Tối ưu hóa năng lượng pin quang điện theo đặc tuyến U_I

TO
TO


I
I
ệ
ệ
U HO
U HO


A NAấNG L
A NAấNG L
ệ
ệ
ễ
ễ
ẽ
ẽ
NG
NG
PIN QUANG
PIN QUANG
ẹ
ẹ
IE
IE


N

N
THEO
THEO
ẹ
ẹ
A
A
ậ
ậ
C TUYE
C TUYE


N U_I
N U_I
SV : VOế NGUYEN HOA
SV : VOế NGUYEN HOA
ỉ
ỉ
NG HA
NG HA


I
I
GVHD : TH.S TRA
GVHD : TH.S TRA


N CONG BINH

N CONG BINH
TH.S MAI TUA
TH.S MAI TUA


N
N
ẹ
ẹ
A
A
ẽ
ẽ
T
T
Nhie
Nhie
ä
ä
m vu
m vu
ï
ï
• Tìm hiểu về pin quang điện
• Mô phỏng Matlab cho pin quang điện
• Thiết kế bộ biến đổi công suất dùng
PIC16F877A để điều khiển tối ưu năng lượng
mặt trời
PIN QUANG
PIN QUANG

Đ
Đ
IE
IE
Ä
Ä
N
N
•
• Lớp tiếp xúc bán dẫn pn có
khả năng biến đđổi trực tiếp
năng lượng bức xạ Mặt Trời
thành đđiện năng
Dưới bức xạ ~1000W/m
2
U
hở mạch
~ 0,55 V
I
ngắn mạch
~25_30 mA/cm
2
SÔ
SÔ
Ñ
Ñ
O
O
À
À

T
T
Ö
Ö
ÔNG
ÔNG
ÑÖ
ÑÖ
ÔNG CU
ÔNG CU
Û
Û
A
A
PIN QUANG
PIN QUANG
Ñ
Ñ
IE
IE
Ä
Ä
N
N
Phương trình đặc trưng von-ampe của Pin quang điện
• Trong đó :
• Iph - dòng quang điện (A/m2)
• ID - dòng qua diod (A/m2)
• Is - dòng bão hoà (A/m2)
• n - được gọi là thừa số lý tưởng phụ thuộc vào các

• mức độ hoàn thiện công nghệ chế tao pin
• quang điện .Gần đúng có thể lấy n = 1
• R
S
- điện trở nối tiếp (điện trở trong )của pin quang
• điện /m2
• R
sh
– điện trở shunt (điện trở dò ) (/m2)
• q – điện tích của điện tử (C )
Rsh
RsIU
nkT
IRsUq
.
)1 2.Is(e - Icc I
).(
+
−−=
+
R<<R
opt
pin làm việc trước điểm MPPT
R>>R
opt
, pin làm việc sau điểm MPPT
Pin quang điện chỉ làm việc hiệu quả khi tải có giá trò lân cận R
opt
(opt=optimal:tối ưu)
• Điểm làm việc ứng với

công suất cực đại
• P
max
= U
opt
.I
opt
MOÂ PHO
MOÂ PHO
Û
Û
NG MATLAB
NG MATLAB
NGUO
NGUO
À
À
N
N
Đ
Đ
IE
IE
Ä
Ä
N PIN QUANG
N PIN QUANG
Đ
Đ
IE

IE
Ä
Ä
N
N
Mỗi cell pin có điện áp ~
0,55– 0,6V .
Để sử dụng trong thực tế
(thường là 12V), cần
ghép nhiều cell lại với nhau
Tăng hiệu điện thế ghép nối tiếp các
modun với nhau
•
• U=U1+ U2+ U3+ U4
Tăng dòng điện ghép song song các
modun.
I= I1+ I2+ I3
Trong thực tế thường ghép nối hỗn hợp vừa ghép song
song vừa ghép nối tiếp các tế bào pin quang điện
.
Hie
Hie
ä
ä
n t
n t
ư
ư
ơ
ơ

ï
ï
ng không
ng không
đ
đ
o
o
à
à
ng
ng
đ
đ
e
e
à
à
u cu
u cu
û
û
a ca
a ca
ù
ù
c
c
pin quang
pin quang

đ
đ
ie
ie
ä
ä
n khi ghe
n khi ghe
ù
ù
p no
p no
á
á
i
i
Hiện tượng xảy ra do pin chất lượng
kém hay được chiếu sáng không đồng
đều .
Khắc phục bằng cách mắc thêm
diode song song để bảo vệ
B
B
Ộ
Ộ
BI
BI
Ế
Ế
N Đ

N Đ
Ổ
Ổ
I CÔNG SU
I CÔNG SU
Ấ
Ấ
T
T
PIN QUANG
ĐIỆN
MẠCH BIẾN ĐỔI
ĐIỆN ÁP DC_DC
TẢI
MẠCH
ĐIỀU KHIỂN
DÙNG
PIC16F877A
MẠCH
CÁCH LY
MẠCH KÍCH
MOSFET
THIE
THIE
Á
Á
T KE
T KE
Á
Á

MA
MA
Ï
Ï
CH BIE
CH BIE
Á
Á
N
N
Đ
Đ
O
O
Å
Å
I
I
Đ
Đ
IE
IE
Ä
Ä
N A
N A
Ù
Ù
P
P

MOSFET IRF540
• Vdss= 100V
• R
DS
(on)= 44mΩ
• I
D
=33A
• T
max
=175
0
C
• Công suất tổn hao 44.10
-3
.2=88mW
Diode
• Công suất tổn hao PD = 500 mW
• Điện áp lớn nhất có thể chòu được U=100V
Q1
IRF540
SG
D
•
Cuộn dây :
sử dụng như một nguồn dòng để tạo dòng
điện liên tục cho tải
• I
Omin
= 0.25 * I

O
• ƞ =0.8 : hệ số ảnh hưởng
• Số vòng dây quấn khi thiết kế
• L= μSn
2
/l
•
• Chọn n = 50 vòng
• Suy ra L = 0.84 mH
mH
IVf
DV
L
Oo
IN
66.0
5,325.01250002
8.06.012
2
2
min
2
≈
××××
××
=
×××
××
=
η

44
000025.010*4*75
007.000066.0
7
=
∗
==⇒
−
π
μ
S
Ll
n