn chịu trách nhiệm về tính xác
thực và ngun bản của luận án.
Học viên

Nguyễn Tiến Thành


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi đã củng cố được những
kiến thức đã được học, tiếp thu thêm được một số kiến thức và kinh nghiệm mới về
pin mặt trời. Trên tất cả là tôi đã được học và rèn luyện được phương pháp làm việc,
nghiên cứu một cách chủ động hơn, linh hoạt. Q trình làm luận văn thực sự đã rất
có ích cho tôi về nhiều mặt. Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế của bản thân cịn
chưa nhiều nên khó tránh khỏi nhiều thiếu sót, do đó cần phải có sự hướng dẫn,
giúp đỡ của cô giáo. Qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Phạm
Nguyễn Thanh Loan và các bạn sinh viên phịng lab của cơ đã tận tình chỉ bảo,
hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q trình làm luận văn tốt
nghiệp này.


MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................... 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................. 5
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... 6
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................... 7
Chương 1. Tổng quan chung & cơ sở lý thuyết ................................................ 9
1.1. Khái niệm DC house .................................................................................. 9
1.2. Khái niệm DC house sử dụng PV .............................................................. 9
1.3. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo pin năng lượng mặt trời........................ 10
1.3.1. Định nghĩa .......................................................................................... 10
1.3.2. Hiệu ứng quang điện........................................................................... 10
1.3.3. Cấu tạo pin năng lượng mặt trời ......................................................... 13
1.3.4. Đặc điểm của hệ thống pin năng lượng .............................................. 15
1.4. Các mơ hình DC-house ............................................................................ 17
1.4.1. Mơ hình DC house sử dụng pin năng lượng mặt trời kết hợp với điện
lưới ............................................................................................................... 17
1.4.2. Mơ hình DC house sử dụng năng lượng thủy điện ............................ 18
1.4.3. Mô hình DC house sử dụng năng lượng gió ...................................... 19
1.4.4. Mơ hình DC house sử dụng năng lượng sức người............................ 20
1.4.5. Mơ hình DC house sử dụng nhiều nguồn năng lượng tái tạo............. 21
1.5. Bảng thông số kỹ thuật yêu cầu ............................................................... 21
1.6. Kết luận chương ....................................................................................... 23
Chương 2. Mô phỏng & thiết kế mơ hình DC house ...................................... 24
2.1. Phần mềm, thực hiện mô phỏng, thiết kế................................................. 24
2.1.1. Phần mềm ........................................................................................... 24
2.1.2. Thực hiện mô phỏng ........................................................................... 26
2.1.3.Thiết kế ................................................................................................ 29
1


2.2. Xây dựng các khối.................................................................................... 31
2.2.1. Khối chuyển đổi DC-DC .................................................................... 31

2.2.2. Khối điều khiển .................................................................................. 33
2.2.3. Khối cảm biến Sensor......................................................................... 33
2.2.4. Khối PV .............................................................................................. 35
2.2.5. Thuật tốn thơng minh........................................................................ 36
2.2.6. Mạch nguyên lý và mạch in................................................................ 39
2.3. Đánh giá ................................................................................................... 40
2.4. Kết luận chương ....................................................................................... 41
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 44

2


DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mơ hình DC house tổng qt [1] ...................................................... 9
Hình 1.2. Mơ hình DC house sử dụng pin năng lượng mặt trời [2] ............... 10
Hình 1.3. Hệ 2 mức năng lượng ...................................................................... 11
Hình 1.4. Các vùng năng lượng ...................................................................... 11
Hình 1.5. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời............................................. 12
Hình 1.6. Pin mặt trời ...................................................................................... 13
Hình 1.7. Quá trình tạo Module ...................................................................... 14
Hình 1.8. Cấu tạo Module ............................................................................... 14
Hình 1.9. Bộ điều khiển MPPT trong hệ thống pin mặt trời .......................... 16
Hình 1.10. Đặc tính của pin mặt trời phụ thuộc vào điều kiện mơi trường .... 16
Hình 1.11. Sơ đồ hệ thống điện mặt trời kết hợp điện lưới ............................ 17
Hình 1.12. Mơ hình DC house sử dụng năng lượng thủy điện ....................... 18
Hình 1.13. Sơ đồ khối mơ hình DC house sử dụng năng lượng thủy điện ..... 19
Hình 1.14. Mơ hình DC house sử dụng năng lượng gió ................................. 19
Hình 1.15. Sơ đồ khối mơ hình DC house sử dụng năng lượng gió ............... 20
Hình 1.16. Mơ hình DC house sử dụng năng lượng từ sức người .................. 20

Hình 1.17. Sơ đồ khối mơ hình DC house sử dụng năng lượng từ sức người 20
Hình 1.18. Sơ đồ khối mơ hình DC house sử dụng nhiều nguồn
năng lượng tái tạo ............................................................................................ 21
Hình 2.1. Phần mềm Matlab phiên bản R2015a ............................................. 25
Hinh 2.2. Simulink Model............................................................................... 27
Hình 2.3. Khối PV-panel................................................................................. 27
Hình 2.4. Khối MPPT Controller .................................................................... 28
Hình 2.5: Khối Buck Boost Converter ............................................................ 28
Hình 2.6. Sơ đồ khối mơ phỏng của tồn bộ hệ thống [8] .............................. 28
Hình 2.7. Cơng suất đầu vào và đầu ra của hệ thống...................................... 29
Hình 2.8. Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống .................................................. 30
3


Hình 2.9. Cấu trúc mạch Buck ........................................................................ 31
Hình 2.10. Cấu trúc mạch DC-DC Conveter .................................................. 32
Hình 2.11. Mạch nguyên lý ............................................................................. 33
Hình 2.12. Sơ đồ khối cảm biến...................................................................... 34
Hình 2.13. Sơ đồ khối cảm biến Hall ACS712[12] ........................................ 34
Hình 2.14. Sơ đồ khối phân áp để đo hiệu điện thế ........................................ 35
Hình 2.15. Sơ đồ khối PV ............................................................................... 35
Hình 2.16. Thuật tốn MPPT .......................................................................... 36
Hình 2.17. Sơ đồ u cầu hệ thống [13] ......................................................... 37
Hình 2.18. Thuật tốn thơng minh .................................................................. 38
Hình 2.19. Mạch nguyên lý ............................................................................. 39
Hình 2.20. Mạch in.......................................................................................... 40

4

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Bảng thông số mạch công suất thực tế…………………………...22
Bảng 1.2. Bảng giá vật tư, linh kiện của hệ thống. ………………………....22
Bảng 2.1. Bảng thông số kỹ thuật của IC 7805 [9] …………………………32
Bảng 2.2. Bảng so sánh thông số một số IC thông dụng……………...…….38
Bảng 2.3. Kết quả đánh giá hoạt động của mạch…………………………....40

5


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
DC

Direct Current

PV

Photovoltaic

MPPT

Maximum Power Point Tracker

AC

Alternating current

6

PHẦN MỞ ĐẦU
Nhu cầu về năng lượng của con người trong thời đại khoa học kỹ thuật ngày
càng tăng trong khi các nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí thiên
nhiên và ngay cả thủy điện đều có hạn, khiến cho nước ta có nguy cơ bị thiếu hụt
năng lượng. Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng lượng
hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió và năng lượng mặt trời là hướng
quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng.
Biến đổi khí hậu đã và đang tác động trực tiếp đến đời sống kinh tế -xã hội và
mơi trường tồn cầu. Trong những năm qua nhiều nơi trên thế giới đã phải chịu
nhiều thiên tai nguy hiểm như bão lớn, nắng nóng dữ dội, lũ lụt, hạn hán và khí hậu
khắc nghiệt gây thiệt hại lớn về tính mạng con người và vật chất. Đã có nhiều
nghiên cứu cho thấy mối liên hệ giữa các thiên tai nói trên với biến đổi khí hậu.
Trong một thế giới ấm lên rõ rệt như hiện nay và việc xuất hiện ngày càng nhiều các
thiên tai đặc biệt nguy hiểm. Hoạt động của con người tác động lên hệ thống khí
hậu làm cho khí hậu biến đổi và Việt Nam được đánh giá là một trong những nước
bị ảnh hưởng nghiêm trọng của biến đổi khí hậu.
Chính vì vậy việc nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời ngày càng được
quan tâm, nhất là trong tình trạng thiếu hụt năng lượng và vấn đề cấp bách về môi
trường hiện nay. Năng lượng mặt trời được xem là nguồn năng lượng ưu việt trong
tương lai, sẵn có, siêu sạch và miễn phí. Do vậy năng lượng mặt trời ngày càng
được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Việt Nam có lợi thế nằm trong vùng phân bố ánh nắng mặt trời nhiều nhất
trong năm trên bản đồ bức xạ của thế giới với bờ biển trải dài hơn 3.000km, lại có
hàng nghìn đảo hiện có dân cư sinh sống nhưng nhiều nơi không thể đưa điện lưới
đến được. Vì vậy việc nghiên cứu triển khai áp dụng năng lượng thay thế trong đó
có năng lượng mặt trời là rất cần thiết.
Trong đề tài này với mục đích tìm hiểu cũng như tự mình thực hiện thiết kế
một mạch điện tử công suất trong thực tế phù hợp với mơ hình DC-house, tơi tập
trung vào các vấn đề sau đây:

7


 Xác đinh yêu cầu chức năng của mạch bao gồm: Các khối cần có, thơng số
đầu vào đầu ra, yêu cầu công suất tối thiểu tại đầu ra, các kịch bản hoạt động
của mạch.
 Xác định yêu cầu phi chức năng của mạch bao gồm: Lựa chọn công cụ thiết
kế và thử nghiệm, xác định giá thành, kích thước mạch triển khai.
 Phần thiết kế bao gồm: thiết kế các khối và lựa chọn phương án thiết kế cho
các khối, lựa chọn linh kiện.
 Đánh giá hiệu năng bao gồm: các thông số đánh giá hiệu năng của mạch,
phương án cải tiến mạch
Luận văn trình bày bao quát về mơ hình DC house sử dụng pin năng lượng
mặt trời và các mơ hình DC house khác mà các nước trên thế giới đang áp dụng.
Sau đó, luận văn tập trung hơn vào việc mô phỏng và thiết kế mô hình DC house sử
dụng pin năng lượng mặt trời và từ đó tự xây dựng mạch cơng suất nhỏ phù hợp mơ
hình DC house
Luận văn gồm có 2 chương với nội dung tổng quan như sau:
Chương 1: Tổng quan chung và cơ sở lý thuyết.
Chương 2: Mô phỏng và thiết kế mơ hình DC house

8


Chƣơng 1. Tổng quan chung & cơ sở lý thuyết
Chương 1 được trình bày về các khái niệm DC house, DC house sử dụng pin
năng lượng mặt trời (PV). Sau đó, chúng tơi đi sâu nghiên cứu ngun lý hoạt động
và cấu tạo pin năng lượng mặt trời và đặc điểm của hệ thống pin năng lượng phụ
thuộc vào các yếu tố thời tiết đặc trưng như nhiệt độ… Ngoài ra, chương 1 cũng
giới thiệu qua các mơ hình DC house đang được áp dụng trên thế giới và đưa ra

bảng thông số kỹ thuật yêu cầu về mạch công suất mà ta đang xây dựng.
1.1. Khái niệm DC house
DC house là ngơi nhà có các thiết bị được cung cấp bởi nguồn điện một
chiều. Động lực chính của dự án DC house là cung cấp điện cho người dân ở khu
vực nông thôn, đặc biệt là ở những vùng hẻo lánh và hòn đảo biệt lập sử dụng các
nguồn năng lượng tái tạo và máy phát điện do con người tạo ra.

Hình 1.1. Mơ hình DC house tổng qt [1]
1.2. Khái niệm DC house sử dụng PV
Điện mặt trời (tiếng Anh: Photovoltaic - PV), cũng được gọi là quang
điện hay quang năng là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật biến đổi ánh sáng
mặt trời trực tiếp thành điện năng nhờ pin mặt trời.
DC house sử dụng điện mặt trời (PV) là ngôi nhà sử dụng các tấm pin mặt
trời có vai trị như máy phát điện ngồi ra cịn có các thiết bị lưu trữ năng lượng,
thiết bị điều phối năng lượng, các tải tiêu thụ…
9


Hình 1.2. Mơ hình DC house sử dụng pin năng lƣợng mặt trời [2]
1.3. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo pin năng lƣợng mặt trời
1.3.1. Định nghĩa
Pin năng lượng mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel)
bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) - là phần tử bán dẫn có chứa trên bề
mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng
lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng
quang điện.
1.3.2. Hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng quang điện được phát hiện đầu tiên vào năm 1839 bởi nhà vật lý
Pháp Alexandre Edmond Becquerel. Tuy nhiên cho đến năm 1883 một pin năng
lượng mới được tạo thành, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một

lớp cực mỏng vàng để tạo nên mạch nối. Thiết bị chỉ có hiệu suất 1%, Russell Ohl
xem là người tạo ra pin năng lượng mặt trời đầu tiên năm 1946. Sau đó Sven Ason
Berglund đã có các phương pháp liên quan tới việc tăng khả năng cảm nhận ánh
sáng của pin. Xét một hệ 2 mức năng lượng E1< E2:

10


Khi nhận bức xạ mặt trời, lượng tử ánh sáng photon có năng lượng hv ( trong
đó h là hằng số Planck, v là tần số ánh sáng) bị điện tử hấp thụ và chuyển lên mức
năng lượng E2.

Hình 1.3. Hệ 2 mức năng lƣợng
Ta có phương trình cân bằng năng lượng:
Hv = E2 – E1

(1.1)

Trong các vật thể rắn, do tương tác rất mạnh của mạng tinh thể lên điện tử
vịng ngồi, nên các mức năng lượng của nó bị tách ra nhiều mức năng lượng sát
nhau và tạo thành các vùng năng lượng (hình 1.3). Vùng năng lượng thấp bị các
điện tử chiếm đầy khi ở trạng thái cân bằng gọi là vùng hóa trị, mà mặt trên của nó
là mức năng lượng Ev. Vùng năng lượng phía trên tiếp đó hồn tồn trống hoặc chỉ
bị chiếm một phần gọi là vùng dẫn, mặt dưới của vùng có năng lượng là Ec. Cách ly
giữa 2 vùng hóa trị và vùng dẫn là một vùng cấp có độ rộng với năng lượng là Eg,
trong đó khơng có mức năng lượng cho phép nào của điện tử.

Hình 1.4. Các vùng năng lƣợng
Khi nhận bức xạ mặt trời, photon có năng lượng hv tới hệ thống và bị điện tử
ở vùng có hóa trị thấp hấp thu và trở thành điện tử tự do e-, để lại ở vùng hóa trị một

lỗ trống có thể xem như hạt mang điện dương, kí kiệu là h+. Lỗ trống này có thể di
chuyển và tham gia vào quá trình dẫn điện.

11


Hiệu ứng lượng tử của quá trình hấp thụ photon có thể mơ tả bằng phương
trình:
Ev +hv  e- + h+

(1.2)

Điều kiện để điện tử có thể hấp thu năng lượng của photon và chuyển từ
vùng hóa trị lên vùng dẫn, tạo ra cặp điện tử - lổ trống là hv = hc/>= Ec – Ev. Từ
đó có thể tính được bước sóng tới hạn c của ánh sáng để có thể tạo ra cặp e- và h+:
c 

hc
h
1,24
m
 c 
Ec  Ev Eg
Eg

(1.3)

Trong thực tế các hạt dẫn bị kích thích e- và h+ đều tự phát tham gia vào quá
trình phục hồi, chuyển động đến mặt của các vùng năng lượng: điện tử e- giải phóng
năng lượng để chuyển đến mặt của vùng dẫn Ec, còn lỗ trống h+ chuyển đến mặt

của Ev, quá trình phục hồi chỉ xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn 10-12 - 101giây và gây ra dao động mạnh (photon). Năng lượng bị tổn hao do quá trình phục
hồi sẽ là Eph = hv – Eg.
Tóm lại khi vật rắn nhận tia bức xạ mặt trời, điện tử ở vùng hóa trị hấp thụ
năng lượng photon hv và chuyển lên vùng dẫn tạo ra các hạt dẫn điện tử - lỗ trống
e- - h+, tức là đã tạo ra một điện thế. Hiện tượng đó gọi là hiệu ứng quang điện bên
trong.

Hình 1.5. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời

12


1.3.3. Cấu tạo pin năng lƣợng mặt trời

Hình 1.6. Pin mặt trời
Hiện nay, nguyên liệu chủ yếu cho pin mặt trời là các silic tinh thể. Pin mặt trời từ
các tinh thể silic chia thành 3 loại. Trong đó, loại thứ nhất được gọi là đơn tinh thể
module sản xuất dựa trên quá trình Crochralski. Đơn tinh thể loại này có hiệu suất
lên tới 16%. Chúng thường rất đắt tiền do được cắt từ các thỏi hình ống, các tấm
đơn thể này có mặt trống ở góc nối các module. Loại thứ hai được gọi là đa tinh thể
làm từ các thỏi đúc – đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm nguội và làm rắn.
Các pin này thường rẻ hơn các pin đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất kém hơn.
Nhưng chúng có thể tạo thành các tấm vuông che phủ bề mặt nhiều hơn loại đơn
tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó. Loại thứ ba là dãy silic tạo từ các tấm phim
mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể. Loại này thường có hiệu suất
thấp nhất, tuy nhiên nó rẻ nhất trong các loại vì khơng cần phải cắt từ thỏi silicon.
Một lớp tiếp xúc bán dẫn p-n có khả năng biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ năng
lượng mặt trời nhờ hiệu ứng quang điện bên trong gọi là pin mặt trời. Pin mặt trời
được sản xuất và ứng dụng phổ biến hiện nay là các pin mặt trời được chế tao từ vật
liệu tinh thể bán dẫn Silicon (Si) có hóa trị 4. Tinh thể Si tinh khiết, để có vật liệu

tinh thể bán dẫn Si loại n, người ta pha tạp chất donor là photpho có hóa trị 5. Cịn
vật liệu tinh thể bán dẫn loại p thì tạp chất acceptor được dùng để pha vào Si là Bo
có hóa trị 3. Đối với Pin mặt trời từi tinh thể Si, khi bức xạ mặt trời chiếu đến thì
hiệu điện thế hở mạch giữa 2 cực khoảng 0.55V và dịng ngắn mạch của nó khi bức
xạ mặt trời có cường độ 1000W/m2 vào khoảng 25-30mA/cm2.
Hiện nay người ta đã chế tạo Pin mặt trời bằng Si vơ định hình (a-Si). So với
Pin mặt trời tinh thể Si thì Pin mặt trời a-Si giá thành rẻ hơn nhưng hiệu suất thấp
hơn và kém ổn định.

13


Hình 1.7. Q trình tạo Module
Cơng nghệ chế tạo Pin mặt trời gồm nhiều cơng đoạn khác nhau, ví dụ để
chế tạo Pin mặt trời từ Si đa tinh thể cần qua các cơng đoạn như hình 1.7 cuối cùng
ta được module.

Hình 1.8. Cấu tạo Module
Các cơng nghệ biến ánh sáng mặt trời thành điện hiện tại vẫn kém hiệu quả.
Các tấm pin mặt trời chưa thể hấp thụ toàn bộ năng lượng của ánh sáng mặt trời.
Nói chung, những tế bào năng lượng mặt trời tốt nhất hiện tại chỉ có thể chuyển
25% năng lượng mà nó nhận được thành điện. Tại sao vậy? Thực tế là ánh sáng mặt
trời, như tất cả các loại ánh sáng khác, bao gồm một quang phổ với các bước sóng
14


khác nhau, mỗi bước sóng có một cường độ khác nhau. Có những bước sóng q
yếu khơng thể giải phóng các electron cịn một số bước sóng lại q mạnh với
silicon.
Hơn nữa, các tấm pin mặt trời cần được đặt ở những vị trí cực kỳ đặc biệt.

Góc của các tấm pin mặt trời cần được tính tốn để có thể nhận được tối đa lượng
ánh sáng mặt trời và đương nhiên những tấm pin mặt trời chỉ thực sự hữu ích nếu
được đặt ở nơi có nhiều ánh sáng mặt trời. Đặt tấm pin mặt trời ở những nơi có thời
tiết ít nắng sẽ biến chúng thành những tác phẩm nghệ thuật lố bịch và tốn kém.
Các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu nhằm phát triển những tấm
pin mặt trời hiệu quả hơn. Các tế bào năng lượng mặt trời dạng màng mỏng, được
sản xuất từ cadmium, mỏng hơn nhiều so với tế bào silicon và có khả năng hấp thụ
năng lượng mặt trời tốt hơn. Nhưng hiện tại, khả năng biến năng lượng thu thập
được thành điện năng của tế bào năng lượng mặt trời cadmium vẫn còn khá kém.
Tuy nhiên, các nhà khoa học muốn nghiên cứu thêm về loại tế bào năng lượng mặt
trời này bởi chúng có mức giá rẻ và kích thước thuận tiện.
1.3.4. Đặc điểm của hệ thống pin năng lƣợng
Trước hết, ta tìm hiểu qua khái niệm về phương pháp điều khiển MPPT.
MPPT (Maximum Power Point Tracker) là phương pháp dị tìm điểm làm
việc có cơng suất tối ưu của hệ thống nguồn điện pin mặt trời qua việc điều khiển
chu kỳ đóng mở khố điện tử dùng trong bộ DC/DC. Phương pháp MPPT được sử
dụng rất phổ biến trong hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập và đang dần được áp
dụng trong hệ quang điện làm việc với lưới. MPPT bản chất là thiết bị điện tử công
suất ghép nối nguồn điện PV với tải để khuyếch đại nguồn công suất ra khỏi nguồn
pin mặt trời khi điều kiện làm việc thay đổi và từ đó có thể nâng cao được hiệu suất
làm việc của hệ. MPPT được ghép nối với bộ biến đổi DC/DC và một bộ điều
khiển.

15


Hình 1.9. Bộ điều khiển MPPT trong hệ thống pin mặt trời
Điện áp ra của PV module ảnh hưởng rất nhiều bởi điều kiện môi trường.
Sau đây là một trường hợp minh họa cho việc năng lượng cung cấp từ tấm pin mặt
trời phụ thuộc vào nhiệt độ và môi trường.

Hình 1.10. Đặc tính của pin mặt trời phụ thuộc vào điều kiện mơi trƣờng
Từ hình 1.10 ta thấy đường đặc tính V-I của PV module thay đổi theo nhiệt
độ. Tại một nhiệt độ. Công suất sẽ thay đổi theo điện áp và tại một vị trí có V xác
định sẽ có cơng suất cực đại. Ta sẽ đi xác định điểm làm việc đó.
Sẽ như thế nào nếu khơng có MPPT và DC-DC Converter, ta sẽ nối thẳng
PV module với DC Bus. Trong hình 1.9 giả sử DC Bus của chúng ta là 48V tại 25
. Khi đó điện áp tại đầu ra của PV sẽ là 48V. Tại điểm này ta có cường độ dịng
điện của Module vào khoảng 5,8A. Công suất của PV Module cung cấp cho DCBus vào khoảng 278W.
Trong trường hợp sử dụng DC-DC converter và MPPT kết nối với DC Bus
48V. Từ MPPT ta sẽ xác định được điện áp tại điểm đó với công suất cực đại. Cụ
16