Ðiều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha cấp cho phụ tải không cân bằng ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ VĂN HUỆ

ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO
PHỤ TẢI KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ
THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ VĂN HUỆ

ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO
PHỤ TẢI KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ
THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Chuyên nghành
Mã số

: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
: 8520216

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. Đoàn Quang Vinh

Đà Nẵng – Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu tự bản thân tôi thực hiện.
Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Học viên

Võ Văn Huệ


ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO PHỤ TẢI
KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI
Học viên: Võ Văn Huệ. Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 8520216. Khóa: K33. Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây đã được sự dụng rộng rãi trong công nghiệp và
được ứng dụng trong tải ba pha cân bằng, điểm trung tính được cô lập, với dòng thứ tự
không bị triệt tiêu. Gần đây tải không cân bằng và phi tuyến được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp và dân dụng, dòng ba pha không cân bằng và xuất hiện dòng trung tính. Để
đáp ứng cho các phụ tải này, dây trung tính cần được tính đến và phương pháp điều khiển
bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây được cần đến. Do đó trong luận văn sau sẽ tiến hành nghiên
cứu về năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo vĩnh cửu và phương pháp điều
khiển nguồn năng lượng này cấp cho các phụ tải không cân bằng thông qua điều khiển bộ
nghịch lưu áp 3 pha 4 dây. Qua nghiên cứu này tác giả đã tóm tắt các kết quả đã đạt được
để phục vụ cho việc phát triển các dự án thực tế về hệ thống điện mặt trời trong tương lai,
dùng cho các phụ tải phân tán trong phạm vi hệ thống điện siêu nhỏ.

Từ khóa – Điều khiển; Ba pha không cân bằng; Nghịch lưu 3 pha 4 dây; Năng lượng mặt
trời; Tải không cân bằng.

INVERTER-CONTROLLED THREE PHASE VOLTAGE SOURCE PROVIDES
UNBALANCED LOAD APPLICATIONS IN SOLAR SYSTEM
Abstract - Three-phase voltage-source inverters 3 wires have been used extensively in
industry and application in three-phase balanced load, the neutral point is isolated, with no
order line eventually. Recently unbalanced and nonlinear loads are widely used in industry and
residential, unbalanced three-phase line and appears neutral line. In response to the load neutral
wire, this should be accounted for and method of voltage source inverter-controlled 3-phase 4
wires are needed. Thus in the following thesis will conduct research on solar energy is a
renewable energy source and the control method of permanent energy sources for the
unbalanced load control via voltage-source inverters 3 phase 4 wire. Through this research
author has summarized the results achieved in order to cater for the development of practical
projects on solar electric systems in the future, for the load dispersion in the range micro power
system.
Key words – Control; Unbalanced three-phase; Inverters 3 phase 4 wire; Solar energy;
Unbalanced load.


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .....................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH.....................................................................................................
MỞ ĐẦU
................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu: ............................................................................................... 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................................... 4
4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 4
5. Bố cục đề tài .............................................................................................................. 4

6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu ................................................................................ 4
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ............ 5
1.1. Phát triển điện mặt trời tại Việt Nam và tỉnh ĐăkLăk. ....................................... 5
1.2. Tế bào quang điện .................................................................................................. 13
1.2.1 Mạch tương đương của tế bào quang điện ........................................................ 14
1.2.2 Mạch tương đương tiêu chuẩn hơn của tế bào quang điện ............................... 15
1.2.3 Tế bào, khối, dãy năng lượng quang điện ......................................................... 18
1.2.4 Liên kết các khối để có được dãy năng lượng quang điện ................................ 19
1.2.5 Điều kiện chuẩn (STC) ....................................................................................... 23
1.3. Các điều kiện ảnh hưởng đến sự phát điện của pin quang điện........................ 24
1.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ chiếu nắng đến pin quang điện ......................... 24
1.3.2 Ảnh hưởng của sự che khuất đến pin quang điện .............................................. 25
1.3.3 Phương pháp giải quyết ..................................................................................... 26
1.3.4 Bypass diode ...................................................................................................... 27
1.3.5 Blocking diode ................................................................................................... 29
1.4. Hệ thống điện Mặt trời độc lập ............................................................................ 30
1.5. Hệ thống điện Mặt trời nối lưới............................................................................ 30
CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI
KẾT HỢP BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC ........................................................................... 32
2.1 Giới thiệu về bộ dò tìm điểm công suất cực đại (MPPT) .................................... 32
2.2 MPPT với giải thuật P&O ..................................................................................... 34
2.3 Điều khiển công suất cực đại theo I ...................................................................... 36
2.4 Bộ chuyển đổi DC/DC Boost Converter ............................................................... 38
2.5 Bộ MPPT kết hợp bộ chuyển đổi DC/DC Boost converter ................................. 41
CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI SỬ DỤNG NGHỊCH LƯU ÁP 3 PHA
4 DÂY
................................................................................................................. 44
3.1 Phân loại bộ nghịch lưu .......................................................................................... 44
3.1.1 Bộ nghịch lưu áp ba pha hai mức ...................................................................... 44
3.1.2 Các phương pháp điều khiểm bộ nghịch lưu áp ................................................ 45

3.1.3 Một số tiêu chí đánh giá kỹ thuật PWM của bộ nghịch lưu và các dạng sóng
mang dùng trong kỹ thuật PWM ................................................................................. 50
3.2 Phương pháp điều chế điều rộng xung PWM cho bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây .. 51
3.3 Mô phỏng bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây .............................................................. 53
3.4 Mô phỏng tổng hợp hệ thống ................................................................................. 55
3.5 Kết quả mô phỏng, phân tích và đánh giá ............................................................ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 63


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Ý nghĩa
Năng lượng phát ra trên một đơn vị diện tích của vật thể
E
(W/m2 µm)
T

σ
A
β
m
h
n
δ
βN
SC
IB

c
h

Id
I0
k
q
Vd
VOC
ISC
RP
RS
Vmodule
Pmodule
Imodule
IR
VR
Tcell
Tamb
S
IscI
Isc1-Sun
Insolation
Insolation1-sun

Nhiệt độ tuyệt đối (K)
Bước sóng (  m)
Hằng số Stefan boltzman
= 5.67 × 10-8 W/m2-K4
Diện tích toàn phần của bề mặt vật thể đen (m2)
Góc nghiêng của mặt trời so với mặt biển
Tỷ suất khối không khí
Độ dài đường tia mặt trời

Số ngày
Góc nghiêng
Góc của mặt trời so với mực nước biển
hằng số mặt trời= 1.377 kW/m2
Cường độ của tia sáng phản xạ tại bề mặt trái đất
Góc tới  tạo bởi tia sáng chiếu đến bề mặt tấm pin và
tia phản xạ của nó
Vận tốc ánh sáng=3x108 m/s
Hằng số Planck (= 6,626 x 10-34J-s)
Dòng qua diode
Dòng bão hòa
Hằng số Boltzmann’ = 1.381 x 10-23 J/K.
Điện tích 1 electron = 1.602 x 10-19 C
Điện áp hai đầu diode
Điện áp hở mạch
Dòng ngắn mạch
Điện trở rò
Điện trở nối tiếp
Áp của một khối pin quang điện
Công suất phát của một khối pin quang điện
Dòng của một khối pin quang điện
Dòng định mức
Áp định mức
Là nhiệt độ của tế bào quang điện (oC)
Nhiệt độ xung quanh
Độ chiếu nắng
Dòng ngắn mạch tại vị trí cường độ nắng bất kỳ
Dòng ngắn mạch tại full Sun (1000W/m2)
Cường độ chiếu nắng bất kỳ
Cường độ chiếu nắng tại full sun

D
V0
VS
VL
IL
Vload
Pload
Iload

Chu kỳ đóng cắt của switch
Điện áp ngõ ra
Điện áp ngõ vào
Điện áp cuộn dây
Dòng điện qua cuộn dây
Điện áp tải
Công suất tải
Dòng tải


Số hiệu
hình vẽ
Hình 0.1
Hình 0.2
Hình 0.3
Hình 0.4
Hình 0.5
Hình 1.1
Hình 1.2

Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 1.9
Hình 1.10
Hình 1.11
Hình 1.12
Hình 1.13
Hình 1.14
Hình 1.15
Hình 1.16
Hình 1.17
Hình 1.18
Hình 1.19
Hình 1.20
Hình 1.21
Hình 1.22
Hình 1.23
Hình 1.24
Hình 1.25
Hình 1.26
Hình 1.27
Hình 1.28
Hình 1.29
Hình 1.30
Hình 1.31
Hình 1.32

Hình 1.33
Hình 1.34
Hình 1.35

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình vẽ
Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 3 dây với bộ lọc LC đầu ra
Sơ đồ khối hệ thống PV kết nối bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây cấp cho tải
không cân bằng
Điều khiển bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây, bài báo [1]
Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây với máy biến áp cách ly, bài báo
[2]
Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây với bộ lọc LC, bài báo [3]
Bức xạ mặt trời khu vực dự án Buôn Kuốp
Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời trên hồ Buôn Kuốp
Bức xạ mặt trời khu vực dự án Buôn Tua Srah
Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời trên hồ Buôn Tua Srah
Bức xạ mặt trời khu vực dự án Srêpốk 3
Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời tại hồ Srêpốk 3
Sự phát sinh dòng điện khi chiếu nắng vào mối nối p-n
Mạch tương đương cơ bản của tế bào quang điện
Sơ đồ mô phỏng 1 tế bào quang điện
Trường hợp bị che khuất
Mạch tương đương khi thêm điện trở song song RP
Đặc tuyến V-A khi thêm vào RP
Mạch tương đương khi thêm điện trở nối tiếp RS
Đặc tuyến V-A khi thêm vào RS
Mạch tương đương 1 cell năng lượng mặt trời
Đặc tuyến V-A khi thêm vào RPvà RS
Tế bào, khối, dãy ping quang điện

Sơ đồ khối mô phỏng 36 cell quang điện
Dãy nối tiếp và đặc tuyến của nó
Sơ đồ khối mô phỏng dãy pin nối tiếp
Dãy song song và đặc tuyến của nó
Sơ đồ khối mô phỏng dãy pin song song
Dãy hỗn hợp với đặc tuyến của nó
Các trường hợp hở mạch (a), ngắn mạch (b), và kết nối tải (c)
Đồ thị V-A và công suất
Đồ thị xác định MPP
Đặc tuyến V-A dưới ảnh hưởng của độ chiếu nắng và nhiệt độ
Mạch khi một cell bị che khuất
Đặc tuyến V-A khi một tế bào bị che khuất
Ảnh hưởng của sự che khuất đến đặc tính V-A
Mạch tương đương của một tế bào khi bị che khuất
Tế bào mắc song song với diode trong trường hợp đầy nắng (a), và bị
che khuất (b)
Sự ảnh hưởng của bypass diode
Dãy quang điện trong điều kiện chiếu nắng (a), bị che khuất một khối
không có bypass diode (b) và có bypass diode (c)
Dãy quang điện không có blocking diode (a) và có blocking diode (b)

Trang
1
2
2
3
3
10
11
11

12
12
13
14
14
15
16
16
16
16
17
17
18
18
19
20
20
21
21
23
23
24
24
25
26
27
27
27
28
28

29
29


Hình 1.36
Hình 1.37
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Hình 2.12
Hình 2.13
Hình 2.14
Hình 2.15
Hình 2.16
Hình 2.17
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7

Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21
Hình 3.22
Hình 3.23
Hình 3.24
Hình 3.25
Hình 3.26
Hình 3.27

Một cấu trúc cơ bản của hệ thống điện mặt trời độc lập (không dự trữ)
Một cấu trúc cơ bản của hệ thống điện mặt trời độc lập (có dự trữ)
Đặc tuyến V-A với sự thay đổi của cường độ chiếu nắng
Đặc tuyến V-A và đặc tuyến của các loại tải
Ắc quy và đặc tuyến của nó
Nạp và xả Ắcquy
Tỷ số dP/dV với giải thuật P&O
Lưu đồ giải thuật P&O
Sơ đồ mô phỏng giải thuật P&O

Mô phỏng đặc tuyến P-I và P-V với sự thay đổi của cường độ chiếu
nắng
Lưu đồ giải thuật MPPTIref
Mô hình MPPTIref
Sơ đồ nguyên lý bộ boost converter
Khi switch ON
Khi switch OFF
Sơ đồ mô phỏng Boost Converter
Kết quả mô phỏng Boost Converter
Sơ đồ tổng quát bộ MPPT kết hợp bộ Boost converter
MPPT kết hợp với Converter
Mạch nghịch lưu 3 pha 2 bậc (a) và 1 pha cầu H (b)
Điều khiển theo dòng điện sử dụng mạch tạo trễ
Điều khiển theo dòng điện sử dụng mạch hiệu chỉnh
Sơ đồ điều khiển phương pháp vector dòng điện trong hệ tọa độ quay
Sơ đồ điều khiển phương pháp vector dòng điện trong hệ tọa độ đứng
yên
Quan hệ giữa biên độ áp điều khiển và biên độ sóng mang
Sơ đồ bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây
Dạng sóng điều khiển 3 pha theo phương pháp PWM
Dạng sóng điều khiển và ngõ ra từng pha theo phương pháp PWM
Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát bộ nghịch lưu
Sơ đồ khối tạo xung kích cho bộ nghịch lưu
Dòng tải 3 pha khi phụ tải không cân bằng, phân tán
Áp dây tải Dòng tải 3 pha khi phụ tải không cân bằng, phân tán
Sơ đồ mô phỏng hệ thống
Điện áp DC đầu ra bộ boost DC
Điện áp dây tải khi phụ tải không cân bằng, phân tán
Điện áp pha tải khi phụ tải không cân bằng, phân tán
Dòng điện tải khi phụ tải không cân bằng, phân tán

Dòng trung tính In khi phụ tải không cân bằng, phân tán
Điện áp trên dây trung tính un khi phụ tải không cân bằng, phân tán
Áp dây tải khi phụ tải cân bằng
Áp pha tải khi phụ tải cân bằng
Dòng tải khi phụ tải cân bằng
Dòng trung tính khi phụ tải cân bằng
Điện áp trên dây trung tính un khi phụ tải cân bằng
Phổ hài điện áp pha Ua khi phụ tải không cân bằng
Tỉ lệ (%) phổ hài điện áp pha Ua khi phụ tải không cân bằng

30
30
32
33
33
34
35
35
36
36
37
38
39
40
40
41
41
42
42
44

46
47
48
49
50
52
53
53
54
54
55
55
55
56
56
56
57
57
58
58
58
58
58
59
59
60


Hình 3.28
Hình 3.29

Hình 3.30
Hình 3.31

Phổ hài điện áp dây Uab khi phụ tải không cân bằng
Tỉ lệ (%) phổ hài điện áp dây Uab khi phụ tải không cân bằng
Phổ hài dòng điện pha A khi phụ tải không cân bằng
Tỉ lệ (%) phổ hài dòng điện pha A khi phụ tải không cân bằng

60
61
61
61


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Với tình trạng môi trường đang ngày càng ô nhiễm bởi các chất thải công nghiệp từ
các nhà máy, và với nhu cầu về năng lượng ngày mỗi cạn kiệt, nhiệm vụ tìm ra một nguồn
năng lượng mới và thân thiện môi trường là nhu cầu bức thiết cho cả thế giới nói chung và
Việt Nam chúng ta nói riêng.
Bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây đã được sự dụng rộng rãi trong công nghiệp và được
ứng dụng trong tải ba pha cân bằng, điểm trung tính được cô lập, với dòng thứ tự không bị
triệt tiêu. Gần đây tải không cân bằng và phi tuyến được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
và dân dụng, dòng ba pha không cân bằng và xuất hiện dòng trung tính. Để đáp ứng cho
các phụ tải này, dây trung tính cần được tính đến và phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu
áp 3 pha 4 dây được cần đến.
Do đó trong luận văn sau sẽ tiến hành nghiên cứu về năng lượng mặt trời là một nguồn
năng lượng vĩnh cửu và phương pháp điều khiển nguồn năng lượng này cấp cho các phụ

tải không cân bằng thông qua điều khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây; nó có thể đáp ứng
cần thiết cho nhu cầu xã hội hiện nay.
Bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây là loại nghịch lưu áp dùng cho tải đối xứng.

Hình 0.1: Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 3 dây với bộ lọc LC đầu ra
Nhược điểm của bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây là khi tải không cân bằng, đáp ứng của
dòng tải và áp tải bị méo dạng rất nhiều. Từ vấn đề trên đòi hỏi phải có phương pháp điều
khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha trong điều kiện tải bất đối xứng và phi tuyến.


2

Hình 0.2: Sơ đồ khối hệ thống PV kết nối bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây cấp cho tải không
cân bằng
Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập cấp cho phụ tải không cân bằng nói chung bao
gồm:
- Khối Module quang điện (PV) làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng bức xạ mặt trời
thành điện năng một chiều với công suất điện phụ thuộc vào bức xạ mặt trời và nhiệt độ
làm việc của pin.
- Khối dò tìm điểm công suất cực đại Pmax (MPPT) với giải thuật tìm điểm công suất
cực đại của modul PV ứng với giá trị xác định của bức xạ mặt trời và nhiệt độ.
- Khối bộ biến đổi một chiều – một chiều (DC-DC) có nhiệm vụ biến đổi điện áp một
chiều tương ứng với điểm công suất cực đại thành điện áp một chiều có giá trị phù hợp và
ổn định.
- Bộ biến đổi một chiều – xoay chiều (DC – AC) biến đổi điện áp một chiều thành
điện áp pha xoay chiều 3 pha – 380V, tần số 50Hz phù hợp với phụ tải.
Mặt khác, theo kết quả nghiên cứu của một số tác giả:
Trong bài báo [1] này mô tả có ba kiểu điều khiển dòng điện khác nhau bao gồm bộ
điều khiển tỉ lệ P, bộ điều khiển PI trong hệ tham chiếu d-q và bộ điều khiển tạo trễ
(hysteresis controller) cho bộ nghịch lưu áp ba pha bốn dây ứng dụng cho năng lượng mặt

trời.

Hình 0.3: Điều khiển bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây, bài báo [1]


3

Trong bài báo [2] này mô tả một bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây hoạt động ở chế
độ cách ly. Nghịch lưu 4 dây được thực hiện bằng cách sử dụng máy biến áp Delta / Wye
hoặc ZigZag để đáp ứng yêu cầu cách ly. Sơ đồ điều khiển bao gồm một vòng lặp dòng
điện bên trong, một vòng điện áp ngoài. Điều khiển trượt kỹ thuật số được sử dụng cho
vòng lặp bên trong yêu cầu băng thông cao hơn. Vòng điện áp được thực hiện trong khung
đồng bộ với hài đã chọn cho cả các thành phần thứ tự thuận và nghịch. Mô phỏng và thử
nghiệm bộ nghịch lưu 125 kW ở các điều kiện hoạt động khác nhau được trình bày để xác
minh tính hợp lệ của phương pháp điều khiển.

Hình 0.4: Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây với máy biến áp cách ly, bài báo [2]
Trong bài báo [3] này trình bày về điều khiển bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây đầu ra sóng
sinewave có một bộ lọc LC đầu ra, bằng cách điều khiển vector không gian ba chiều. Bài
báo này giới thiệu phương pháp điều chế vector cho các bộ nghịch lưu 3 pha 4 dây cho tải
không cân bằng và phi tuyến. Kết quả thực nghiệm cho thấy hiệu quả của bộ nghịch lưu và
hệ thống điều khiển trong việc cung cấp điện áp cân bằng ở đầu ra của bộ lọc LC ngay cả
khi mất cân bằng cao.

Hình 0.5: Bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha 4 dây với bộ lọc LC, bài báo [3]
Từ những nhu cầu thực tiễn và cơ sở khoa học trên, tác giả đã quyết định chọn đề tài
nghiên cứu “Điều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha cấp cho phụ tải không cân bằng
ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời”.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Nhằm từng bước tìm hiểu và nắm bắt và làm chủ công nghệ cũng như thiết bị liên

quan đến điện mặt trời cấp cho phụ tải độc lập và bất đối xứng, trước mắt là để phục vụ
công tác triển khai lắp đặt hệ thống điện mặt trời thử nghiệm tại trụ sở Công ty Thuỷ điện
Buôn Kuốp trong thời gian tới nhằm đúc rút kinh nghiệm, đo đạc thông số và tìm hiểu thiết


4

bị và về lâu dài hơn đó phục vụ cho việc triển khai dự án điện mặt trời của Công ty Thuỷ
điện Buôn Kuốp sẽ thực hiện tại tỉnh Đắk Lắk.
Hoàn thiện và làm sáng tỏ thêm lý thuyết về bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây ứng dụng
trong lĩnh vực điện mặt trời.
Hiểu và nắm bắt được công nghệ, cách thức và phương pháp nghiên cứu khoa học,
kỹ năng trình bày một công trình nghiên cứu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây cấp cho phụ tải độc lập không
cân bằng ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu điều khiển hệ thống kết nối PV bằng nghịch lưu
thông qua mô phỏng dùng phần mềm Matlab/Simulink mà không đề cập việc tính toán
thiết kế các panel PV.
Giới hạn của đề tài: Không thiết kế thi công mô hình thực.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu các bài viết sách báo trong nước và quốc tế;
- Thu thập số liệu liên quan về đối tượng;
- Xây dựng mô hình;
- Sử dụng công cụ mô phỏng bằng Matlab Simulink;
- Nhận xét đánh giá kết quả.
5. Bố cục đề tài
Chương 1: Tổng quan Hệ thống Pin Năng lượng Mặt trời.
Chương 2: Phương pháp điều khiển bám điểm công suất cực đại (MPPT) kết hợp với
bộ chuyển đổi DC/DC.

Chương 3: Hệ thống điện Mặt trời sử dụng bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây.
6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Tài liệu nghiên cứu được sử dụng cho luận văn này là các giáo trình về lý thuyết điều
khiển của các tác giả ở trong và nước ngoài; các bài báo trong và ngoài nước về vấn đề
điều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha bốn dây trong lĩnh vực năng lượng mặt trời.


5

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Nguyên liệu hay phương pháp có khả năng chuyển đổi năng lượng chứa trong photon
ánh sáng thành điện áp và dòng điện được gọi là quang điện. Một photon với bước sóng
ngắn và năng lượng đủ lớn có thể giải phóng một electron từ nguyên tử chứa nó. Nếu lân
cận vùng điện trường được cung cấp, các electron có thể dịch chuyển dọc theo kim loại
gây nên dòng điện. Năng lượng mặt trời tối đa mà bề mặt trái đất nhận được xấp xỉ 6000
lần tổng nhu cầu năng lượng của chúng ta.
Trong lịch sử năng lượng quang điện được bắt đầu năm 1839 khi nhà vật lý 19 tuổi
của Pháp Edmund Becquerel, đã gây ra được điện áp khi ông chiếu sáng bản cực kim loại
trong chất điện phân yếu. Thực sự 40 năm sau đó, khi Adams và Day nghiên cứu ảnh hưởng
của quang điện trong chất rắn. Họ có thể làm các tế bào quang điện bằng selen nhưng hiệu
suất chỉ là 1%-2%. Tế bào quang điện làm bằng selen nhanh chóng được chấp nhận và xuất
hiện ngành công nghiệp quang điện.
Thuyết lượng tử của Albert Einstein đã giải thích hiệu suất của quang điện vào năm
1904, nó đã đạt giải Nobel năm 1923. Trong cùng thời gian nền tảng về điện tử hiện đại
nói chung và quang điện nói riêng đã được đưa ra, nhà khoa học Balan tên là Czochralski
bắt đầu phát triển cách thức để phát triển hoàn hảo bán dẫn silicon. Những năm 1940 và
1950 tiến trình Czochralski bắt đầu được sử dụng làm sự phát triển đầu tiên của tinh thể
bán dẫn silicon quang điện, và nó vẫn còn chiếm ưu thế trong công nghiệp quang điện ngày
nay.
Những năm 1950 đã có một vài thử nghiệm sản xuất pin quang điện nhưng giá cả quá

cao. Năng lượng quang điện đầu tiên xuất hiện vào năm 1958 khi họ đầu tiên sử dụng cho
vệ tinh Vanguard được phóng vào không gian. Trong các phương tiện không gian giá cả ít
quan trọng hơn là độ bền và pin mặt trời bao giờ cũng hoạt động với vai trò quan trọng
trong việc cung cấp năng lượng trực tiếp trên board mạch cho các vệ tinh và tàu không gian
khác. Cuộc khủng hoảng năng lượng những năm 1970, công việc hỗ trợ không gian được
trả lại trên mặt đất. Sau những năm 1980 với hiệu suất cao hơn và giá cả thấp hơn, quang
điện được ứng dụng nhiều trên trái đất.
1.1. Phát triển điện mặt trời tại Việt Nam và tỉnh ĐăkLăk.
1.1.1. Hiện trạng điện mặt trời tại Việt Nam
Tại Việt Nam việc khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT) để sản xuất
điện còn hạn chế, tổng công suất khoảng 4MW điện mặt trời, trong đó có một vài hệ thống
đã thí điểm nối lưới có công suất lớn và mang lại hiệu quả như:
- Hệ thống điện mặt trời 200kWp của tập đoàn Intel tại Khu Công nghệ cao TPHCM.
- Hệ thống 140kWp trong khu Công nghiệp Tân Tạo.
- Hệ thống 212kWp của trên mái bãi đỗ xe của siêu thị Big C tại Dĩ An – Bình Dương.
- Hệ thống 120kWp trong trường ĐH Tôn Đức Thắng – Tp. Hồ Chí Minh.
- Hệ thống 140kWp trên sân thượng Công ty Điện lực Bà Rịa Vũng Tàu.
- Ngoài ra, hiện có một số dự án đã được cấp phép đầu tư và được bổ sung vào quy
hoạch phát triển điện lực cũng như chuẩn bị đầu tư:
- Nhà máy điện mặt trời Thiên Tân tại huyện Mộ Đức tỉnh Quảng Ngãi, do Công ty
CP Đầu tư và xây dựng Thiên Tân làm chủ đầu tư với quy mô 19.2MW.
- Nhà máy điện mặt trời Tuy Phong tại huyện Tuy Phong tỉnh Bình Thuận, do Công
ty TNHH DooSung Vina làm chủ đầu tư với quy mô 30MW.
- Nhà máy điện mặt trời Eco Seido tại Tuy Phong tỉnh Bình Thuận, do Công ty TNHH
Năng Lượng Xanh Eco Seido làm chủ đầu tư với quy mô giai đoạn 1 lắp đặt 40MW.
- NMĐMT trên hồ thủy điện Đa Mi với công suất 47.5MW.


6

1.1.2. Chính sách và triển vọng phát triển điện mặt trời tại Việt Nam
1.1.2.1. Các chính sách phát triển NLMT tại Việt Nam
Việt Nam có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng tái tạo, trong đó nguồn NLMT
phong phú với bức xạ nắng trung bình là 5kWh/m2 /ngày phân bổ trên khắp đất nước.
Chính sách năng lượng tái tạo của Việt Nam được điều hành dựa vào nhu cầu cung
cấp đủ năng lượng cho phát triển kinh tế và đảm bảo bảo vệ môi trường. Vì nhu cầu về
năng lượng của Việt Nam được dự báo tăng bốn lần từ 2005-2030 và nhu cầu về điện sẽ
tăng chín lần từ 2005-2025, việc khai thác năng lượng tái tạo sẽ giúp Việt Nam giảm được
sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, nhiên liệu ngoại nhập và đảm bảo an
ninh năng lượng.
Chính phủ Việt Nam đã ban hành nhiều chính sách khuyến khích phát triển NLMT,
đề ra mục tiêu sử dụng và hướng đến một thị trường điện cạnh tranh với nguồn đầu tư và
mô hình kinh doanh đa dạng. Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25 tháng 11 năm 2015
của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển Năng lượng quốc gia của Việt
Nam đến năm 2020 tầm nhìn 2050, trong đó Chính phủ khuyến khích việc phát triển và sử
dụng năng lượng mới và năng lượng tái tạo; cung cấp các hỗ trợ tài chính cho nghiên cứu
sản xuất thử và xây dựng những mô hình thí điểm; miễn thuế nhập khẩu thuế sản xuất và
lưu thông.
Theo Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25 tháng 11 năm 2015 của Thủ tướng Chính
phủ, mục tiêu và định hướng phát triển mặt trời như sau:
- Mục tiêu: Mục tiêu chiến lược là tăng sản lượng điện sản xuất từ năng lượng tái tạo
tăng từ khoảng 58 tỷ kWh năm 2015 lên đạt khoảng 101 tỷ kWh vào năm 2020, khoảng
186 tỷ kWh vào năm 2030 và khoảng 452 tỷ kWh vào năm 2050. Tỷ lệ điện năng sản xuất
từ năng lượng tái tạo trong tổng điện năng sản xuất toàn quốc tăng từ khoảng 35% vào năm
2015 tăng lên khoảng 38% vào năm 2020; đạt khoảng 32% vào năm 2030 và khoảng 43%
vào năm 2050.
- Định hướng phát triển nguồn NLMT:
Phát triển điện mặt trời để cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia và khu vực biên
giới, hải đảo, vùng sâu, vùng xa chưa thể cấp điện từ nguồn điện lưới quốc gia. Điện năng
sản xuất từ NLMT tăng từ khoảng 10 triệu kWh năm 2015 lên khoảng 1.4 tỷ kWh vào năm

2020; khoảng 35.4 tỷ kWh vào năm 2030 và khoảng 210 tỷ kWh vào năm 2050. Đưa tỷ lệ
điện năng sản xuất từ nguồn NLMT trong tổng sản lượng điện sản xuất từ mức không đáng
kể hiện nay lên đạt khoảng 0.5% vào năm 2020, khoảng 6% vào năm 2030 và khoảng 20%
vào năm 2050.
Ngoài ra, theo Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 của Thủ tướng Chính phủ
về việc Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020
có xét đến năm 2030. Về định hướng phát triển cac nguồn điện, trong đó:
Đẩy nhanh phát triển nguồn điện sử dụng NLMT, bao gồm cả nguồn tập trung lắp đặt
trên mặt đất và nguồn phân tán lắp đặt trên mái nhà: Đưa tổng công suất nguồn điện mặt
trời từ mức không đáng kể hiện nay lên khoảng 850 MW vào năm 2020, khoảng 4,000
MW vào năm 2025 và khoảng 12,000 MW vào năm 2030. Điện năng sản xuất từ nguồn
điện mặt trời chiếm tỷ trọng khoảng 0.5% năm 2020, khoảng 1.6% vào năm 2025 và
khoảng 3.3% vào năm 2030.
1.1.2.2. Triển vọng phát triển điện mặt trời tại Việt Nam
Theo Quy hoạch VII điều chỉnh (QHĐ VII ĐC) dự báo nhu cầu phụ tải đến năm 2020
thì tại miền Nam sẽ thiếu hụt khoảng 4,000 GWh, các năm sau 2020 mặc dù có thừa công
suất nhưng độ dự phòng thấp. Do đó nhu cầu về nguồn điện là rất cần thiết.


7

Bảng 1.1: Nhu cầu phụ tải toàn quốc và từng miền theo QHĐ VII ĐC được dự báo
theo kịch bản cơ sở
(Nguồn: Quy hoạch điện VII điều chỉnh)
Năm
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
Miền Bắc
- Tổng nguồn
122,25 128,83 135,18 150,74 167,62 189,62 194,27 198,17 209,87
(GWh)

1
7
2
9
6
6
1
1
1
108,20 119,54 130,15 141,45 153,51 165,71
81,384 89,991 98,999
- Tổng tải (GWh)
7
9
6
8
1
9
- Cân đối miền
Bắc (+Thừa/40,867 38,846 36,183 42,542 48,077 59,470 52,813 44,660 44,152
Thiếu) - GWh
- Tỷ lệ dự phòng
50% 43% 37% 39% 40% 46% 37% 29% 27%
(%)
Miền Trung
- Tổng nguồn
27,766 29,394 30,274 31,714 35,614 44,044 63,634 76,534 78,764
(GWh)
- Tổng tải (GWh) 19,304 21,264 23,247 25,262 29,922 31,956 34,681 36,972 39,837
- Cân đối miền

Trung (+Thừa/8,462 8,130 7,027 6,452 5,692 12,088 28,953 39,562 38,927
Thiếu) - GWh
- Tỷ lệ dự phòng
44% 38% 30% 26% 19% 38% 83% 107% 98%
(%)
Miền Nam
- Tổng nguồn
122,41 127,94 160,03 187,41 200,49 208,89 214,97
79,806 93,563
(GWh)
5
9
9
9
9
9
1
109,64 120,83 131,93 140,07 153,00 166,11 180,60 194,77
99,246
- Tổng tải (GWh)
7
0
7
2
4
7
5
1
- Cân đối miền
Nam (+Thừa/1,585 -3,989 19,967 34,415 34,382 28,294 20,200

19,440 16,085
Thiếu) - GWh
- Tỷ lệ dự phòng
0%
0%
1%
0%
14% 22% 21% 16% 10%
(%)
Toàn quốc
- Tổng nguồn
229,82 251,79 287,87 310,41 363,27 421,08 458,40 483,60 503,60
(GWh)
2
3
0
1
8
8
3
3
5
199,93 220,90 243,07 265,40 289,54 315,11 342,25 371,08 400,32
- Tổng tải (GWh)
3
1
6
6
3
7

6
8
7
- Cân đối miền
toàn Quốc
105,97 116,14 112,51 103,27
29,889 30,892 44,794 45,005 73,735
(+Thừa/-Thiếu) 1
7
5
8
GWh
- Tỷ lệ dự phòng
15% 14% 18% 17% 25% 34% 34% 30% 26%
(%)
Trong khi đó, các dự án nguồn có quy mô công suất lớn như điện hạt nhân đã tạm
dừng, nhiệt điện than hạn chế phát triển. Các nguồn thủy điện lớn hiện nay không còn, các


8

nguồn thủy điện nhỏ chủ yếu tập trung khu vực Tây Nguyên, Miền Trung và khu vực Miền
Bắc. Truyền tải nguồn từ Miền Bắc vào Miền Nam sẽ làm tăng tổn thất trên hệ thống điện.
Do đó, xây dựng các dự án năng lượng tái tạo không những góp phần bổ sung vào
cấu trúc nguồn điện quy hoạch đã đề ra mà còn tận dụng tối đa và hiệu quả diện tích đất.
1.1.3. Nhu cầu điện năng tỉnh Đắk Lắk và Tiềm năng phát triển điện mặt trời tại
tỉnh Đắk Lắk
1.1.3.1 Nhu cầu điện năng tỉnh Đắk
a) Nhu cầu công suất
Theo quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Đắk Lắk giai đoạn 2016-2025, tầm nhìn đến

năm 2035 (đã được báo cáo tại Bộ Công Thương), nhu cầu điện toàn tỉnh Đắk Lắk giai
đoạn 2015-2025 theo phương án cơ sở như sau:
Bảng 1.2: Nhu cầu phụ điện của tỉnh Đắk Lắk
(Nguồn: Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Đắk Lắk)
Năm 2015
Hạng mục

Stt
1

Năm 2020

Năm 2025

P
A
P
A
P
%A
%A
(MW) (GWh)
(MW) (GWh)
(MW)
35.2
1,425.1 41.3
391.58 33.80 116.2 727.08
219.08
390.18
5

4
9
161.07
293.49

A (GWh) %A

Công nghiệp - xây
dựng
KCN tập trung

2 Nông - lâm - thủy
Thương mại - Dịch
3
vụ

18.33

1.58

8.17

31.40 1.52 16.26

47.26

4.08

15.56

75.56 3.66 23.90 121.90 3.54 39.04

4 Quản lý và TDDC

651.17 56.21 181.6 996.02

5 Hoạt động khác

50.05

Tổng ĐTP
1,158.4
Tổng ĐTP (Không
1,158.4
kể KCN)

54.34 1.58 28.03

48.2
1,436.0 41.7
254.38
351.67
9
6
1
71.64 3.47 21.57 111.86 3.25 33.27

4.32

16.99

100

304.7 2,062.8 92

481.7 3,442.8 91

1,901.7

3,149.3

Bảng 1.3: Tốc độ tăng trưởng các ngành của tỉnh Đắk Lắk
(Nguồn: Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Đắk Lắk)

Stt
1

Hạng mục
Công nghiệp - xây dựng

Tốc độ tăng trưởng (%/năm)
2011-2015

2016-2020

2021-2025

12.63

13.2

14.41

KCN tập trung
2

Nông - lâm - thủy

18.53

11.4

11.59

3

Thương mại - Dịch vụ

15.33

9.8

10.04

4

Quản lý và TDDC

7.63

8.9

7.59

758.0


9

Stt
5

Tốc độ tăng trưởng (%/năm)

Hạng mục
Hoạt động khác
Tổng ĐTP

2011-2015

2016-2020

2021-2025

11.52

7.4

9.32

9.77

12.23

10.79

Tổng ĐTP (Không kể KCN)
10.42
10.62
Theo phương án cơ sở, nhu cầu điện bình quân từ năm 2016-2020 tăng trưởng
12.2%/năm cao hơn so với giai đoạn trước tăng 9.77%, giai đoạn 2021-2025 tăng 10.7%.
Để đáp ứng nhu cầu công suất và phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Đắk Lắk cần có
nhiều nguồn điện cung cấp nhất là các nguồn cấp tại chỗ.
b) Cân bằng công suất
Bảng 1.4: Cân bằng công suất tỉnh Đắk Lắk đến năm 2025
(Nguồn: Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Đắk Lắk)

Stt
1

2
3
4

Hạng mục
Nguồn TĐ đấu
nối 22, 110kV
- TĐ Krông
H'Năng
- TĐ Đrây

H’Ling
- TĐ Đrây
H’Ling 2
- TĐ Đrây
H’Ling 3
- TĐ Đắk Mê 1
- TĐ Ea Tul 4
- TĐ Krông Hin
- TĐ Ea M’Doal
3
- TĐ Ea M'Doal
2
- TĐ Ea Suop 3
- TĐ Krông
K’mar
- TĐ Ea Đrăng 2
- TĐ Ea Kar 1
- TĐ Chư Pông
Krông
Tổng công suất
nguồn
Nhu cầu phụ tải
Nhu cầu nguồn

Đơn
vị

Hiện tại
Mùa
Mùa

mưa
khô

Năm 2020
Mùa Mùa
mưa
khô

Năm 2025
Mùa Mùa
mưa
khô

MVA

186.6

74.6

196.0

78.3

196.0

78.3

MVA

80

32

80

32

80

32

MVA

15.0

6.0

15.0

6.0

15.0

6.0

MVA

20.0

8.0

20.0

8.0

20.0

8.0

MVA

7.5

3.0

7.5

3.0

7.5

3.0

MVA
MVA
MVA

8.1
7.5
6.3

3.3
3.0
2.5

8.1
7.5
6.3

3.3
3.0
2.5

8.1
7.5
6.3

3.3
3.0
2.5

MVA

2.4

0.9

2.4

0.9

2.4

0.9

MVA

5.0

2.0

5.0

2.0

5.0

2.0

MVA

8.0

3.2

8.0

3.2

8.0

3.2

MVA

15.0

6.0

15.0

6.0

15.0

6.0

MVA
MVA

8.0
3,8

3.2
1.5

8.0
3.8

3.2

1.5

8.0
3.8

3.2
1.5

9.4

3.8

9.4

3.8

MVA
MVA

626.3

520.5

626.3

520.5

626.3

520.5

MW
MVA

304.7

304.7

481.7
566.7

481.7
566.7

758.0
891.8

758.0
891.8


10

cấp (hệ số cos
toàn tỉnh = 0,85)
Cấp cho tỉnh Đắk
5
MVA
82.6
71.7

82.6
71.7
Nông
Cân đối (3-4-5)
-23.0
thừa (+)/thiếu (-)
117.9 348.1 443.0
Hiện nay tỉnh Đắk Lắk nhận từ 4 nguồn điện: Trạm 220kV Buôn Kuốp, 220kV Krông
Búk, thủy điện Krông H’năng và thủy điện vừa và nhỏ.
Qua bảng trên, đến năm 2025 vào mùa mưa và mùa khô cho thấy nguồn điện hiện tại
và nguồn thủy điện nhỏ sẽ đưa vào vận hành trong thời gian tới sẽ không đáp ứng nhu cầu
công suất của toàn tỉnh Đắk Lắk và một phần tỉnh Đắk Nông. Do đó cần phải tăng cường
nguồn cấp nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải của tỉnh.
c) Tiềm năng phát triển điện mặt trời tại tỉnh Đắk Lắk
- Đắk Lắk là một trong những tỉnh có cường độ bức xạ mặt trời tốt. Với nhiều hồ thủy
điện và thủy lợi lớn nhỏ khác nhau, các vị trí này phù hợp cho phát triển điện mặt trời.
- Hiện tại tỉnh Đắk Lắk có nhiều nhà đầu tư tìm kiếm và xin xây dựng Nhà máy điện
mặt trời (NMĐMT), một số nhà đầu tư đã được UBND tỉnh cho chủ trương khảo sát đo
nắng và bổ sung quy hoạch.
- Ngoài ra tỉnh Đắk Lắk cũng đang tiến hành thực hiện lập quy hoạch phát triển điện
mặt trời đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030.
1.1.3.2 Tiềm năng về NLMT tại khu vực dự án mà tác tác giả đang công tác
- Hồ chứa Nhà máy Thủy điện Buôn Kuốp: Theo nguồn dữ liệu bức xạ từ Meteonorm,
bức xạ trung bình năm tại khu vực dự án khoảng 5.09 kWh/m2.ngày. Bức xạ cao nhất là
vào tháng 4 với 5.76 kWh/m2.ngày và thấp nhất là tháng 12 với 3.89 kWh/m2.ngày. Như
vậy, đây là khu vực có nguồn bức xạ tốt.

Hình 1.1: Bức xạ mặt trời khu vực dự án Buôn Kuốp
Theo tính toán của Công ty Cổ phần Tư vấn điện 2, tiềm năng công suất của hồ thủy
điện Buôn Kuốp lên đến khoảng 212 MW.

11

Hình 1.2: Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời trên hồ Buôn Kuốp
Hồ chứa Nhà máy Thủy điện Buôn Tua Srah: Theo nguồn dữ liệu bức xạ từ
Meteonorm, bức xạ trung bình năm tại khu vực dự án khoảng 5.04 kWh/m2.ngày. Bức xạ
cao nhất là vào tháng 3 với 5.85 kWh/m2.ngày và thấp nhất là tháng 11 với 3.81
kWh/m2.ngày. Như vậy, đây là khu vực có nguồn bức xạ tốt.

Hình 1.3: Bức xạ mặt trời khu vực dự án Buôn Tua Srah
Theo tính toán của Công ty Cổ phần Tư vấn điện 2, tiềm năng công suất của hồ thủy
điện Buôn Kuốp lên đến khoảng 212 MW.


12

Hình 1.4: Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời trên hồ Buôn Tua Srah
- Hồ chứa Nhà máy Thủy điện Srêpốk 3: Theo nguồn dữ liệu bức xạ từ Meteonorm,
bức xạ trung bình năm tại khu vực dự án khoảng 5.05 kWh/m2.ngày. Bức xạ cao nhất là
vào tháng 2 với 5.69 kWh/m2.ngày và thấp nhất là tháng 12 với 3.95 kWh/m2.ngày. Như
vậy, đây là khu vực có nguồn bức xạ tốt

Hình 1.5: Bức xạ mặt trời khu vực dự án Srêpốk 3


13

Hình 1.6: Các khu vực thuận lợi hơn để lắp đặt pin mặt trời tại hồ Srêpốk 3
Nhận xét:

Xây dựng các dự án năng lượng điện mặt trời không những góp phần bổ sung vào
cấu trúc nguồn điện quy hoạch đã đề ra mà còn tận dụng tối đa và hiệu quả diện tích đất.
Góp phần vào sự phát triển chung kinh tế- xã hội của khu vực tỉnh Đắk Lắk nói riêng và
cả nước nói chung.
Xây dựng NMĐMT trên hồ thủy điện Buôn Kuốp, Buôn Tua Srah và Srêpốk 3 là cần
thiết nhằm hỗ trợ cung cấp điện cho khu vực Miền Nam đang thiếu hụt, giảm phát thải
CO2.
1.2. Tế bào quang điện
Chúng ta hãy xét đến điều gì xảy ra tại vùng lân cận của mối nối p-n khi chúng được
chiếu sáng bởi ảnh sáng mặt trời. Các photons được hấp thu, cặp electron-lỗ trống được
hình thành. Nếu những hạt mang điện di động trong vùng lân cận mối nối, điện trường
trong vùng nghèo sẽ đẩy các lỗ trống vào trong mặt phẳng p và electron vào trong mặt
phẳng n. Bản p tích trữ lỗ trống còn bản n tích trữ electron, điều này tạo thành một điện áp
có thể dùng để truyền đến tải.
Nếu tiếp xúc điện được gắn chặt trên và dưới của tế bào, dòng electron sẽ chảy ra
ngoài bản n theo dây cáp, xuyên qua tải và quay về bản p. Vì dây không thể dẫn các lỗ
trống, nó chỉ là các electron di chuyển quanh mạch điện. Khi chúng tới bản p chúng kết
hợp với lỗ trống làm thành mạch điện. Quy ước, dòng dương có chiều ngược với dòng
electron, vì vậy chiều mũi tên trong hình dưới chỉ dòng điện chảy từ bản p đến tải và quay
về bản n.


14

Hình 1.7: Sự phát sinh dòng điện khi chiếu nắng vào mối nối p-n
1.2.1 Mạch tương đương của tế bào quang điện

Hình 1.8: Mạch tương đương cơ bản của tế bào quang điện
Hai đặc trưng quan trọng của nguồn quang điện là dòng ngắn mạch (ISC) và áp hở
mạch (VOC).

Dòng bão hòa I0 là 10-12 A/cm2. Ánh sáng chiếu toàn bộ dòng ISC là 0.04 A/cm2.
=>

VOC =

I
kT
ln( SC + 1)
q
I0

(1.4)

k: hằng số Boltzmann = 1.381 x 10-23 J/K
q: điện tích 1 electron = 1,602 x 10-19 C
Xét 100cm2 pin năng lượng mặt trời tại full sun, xét tại 25oC ta thu được như sau:
I
kT
4.0
VOC =
ln( SC + 1) = 0,0257 ln( −10 + 1) = 0,627V
q
I0
10
Mô phỏng 1 tế bào quang điện tại nhiệt độ 25oC (298oK):
Ta có sơ đồ mô phỏng bằng Matlab_simulink như sau:


15

Hình 1.9: Sơ đồ mô phỏng 1 tế bào quang điện
Ta thu được kết quả mô phỏng như sau:

Đồ thị P-V sau khi mô phỏng

Đồ thị I-V sau khi mô phỏng

Kết quả thu được vị trí điểm cực đại là:
MPP power: 0.4894
MPP voltage: 0.5160
MPP current: 0.9484
1.2.2 Mạch tương đương tiêu chuẩn hơn của tế bào quang điện
Đó là các mạch tương đương phức tạp hơn của tế bào quang điện, xét trong các trường
hợp một phần tử nào đó bị che khuất, thì các phân tử này sẽ không sản xuất ra dòng điện.
Các phần tử bị che khuất này sẽ không sinh ra nguồn cho tải, vì vậy để thực tế hơn trong
việc sản xuất các pin năng lượng ta phải có các mạch phức tạp hơn để giải quyết vấn đề
này.
• Xét trường hợp mạch tương đương thêm vào điện trở rò RP:
I=(ISC - Id) – V/RP

(1.5)