MÔ PHỎNG hệ THỐNG điện mặt TRỜI một PHA kết lưới sử DỤNG bộ NGHỊCH lưu HERIC

1.4.5

Bộ nghịch lưu HERIC……………………………………………….11

1.4.6 Bộ nghịch lưu NPC bán kỳ…………………………………………..12
1.4.7

Bộ nghịch lưu A NPC ……………………………………………..13

1.4.8 Hai Bộ nghịch lưu mắc song song ……………………………..14
1.5 Cấu trúc hệ thống điện mặt trời một pha kết lưới sử dụng bộ
nghịch lưu HERIC……………………………………………………………..14
1.5.1 Hệ thống điện mặt trời (PV)……………………………….…… ……15
1.5.2 Bộ biến đổi DC/DC………………………………………...…………19
1.5.3 Bộ biến đổi DC/AC………………………………………………… 23
1.5.4 Bộ lọc ……………………………………………………………..….23
1.5.6

Lưới điện …………………………………….…………………….23

1.6 Mục đích của đề tài………………………………………………………….….23
1.7Nhiệm vụ đề tài và giới hạn của đề tài…………………………………………...24
1.7.1 Nhiệm vụ đề tài…………………...……………………………………24
1.7.2 Giới hạn của đề tài……………………………………………………..24
1.8 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………..24
Chương 2: NGHIểN C U V B NGH CH L U PHA HERIC…………………..………25
2.1 Cấu hình…………………………………………………………………………….……25
2.2 Giải thuật điều khiển……………………………………………………………..26
2.2.1

Giới thiệu phương pháp dùng mạch kích trễ

(Hystersis current control)…………………………………………....26

Chương 3: ĐI U KHI N H TH NG ĐI N M T TR I…………………………………29
3.1 Giải thuật MPPT……………………………………………………………………. 29
3.1.1Giải thuật P&O (Perturb and Observe)…………………………………………29
3.2 Đồng bộ hóa với lưới……………..………………………………………………30
3.2.1

Khối vòng khóa pha (PLL)…………………………………………………...31

3.2.2

Khối bộ điều chỉnh PI (PI regulator)…………………………………………32

3.3 Điều khiển P,Q………………………………………………………………………33
Chương 4:MÔ HỊNH MÔ PH NG H TH NG…………………………………………..34
4 Mô hình hệ thống trong Matlab/Simulink………..….……………………...……...….…34

4.1 Mô hình hệ thống PV trong Matlab/Simulink………………………………...35
4.2 Mô hình điều khiển mạch Boost trong Matlab/Simulink…………..…………37

v


4.3 Mô hình điều khiển bộ nghịch lưu HERIC kết nối lưới trong
Matlab/Simulink………………………………………………………………38
Chương 5:K T LU N VÀ H

NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI……………………….43

5.1 Kết luận…………………………………………………………………………………..43
5.2 Hướng phát triển của đề tài………………………………………………………………43
TÀI LI U THAM KH O……………………………………………………………………44

v


TỪ VIẾT TẮC,CHỮ TIẾNG ANH
 PV: Photovoltaic : Pin mặt trời
 Other renewable: Năng lượng tái tạo khác
 Solar thermal (Heat): Năng lượng mặt trời dạng nhiệt
 Solar Electricity (PV and solar Thermal): Điện mặt trời (Pin và năng lượng
nhiêt)
 Wind: Năng lượng gió
 Biomass (modern): Năng lượng sinh khối hiện đại


Biomass: Năng lượng sinh khối

 Hydro electricity: Thủy điện
 Nuclear: Hạt nhân
 Gas: Khí đốt
 Coal:Than đá
 Oi: dầu mỏ
 IGBT: Transistor công suất
 MOSFEET: Transistor trường
 MPP: Maximum power point: Điểm làm việc tại đó công suất cực đại
 MPPT: Maximum power point tracking :Điều khiển tại vị trí thu được công
suất cực đại
 Thyristor: Linh kiện bán dẫn

 PV Array: Nhiều tấm pin mặt trời ghép lại
 DC/DC: Bộ biến đối nguồn một chiều sang nguồn một chiều
 DC/AC Bộ biến đổi nguồn một chiều sang xoay chiều
 Filter: Bộ lọc
 VPV: Điện áp pin mặt trời
 VAB: Điện áp tại A,B
 Vg: Điện áp lưới
 D: Điốt
vi


 S: Khóa công suất
 CPV: Tụ điện lọc nguồn pin mặt trời
 HERIC:Highly Efficient and Reliable Inverter Concept: Bộ nghịch lưu hiệu
suất và tính ổn định cao
 Current: Dòng điện
 Voltage: Điện áp
 Power: Công suất
 Impp: Dòng điện tại điểm có công suất lớn nhất
 Vmpp: Điện áp tại điểm có công suất lớn nhất
 Pmpp: Công suất tại điểm có công suất lớn nhất
 Cell: Tế bào quang điện
 Module: Tấm pin mặt trời
 Array: Nhiều tấm pin mặt trời
 Hysteresis current control: Điều khiển dòng điện trễ
 Reference current: Dòng điện yêu cầu
 Actual current: Dòng điện thực tế
 P&O: Perturb and observe :Quan sát và biến đổi để đạt điểm cực đại
 PI:Proportional Intergral: Đạo hàm và tích phân

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1: Dự đoán các nguồn năng lượng sử dụng trong thế kỷ 21
(Trích nguồn: Renewable 2010 global status report )……………...…………………1
Hình 1.2: Cấu trúc dạng mô đun……………………………………………….………2
Hình 1.3: Cấu trúc dạng chuỗi…………………………………………………………3
Hình 1.4: Cấu trúc dạng nhiều chuỗi………………………………………………….4
Hình 1.5: Cấu trúc dạng trung tâm……………………………….…………………....5
Hình 1.6: Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/AC và máy biến áp cách ly..5
Hình 1.7: Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/DC ,DC/AC…….…………..6
Hình 1.8: Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/AC…………………...……..6
Hình 1.9: Cấu hình bộ nghịch lưu cầu Bibolar……………..………………………….8
Hình 1.10: Cấu hình bộ nghịch lưu cầu Unibolar……………………………………..8
Hình 1.11: Cấu hình bộ nghịch lưu H5……………………..…………………………9
Hình 1.12: Cấu hình bộ nghịch lưu H6………………………………………………10
Hình 1.13: Cấu hình bộ nghịch lưu HERIC………………………….…………….…11
Hình 1.14: Cấu hình bộ nghịch lưu NPC bán kỳ……………………………………..12
Hình 1.15: Cấu hình bộ nghịch lưu A NPC ………………………………………….13
Hình 1.16: Cấu hình hai bộ nghịch lưu mắc song song………………………………..14
Hình 1.17: Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời 1 pha kết nối vào lưới điện………...15
Hình 1.18: Mạch điện tương đương của tế bào quang điện………………………….15
Hình 1.19: Đặc tính I-V, P-V của pin mặt trời………………………………….……17
Hình 1.20: Mô hình hệ thống pin mặt trời……………………………………………17
Hình 1.21: Mô hình hệ thống pin mặt trời ghép nối tiếp…………………….………18
Hình 1.22: Mô hình hệ thống pin mặt trời ghép song song…………………………..18
Hình 1.23: Mô hình hệ thống pin mặt trời ghép hỗn hợp……………………………19
Hình 1.24: Sơ đồ nguyên lý mạch boost……………………………………………..20
Hình 1.25: Mạch điện khi đóng khóa S………………………………………………20

Hình 1.26: Dạng sóng điện áp và dòng điện trên cuộn dây L khi khóa S đóng……...21
Hình 1.27: Mạch điện khi mở khóa S………………………………………………...22

vii


Hình 1.28: Dạng sóng điện áp và dòng điện trên cuộn dây L khi khóa S mở……….22
Hình 2.1: Cấu hình bộ nghịch lưu HERIC…………………………………………..25
Hình 2.2Sơ đồ nguyên lý mạch kích trễ……………………………………………..26
Hình 2.3Giản đồ xung mạch kích trễ…………………………….………………..27
Hình 3.1: Lưu đồ giải thuật P&O………………………………………………….30
Hình 3.2: Cấu trúc cơ bản của khối PLL……..……………………………………31
Hình 3.3: Sơ đồ khối cơ bản của PLL………………..………………………………31
Hình 3.4: Sơ đồ của khối PLL trong Matlap-Simulink………………………………31
Hình 3.5: Sơ đồ của khối PI trong Matlap-Simulink…………………………………32
Hình 3.6: Sơ đồ tương đương nguồn điện sau bộ nghịch lưu kết nối lưới…………...33
Hình 4.1: Mô hình hệ thống điện mặt trời một pha kết nối lưới sử dụng bộ nghịch
lưu HERIC trong matlab simulink…………………………………………………..34
Hình 4.2 : Mô hình nguồn điện mặt trời trong matlab simulink…………...…………35
Hình 4.3: Đặc tính I-V và P-V với G =1 KW/m2, T = 250C; 500C; 750C…………...36
Hình 4.4: Đặc tính I-V và P-V với T=25 0C, G = 0.6 KW/m2 ; 0.8 KW/m2 ; 1
KW/m2……………………………………………………………………………….37
Hình 4.5 : Mô hình điều khiển mạch boost trong matlab simulink………………….37
Hình 4.6 : Mô hình điều khiển bộ nghịch lưu HERIC kết nối lưới trong matlab
simulink………………………………………………………………………………38
Hình 4.7:Giá trị công suất đặt 1610 ,G =1 KW/m2, T = 250C; ……………………38
Hình 4.8: Giá trị công suất bơm lên lưới 1562 W,G =1 KW/m2, T = 250C; …..39
Hình 4.9: Giá trị dòng điện 7.1A, G =1 KW/m2, T = 250C;…………………………39
Hình 4.10: Giá trị điện áp 220V,G =1 KW/m2, T = 250C;…………………………...40
Hình 4.11 Đồ thị phân tích sóng hài dòng điện G =1 KW/m2, T = 250C;……………40

Hình 4.12: Giá trị công suất đặt 1360W ,G =0.8 KW/m2, T = 250C; ……………41
Hình 4.13: Giá trị công suất đặt 1320W ,G =0.8 KW/m2, T = 250C;………………41
Hình 4.14: Giá trị dòng điện 6A, G =0.8 KW/m2, T = 250C;………………………..42
Hình 4.15: Giá trị điện áp 220V , G =0.8 KW/m2, T = 250C;……………………….42

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng trạng thái của các khóa công suất của bộ nghịch lưu HERIC………25
Bảng 4.1: Thông số của tấm pin SPM 080P………………………………………...35
Bảng 4.3: Thông số của hệ thống……………………………………………………36

viii


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

Ch ơng 1

TÌM HI U C U TRÚC H TH NG CHUY N Đ I
ĐI N M T TR I 1 PHA
1.1

T ng quan chung v lĩnh vực nghiên c u:
1.1.1 Năng l

ng m t tr i là ngu n năng l

ng c a t ơng lai

Với nhu cầu tiêu thụ điện năng trên thế giới ngày càng tăng cao, bên cạnh
các nguồn năng lượng điện truyền thống như thủy điện,nhiệt điện, điện hạt
nhân con người đư tìm ra và sử dụng các nguồn năng lượng điện mới như :
địa nhiệt, gió, sinh khối, thủy triều, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời (PV
photo voltalic)…..

Hình 1.1: Dự đoán các nguồn năng lượng sử dụng trong thế kỷ 21 (Trích
nguồn: Renewable 2010 global status report )
Năng lượng mặt trời PV sử dụng ánh sáng mặt trời chuyển đổi thành điện
năng là nguồn năng lượng của tương lai do nó là nguồn năng lượng vô tận vì
ánh sáng mặt trời có sẳn trong tự nhiên trong khi các nguồn năng lượng hóa
thạch khác có thể bị cạn kiệt.Việc sử dụng nguồn năng lượng này có ưu điểm

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
1


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

là giảm chi phí bảo trì bảo dưỡng hàng năm của hệ thống,không gây tiếng ồn
và thân thiện với môi trường.
Trên thế giới trong nh ng năm gần đây nguồn năng lượng PV được phát triển
và sử dụng rộng rưi do chính sách trợ giá của chính phủ các nước và sự ra đời
của các bộ nghịch lưu hiệu suất cao giúp kết nối hệ thống điện mặt trời và lưới
điện quốc gia một cách dễ dàng và nhanh chóng.
1.2

C u trúck t n i các t m pin m t tr i
Các tấm pin năng lượng mặt trời được kết nối với nhau theo các dạng sau:
1.2.1 D ng mô đun:
Công suất nhỏ 50-400 walt. Kết nối với lưới một pha. u điểm: Không
có tổn thất trong các môđun.Hiệu suất cao.Đơn giản hóa trong việc thay
đổi cấu trúc của hệ thống do các mô đun tháo rời và kết nối nhanh chóng
dễ dàng.Sản suất hàng loạt.Nhược điểm:Chi phí lắp đặt cao. Hiệu suất
trên tổng các mô đun thấp

Hình 1.2: Cấu trúc dạng mô đun
1.2.2 D ng chu i:
Công suất 0.4 đến 2 Kw. Kết nối với lưới một pha. Linh kiện
công suất cho bộ nghịch lưu là IGBT hay MOSFET.Có ưu điểm: Không
tổn thất trong các điốt chuỗiMPPT riêng cho từng chuỗi.Năng suất tốt
hơn do MPPT riêng.Chất lượng điện năng tốt hơn.Giá thấp hơn có thể
sản xuất hàng loạt.
HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
2


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

Hình 1.3: Cấu trúc dạng chuỗi
1.2.3 D ng nhi u chu i:
Công suất 1.5 đến 6 Kw .Kết nối với lưới một hoặc ba pha.Có ưu điểm
của hai dạng mô đun và dạng chuỗi

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
3


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

Hình 1.4: Cấu trúc dạng nhiều chuỗi
1.2.4 D ng trung tâm:
Công suất 6 đến 1000 kw. Kết nối với lưới ba pha.Linh kiện công suất
cho bộ nghịch lưu là Thyristor. Nhược điểm: Cần loại cáp chịu được
điện áp một chiều có hiệu điện thế cao gi a các tấm PV và bộ nghịch
lưu.Tổn thất công suất do MPPT chung.Tổn thất công suất do các mô
đun không đồng bộ.Tổn thất điện năng do các điốt trong chuỗi. Độ tin
cậy của toàn bộ hệ thống phụthuộc vào một bộ nghịch lưu.Sóng hài
cao.Chất lượng điện năng thấp

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
4


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

Hình 1.5: Cấu trúc dạng trung tâm
1.3

Các mô hình k t n i l

1.3.1 Mô hình k t n i l

i trong h th ng đi n m t tr i m t pha
i sử d ng b bi n đ i DC/AC và máy bi n áp cách

ly

Hình 1.6: Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/AC và máy biến
áp cách ly
Trong mô hình này điện áp từ pin mặt trời được biến đổi thành điện áp
xoay chiều sau đó đưa qua máy biến áp để hòa vào lưới điện.
u điểm:
-Dễ thực hiện

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
5


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

-Cách ly lưới điện
Nhược điểm:
-Tổn hao trên máy biến áp lớn
-Mô hình to,cồng kềnh
1.3.2 Mô hình k t n i l

i sử d ng b bi n đ i DC/DC và DC/AC

Hình 1.7: Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/DC ,DC/AC
Trong mô hình này điện áp từ pin mặt trời được đưa qua bộ biến đổi
DC/DCsau đó đưa qua bộ biến đổi DC/AC thành điện áp xoay chiều hòa
vào lưới điện.
u điểm:
-Hiệu suất cao khoảng (95%-98%).
-Thích hợp với mô hình pin năng lượng mặt trời công suất nhỏ.
Nhược điểm:
-Khó thiết kế bộ chuyển đổi DC/DC.
-Cần nhiều khóa đóng cắt dẫn đến tổn hao khóa đóng cắt.
1.3.3 Mô hình k t n i l

i sử d ng b bi n đ i DC/AC

Hình 1.8: Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/AC

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
6


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

Trong mô hình này điện áp từ pin mặt trời được đưa qua bộ biến đổi
DC/AC thành điện áp xoay chiều hòa vào lưới điện.
u điểm:
-Hiệu suất cao
-Thích hợp với mô hình pin nâng lượng mặt trời công suất lớn.

-Dễ thực hiện
Nhược điểm:
-Tính ổn định không cao,do năng lượng lấy trực tiếp từ pin mặt trời ra
nên điện áp không ổn định.
-Không cách ly gi a lưới điện và pin mặt trời
-Yêu cầu điện áp đầu ra của pin mặt trời phải lớn hơn điện áp lưới
1.4

Các b ngh ch l u th
k tn il

ng sử d ng trong h th ng đi n m t tr i m t pha

i

Trên thế giới và trong nước có nhiều công trình nghiên cứu về các bộ
nghịch lưu sử dụng trong hệ thống điện mặt trời một pha kết nối lưới đư được
công bố như: Hệ thống PV kết nối lưới điện một pha không sử dụng máy
biến áp [1].Thiết kế bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời hòa đồng bộ vào lưới
điện quốc gia [2].High efficiency transformerless PV power converters
[3].Analysis and ModelingofTransformerless Photovoltaic Inverter Systems
[4]….. Các nghiên cứu này đư chỉ ra ưu nhược điểm của các bộ nghịch lưu
khi kết nối lưới.Điều khiển công suất tác dụng,công suất phản kháng và dòng
điện bơm vào lưới.

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
7

GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

1.4.1 B ngh ch l u cầu Bibolar

Hình 1.9: Cấu hình bộ nghịch lưu cầu Bibolar
u điểm:
-Dòng rò thấp
Nhược điểm:
-Hiệu suất không cao
-Sinh ra sóng hài bậc cao
1.4.2 B ngh ch l u cầu Unibolar

Hình 1.10: Cấu hình bộ nghịch lưu cầu Unibolar
HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
8


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

u điểm:
-Hiệu suất cao hơn nghịch lưu bibolar
-Giảm sóng hài bậc cao
Nhược điểm:
-Dòng rò cao
1.4.3B ngh ch l u H5

Hình 1.11: Cấu hình bộ nghịch lưu H5

u điểm:
-Hiệu suất cao
-Dòng rò thấp
-Cách ly tấm pin PV với lưới
Nhược điểm:
-Tổn thất do kết hợp nối tiếp của ba khóa công suất trong thời gian hoạt
động

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
9


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

1.4.4B ngh ch l u H6

Hình 1.12: Cấu hình bộ nghịch lưu H6
u điểm:
-Điện áp common-mode là hằng số ,không có dòng rò
-Hiệu suất cao
Nhược điểm:
-Số lượng khóa công suất nhiều

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
10

GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

1.4.5B ngh ch l u HERIC

Hình 1.13: Cấu hình bộ nghịch lưu HERIC
u điểm:
-Hiệu suất cao
-Dòng rò nhỏ
-Cách ly phần AC với bộ nghịch lưu
Nhược điểm:
-Số lượng linh kiện bán dẫn nhiều

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
11


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

1.4.6B ngh ch l u NPC bán kỳ

Hình 1.14: Cấu hình bộ nghịch lưu NPC bán kỳ
u điểm:
-Hiệu suất cao
-Dòng rò thấp
Nhược điểm:
-Tổn thất trên các khóa công suất không phân bố đều

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
12


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

1.4.7 B ngh ch l u A NPC

Hình 1.15: Cấu hình bộ nghịch lưu ANPC
Ths.PH M H U THÁI[1]đư nghiên cứu về bộ nghịch lưu A NPC ứng
dụng trong hệ thống điện mặt trời một pha kết nối lưới
u đi m:
-Hiệu suất cao
-Dòng rò thấp
Nh

c đi m:

-Yêu cầu bộ lọc cao

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
13


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

1.4.8 Hai B

ngh ch l u mắc song song (Two Voltage Source

Inverter)

Hình 1.16: Cấu hình hai bộ nghịch lưu mắc song song
Ths.PH M QU C KHANH[2]đư nghiên cứu về hai bộ nghịch lưu
mắc song song ứng dụng trong hệ thống điện mặt trời một pha kết nối
lưới
u đi m: so với 1 bộ nghịch lưu
-Tổn thất trên linh kiện bán dẫn giảm 1/2
-Sóng hài giảm 2 lần
-Công suất bơm vào lưới tăng gấp đôi
Nh

c đi m:

-Giải thuật điểu khiển đồng bộ phức tạp
1.5 C u trúc h th ng đi n m t tr i m t pha k t l

i sử d ng b ngh ch

l u HERIC
Ngày nay trên thế có xu hướng đang sử dụng nguồn điện năng từ các tấm PV
kết nối vào hệ thống điện quốc gia đặc biệt công nghệ kết nối này rất phát triển ở
các quốc gia châu Âu (chủ yếu ở Tây Ban Nha,Đức ),Trung Quốc,Mỹ và Nhật
Bản.
Hệ thống điện mặt trời 1 pha kết nối lưới sử dụng bộ nghịch lưu HERIC trên
thế giới đư sử dụng và thương mại hóa,ở Việt Nam là điều mới mẻ.

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
14


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

Hình 1.17: Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời 1 pha kết nối vào
lưới điện
Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời 1 pha kết nối lưới bao gồm các thành phần
sau; hệ thống điện mặt trời (PV),bộ chuyển đổi DC/DC,bộ chuyển đổi
DC/AC,bộ lọc và lưới điện xoay chiều
1.5.1 H th ng đi n m t tr i (PV)
-Mô hình c a t bào quang đi n

Hình 1.18: Mạch điện tương đương của tế bào quang điện
I=Iph-Id-Ip

(1-1)

Trong đó:
I: dòng điện phát ra tức thời của tế bào quang điện
Iph : dòng quang điện tức thời
HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
15

GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

Id : dòng điện qua diode.
Ip : dòng điện qua điện trở Rp.
Iph = Iph_ref

S
Sref

Iph_ref : dòng điện kiểm tra ở điều kiện chuẩn

[1−∝ T − Tref ]

(1-2)

Điều kiện chuẩn ứng với Sref = 1000w/m2,Tref = 250C
T : nhiệt độ tức thời của tế bào quang điện
S : bức xạ mặt trời
∝ : hệ số nhiệt độ - dòng điện

Id = I0 (e

q V +IR s
nKT

Trong đó:

− 1)

(1-3)

Id : dòng điện qua diode
I0 : dòng bảo hòa của diode
q : điện tích electron (q= 1,602x10-19C)
k : hằng số Boltzman (k = 1.381x10-23J/K)
n: hệ số của diode (n=1-2)
Rs : điện trở nối tiếp
I0 = I0

Tref

(T/Tref )3/n eqV g /nk

Trong đó :

(1

T

−

1

)

(1-4)

T ref

I0(Tref) : dòng bảo hòa của diode ở nhiệt độ TRef
Vg : điện áp bandgrad của vật liệu. (Vg = 1.12 ứng với vật liệu Silicon)
I0

Tref

= ISC (T ref ) /(eqV oc (T ref ) /nkTref - 1)

(1-5)

Trong đó :
Isc(Tref) : dòng điện ngắn mạch
VOC(Tref) : điện áp hở mạch
IP = (V+IRs)/Rp
(1-6)
RP thường có giá trị rất lớn nên sẽ bỏ qua giá trị Ip .Nên dòng điện của tế bào
quang điện là :
I =Iph – I0 (eq(V+IRs)/nkT - 1)
(1-7)
HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
16


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

-C u t o t m pin m t tr i
Các tế bào quang điện thường được ghép nối tiếp hoặc song song lại với
nhauđể tạo thành tấm pin mặt trời.Thông sốcông suất,điện áp,dòng điện của

tấm pin này phụ thuộc vào các nhà sản xuất.

Hình 1.19: Đặc tính I-V, P-V của pin mặt trời
Đặc tuyến của pin mặt trời không tuyến tính phụ vào nhiệt độ vận hành của pin
và bức xạ môi trường.Khi bức xạ mặt trời tăng,dòng ngắn mạch và công suất
tăng theo,điện áp hở mạch cũng tăng.
Khi nhiệt độ vận hành của pin mặt trời tăng cao,dòng ngắn mạch tăng không
đáng kể, điện áp hở mạch giảm công suất của tấm pin giảm
Hệ thống Pin mặt trời gồm nhiều tấm pin ghép nối tiếp và song song lại với
nhau

Hình 1.20: Mô hình hệ thống pin mặt trời
Cần điện áp lớn ghép nối tiếp các tấm pin.
HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056
17


GVHD: PGS .TS Phan Quốc Dũng

Hình 1.21: Mô hình hệ thống pin mặt trời ghép nối tiếp
Cần dòng điện lớn ghép song song các tấm pin.

Hình 1.22: Mô hình hệ thống pin mặt trời ghép song song
Khi cần dòng điện và điện áp lớn ta sử dụng ghép hỗn hợp.

HVTH : Nguyễn Quý Thu

MSHV: 128520202056

18