mô phỏng hệ thống điện mặt trời một pha kết lưới sử dụng bộ nghịch lưu heric

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN QUÝ THU

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI MỘT PHA
KẾT LƯỚI SỬ DỤNG BỘ NGHỊCH LƯU HERIC

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202

S K C0 0 4 5 5 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN QUÝ THU

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI MỘT PHA KẾT
LƯỚI SỬ DỤNG BỘ NGHỊCH LƯU HERIC

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202
Hướng dẫn khoa học:
PGS. TS PHAN QUỐC DŨNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2015


LÝ LỊCH KHOA HỌC
(Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học)
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Dán hình
3x4 & đóng
mộc giáp lại
hình

Họ & tên: Nguyễn Quý Thu
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 03-06-1983
Nơi sinh: Bình Phước
Quê quán: Bình Phước
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 160 Ấp 1 Xã Lộc Thái Huyện Lộc Ninh Tỉnh Bình Phước
Điện thoại nhà riêng: 0914197183
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung cấp nghề:
Hệ đào tạo: Công nhân kỹ thuật bậc 3/7 Thời gian đào tạo từ : 04/10/2003 đến 20/08/2005
Nơi học (trường, thành phố): Trường Kỹ Nghệ II .Quận 9 TP.HCM
Ngành học: Điện Công Nghiệp
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Đại học chính quy khối K Thời gian đào tạo từ : 10/2006 đến 10 /2010
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Ngành học: Điện Công Nghiệp

Môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điện: Điều khiển lập trình nâng cao
Ngày & nơi thi tốt nghiệp: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
3. Thạc sĩ:
Hệ đào tạo: Cao Học
Thời gian đào tạo từ :15/10/2012 đến …/10/ 2014
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Ngành học: Kỹ Thuật Điện
Tên luận văn: Mô Phỏng Hệ Thống Điện Mặt Trời Một Pha Kết Lưới Sử Dụng Bộ Nghịch
Lưu HERIC
Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 19/04/2015. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Người hướng dẫn: PGS.TS Phan Quốc Dũng
5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh tương đương chuẩn B1 Châu Âu
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Thời gian
Nơi công tác
Từ 21/19/2010
Cty TNHH Tân Hiệp Phát
đến 25/07/2011
Từ 25/08/2011
Cty TNHH Nhựa Tín Mỹ
đến 05/08/2012
Từ 25/10/2012
Cty TNHH Japfa Comfeed Long An
đến nay

Công việc đảm nhiệm
Nhân viên tổ kế hoạch Bảo
Trì
Trưởng Bộ Phận Bảo Trì
Giám Sát Điện- Bảo Trì

Ngày 19 tháng 04 năm 2015
Người khai ký tên

Nguyễn Quý Thu

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.

Tp.Hồ Chí Minh, ngày…. Tháng 04 năm 2015
Học viên thực hiện

Nguyễn Quý Thu

ii


LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô đã giảng dạy Chúng Em trong suốt hai năm
học.Quý Thầy đã truyền lại kiến thức quý báo,nhiệt huyết và long đam mê khoa học.
Cám ơn Thầy PGS.TS Phan Quốc Dũng đã tạo điều kiện, tận tình giúp đỡ, hướng dẫn
Em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cám ơn Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Nhờ, Cô
PGS.TS Trần Thu Hà đã có những góp ý giúp Em hoàn thiện Luận Văn
Cám ơn Thầy Nguyễn Bảo Anh, Tập thể sinh viên bộ môn cung cấp điện trường Đại
Học Bách Khoa TP.HCM đã giúp đỡ Em trong suốt quá trình làm luận văn

Học viên

Nguyễn Quý Thu

iii


TÓM TẮT
Các bộ nghịch lưu là bộ phận không thể thiếu trong hệ thống điện mặt trời một pha kết
nối lưới. Trong nước và trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về cấu hình giải
thuật điều khiển của các bộ nghịch lưu,, phương pháp điều khiển kết nối lưới. Trong bài
báo này tác giả nghiên cứu bộ nghịch lưu HERIC sử dụng trong hệ thống điện mặt trời
một pha kết nối lưới.Với mục tiêu là mang lại hiệu suất và tính ổn định cao. Phương
pháp điều khiển bộ nghịch lưu HERIC kết nối lưới dùng phương mạch tạo pháp trễ

ABSTRACT
The inverter is an indispensable part in solar power system single phase of connected
grid. Domestic and worldwide there are many studies about the control algorithm
configuration of the inverter control method,, grid connection. In this paper the authors
study Heric inverters used in solar power systems as a result of grid connecting .Goal is
to bring efficiency and high stability. Control method Heric inverter circuit connection
method used to method Hysteresis current control

iv


MỤC LỤC
Trang tựa

Trang

Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân

i

Lời cam đoan

ii

Lời Cảm ơn

iii

Tóm tắt

iv

Mục lục

v

Danh sách các chữ viết tắt

vi

Danh sách các hình

vii

Danh sách các bảng

viii

Chương 1:TÌM HIỂU CẤU TRÚC HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN MẶT
TRỜI 1 PHA……………………………………………………………...……………………1
1.Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu…………………………..……………………….1
1.1 Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng của tương lai………………………....1
1.2 Cấu trúc kết nối các tấm pin mặt trời ……………………………………………2
1.2.1 Dạng mô đun……………………………………………………………….2
1.2.2 Dạng chuỗi………………………………………..………………………...2
1.2.3 Dạng nhiều chuỗi…………………………………………………………..3
1.2.4Dạng trung tâm……………………………………………………………..4
1.3 Các mô hình kết nối lưới trong hệ thống điện mặt trời một pha………………….5
1.3.1

Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/AC và máy biến áp

cách ly…………………………………………………………………………5
1.3.2

Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/DC và DC/AC……......6

1.3.3

Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/AC……………………6

1.4 Các bộ nghịch lưu thường sử dụng trong hệ thống điện mặt trời một pha
kết nối lưới ……………………………………………………………………….7
1.4.1

Bộ nghịch lưu cầu Bibolar…………………….………….……………8

1.4.2

Bộ nghịch lưu cầu Unibolar…………………………………………...8

1.4.3Bộ nghịch lưu H5……………………………………………………. 9
1.4.4

Bộ nghịch lưu H6…………………………………………………..10
v


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: NGHIÊN CỨU VỀ BỘ NGHỊCH LỨU 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: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI…………………………………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 HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG…………………………………………..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:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI……………………….43
5.1 Kết luận…………………………………………………………………………………..43
5.2 Hướng phát triển của đề tài………………………………………………………………43
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………………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

Chương 1

TÌM HIỂU CẤU TRÚC HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI
ĐIỆN MẶT TRỜI 1 PHA
1.1

Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu:
1.1.1 Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng của tương 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 đã 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 những năm gần đây nguồn năng lượng PV được phát triển
và sử dụng rộng rãi 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

Cấu trúckết nối các tấm pin mặt trời
Các tấm pin năng lượng mặt trời được kết nối với nhau theo các dạng sau:
1.2.1 Dạng mô đun:
Công suất nhỏ 50-400 walt. Kết nối với lưới một pha.Ưu 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 Dạng chuỗi:
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 Dạng nhiều chuỗi:
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 Dạng 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 giữa 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 kết nối lưới trong hệ thống điện mặt trời một pha

1.3.1 Mô hình kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi DC/AC và máy biến 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.
Ưu 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 kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi 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.
Ưu 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 kết nối lưới sử dụng bộ biến đổi 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.

Ưu 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 giữa 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 bộ nghịch lưu thường sử dụng trong hệ thống điện mặt trời một pha
kết nối lưới
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 đã 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 đã 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 Bộ nghịch lưu cầu Bibolar

Hình 1.9: Cấu hình bộ nghịch lưu cầu Bibolar
Ưu điểm:
-Dòng rò thấp
Nhược điểm:
-Hiệu suất không cao
-Sinh ra sóng hài bậc cao
1.4.2 Bộ nghịch lưu 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

Ưu điểm:
-Hiệu suất cao hơn nghịch lưu bibolar
-Giảm sóng hài bậc cao
Nhược điểm:
-Dòng rò cao
1.4.3Bộ nghịch lưu H5

Hình 1.11: Cấu hình bộ nghịch lưu H5
Ưu 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

1.4.4Bộ nghịch lưu H6

Hình 1.12: Cấu hình bộ nghịch lưu H6
Ưu 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

1.4.5Bộ nghịch lưu HERIC

Hình 1.13: Cấu hình bộ nghịch lưu HERIC
Ưu 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