Nghiên cứu một số phương pháp nâng cao hiệu quả khai thác nguồn pin mặt trời. (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGHUYÊN
--------------***--------------

LÊ TIÊN PHONG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO
HIỆU QUẢ KHAI THÁC NGUỒN PIN MẶT TRỜI

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 62. 52. 02. 16

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN - NĂM 2017


C6ng trinh dugc hodn thdnh t4i:
Trulng D?i hgc Ki thuft cdng nghiQp- Dai hgc Thrli Nguy6n

Ngudi hucmgd6nkhoa hgc 1: PGS.TS.Nguy6n Vdn Li6n

Ngudi hucrngd6nkhoahog,2:PGS.TS.Ngd Dric Minh

PhAnbiQndQclap I :.
Ph6nbiQndQclqp 2:

PhAnbi6n1:
PhAnbiQn2:

Phin biQn3:

Lupn6n sEdugc b6ovo tru6c HQid6ngchAmlufln 6n c6pTruong

Hsptpi:
r r\

r

),.

Vao hor

gio

ngdy

thdng

n6m

COttrOtim hi6ulu6n6ntai:
Thu viQnTrulng Dpi hgc K! thuft cdngnghiQp- EHTN
Trungt6mhgc liQu- Dai hoc ThfuiNguy6n
Thu vi6nQudcgia


DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÓ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ
1. Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh (2014), “Research on Designing an Energy
Management System for Isolated Photovoltaic Source”, Tạp chí Khoa học và

Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, ISSN 1859-2171, tập 117, số 13.
2. Ngô Minh Đức, Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh (2015), “Nghiên cứu điều
khiển bộ biến đổi điện tử công suất khai thác nguồn pin mặt trời trên mô hình
thiết bị thực”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, ISSN
1859-2171, Tập 132, số 02.
3. Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh, Nguyễn Văn Liễn (2015), “A New Method
to Identify Maximum Power Point for Photovoltaic Generation”, Hội thảo quốc
tế IEEE ComManTel 2015 tổ chức tại Đà Nẵng và IEEE Xplore, ISBN: 978-14673-6547-5.
4. Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh, Nguyễn Văn Liễn (2016), “Một phương
pháp điều khiển mới nâng cao khả năng khai thác nguồn pin mặt trời”, Hội nghị
toàn quốc lần thứ 8 về Cơ điện tử - VCM 2016 tổ chức tại Cần Thơ, ISBN: 9781-4673-6547-5.
5. Lê Tiên Phong, Ngô Đức Minh, Nguyễn Văn Liễn (March 2017),
“Improving Efficiency and Response for Photovoltaic Power Generation with
DC/DC Buck Converter”, International Journal of Engineering Research and
Technology (IJERT), ISSN: 2278-0181, Vol. 6, Issue 3.


-1-

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay, đã có rất nhiều các nghiên cứu về tìm điểm công suất cực đại (MPP)
cho nguồn pin mặt trời (PVg). Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào giải quyết một cách trọn vẹn vấn đề khai
thác tối đa công suất ở điều kiện vận hành bất kỳ dựa trên mô hình đầy đủ của PVg, qua đó chưa đánh giá
được hiệu quả năng lượng thực sự đầy đủ, chính xác trong quá trình khai thác PVg. Nguyên nhân của điều
này là trước đây các thiết bị đo công suất của bức xạ mặt trời (G), nhiệt độ T của lớp tiếp giáp p-n chưa thực
sự phổ biến, chưa phù hợp với mỗi chủng loại PVg, giá thành cao. Đặc biệt, mô hình toán học của PVg phục
vụ cho quá trình mô hình hóa, mô phỏng, thực nghiệm cũng chưa nhận được sự quan tâm và giải quyết triệt
để. Bởi vậy tác giả chọn đề tài nghiên cứu "Nghiên cứu một số phương pháp nâng cao hiệu quả khai thác
nguồn pin mặt trời" nhằm hoàn thiện các vấn đề còn đang bỏ ngỏ hoặc chưa quan tâm đầy đủ như đã kể
trên.

Mục đích nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu hoàn thiện mô hình toán học cho PVg và xây dựng giải
pháp mới giúp xác định chính xác thông số tại điểm công suất cực đại (MPP), qua đó thiết lập các biện pháp
điều khiển khai thác tối đa công suất của PVg trong mọi điều kiện vận hành có xét tới sự thay đổi ngẫu nhiên
của (G, T).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là cấu trúc hệ thống khai thác PVg được làm từ
chất bán dẫn cấu trúc tinh thể trong mạng điện phân tán công suất vừa và nhỏ. Phạm vi nghiên cứu là các cell
của PVg đồng nhất và làm việc trong điều kiện hoàn toàn giống nhau.
Trọng tâm nghiên cứu của luận án: Nghiên cứu áp dụng phương pháp Newton-Raphson xác định các
thông số ẩn cho PVg. Đề xuất áp dụng kỹ thuật IB (dò và chia đôi) để xác định thông số tại MPP và xây
dựng mối quan hệ giữa hệ số đặc trưng n với nhiệt độ T của lớp tiếp giáp p-n. Kết hợp kỹ thuật IB trong bộ
bám điểm công suất cực đại (MPPT) với kỹ thuật điều khiển trượt (SMC) hoặc kỹ thuật điều khiển điện áp
trung bình (AVC) để điều khiển BBĐ DC/DC buck và BBĐ DC/DC boost nhằm đạt được mục tiêu bám đuổi
được MPP ở mọi thời điểm, qua đó nâng cao hiệu quả khai thác năng lượng từ PVg. Thực hiện việc điều
khiển khai thác tối đa công suất thu được từ PVg và phát vào lưới điện. Xây dựng cấu trúc mô phỏng hệ
thống bằng Matlab để kiểm chứng các kết quả nghiên cứu lý thuyết, đồng thời kết hợp cho cài đặt điều khiển
trên mô hình thiết bị thực.
Phương pháp nghiên cứu: Phân tích hệ thống và xác định đặc thù của đối tượng nghiên cứu thông qua
nhiều cách tiếp cận. Lựa chọn và xây dựng những công cụ toán học cần thiết cho nghiên cứu. Lựa chọn công
cụ đánh giá và kiểm chứng kết quả nghiên cứu, cụ thể là: Mô hình hóa mô phỏng bằng phần mềm Matlab và
cài đặt thử nghiệm thuật toán điều khiển trên mô hình thiết bị thực.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Ý nghĩa khoa học chính của đề tài là hoàn thiện được mô hình toán học cho cấu trúc PVg bất kỳ, xây
dựng và giải quyết được bài toán xác định chính xác thông số tại MPP ở điều kiện vận hành thực tế, qua đó
thiết lập các biện pháp điều khiển giúp khai thác hoàn toàn công suất ở mọi điều kiện vận hành với các giá trị
bất kỳ của (G, T).
- Ý nghĩa thực tiễn chính là xây dựng mô hình toán đầy đủ của PVg bổ sung cho các tài liệu, sách,
đồng thời làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực điều khiển khai thác loại nguồn này. Hơn
nữa, đề tài cũng đem lại kinh nghiệm cài đặt và điều khiển đối với hệ thống khai thác PVg nói riêng và các
dạng nguồn phân tán sử dụng năng lượng tái tạo khác nói chung.

-2-

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Khái quát về nguồn pin mặt trời
1.2 Cấu trúc chung của hệ thống khai thác nguồn pin mặt trời
1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về pin mặt trời
1.4 Một số vấn đề còn tồn tại và đề xuất hướng giải quyết
1.4.1 Một số vấn đề còn tồn tại
• Vấn đề vận hành ở MPP cho đến nay vẫn tồn tại những nhược điểm, cụ thể:
- Kỹ thuật CV chỉ tương đối phù hợp khi vận hành PVg ở gần điều kiện vận hành tiêu chuẩn (STC).
- Kỹ thuật Temp chỉ tương đối phù hợp ở mức G cao (gần với Gstc=1000 W/m2).
- Kỹ thuật OG sử dụng thông tin về (G, T) và cần cung cấp đầy đủ các thông số của chủng loại PVg.
Sử dụng kỹ thuật tính lặp, việc tính toán thông số tại MPP gặp nhiều khó khăn và thiếu chính xác do phải sử
dụng mô hình toán học giản lược của PVg (lược bớt thành phần dòng điện ở 1 vế trong phương trình mô tả
PVg để giảm bớt tính đa biến), việc xác định dấu và độ lớn của độ dốc gặp nhiều khó khăn.
- Kỹ thuật P&O, INC và ESC không bao giờ tồn tại một trạng thái vận hành ổn định do thông tin có
được từ thiết bị đo lường luôn dao động khiến cho bộ điều khiển luôn đi tìm điểm làm việc mới và luôn gây
tổn hao công suất trong mạch. Hơn nữa, độ tổn hao công suất khi sử dụng các kỹ thuật này trong các điều
kiện vận hành thực tế còn phụ thuộc vào bước nhảy độ rộng xung ∆d nên không thực sự khai thác được hết
năng lượng của PVg.
- Kỹ thuật ANN sử dụng thông tin về (G, T) với bản chất là áp dụng ngay kỹ thuật điều khiển trong
MPPT nên phải dùng các máy tính tốc độ cao, bộ nhớ lớn, mất nhiều thời gian để thu thập nhiều mẫu giá trị,
đánh giá thử nghiệm, huấn luyện đặc biệt cho mỗi cấu trúc của PVg rồi mới sử dụng được. Kỹ thuật ANN,
FL kết hợp với kỹ thuật P&O để giảm tổn hao công suất thông qua quá trình theo dõi và thay đổi ∆d khi
đang ở gần MPP thường không có ý nghĩa trong thực tiễn bởi vì giá trị của G trong thực tế không thực sự giữ
ổn định nên PVg luôn làm việc ở trạng thái dao động.
- Kỹ thuật OV và SC luôn gây dao động trong mạch, gây mất mát năng lượng trong những khoảng
thời gian gây hở mạch hoặc ngắn mạch và bộ điều khiển thích ứng trở lại.

- Giải pháp tiếp cận MPP sử dụng kỹ thuật SMC như MPPT chưa đánh giá đúng bản chất của PVg khi
coi tổng trở tải không đổi hoặc hoặc chưa đưa ra được giải pháp xác định thông tin công suất tại MPP để
đánh giá điểm dừng của chế độ trượt. Giải pháp kết hợp kỹ thuật SMC với kỹ thuật P&O hoặc ESC vẫn giữ
những nhược điểm của kỹ thuật P&O.
Các phân tích trên cho thấy có rất nhiều các nghiên cứu tập trung vào vấn đề tìm MPP và có nhiều
cách tiếp cận MPP từ nhiều hướng khác nhau. Mặc dù hầu hết các kỹ thuật trên đều đưa ra nhận định về
MPP theo thời gian thực khi vận hành thực tế nhưng sự phân loại các kỹ thuật này chưa thống nhất và không
thể hiện được bản chất của mỗi dạng kỹ thuật đó. Vì vậy, luận án đề xuất phân chia các kỹ thuật này thành
nhóm các kỹ thuật offline và nhóm các kỹ thuật online.
Nhóm thứ nhất là kỹ thuật offline, bao gồm kỹ thuật Temp, OG, ANN, CV. Đặc điểm chung của nhóm
kỹ thuật này là đưa ra dự đoán về MPP trước rồi mới đưa ra tín hiệu điều khiển để BBĐ đưa PVg về chế độ
vận hành mong muốn và cần phải cung cấp các thông số của PVg cho bộ điều khiển. Cho đến thời điểm hiện


-3-

tại, nhóm kỹ thuật này tồn tại nhược điểm chưa khắc phục được như chỉ chính xác khi điều kiện vận hành
gần với STC (G=Gstc=1000 W/m2, T=Tstc=250C) hoặc mất nhiều thời gian để bộ điều khiển thích ứng được
với chủng loại PVg được sử dụng.
Nhóm thứ hai là kỹ thuật online, bao gồm OV, CV, P&O, INC, trọng lượng 3 điểm, ESC, ANN, FL
kết hợp P&O. Đặc điểm chung của nhóm kỹ thuật này là chủ động can thiệp vào mạch bằng xung điều khiển
để thử phản ứng của PVg rồi mới đưa ra dự đoán về MPP. Để thực hiện, các kỹ thuật này không cần cung
cấp đầy đủ các thông số của PVg, dễ thực hiện do chủ yếu dựa trên thông tin về dòng điện, điện áp tức thời ở
đầu ra của PVg. Nhược điểm chủ yếu của nhóm kỹ thuật này là tạo dao động trong mạch, gây tổn thất năng
lượng nên không thể khai thác được toàn bộ năng lượng của PVg ở các điều kiện vận hành khác nhau.
• Vấn đề mô hình hóa PVg: Vấn đề tồn tại bên cạnh tìm MPP là các nhà sản xuất không công bố đầy
đủ các thông số của mỗi panel. Hơn nữa, PVg lại thường có những cấu trúc ghép nhiều panel với nhau khiến
cho các thông số trên mô hình toán học của cấu trúc ghép cũng là những yếu tố ẩn. Những tham số ẩn này
khiến việc thực hiện mô hình hóa, mô phỏng PVg thiếu chính xác và không đánh giá được toàn diện phản
ứng của PVg trong những điều kiện vận hành khác nhau.

Giá trị của các thông số ẩn như dòng quang điện Iph, điện áp nhiệt lớp tiếp giáp Vt, điện trở nối tiếp RS,
điện trở song song Rp, dòng quang điện bão hòa I0 ở STC đã được đề xuất xác định bởi phương pháp GaussSeidel hoặc phương pháp Newton-Raphson. Riêng hệ số đặc trưng n của diode lại không được xác định và
thường được nhà nghiên cứu về điều khiển bỏ qua khiến cho việc xác định MPP khó khăn và không chính
xác.
1.4.2 Tiếp cận vấn đề
Phân tích các kỹ thuật online một cách chi tiết hơn cho thấy nguyên nhân của việc luôn phải đi dò tìm
điểm làm việc mới để phán đoán về MPP là không đánh giá được sự thay đổi của biến đầu vào (G, T). Bên
cạnh đó, khi xem xét vấn đề tìm MPP ở góc nhìn khác, kỹ thuật Temp, OG hay ANN có sử dụng thông tin về
(G, T) tuy còn tồn tại những nhược điểm riêng nhưng đã đưa ra một ý tưởng khá tốt để vận hành PVg. Ý
tưởng đó chính là ấn định một lượng điều khiển phù hợp với sự thay đổi của (G, T) giúp khắc phục yếu tố
đặc điểm dễ dao động của PVg, tránh gây hao hụt công suất trong mạch. Trong đó, kỹ thuật ANN mặc dù sử
dụng thông tin về (G, T) nhưng các giá trị này chỉ có ý nghĩa xây dựng lịch sử vận hành về đối tượng PVg.
Mặt khác, kỹ thuật OG đưa ra ý tưởng sử dụng mô hình toán học chính xác của PVg nhưng phải lược bỏ bớt
thành phần phi tuyến, chưa xây dựng được phương pháp luận để xác định hệ số ước lượng nghiệm khiến việc
xác định MPP gặp nhiều khó khăn và phải dụng thông tin của (G, T), trong đó T là thông tin về nhiệt độ môi
trường Tamb có được nhờ sử dụng một cảm biến đo nhiệt độ (TempS).
Những nhận định trên cho thấy PVg cũng giống như bất kỳ loại nguồn điện nào khác, muốn khai thác
được tối đa công suất thì phải xác định được chính xác MPP ở mọi điều kiện vận hành tương ứng với cặp giá
trị (G, T) và phù hợp với loại PVg sử dụng để cung cấp cho bộ điều khiển. Lý do trước đây ý tưởng này chưa
được các nhà nghiên cứu tập trung vì gặp phải hạn chế vấn đề mô hình toán học mô tả PVg và bị hạn chế về
thiết bị như cần phải sử dụng PYR (Pyranometer) có dải bước sóng bức xạ mặt trời đo được phù hợp với dải
bước sóng bức xạ mặt trời mà PVg có thể hấp thụ cũng như cách lấy thông tin về T. Với thông tin về G, trên
thị trường hiện nay có nhiều loại PYR với nhiều dải bước sóng hấp thụ và giá thành khác nhau. Trong đó
PYR-BTA của hãng Vernier có dải bước sóng hấp thụ từ (380 ÷ 1140) nm rất phù hợp với PVg làm từ chất
bán dẫn có giá chỉ vài triệu. Với thông tin về T, có thể sử dụng TempS gắn ở mặt sau của PVg và thông tin


-4-

về T có được từ TempS là do quá trình truyền nhiệt từ panel PVg vào TempS. Cách thực hiện đo nhiệt này sẽ

cung cấp thông tin về T chính xác nhất vì ít chịu ảnh hưởng của nhiệt từ bức xạ mặt trời nhất.
1.4.3 Đề xuất hướng giải quyết
Bài toán vận hành PVg tại MPP chỉ được sử dụng trong những hệ thống có khả năng hấp thụ công suất
không giới hạn như kho điện hoặc lưới điện. Bản chất của bài toán này là sự hợp nhất của hai bài toán: đưa
ra nhận định về MPP và sử dụng các kỹ thuật điều khiển để đưa PVg về vận hành ở MPP. Với mục tiêu nâng
cao hiệu quả khai thác PVg, cụ thể là xây dựng phương pháp luận cụ thể để cải tiến MPPT và thiết lập các
giải pháp điều khiển, luận án sẽ tập trung vào một số vấn đề sau:
- Giải quyết vấn đề xác định thông số ẩn của PVg với việc áp dụng phương pháp Newton-Raphson.
Trên cơ sở đó, đề xuất một kỹ thuật offline mới, kỹ thuật IB (dò và chia đôi) để xác định chính xác thông số
tại MPP, qua đó cung cấp thông tin cho bộ điều khiển. Đồng thời, hoàn thiện mô hình toán cho PVg thông
qua đề xuất sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để xây dựng hàm n(T) giúp nâng cao tính chính xác
cho MPPT đã đề xuất ở điều kiện vận hành bất kỳ.
- Xây dựng hai phương pháp điều khiển IB-SMC và IB-AVC (kết hợp kỹ thuật IB với kỹ thuật SMC
và AVC) áp dụng cho BBĐ DC/DC buck và BBĐ DC/DC boost giúp nâng cao hiệu quả khai thác năng
lượng PVg. Hơn nữa, luận án sẽ tiến hành mô phỏng so sánh phương pháp điều khiển đề xuất với một vài
phương pháp điều khiển sử dụng kỹ thuật tìm MPP truyền thống như CV, OV, Temp, P&O dựa trên tiêu chí
hiệu quả năng lượng. Đồng thời, thông qua mô phỏng, luận án sẽ đánh giá khả năng áp dụng vào thực tế của
phương pháp IB-SMC và phương pháp IB-AVC để áp dụng cho bài toán điều khiển kết nối lưới và thực
nghiệm.
1.5 Kết luận chương 1
• Đúc kết từ các tài liệu tham khảo chọn lọc, chương 1 đã chỉ ra được những vấn đề còn thiếu trong
các nghiên cứu về PVg như sau: Giá trị các tham số trên mô hình toán của PVg không được nhà sản xuất
công bố đầy đủ, thông số tại MPP (Vmpp, Impp, Pmpp) ở điều kiện vận hành bất kỳ tương ứng với các cặp giá trị
khác nhau về (G, T) và các cell của PVg hoàn toàn giống nhau không được xác định chính xác. Biện pháp
điều khiển đưa điểm vận hành hiện thời của PVg về điểm vận hành mong muốn (MPP) vẫn chưa thống nhất
và có nhiều biện pháp đã được sử dụng nhưng vẫn còn tồn tại những nhược điểm.
• Dựa trên các phân tích về những vấn đề còn thiếu, các chương tiếp theo sẽ thực hiện giải quyết các
vấn đề sau: Xây dựng giải pháp xác định các tham số ẩn cho cấu trúc PVg bất kỳ; xây dựng mô hình toán
học đầy đủ, nhận dạng chính xác MPP cho PVg ở điều kiện vận hành bất kỳ; xây dựng cấu trúc điều khiển
theo mô hình toán học chính xác của PVg cho BBĐ DC/DC và BBĐ DC/AC có kết nối lưới; kiểm chứng kết

quả nghiên cứu trên phần mềm Matlab và trên mô hình thiết bị thực.

CHƯƠNG 2
MÔ HÌNH HÓA ĐẦY ĐỦ VÀ NHẬN DẠNG CHÍNH XÁC ĐIỂM CÔNG SUẤT
CỰC ĐẠI CHO NGUỒN PIN MẶT TRỜI
2.1 Mô hình toán học của nguồn pin mặt trời
Sơ đồ thay thế của PVg thường được sử dụng là mô hình mạch điện một diode như trên hình 2.1.


-5A
Iph
+
-

+
Ip

Id

Diode

ipv

RS

vpv

Rp

Hình 2.1 Sơ đồ mạch tương đương của PVg

  v pv + i pv R S   v pv + i pv R S
Áp dụng định luật Kirchhoff 1 tại nút A: i pv = Iph − I0 exp 
 − 1 −
nVt
Rp
 
 

Công suất tức thời phát ra từ PVg:

(2.6)

p pv = v pv i pv

Với mỗi panel PVg, các nhà sản xuất chỉ cung cấp datasheet cho biết giá trị của điện áp hở mạch VOC,
dòng điện ngắn mạch ISC, thông số tại MPP ở STC, hệ số thay đổi của điện áp, dòng điện, công suất theo T
và một số đồ thị biểu diễn sự thay đổi của công suất theo G khi T=250C. Vì vậy, nếu không xét đến n (coi
n=1) thì mô hình toán học của PVg luôn luôn tồn tại các thông số ẩn Iph, I0, Vt, RS, Rp. Các thông số ẩn này
có thể được đo trong phòng thí nghiệm nhưng không được công bố rộng rãi trong các sản phẩm thương mại.
Điều này khiến cho công tác mô hình hóa, mô phỏng để đánh giá chính xác hoạt động của PVg trước khi lắp
đặt thực tế gặp nhiều khó khăn. Vì vậy, cần phải xây dựng một phương pháp luận để xác định giá trị các
thông số ẩn cho mỗi cấu trúc PVg bất kỳ.
2.2 Xây dựng giải pháp nhận dạng các thông số ẩn cho pin mặt trời ở điều kiện vận hành tiêu chuẩn
2.2.1 Nêu vấn đề: Giải quyết bài toán xác định thông số ẩn của PVg ở STC chính là giải một hệ phương
trình phi tuyến với 5 ẩn số là RS, Rp, I0, Iph, Vt (n=1 ở STC) khi thành lập đủ 5 phương trình có chứa 5 ẩn này
tại 3 điểm đặc biệt là điểm hở mạch, điểm ngắn mạch và MPP trên các đường đặc tính vpv-ipv, vpv-ppv.
2.2.2 Thiết lập các phương trình tại các điểm đặc biệt ở điều kiện tiêu chuẩn
2.2.2.1 Phương trình thiết lập tại điểm ngắn mạch


I R   I R
ISC = I ph − I0 exp  SC S  − 1 − SC S ,
Rp
 Vt  


I0
Vt

 RS 
I R  R

− 1 exp SC S  + S2 = 0
 Rp 
 Vt  R p



2.2.1.2 Phương trình thiết lập tại MPP
  Vmpp + I mpp R S   Vmpp + I mpp R s
 − 1 −
I mpp = I ph − I 0 exp
Vt
Rp
 
 

 Vmpp + I mpp R S  1
I0
exp 

+

Vt
Vt
 Vmpp + I mpp R S   Vmpp + I mpp R S

 Rp
− Vmpp
0 = I ph − I0 exp 
 − 1 −
Vt
Rp
 Vmpp + I mpp R S  R S
I R

 

1 + 0 S exp 
+
Vt
Vt

 Rp

2.2.2.3 Phương trình thiết lập tại điểm hở mạch
 V   V
I ph − I 0 exp OC  − 1 − OC = 0
  Vt   R p

2.2.3 Phương pháp xác định các thông số ẩn

2.2.4 Xây dựng thuật toán xác định các thông số ẩn


-6 x1  I ph 
a1  ISC 
 x  I 
a   V 
OC 
2
 2   0  và
A= =
X =  x 3  = Vt 

V


a3
mpp 
   




x
R
 4  S
a 4  I mpp 

   
 x 5  R p 

Ký hiệu các biến và tham số:

Nội dung thuật toán Newton-Raphson áp dụng xác định các thông số ẩn được mô tả trên hình 2.6.
Start
Nhập giá trị của Vmpp, Impp, ISC, VOC, ε ở STC
i=0
Nhập các giá trị ban đầu thông số ẩn X (0)
Tính Fk (X (i +1) )
Tính ma trận J và J-1

X(i+1) = X(i) − J −1 × Fk (X(i) )

i=i+1

Fk (X (i +1) )
∆Fk = Fk (X (i +1) ) − Fk (X (i) )

∆Fk < ε
Stop
In kết quả
Hình 2.6 Thuật toán Newton-Raphson xác định thông số ẩn của PVg

Hàm số Fk (k=1÷5) trong thuật toán Newton-Raphson được xác định như sau:
a +a x 
a +a x
F1 = x1 − x 2 exp  3 4 4  + x 2 − 3 4 4 − a 4 = 0,
x3
x5




a  a
=
F3 x 2 exp  2  + 2 −=
x 2 − x1 0 ,
 x3  x5

a x 
ax
F2 = x1 − x 2 exp  1 4  + x 2 − 1 4 − a1 = 0 ,
x5
 x3 

F5
=

 a1x 4  x 4
x2  x4 
0
 − 1 exp 
+ =
2
x3  x5 
 x3  x5

a +a x  1
x2
exp  3 4 4  +


x3
x3
 a3 + a 4x4   a3 + a 4x4

 x5
F4 = x1 − x 2 exp 
− a3
= 0
 − 1 −
x3
x5
 a3 + a 4x4  x4
x2x4

 

1+
exp 
+
x3
x3

 x5

Điểm khởi đầu càng gần nghiệm thực thì quá trình hội tụ của thuật toán Newton-Raphson càng
nhanh và càng chính xác. Với 1 panel PVg, các thông số ẩn thường biến thiên trong những khoảng giá trị xác
định: RS có giá trị trong khoảng vài mΩ; Rp khoảng vài kΩ; Iph xấp xỉ ISC; Vt cỡ vài V; I0 rất nhỏ, cỡ 10-7 đến
10-9 A. Đây chính là những gợi ý cho việc thiết lập giá trị khởi đầu của các nghiệm cần tìm.
2.2.6 Áp dụng xác định thông số ẩn cho một số loại pin mặt trời
Xét hai panel của PVg chủng loại MF165EB3 và SV-55. Từ các thông số trên datasheet do các nhà

sản xuất cung cấp, kết quả tính toán các thông số ẩn nhờ áp dụng thuật toán Newton-Raphson được cho trong
bảng 2.2.


-7-

Bảng 2.2 Kết quả tính toán thông số ẩn của PVg ở STC
Loại PVg

MF165EB3 (Mitsubishi)

SV-55 (Schott-Germany)

Thông số đã

ISC = 7.36 A, VOC = 30.4V, Vmpp=24.2 V,

ISC = 3.25 A, VOC = 18.4V, Vmpp=18.4 V,

biết

0

Impp=6.83 A, CTI=0.057%/ C,

Impp=3.06 A, CTI=4.7mA/0C,

CTV=-0.346%/0C, CTP=-0.458%/0C;

CTV=-0.743mV/0C, CTP=-0.451%/0C.

Thông số tính

Iph=7.3616 A, I0=1.03x10-7 A, Vt=1.681 V,

Iph= 3.2502 A, I0=1.623x10-8 A, Vt=1.141

toán được

RS = 0.251 Ω, Rp = 1172.1 Ω.

V, RS = 0.151 Ω, Rp = 1675.9 Ω.

Các kết quả thu được cho thấy phương pháp Newton-Raphson đã được vận dụng như một công cụ
hiệu quả giúp xác định các thông số ẩn cho bất kỳ chủng loại, cấu trúc PVg nào.
2.3 Giải pháp mới nhận dạng chính xác điểm công suất cực đại cho nguồn pin mặt trời
2.3.1 Nội dung giải pháp đề xuất
MPP chính là cực trị của hàm ppv(vpv) và là đỉnh của đường đặc tính vpv-ppv nhưng thông số tại MPP lại
không thể xác định bởi dppv/dvpv=0 do tính phức tạp của (2.6). Vì vậy, kỹ thuật IB được đề xuất áp dụng
nhằm xác định chính xác các thông số tại MPP để giảm khối lượng tính toán mà vẫn đảm bảo độ chính xác
của mô hình toán học cho PVg. Bản chất của kỹ thuật IB là dò các cặp điểm (vpv(i), ipv(i)) trên đường đặc tính
vpv-ipv để suy ra vị trí của các cặp điểm đó trên đường đặc tính vpv-ppv tương ứng với thời điểm lấy mẫu về
(G, T) nên việc xác định thông số tại MPP được phân chia thành hai quá trình:
Quá trình 1: Xác định cặp giá trị tương ứng giữa vpv(i) với ipv(i) ở bước tính thứ i bất kỳ nhờ kỹ thuật
tính lặp như mô tả trên hình 2.7. Độ chính xác của sự tương ứng giữa vpv(i) và ipv(i) phụ thuộc vào độ chính
xác của bộ thông số ẩn cũng như bước tính ∆I.
Start
Bước tính thứ i của điện áp
Giá trị của vpv(i)
Xác định ISC

j=1
Ij = j∆I
j=j+1

Ij < ISC

S

Đ

 v pv + I jR s

f1 (I j ) = I ph − I0 exp 

Vt



(i)

S

(i)
 
+ I jR s
 v
 − 1 − pv
 
Rp
 

f(Ij) – Ij < ε
Đ
(i)
ipv = Ij
In kết quả (vpv(i), ipv(i))
Stop

Hình 2.7 Thuật toán xác định cặp giá trị tương ứng giữa vpv(i) với ipv(i)


-8-

Quá trình 2: Xác định cặp giá trị vpv(i) và ipv(i) cho công suất lớn nhất thông qua việc quan sát trạng
thái dịch chuyển của 3 điểm kế tiếp nhau trên đường đặc tính vpv-ppv như trên hình 2.8.
ppv(i+2)
ppv(i+1)

hoặc

ppv(i)

ppv(i+2)
ppv(i+1)

ppv(i+1)

ppv(i+2

ppv(i+1

)

)

ppv(i)
b. Trường hợp 2
(ppv(i) < ppv(i+1), ppv(i+1) = ppv(i+2))

ppv(i)

a. Trường hợp 1 (ppv(i) < ppv(i+1) < ppv(i+2))

ppv(i+2)

ppv(i)
c. Trường hợp 3
(ppv(i) < ppv(i+1), ppv(i+1) > ppv(i+2))

Hình 2.8 Trạng thái dịch chuyển của các điểm kế tiếp nhau

Trong đó: mũi tên nét liền để chỉ trạng thái dịch chuyển của các điểm hiện thời, mũi tên nét đứt để
chỉ trạng thái cần dịch chuyển của điểm kế tiếp.
Theo kỹ thuật chia đôi, điện áp của bước kế tiếp sẽ tăng nhờ đưa vào bước nhảy điện áp ∆V ở giai
đoạn tiến thông thường và giảm 1 nửa ∆V ở giai đoạn chia đôi như mô tả trên hình 2.9.
p

Giai đoạn tiến thông thường

Giai đoạn chia đôi

1

2
v

∆V

∆V/2
Hình 2.9 Quá trình dò tìm MPP trên đường đặc tính vpv-ppv

Kết hợp quá trình 1 và quá trình 2, thuật toán sử dụng kỹ thuật IB mô tả trên hình 2.10 được đề xuất để
xác định giá trị các thông số tại MPP.
Start
Nhập các tham số của PVg
Đặt các giá trị khởi đầu của vpv(i)
Tính ppv(i)
i=i+1
S

vpv(i+1) = vpv(i) + ∆V
vpv(i+2) = vpv(i) + 2∆V

ppv(i+3)–max{ppv(i), ppv(i)+1, ppv(i+2)}<ε

Tính ipv(i+1), ipv(i+2)
ppv(i+1), ppv(i+2)

Đ

i=i+1
ppv(i) = ppv(i+1)
vpv(i+3) =
vpv(i+2)+0.5∆V

Tính ppv(i+3)

S
ppv(i)< ppv(i+1)

Đ

Đ

S

Stop
Pmpp=ppv(i+2)
Vmpp=vpv(i+2)

vpv(i+3) = vpv(i+1)–0.5∆V

Đ
ppv(i+1)<

ppv(i+2)

S

vpv(i+3) = vpv(i+1)+0.5∆V

Hình 2.10 Thuật toán IB tìm MPP

Với kỹ thuật IB, số bước lặp đã giảm đáng kể. Không nên chọn ∆V lớn vì có thể vượt quá VOC khi
tăng V. Kinh nghiệm cho thấy nên chọn ∆V<(VOC-Vmpp) thì chắc chắn chương trình sẽ hội tụ.


-9-

2.3.2 Đánh giá tính chính xác của giải pháp đề xuất
Kỹ thuật tìm MPP đã đề xuất được kiểm nghiệm trên MF165EB3, SV-55 (xét trên 1 panel). Kết quả
tính toán thông số tại MPP của hai loại PVg ở STC được cho trong bảng 2.3.
Bảng 2.3 Kết quả tính toán thông số tại MPP ở STC sử dụng kỹ thuật IB
Loại PVg

MF165EB3 (Mitsubishi)

SV-55 (Schott-Germany)

Kết quả tính toán

Pmpp= 165.2 W,

Pmpp= 55 W,

Vmpp=24.2 V, Impp = 6.83 A

Vmpp=18.4 V, Impp = 2.99 A

99.88%

100%

Độ chính xác của công suất

Với việc tính toán áp dụng cho hai loại PVg trên cho thấy các kết quả thu được từ thuật toán IB ở STC
đã gần như chính xác với các giá trị do nhà sản xuất công bố. Điều này cũng thể hiện tính chính xác của thuật
toán Newton-Raphson khi xác định thông số ẩn cho PVg và độ tin cậy của thuật toán IB.
2.4 Mô hình hóa đầy đủ cho nguồn pin mặt trời
2.4.1 Quy đổi giá trị các thông số từ điều kiện vận hành tiêu chuẩn về điều kiện vận hành bất kỳ
Bằng những thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, giá trị các thông số của PVg ở trạng thái vận hành
với những giá trị bất kỳ của (G, T) có thể được quy đổi từ giá trị của các đại lượng đó ở STC như sau:
Iph=
G,T

Rp

RS

G,T

G,T

G


{Iphstc 1 + CTI (T − Tstc ) } , ISC = ISCstc  G + CTI (T − Tstc )  ,
G,T
G stc
G

 stc


= R pstc

G stc
,
G

= R Sstc ,

VOC

= VOCstc 1 + CTV (T − Tstc )  + Vt ln

G,T

T
Vt G,T = Vtstc
,
Tstc

Pmpp

T

G
,
G stc

= Pmppstc [1 + C TP (T − Tstc )]

trong đó:các đại lượng có ký hiệu “stc” nhận các giá trị ở STC; T, Tstc nhận giá trị đơn vị 0K.
Nhờ sử dụng kỹ thuật IB và các công thức kinh nghiệm trên, các tính toán cho thấy n phụ thuộc vào
một biến duy nhất là T và biến thiên theo quy luật n giảm khi T tăng.
2.4.2 Xây dựng mới hàm số n(T)
Hàm số phù hợp nhất biểu diễn mối quan hệ giữa n và T là dạng hàm số bậc 2:

n = a + bx + cx 2
trong đó: x= T - Tstc
Dựa trên kết quả của thuật toán IB để xác định một số cặp giá trị (n, T) và phương pháp bình phương
cực tiểu, giá trị a, b, c sẽ thỏa mãn:
ka + ( x1 + ... + x k )b + ( x12 + ... + x 2k )c = n1 + ... + n k

2
2
3
3
( x1 + ... + x k )a + ( x1 + ... + x k )b + ( x1 + ... + x k )c = n1x1 + ... + n k x k
 2
2
3
3
4
4
2
2
( x1 + ... + x k )a + ( x1 + ... + x k )b + ( x1 + ... + x k )c = n1x1 + ... + n k x k

Áp dụng cho MF165EB3 và SV-55:

n (T ) MF165EB3 = 1 − 0.008017 (T − Tstc ) +

9
(T − Tstc ) 2
400000


-10-

n(T)SV −55 =
1−

91
1
(T − Tstc ) +
(T − Tstc ) 2
10000
20000

Hàm n(T) đã xác định ở trên sẽ giúp tăng độ chính xác khi xác định MPP và mô tả toán học của PVg.
2.4.3 Mô hình hóa đầy đủ cho nguồn pin mặt trời
Quá trình mô hình hóa đầy đủ cho PVg dưới những điều kiện vận hành khác nhau đặc trưng bởi cặp
giá trị (G, T) được mô tả trên hình 2.18.
Đo lường

Datasheet
của PVg

Thuật toán
NewtonRaphson

G
T
CTV
CTI
VOC
ISC
Vmpp
Impp
ở STC
Vt
Iph
RS
Rp
I0
ở STC

Sử dụng công
thức quy đổi về

Iph
I0

Phương

hành bất kỳ và

Vt

trình

Nguồn

n(T) để quy đổi

Rp

(2.6)

dòng

giá trị các tham

RS

số từ STC về giá

Giá trị

trị hiện thời

vận hành

điều kiện vận

ipv

vpv

hiện thời

Hình 2.18 Mô hình hóa đầy đủ PVg

Một điều đáng lưu ý ở đây là việc mô hình hóa đầy đủ, xác định chính xác thông số tại MPP chỉ được
áp dụng trong các hệ thống có quy mô công suất lắp đặt của PVg ở mức vừa và nhỏ. Nguyên nhân của điều
này là nhằm tránh sự làm việc không đồng đều giữa các cell của PVg trong những điều kiện vận hành thực
tế.
2.5 Kết luận chương 2
Các kết quả nghiên cứu trong chương 2 đã đạt được mục tiêu đề ra, cụ thể là:
• Xây dựng thành công bài toán xác định các thông số ẩn cho cấu trúc PVg bất kỳ nhờ vận dụng
phương pháp Newton-Raphson.
• Xây dựng mới kỹ thuật IB cho bài toán xác định chính xác thông số tại MPP: kỹ thuật dò xác định
các cặp (vpv(i), ipv(i)) trên đường cong vpv-ipv và kỹ thuật chia đôi để tìm điểm có công suất lớn nhất. Với kỹ
thuật IB, nhóm các kỹ thuật offline đã được bổ sung thêm một giải pháp tìm MPP mới với độ chính xác cao
và giảm được khối lượng tính toán.
• Xây dựng mới giải pháp xác định mối quan hệ giữa n và T: hàm số n(T) được xác định dựa trên sự
kết hợp phương pháp bình phương cực tiểu với các công thức kinh nghiệm về sự biến thiên của các thông số
theo (G, T), datasheet của nhà sản xuất và kết quả của kỹ thuật IB. Giải pháp này giúp mô hình hóa đầy đủ
cho cấu trúc PVg bất kỳ trở nên rõ ràng và kết quả tìm MPP ở điều kiện vận hành bất kỳ chính xác hơn.
Các kết quả nghiên cứu trên đã giúp xây dựng phương pháp luận khoa học cho bài toán xác định chính
xác thông số tại MPP khi sử dụng thông tin từ PYR và TempS ở điều kiện vận hành bất kỳ. Đồng thời, các
kết quả tính toán được về MPP sẽ được sử dụng để cung cấp thông tin cho bộ điều khiển trong chương 3.


-11-

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGUỒN PIN MẶT TRỜI THEO MÔ HÌNH
ĐẦY ĐỦ
3.1 Cấu trúc điều khiển hệ thống
Cấu trúc hệ thống điều khiển PVg thông qua BBĐ DC/DC và BBĐ DC/AC được mô tả trên hình 3.1.

Mặt trời
Điều khiển phía PVg

Điều khiển phía lưới
DCbus
DC

DC
PVg
PYR

G

vpv

ipv

MBA

L

DC

AC

CS1

CS2

~

Lưới
điện

TempS
iL, iC

Đo lường
T

ug
Vdc

Bộ điều khiển
phía PVg
mref

MPPT
(kỹ thuật IB)

Bộ điều khiển
phía lưới

θ

ig

PLL

Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển khai thác PVg theo mô hình đầy đủ

Khối MPPT thực hiện tính toán để đưa ra giá trị mref tương ứng với MPP. Tùy theo loại kỹ thuật điều
khiển là SMC hay AVC mà mref có thể là Pmpp hoặc Vmpp. Nhiệm vụ của bộ điều khiển phía PVg là đưa được
toàn bộ công suất tại MPP về DCbus. Nhiệm vụ của khối điều khiển phía lưới là điều khiển giữ điện áp trên
DCbus ở giá trị không đổi, hòa đồng bộ với lưới và phát được công suất từ DCbus vào lưới.
3.2 Cơ sở lý thuyết điều khiển và mô tả toán học các bộ biến đổi
3.3 Điều khiển khai thác điểm công suất cực đại của nguồn pin mặt trời theo mô hình đầy đủ ở trạng
thái vận hành bất kỳ
3.3.1 Phương pháp IB-SMC
3.3.1.1 Nguyên lý chung của phương pháp IB-SMC
Phương pháp IB-SMC là sự kết hợp giữa kỹ thuật IB với kỹ thuật SMC để điều khiển BBĐ DC/DC.
Thông qua việc lựa chọn mặt trượt, tín hiệu điều khiển tương đương ueq sẽ được xác định để thiết lập xung
điều khiển CS1 gửi đến SW đặt trong BBĐ DC/DC nhằm di chuyển điểm vận hành hiện thời đến đích mref
mong muốn mới (MPP mới). Cấu trúc điều khiển theo phương pháp IB-SMC được mô tả như trên hình 3.9.
BBĐ DC/DC
PVg
vpv ipv
G
T

mref
MPPT
(kỹ thuật IB)

iC

Mặt trượt h=0

Cpv
Bộ điều khiển ueq
IB-SMC

SW
CS1

DCbus

Bộ phát
xung

Hình 3.9 Cấu trúc điều khiển PVg theo phương pháp IB-SMC

Việc lựa chọn mặt trượt phải căn cứ vào đặc điểm của BBĐ DC/DC để ueq phải có chứa mối tương
quan ipv/iL với BBĐ DC/DC buck hoặc phải có chứa mối tương quan (Vdc – vpv)/Vdc với BBĐ DC/DC boost.
Tương ứng với sự khác nhau của mặt trượt được lựa chọn, thông tin về mref trích xuất từ MPPT cũng khác
nhau. Cụ thể, mref được chọn là Pmpp với BBĐ DC/DC buck hoặc Vmpp với BBĐ DC/DC boost. Khi kết hợp


-12-

kỹ thuật SMC với kỹ thuật IB, các giá trị vận hành mong muốn (tại MPP) đã được xác định trước và được
coi là không đổi trong quá trình đưa điểm vận hành hiện thời về MPP. Đây cũng chính là sự khác biệt giữa
phương pháp IB-SMC với sự kết hợp kỹ giữa thuật SMC và các kỹ thuật tìm MPP trước đây.
3.3.1.2 Phương pháp IB-SMC cho BBĐ DC/DC buck
Mặt trượt: h = x 2i pv − Pmpp + K a iC = 0
trong đó: Pmpp là công suất tại MPP cần đạt đến tại thời điểm xét, ipv là hàm của x2, Ka (W/A) là đại lượng
đánh giá độ trượt của công suất theo dòng điện và có ảnh hưởng đến dải trễ của đường đặc tính công suất.
Tín hiệu điều khiển tương đương:
u eq =

i pv 

∂i pv
 i pv + x1
Cpv 
∂x 2


 Vdc R dc 
x1 
+
 + Ka 
 Ldc Ldc 

∂i pv 
x1 
x2
 i pv + x1
 + Ka
Cpv 
Ldc
∂x 2 

3.3.1.3 Phương pháp IB-SMC cho BBĐ DC/DC boost
Mặt trượt:

h = K b (x 2 − Vmpp ) + K ciC = 0

trong đó: Vmpp là công suất tại MPP cần đạt đến tại thời điểm xét, ipv là hàm của x2, Kb là số thực đặc
trưng cho dải trễ của điện áp phát ra từ PVg, Kc (V/A) là đại lượng đánh giá độ trượt của điện áp theo dòng
điện.
Tín hiệu điều khiển tương đương:

u eq (t) =

Vdc − x 2 Ldc  K b di pv  i pv − x1
+
+


Vdc
Vdc  K c dx 2  C pv

3.3.1.4 Chiến lược điều khiển BBĐ DC/DC theo phương pháp IB-SMC
Giá trị của các hệ số Ka, Kb, Kc có ảnh hưởng đến quá trình trượt từ điểm vận hành này về điểm vận
hành khác, thiết lập vùng ổn định cũng như vùng lân cận của mặt trượt và hạn chế hiện tượng chattering để
quỹ đạo di chuyển của điểm vận hành luôn thỏa mãn 0 ≤ |h| ≤ δ (giá trị +δ tạo đường biên h+ và -δ tạo đường
biên h-). Trong đó, giá trị của Ka và Kb phải phụ thuộc vào G để các đường biên có dạng cong và vùng lân
cận của mặt trượt có xu hướng hẹp lại khi G có giá trị nhỏ như mô tả trên hình 3.10.
δδ

p
h+

h+

hv

a. Mặt phẳng v-p

δ

i

δ

h-

v

b. Mặt phẳng v-i

Hình 3.10 Dạng quỹ đạo trượt về MPP mới khi điều khiển theo phương pháp IB-SMC
Trong đó: Đường màu nâu biểu diễn mặt trượt, các đường màu xanh biểu diễn các đường biên h+ và h-,
các đường mũi tên màu đỏ biểu diễn quá trình di chuyển của điểm làm việc hiện tại về điểm làm việc mới.
Với các phân tích trên, MPPT sử dụng kỹ thuật IB đã cung cấp thông tin chính xác về đích cần đạt đến
(thông số tại MPP) để bộ điều khiển sử dụng kỹ thuật SMC chuyển trạng thái vận hành của BBĐ DC/DC
buck, BBĐ DC/DC boost tương ứng với điểm vận hành mong muốn của PVg, qua đó giúp khai thác công
suất tại MPP đưa đến DCbus. Chiến lược điều khiển theo phương pháp IB-SMC được mô tả trên hình 3.11.


-13-

3.3.1.5 Mô phỏng đánh giá phương pháp IB-SMC

Start

Mô phỏng được thực hiện trên Matlab/Simulink với

Đo G, T

T=40 C. Panel PVg được sử dụng là MF165EB3. Thông số
0

MPPT (Kỹ thuật IB)

BBĐ: Cuộn cảm (Rdc=0.5Ω, Ldc=0.008 H), Cpv=0.001 F với

Thông số tại MPP (Vmpp, Pmpp)

BBĐ DC/DC buck và Cpv=0.0001 F với BBĐ DC/DC boost, tần
số đóng cắt: fS=50 kHz. Điện áp trên DCbus: Vdc= 12 V (với

Xác định ueq (Kỹ thuật SMC)

BBĐ DC/DC buck) và Vdc= 48 V (với BBĐ DC/DC boost).

Gửi xung điều khiển đến SW

Tham số cho bộ điều khiển IB-SMC ứng với BBĐ DC/DC buck

Đo vpv, ipv
Tính ppv=vpvipv

là Ka= -0.05xG/Gstc và BBĐ DC/DC boost là Kb= -0.183xG/Gstc,
Kc= -1.

S

h=0
Đ

Điện năng thu được từ PVg trong khoảng (0÷t):

t

Duy trì ueq(t)=ueqref tại h=0

A(t) = ∫ p pv (t)dt
0

Tiếp tục thực hiện
(cài đặt thời gian)

Điện năng mong muốn thu được trong khoảng (0÷t):
t

A mpp (t) = ∫ Pmpp (t)dt

S

Có sự thay đổi G, T

Hình 3.11 Chiến lược điều khiển theo
phương pháp IB-SMC cho BBĐ DC/DC

Hiệu quả năng lượng trong khoảng thời gian (0÷t):
A(t)
100%
A mpp (t)

1000

G (W/m2)

H% =

Stop

Đ

Đ

0

S

950
900
850
800
0

Kết quả mô phỏng đáp ứng của PVg khi áp dụng

toàn năng lượng của PVg ở mọi thời điểm (hiệu quả năng
lượng 99.83% với cả BBĐ DC/DC buck và BBĐ DC/DC

1.5
Thoi gian (s)

2

2.5

3

160

140

120

IB-SMC BBD DC/DC buck

phương pháp IB-SMC đã khai thác được gần như hoàn

1

a. Sự biến thiên của G

phương pháp IB-SMC cho BBĐ DC/DC buck và DC/DC
boost được mô tả trên hình 3.16. Kết quả cho thấy

0.5

A(t)=3x136 Ws

100

80
p pv (t)
Pmpp(t)
A(t)

60

40

20

boost).

0

0

0.5

3.3.2 Phương pháp IB-AVC

1

1.5
Thoi gian (s)

2

2.5

3

b. BBĐ DC/DC buck
160

3.3.2.1 Nguyên lý chung của phương pháp IB-AVC
đưa vpv từ trạng thái vận hành bất kỳ về Vmpp. Cấu trúc
điều khiển theo phương pháp IB-AVC được mô tả trên
hình 3.17.

IB-SMC BBD DC/DC boost

Phương pháp IB-AVC sử dụng kỹ thuật AVC để

140
120

A(t)=3x136 Ws

100
80
ppv(t)
Pmpp(t)
A(t)

60
40
20
0

0

0.5

1

1.5
Thoi gian (s)

2

2.5

3

c. BBĐ DC/DC boost
Hình 3.16 Đặc tính ppv, Pmpp, A(t) khi điều khiển BBĐ
DC/DC theo phương pháp IB-SMC
BBĐ DC/DC

SW
Cuộn cảm
DCbus
vpv
CS
1
iL
Bộ điều
Bộ điều
Vmpp
d Bộ phát
iLref
khiển
khiển

xung
+
+
điện áp
dòng điện
Hình 3.17 Mạch vòng điều khiển PVg theo phương pháp IB-AVC
PVg


-14-

Cấu trúc mạch vòng dòng điện, mạch vòng điện áp được mô tả trên hình 3.18.
iLref +

Gci(s)

-

d

GPWM(s)

Gid(s)

iL

Vmpp +

Gcv(s)

-

Gfi(s)

vpv

Gvi(s)

Gk(s)
Gfv(s)

a. Cấu trúc mạch vòng dòng điện

b. Cấu trúc mạch vòng điện áp
Hình 3.18 Cấu trúc mạch vòng dòng điện và mạch vòng điện áp điều khiển BBĐ DC/DC

3.3.2.2 Phương pháp IB-AVC cho BBĐ DC/DC buck
K
Bộ điều khiển Gci cho mạch vòng dòng điện: G=
K ip + ii trong đó: K ip =
ci

Ldc
,
2Vmpp TS

Bộ điều khiển Gcv cho mạch vòng điện áp:

Cpv Vmpp

s

K vi
G=
cv K vp +
s

trong đó: K vp =

5Vdc TS

K ii =

, K vi =

R dc
2Vmpp TS

Vmpp
5Vdc TS R eq

với R =
eq R p + R S
3.3.2.3 Phương pháp IB-AVC cho BBĐ DC/DC boost
K
Bộ điều khiển Gci cho mạch vòng dòng điện: G=
K ip + ii
ci
s

K
Bộ điều khiển Gcv cho mạch vòng điện áp: G=
K vp + vi
cv
s

trong đó: K = Ldc , K = R dc
ip
ii
2Vdc TS

2Vdc TS

Cpv

1
5TS R eq

trong đó: K vp =

3.3.2.4 Chiến lược điều khiển BBĐ DC/DC theo phương pháp IB-AVC
Trong điều kiện vận hành luôn thay đổi về (G, T), thông số
của bộ điều khiển cũng thay đổi theo nên sẽ là bộ điều khiển thích

5TS

, K vi =

Start
Đo G, T

nghi. Hằng số thời gian của mạch vòng dòng điện Ti=Ldc/Rdc và

MPPT (Thuật toán IB)

của mạch vòng điện áp Tv=CpvReq. Trong đó, Req của PVg từ cỡ
panel trở lên luôn nhận giá trị trên 1 kΩ, Ldc thường nhận giá trị

Vmpp, Impp

(10-2 ÷ 10-3) H, Rdc nhận giá trị cỡ từ 10-2 đến vài Ω. Đồng thời Req

Đo vpv

có xu hướng tăng khi G giảm. Như vậy, có thể dễ dàng lựa chọn

Bộ điều khiển IB-AVC

các thông số của mạch để giá trị của Ti luôn đảm bảo nhỏ hơn Tv

|Vmpp-vpv|>ε
Đ

trong mọi điều kiện vận hành (hằng số thời gian của mạch vòng
ngoài lớn hơn mạch vòng trong). Phân tích này đã cho thấy việc
thiết kế các bộ điều khiển đã đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật

Duy trì vpv=Vmpp
S

khi sử dụng cấu trúc hai mạch vòng xếp chồng. Chiến lược điều

Tiếp tục thực hiện
(cài đặt thời gian)

khiển theo phương pháp IB-AVC được mô tả trên hình 3.20.
3.3.2.5 Kết quả mô phỏng phương pháp IB-AVC
Sử dụng PVg loại MF165EB3, kết quả mô phỏng được mô

Đ

Đ
Có sự thay đổi G, T

S

S
Stop
S

Hình 3.20 Chiến lược điều khiển theo
phương pháp IB-AVC cho BBĐ DC/DC

tả trên hình 3.24. Các kết quả mô phỏng cho thấy ppv(t) luôn bám
Pmpp(t) ở cả những thời điểm không có sự biến thiên của G (duy trì ổn định tĩnh) hoặc ở những thời điểm có
sự tăng, giảm của G (đảm bảo ổn định động) trong quá trình vận hành PVg. Với cả hai BBĐ, phương pháp
IB-AVC đã giúp khai thác được gần như hoàn toàn năng lượng của PVg (99.9% với cả hai loại BBĐ DC/DC
buck và boost).

-15-

3.3.3 So sánh hiệu quả năng lượng và khả năng ứng dụng
Các kết quả mô phỏng cho thấy MPPT sử dụng

G (W/m2)

1000

các kỹ thuật tìm MPP trước đây (CV, Temp, P&O, OV)

800
0

IB-AVC BBD DC/DC buck

100

A(t)=3x136.2 Ws

80
p pv (t)
Pmpp(t)
A(t)

60

40

20

0

0

0.5

xác của PVg với sự chủ động trong việc xác định sự

lượng gần như tương đương nhau. Điều này cho thấy
hiệu quả khai thác năng lượng từ PVg chỉ phụ thuộc vào
kỹ thuật tìm MPP mà không phụ thuộc vào loại kỹ thuật
điều khiển hoặc loại BBĐ được sử dụng.

1.5
Thoi gian (s)

2

2.5

3

160
140

IB-AVC BBD DC/DC boost

đó phương pháp IB-SMC và IB-AVC cho hiệu quả năng

1

b. BBĐ DC/DC buck

biến thiên của mức năng lượng đầu vào nhờ PYR và

AVC sẽ giúp nâng cao khả năng khai thác PVg, trong

3

120

tìm MPP trước đây do có sự kết hợp của mô hình chính

kỹ thuật IB trong MPPT kết hợp với kỹ thuật SMC hoặc

2.5

2

1.5
Thoi gian (s)

140

kiện vận hành về (G, T) và luôn cao hơn các kỹ thuật

TempS. Điều này cho thấy giải pháp điều khiển sử dụng

1

160

này đã thể hiện đúng bản chất của các kỹ thuật tìm MPP

năng lượng cao nhất (gần như tuyệt đối) trong mọi điều

0.5

a. Sự biến thiên của G

lượng cao khi G gần với Gstc hoặc T gần với Tstc. Điều

thời, MPPT sử dụng kỹ thuật IB luôn cho cho hiệu quả

900
850

đã bộc lộ những nhược điểm chỉ đạt hiệu quả năng

truyền thống như đã phân tích trong chương 1. Đồng

950

120

A(t)=3x136.2 Ws

100
80

ppv(t)
Pmpp(t)
A(t)

60
40
20
0

0

0.5

1

1.5
Thoi gian (s)

2

2.5

3

c. BBĐ DC/DC boost
Hình 3.24 Đặc tính ppv, Pmpp, A(t) khi điều khiển BBĐ
DC/DC theo phương pháp IB-AVC

Kỹ thuật SMC yêu cầu độ chính xác cao đối với
các thiết bị đo lường để có được thông tin chính xác về dòng điện tức thời iC và các giá trị của (G, T) trong

khi các ứng dụng thực tế luôn gặp phải một số vấn đề bất cập như: sai số và giới hạn của các thiết bị đo
lường, độ trễ thời gian thu thập và xử lý thông tin. Các vấn đề trên đều có thể khắc phục được bằng các giải
pháp kỹ thuật cao nhưng sẽ khiến cho giá thành toàn hệ thống tăng lên rất nhiều. Khi những vấn đề về kỹ
thuật và giá thành được khắc phục, kỹ thuật SMC mới có thể áp dụng rộng rãi trong các hệ thống khai thác
PVg. Trong khi đó, việc điều khiển đưa điện áp ở đầu vào BBĐ DC/DC về giá trị đặt đối với kỹ thuật AVC
được thực hiện đơn giản hơn, mặc dù có sự dao động xung quanh giá trị đặt với biên độ nhỏ nhưng sự dao
động này khá tương đồng với cách thức hoạt động của PVg khi vpv luôn có xu hướng dao động dù chỉ có
những tương tác rất nhỏ khi tải thay đổi (do quá trình chuyển mạch SW gây nên). Hơn nữa, giá trị của Vmpp
cũng không thay đổi nhiều khi (G, T) khi có sai lệch nhất định nào đó gây ra bởi sai số của các thiết bị đo
lường và các tính toán trong MPPT.
Các phân tích trên cho thấy bộ điều khiển phía PVg sử dụng kỹ thuật AVC thường được lựa chọn
nhiều hơn so với kỹ thuật SMC trong các ứng dụng thực tế. Trong luận án này, kỹ thuật AVC sẽ được tiếp
tục sử dụng để điều khiển PVg cho bài toán ghép nối lưới và thực nghiệm.
3.4 Điều khiển ghép nối lưới cho nguồn pin mặt trời
3.4.1 Cấu trúc điều khiển ghép nối lưới
Cấu trúc điều khiển ghép nối lưới được áp dụng trong luận án này có dạng kinh điển như mô tả trên
hình 3.31.


-16Vdc
Vdcref

ig
Bộ điều igref
khiển điện áp
+

+

-

Bộ điều khiển uref
Bộ điều chế
dòng điện
xung điều khiển

CS2

Hình 3.31 Cấu trúc điều khiển phía lưới

3.4.2 Mô phỏng hệ thống điều khiển ghép nối lưới cho nguồn pin mặt trời
PVg có cấu trúc ghép nối tiếp 15 panel MF165EB3 thành array và ghép song song 16 array. Thông số
BBĐ DC/DC boost: Rdc=0.1Ω, Ldc=0.02H, Cpv=10-3 F. Thông số DCbus: Cdc=5x10-3 F, Vdc=804 V. Tần số
đóng cắt: fS=50 kHz. Thông số MBA: SđmBA= 40 kVA, RBA = 0.00019 Ω, LBA = 8.84x10-4 H. Bộ lọc:
Rlọc= 0.0001 Ω, Llọc= 4.5x10-4 H. Thông số G và T đã được xét trong mục 3.3. Thông số điều khiển BBĐ
DC/AC: Kii=1.825, Kip=0.83 với bộ điều khiển dòng điện; Kui=66.1, Kup=2.68 với bộ điều khiển điện áp. Kết
quả mô phỏng các đường đặc tính công suất được biểu diễn trên hình 3.35 và hình 3.38.
45
40

35
30

30
25

Cong suat

Cong suat (kW) va dien nang A(t) (kWs)

40
35

A(t)=3x32.54 kWs

20
ppv(t)
Pmpp(t)
A(t)

15

20
Pinv (kW)
Qinv (kVAr)
ppv(kW)

15

10

10

5
0

25

5
0

0

0.5

1

1.5
Thoi gian (s)

2

2.5

3

Hình 3.35 Đặc tính ppv(t), Pmpp(t), A(t)

0

0.5

1

1.5
Thoi gian (s)

2

2.5

3

Hình 3.38 Đặc tính ppv(t) và công suất phát vào lưới

Kết quả mô phỏng trên hình 3.35 cho thấy đường ppv(t) đã bám đường Pmpp(t) gần như tức thời khi có
sự biến động về G (đảm bảo khả năng ổn định động) và duy trì vận hành tại MPP khi không có sự biến thiên
về G (đảm bảo khả năng ổn định tĩnh). Quá trình vận hành trong kịch bản đang xét đã thu được 99.9% năng
lượng từ PVg chứng tỏ sự kết hợp rất tốt giữa quá trình điều khiển giữa BBĐ DC/DC và DC/AC để hấp thụ
được hết công suất từ PVg và phát vào lưới. Trong 0.13s đầu tiên trên hình 3.38, BBĐ DC/AC có vai trò hấp
thụ công suất từ lưới để nạp cho Cdc và đưa Vdc ở giá trị đặt. Vì vậy, khi Vdc chưa đạt giá trị đặt thì cuộn cảm
trong BBĐ DC/DC có vai trò tích trữ toàn bộ năng lượng từ PVg. Sau khi Vdc đã đi vào ổn định, cuộn cảm
giải phóng năng lượng khiến đường Pinv(t) cao hơn ppv(t) trong khoảng thời gian 0.1s, đồng thời Cdc cũng giải
phóng năng lượng tích lũy khiến đường Qinv(t) phải sau 1s mới đi vào ổn định. Kết quả mô phỏng dòng điện
iinv và điện áp uinv pha A ở đầu ra BBĐ DC/AC ở thời điểm 1s và 2s được biểu diễn trên hình 3.39 và hình
3.40. Các kết quả mô phỏng cho thấy dòng điện và điện áp phát ra có dạng sin chuẩn, dòng điện luôn chậm
pha hơn điện áp và có biên độ tăng khi G tăng (thời điểm 1s) hoặc biên độ giảm khi G giảm (thời điểm 2s).
400

400

300

Dong dien va dien ap dau ra BBD DC/AC

Dong dien va dien ap dau ra BBD DC/AC

300

200

60
0
-60

-200

-300

-400
0.9

Dien ap pha A (V)
Dong dien pha A (A)
0.92

0.94

200

60
0
-60

-200

-300

0.96

0.98

1

1.02

1.04

1.06

Thoi gian (s)

Hình 3.39 Dòng điện iinv và điện áp uinv
ở đầu ra BBĐ DC/AC thời điểm 1s

1.08

1.1

-400
1.9

Dien ap pha A (V)
Dong dien pha A (A)
1.92

1.94

1.96

1.98

2

2.02

2.04

2.06

2.08

2.1

Thoi gian (s)

Hình 3.40 Dòng điện iinv và điện áp uinv
ở đầu ra BBĐ DC/AC thời điểm 2s

Các kết quả mô phỏng cho thấy THD của iinv chỉ chiếm 0.31% và uinv chỉ chiếm 0.37%. Đối chiếu với
tiêu chuẩn IEEE1547 quy định cho việc ghép nối PVg vào mạng điện phân tán, hàm lượng THD của iinv và
uinv nhỏ hơn rất nhiều so với quy định (5% và 3%). Điều này cho thấy việc xây dựng các bộ điều khiển đã
đáp ứng được các yêu cầu về khai thác năng lượng từ PVg và các yêu cầu ghép nối lưới.


-17-

3.5 Kết luận chương 3
Dựa trên mô hình đầy đủ và nhận dạng chính xác thông số tại MPP của PVg đã xây dựng được trong
chương 2, kết quả nghiên cứu của chương 3 đã đạt được các mục tiêu đề ra:
• Xây dựng được cấu trúc điều khiển kết hợp kỹ thuật IB với kỹ thuật SMC hoặc AVC để điều khiển

chế độ làm việc cho PVg, được gọi là phương pháp IB-SMC hoặc phương pháp IB-AVC. Các phương pháp
IB-SMC và IB-AVC đã đem lại một góc nhìn khác và cách giải quyết vấn đề khác biệt so với các phương
pháp trước đây trong vấn đề điều khiển và thiết kế bộ điều khiển khi muốn thực hiện mục tiêu khai thác tối
đa khả năng phát công suất của PVg ở mọi điều kiện vận hành. Việc thực hiện mô phỏng cho 1 panel
MF165EB3 sử dụng kỹ thuật IB trong MPPT đã cho thấy rõ hiệu quả năng lượng cao hơn hơn hẳn cho với
các các kỹ thuật tìm MPP trước đây. Đồng thời, kết quả mô phỏng đã chỉ ra phương pháp IB-SMC và
phương pháp IB-AVC cho hiệu quả năng lượng tương đồng và gần như tuyệt đối, luôn duy trì được công
suất tại MPP tại mọi thời điểm (khả năng đáp ứng tĩnh và động rất tốt). Điều này cho thấy hiệu quả năng
lượng có được phụ thuộc chủ yếu vào kỹ thuật tìm MPP và không phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật điều khiển
hay loại BBĐ DC/DC được sử dụng. Điều này cho phép được lựa chọn phương pháp điều khiển dễ thực hiện
hơn, giá thành thấp hơn cho những đối tượng như PVg. Phân tích kỹ hơn cho thấy phương pháp IB-SMC yêu
cầu rất cao về độ chính xác của các thiết bị đo lường, giá thành cao khiến cho khả năng đưa vào những ứng
dụng thực tế bị hạn chế hơn so với phương pháp IB-AVC.
• Với việc kết hợp với phương pháp điều khiển IB-AVC cho BBĐ DC/DC boost, bộ điều khiển ghép
nối lưới áp dụng cho BBĐ DC/AC được xây dựng với vai trò giữ ổn định điện áp trên DCbus, liên kết giữa
DCbus với lưới điện và phát công suất từ PVg phát vào lưới. Nghiên cứu này được áp dụng để xây dựng cấu
trúc điều khiển hoàn chỉnh cho hệ thống khai thác năng lượng từ PVg kết nối lưới 3 pha. Thực hiện mô
phỏng cho một cấu trúc PVg ghép, các kết quả mô phỏng đã cho thấy hiệu quả năng lượng và khả năng ứng
dụng vào thực tế theo mô hình chính xác khi kết hợp phương pháp IB-AVC để điều khiển phía PVg và cấu
trúc điều khiển phía lưới trong các bài toán kết nối lưới.

CHƯƠNG 4
KIỂM CHỨNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH THIẾT BỊ THỰC
4.1 Xây dựng mô hình cấu trúc thiết bị thực
Mô hình thiết bị thực được xây dựng để đánh giá một số kết quả chọn lọc đã đạt được trong luận án
bao gồm hai hệ thống riêng biệt với cấu trúc như mô tả trên hình 4.1, trong đó hệ thống 1 sử dụng kỹ thuật
tìm MPP truyền thống là CV, Temp hoặc P&O trong MPPT và hệ thống 2 sử dụng kỹ thuật IB trong MPPT.
Mặt trời

DCbus

+

+

SWt2
BBĐ
SV-55
TempS -

PYR

T
G

Rt

DC/DC
vpv

ipv

-

CSt
iaq

Hệ thống 1: CV, Temp hoặc P&O
Hệ thống 2: Kỹ thuật IB

it

Ắc quy
Vdc

Hình 4.1 Mô hình thiết bị thực

4.2 Các thiết bị chính
Cách thức lắp đặt, đấu nối và cài đặt các thiết bị trên mô hình thực được mô tả trên hình 4.6.


-18Tải động
Hai mạch lực và
mạch điều khiển
Máy tính để
giám sát/thu thập
các thông số tức
thời để vẽ đồ thị
a. Đấu nối các thiết bị và cài đặt

Ắc quy

b. Chi tiết mạch lực, mạch điều khiển, ắc quy, tải, máy tính
Panel SV-55
PYR
TempS đo nhiệt độ
panel SV-55
c. Panel SV-55, TempS, PYR
Hình 4.6 Các thiết bị trên mô hình thực

4.3 Phương thức vận hành mô hình thiết bị thực
Phương thức vận hành mô hình thiết bị thực được mô tả trên hình 4.10.
Bộ điều khiển giữ
MPPT (kỹ thuật Vmpp
vpv=Vmpp và điều
CV, Temp, P&O)
khiển tải động
Chip xử lý chính
ATMega328P

ipv

A/D

vpv

Tính Apv

Cáp nối máy tính
với mainboard 1
- Hiển thị tất cả các thông số đo được
thời gian thực.
- Vẽ đồ thị G, T, Pmpp, Vmpp, ppv, vpv, ipv.

T

A/D
Chip xử lý
MCP 3008

CS1

BBĐ
DC/DC 1

Đo vpv, ipv, idc, it Vdc

Máy tính
điều khiển
/giám sát

- Gửi thông tin khởi chạy
mainboard, chọn kỹ thuật tìm
MPP để vận hành.
- Bắt đầu hay kết thúc tính Apv,
Ampp đến 2 chip xử lý
ATMega328P.
- Thiết lập giá trị điện áp trên
DCbus và kích hoạt tải động

Cáp nối máy tính với
mainboard 2

Chip xử lý MAX 232
Chuyển đổi giao thức truyền thông
Tính Ampp

G

Tải động

Mainboard hệ thống 1

Chuyển đổi giao thức truyền thông
Chip xử lý MAX 232

Mainboard hệ thống 2

CSt1

Pmpp

Tính Apv
ipv vpv

A/D

Bộ điều khiển giữ
vpv=Vmpp và điều
Vmpp
khiển tải động
Chip xử lý chính ATMega328P

MPPT (kỹ
thuật IB)

Đo vpv, ipv, idc, it Vdc
CS2

BBĐ

DC/DC 2

CSt2

Tải động

Hình 4.10 Phương thức vận hành mô hình thiết bị thực


-19-

4.4 Kết quả thực nghiệm
4.4.1 Kiểm chứng tính chính xác của giải pháp đã đề xuất
Để kiểm chứng tính chính xác của giải pháp đã đề xuất thông qua biện pháp điều khiển giữ vpv ở giá trị
Vmpp do MPPT sử dụng kỹ thuật IB cung cấp, thực hiện lần lấy mẫu kiểm chứng thực nghiệm A1 trong
khoảng thời gian từ 12h40’30” đến 12h43’30 ngày 22/04/2017 và A2 trong khoảng thời gian từ 13h24’10”
đến 13h27’10” ngày 22/04/2017. Kết quả thực nghiệm được biểu diễn trên hình 4.11.

Đồ thị G, T

Đồ thị Pmpp, ppv

Đồ thị Vmpp, vpv, ipv
a. Lần lấy mẫu A1

b. Lần lấy mẫu A2

Hình 4.11 Kiểm chứng tính chính xác của các điểm mới trong luận án

Hai lần lấy mẫu A1 và A2 cho thấy G có thể có những thời điểm G chỉ tăng, giảm đơn thuần hoặc

biến thiên khá mạnh. Kết quả trên hình 4.11 đã cho thấy đường ppv, vpv vận hành thực tế gần như trùng khớp
với Pmpp(t), Vmpp(t) do MPPT tính toán được (chỉ có đôi chút dao động với độ lệch rất nhỏ do ảnh hưởng của


-20-

trễ, sai số đo lường và tính toán). Sự trùng khớp giữa các đại lượng tính toán với các đại lượng vận hành phát
ra từ PVg đã chứng minh bằng thực nghiệm sự đúng đắn của thuật toán Newton-Raphson tìm thông số ẩn
của PVg, thuật toán IB tìm MPP, hàm số n(T) các hệ phương trình quy đổi thông số từ STC về điều kiện vận
hành bất kỳ và kỹ thuật AVC và có khả năng giúp khai thác tối đa công suất thực sự của PVg.
4.4.2 Đánh giá hiệu quả năng lượng của giải pháp đã đề xuất
Để đánh giá hiệu quả năng lượng của giải pháp đã đề xuất, hiệu suất H% sẽ được xác định thông qua
các lần lấy mẫu tương ứng với từng cặp giữa kỹ thuật IB với kỹ thuật P&O (∆d=0.2%), kỹ thuật CV với kỹ
thuật Temp. Thời gian của mỗi lần lấy mẫu là 3 phút. Điện áp trên DCbus luôn được giữ ở giá trị 12V.
• So sánh kỹ thuật IB và kỹ thuật P&O (∆d=0.2%): Thực hiện lần lấy mẫu kiểm chứng thực nghiệm
B1 trong khoảng thời gian từ 10h07’20” đến 10h10’20” ngày 14/04/2017 và B2 trong khoảng thời gian từ
11h25’30” đến 11h28’30” ngày 22/04/2017. Kết quả thực nghiệm được biểu diễn trên hình 4.12.

Đồ thị G, T

Đồ thị Pmpp, ppv tương ứng với kỹ thuật IB

Đồ thị Pmpp , ppv tương ứng với kỹ thuật P&O
a. Lần lấy mẫu B1

b. Lần lấy mẫu B2

Hình 4.12 Đồ thị G, T, Pmpp, ppv khi so sánh kỹ thuật IB với kỹ thuật P&O

-21-

Hiệu quả năng lượng (đánh giá điện năng thu được từ PVg) tương ứng với hai lần lấy mẫu B1 và B2
được biểu diễn trong bảng 4.1.
Bảng 4.1 So sánh hiệu quả năng lượng của kỹ thuật IB với kỹ thuật P&O
Lần lấy mẫu B1

Lần lấy mẫu B2

Cặp so sánh

IB

P&O

IB

P&O

A(t) (Wphút)

67.7

59.4

80.9

76.3

Ampp (Wphút)

H%

68
99.56

81.6
87.36

99.14

93.5

• So sánh kỹ thuật IB và kỹ thuật CV: Thực hiện lần lấy mẫu kiểm chứng thực nghiệm C1 trong
khoảng thời gian từ 10h15’40” đến 10h18’40” ngày 14/04/2017 và C2 trong khoảng thời gian từ 13h33’ đến
13h36’ ngày 22/04/2017. Kết quả thực nghiệm được biểu diễn trên hình 4.13.

Đồ thị G, T

Đồ thị ppv, Pmpp tương ứng với kỹ thuật IB

Đồ thị Pmpp, ppv tương ứng với kỹ thuật CV
a. Lần lấy mẫu C1

b. Lần lấy mẫu C2

Hình 4.13 Đồ thị G, T, Pmpp, ppv khi so sánh kỹ thuật IB với kỹ thuật CV


-22-

Hiệu quả năng lượng tương ứng với hai lần lấy mẫu khi C1 và C2 được biểu diễn trong bảng 4.2.
Bảng 4.2 So sánh hiệu quả năng lượng của kỹ thuật IB với kỹ thuật CV
Lần lấy mẫu C1

Lần lấy mẫu C2

Cặp so sánh

IB

CV

IB

CV

A(t) (Wphút)

45.7

39.8

109.7

103.7

Ampp (Wphút)
H%

46.2

98.92

110.4
86.15

99.36

93.93

• So sánh kỹ thuật IB và kỹ thuật Temp: Thực hiện lần lấy mẫu kiểm chứng thực nghiệm D1 trong
khoảng thời gian từ 11h09’00” đến 11h12’00” ngày 21/04/2017 và D2 trong khoảng thời gian từ 10h53’40”
đến 10h56’40” ngày 22/04/2017. Kết quả thực nghiệm được biểu diễn trên hình 4.14.

Đồ thị G, T

Đồ thị Pmpp, ppv tương ứng với kỹ thuật IB

Đồ thị Pmpp, ppv tương ứng với kỹ thuật Temp
a. Lần lấy mẫu D1

b. Lần lấy mẫu D2

Hình 4.14 Đồ thị G, T, Pmpp, ppv khi so sánh kỹ thuật IB với kỹ thuật Temp