Mô phỏng và thực nghiệm bộ biến đổi công suất kết lưới ba pha của hệ thống năng lượng mặt trời dùng matlab và dspace ds1104

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN NHẬT QUANG

MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG
SUẤT KẾT LƯỚI BA PHA CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI DÙNG MATLAB VÀ DSPACE DS1104
Chuyên ngành : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHAN QUỐC DŨNG
( Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1: .............................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2: ..............................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày…..tháng……. năm……
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1.

2.
3.
4.
5.

...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau
khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có)
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ môn quản lý chuyên ngành


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
----------------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
---oOo---

Tp.HCM, ngày…… tháng……. năm2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN NHẬT QUANG

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 24-07-1984

Nơi sinh: Tiền Giang.

Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN.
MSHV: 09180076.
I. TÊN ĐỀ TÀI: “ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG
SUẤT KẾT LƯỚI BA PHA CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
DÙNG MATLAB VÀ DSPACE DS1104”
II. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
1. Tìm hiểu về pin năng lượng mặt trời. Xây dựng giải thuật cải tiến xác định
điểm MPPT dựa trên giải thuật IncCond truyền thống.
2. Xây dựng mơ hình mơ phỏng Matlab –Simulink và mơ hình thực nghiệm
sử dụng DSpace DS1104 cho giải thuật xác định điểm MPPT cải tiến.
3. Xây dựng mơ hình mơ phỏng Matlab – Simulink và mơ hình thực nghiệm
sử dụng DSpace DS1104 thực hiện kết lưới ba pha của hệ thống năng
lượng mặt trời.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày…… tháng …… năm 2010.
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 06 tháng 12 năm 2010.
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHAN QUỐC DŨNG
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thơng qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QUẢN LÝ KHOA
CHUYÊN NGÀNH

QL CHUYÊN NGÀNH

Luận Văn Thạc Sĩ

LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Phan Quốc Dũng đã tận tình hƣớng dẫn
và tạo mơi trƣờng nghiên cứu thuận lợi trong suốt q trình tơi thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Th.S Lê Đình Khoa, K.S Nguyễn Bảo Anh, K.S Nguyễn
Trƣờng Đan Vũ và K.S Nguyễn Hữu Nhân đã tận tình giúp đỡ và nhiệt tình nghiên
cứu cùng tôi trong suốt những ngày tháng tôi thực hiện luận văn tại phịng Thí nghiệm
Điện tử Cơng Suất trƣờng Đại học Bách Khoa TP.HCM. Đồng thời xin chân thành
cảm ơn đến các anh và các bạn trong phịng thí nghiệm đã giúp đỡ và động viên tinh
thần tôi trong giai đoạn tôi thực hiện nghiên cứu thực hiện luận văn.
Một lời cảm ơn sâu sắc chân thành xin gửi đến tồn thể các thành viên gia đình của
tơi. Cha, Mẹ đã sinh thành, dƣỡng dục và hy sinh mọi thứ để tơi có điều kiện thuận lợi
học tập và trƣởng thành. Và Chị Hai, một ngƣời chị, một ngƣời bạn đã động viên về
tinh thần và giúp đỡ về vật chất giúp tơi n tâm thực hiện và hồn thành luận văn.

Nguyễn Nhật Quang

MSHV: 09180076

Trang i

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Giới thiệu luận văn:

Năng lƣợng tái tạo là nguồn năng lƣợng mới và đang đƣợc ứng dựng rộng rãi trên
toàn thế giới. Nguồn năng lƣợng tái tạo giúp giải quyết nhu cầu năng lƣợng của con
ngƣời trong cuộc sống sinh hoat hằng ngày, từng bƣớc thay thế nguồn năng lƣợng hóa
thạch ngày càng suy kiệt và góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trƣờng. Nguồn
năng lƣợng tái tạo bao gồm năng lƣợng gió, năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng địa
nhiệt, năng lƣợng sinh khối, năng lƣợng sóng biển. Luận văn tìm hiểu và trình bày chi
tiết về ứng dụng nguồn năng lƣợng mặt trời. Cụ thể là xác định điểm MPPT nhằm
giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống năng lƣợng và đƣa nguồn năng lƣợng
mặt trời vào nguồn lƣới điện ba pha.
Điểm mới của luận văn:
Luận văn xây dựng giải thuật cải tiến xác định điểm MPPT dựa trên giải thuật
IncCond truyền thống. Giải thuật cải tiến xác định điểm MPPT đƣợc kiểm tra và thực
nghiệm bằng Matlab – Simulink và DSpace DS1104.
Thực hiện mô phỏng Matlab-Simulink mơ hình kết lƣới ba pha của hệ thống năng
lƣợng mặt trời có sử dụng giải thuật xác định điểm MPPT cải tiến.
Xây dựng mơ hình thực nghiệm sử dụng DSpace DS1104 thực hiện kết lƣới ba pha
nguồn DC.
Ý nghĩa thực tiển của luận văn:
Hiệu suất của hệ thống pin năng lƣợng mặt trời rất thấp khoảng 13% - 16%. Việc xác
định điểm MPPT góp phần nâng cao hiệu suất của pin năng lƣợng mặt trời. Giải thuật
cải tiến xác định điểm MPPT đáp ứng đƣợc hai yêu cầu chính là sự chính xác và thời
gian đáp ứng nhanh.
Thực hiện kết lƣới đƣa nguồn năng lƣợng DC vào lƣới góp phần tạo điều kiện cho
nguồn năng lƣợng mặt trời trở thành nguồn điện phân phối trong tƣơng lai. Cải thiện
đƣợc vấn đề thiếu hụt năng lƣợng trong sinh hoạt và trong sản xuất.
MSHV: 09180076

Trang ii

NGUYỄN NHẬT QUANG

Luận Văn Thạc Sĩ

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU............................................................... 1
Chƣơng 1: GIỚI THIỆU ............................................... 4
1.1.

GIỚI THIỆU: .................................................................................................... 4

1.1.1.

Nguồn năng lƣợng mặt trời: ....................................................................... 4

1.1.1.1.

Phổ năng lƣợng mặt trời: ..................................................................... 4

1.1.1.2.

Tỷ số AM:............................................................................................ 6

1.1.2.

Tế bào pin quang điện: ............................................................................... 8

1.1.2.1.

Cấu tạo của tế bào quang điện: ............................................................ 8

1.1.2.2.

Công nghệ chế tạo pin PV: .................................................................. 8

1.1.3.

Cấu tạo một tấm pin năng lƣợng mặt trời: ............................................... 10

1.1.4.

Cấu tạo hệ thống pin mặt trời: .................................................................. 10

1.2.

CÁC HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI: .............................................................. 11

1.2.1.

Hệ thống PV độc lập: ............................................................................... 13

1.2.2.

Hệ thống PV kết hợp: ............................................................................... 13

Chƣơng 2: GIẢI THUẬT XÁC ĐỊNH ĐIỂM CÔNG
SUẤT CỰC ĐẠI MPPT ............................................. 15
2.1.

GIỚI THIỆU: .................................................................................................. 15

2.1.1.

Giới thiệu về đặc tuyến tải: ...................................................................... 15

2.1.1.1.

Tải trở: ............................................................................................... 15

2.1.1.2.

Tải động cơ DC: ................................................................................ 16

2.1.1.3.

Tải khi sạc pin (battery): ................................................................... 17

2.1.2.

Giới thiệu về việc xác đinh điểm MPPT: ................................................. 19

2.1.2.1.

Sự cần thiết của việc xác định điểm MPPT: ..................................... 19

2.1.2.2.

Bộ Buck – Boost Converter: ............................................................. 20

2.2.

Giải thuật Incremental Conductance:.............................................................. 22

2.3.

Giải thuật Fractional Open Circuit Voltage: ................................................... 24

2.4.

Giải thuật Fractional Short Circuit Curent: ..................................................... 25

2.5.

Giải thuật cải tiến ............................................................................................ 25

MSHV: 09180076

Trang iii

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
Ý tƣởng của giải thuật: ................................................................................ 25

2.5.1.
2.5.2.

Sơ đồ giải thuật đề xuất: ........................................................................... 27

2.5.2.1.

Giải thuật Inc theo Vref hoặc Iref: .................................................... 28

2.5.2.2.

Sơ đồ giải thuật xác định Vref hoặc Iref theo VOC hoặc ISC: ............... 29

Chƣơng 3: MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT
.................................................................................... 30
3.1.

MÔ PHỎNG BỘ PV ARRAY:....................................................................... 30

3.1.1.

Mơ hình tốn của một tế bào quang điện: ................................................ 30

3.1.2.

Mô phỏng PV trên Matlab/Simulink: ....................................................... 31

3.1.2.1.

Phƣơng pháp Newton-Ralphson: ...................................................... 31

3.1.2.2.

Mơ hình pin PV trong Matlab/Simulink: .......................................... 34

3.2.

MƠ PHỎNG GIẢI THUẬT MPPT: ............................................................... 37

3.3.

MÔ PHỎNG BỘ HÕA LƢỚI: ....................................................................... 41

3.3.1.

Bộ DC-DC Converter: .............................................................................. 43

3.3.2.

Điều khiển VOC: ...................................................................................... 43

3.3.3.

Bộ DC-AC Converter: .............................................................................. 44

3.3.3.1.

Chuyển hệ trục toa độ abc -> αβ: ...................................................... 46

3.3.3.2.

Chuyển hệ trục tọa độ αβ -> dq: ........................................................ 48

3.3.3.3.

Chuyển hệ trục tọa độ dq -> αβ: ........................................................ 48

3.3.3.4.

Phƣơng pháp điều chế vecto không gian (SVPWM): ....................... 49

3.3.4.

Từ thơng ảo (VF): .................................................................................... 55

3.3.5.

Bộ lọc L: ................................................................................................... 57

3.3.6.

Mơ hình toán của bộ biến đổi DC-AC với bộ lọc L: ............................... 57

3.4.

Mô phỏng kết lƣới trong Matlab-Simulink: ................................................... 58

Chƣơng 4: MƠ HÌNH HĨA BỘ BIẾN ĐỔI CƠNG
SUẤT KẾT LƢỚI BA PHA CỦA HỆ THỐNG NĂNG
LƢỢNG MẶT TRỜI. ................................................. 65
4.1.

Giới thiệu về dSPACE DS1104: ..................................................................... 65

4.2.

Thƣ viện DSPACE RTI1104 trong Matlab-Simulink: ................................... 66

4.2.1.

Thƣ viện DSPACE RTI1104: .................................................................. 66

MSHV: 09180076

Trang iv

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
4.2.2.

Thƣ viện các khối RTI trong Master PPC ................................................ 67

4.2.3.

Thƣ viện Slave DSP ................................................................................. 69

4.3.

Phần mềm Control Desk: ................................................................................ 75

4.3.1.

Tổng quan về phần mềm Control Desk: .................................................. 75

4.3.2.

Các bƣớc thực hiện một giao diện điều khiển:......................................... 76

4.4.

Mô hình thực nghiệm tìm điểm MPPT với giải thuật điều khiển: .................. 78

4.5.

Mơ hình thực nghiệm xác định góc điện áp theo phƣơng pháp VF : ............. 85

4.6.

Mơ hình thực nghiệm kết lƣới nguồn năng lƣợng mặt trời: ........................... 86

4.6.1.

Kết quả thực nghiệm quan sát trên Control Desk: ................................... 89

4.6.2.

Các kết quả thu đƣơc bằng dao động ký : ................................................ 90

4.6.3.

Các kết quả thu đƣợc bằng máy HIOKI 3193:......................................... 91

Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỄN

CỦA ĐỀ TÀI .............................................................. 97
5.1.

Kết luận: .......................................................................................................... 97

5.2.

Hƣớng phát triển của đề tài: ............................................................................ 97

MSHV: 09180076

Trang v

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ

MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Phổ của vật thể đen ........................................................................................ 5
Hình 1-2. Phổ của mặt trời ngồi khí quyển................................................................... 6
Hình 1-3. Tỷ số AM ....................................................................................................... 7
Hình 1-4. Phổ của mặt trời theo AM khác nhau ............................................................. 7
Hình 1-5. Cấu tạo của một tế bào quang điện ................................................................ 8
Hình 1-6. Hƣớng chế tạo PV .......................................................................................... 9
Hình 1-7. Bảng tuần hồn ............................................................................................... 9
Hình 1-8. Hiệu suất pin PV theo thời gian. .................................................................... 9
Hình 1-9. Tấm pin mặt trời gồm 36 tế bào quang điện mắc nối tiếp nhau................... 10
Hình 1-10. Hệ thống pin kiểu 4x4 . .............................................................................. 11
Hình 1-11. Các hệ thống PV điển hình......................................................................... 12

Hình 1-12. Hệ thống PV độc lập .................................................................................. 13
Hình 1-13. Hệ thống PV kết hợp. ................................................................................. 14
Hình 1-14. Hệ thống PV kết lƣới.................................................................................. 14
Hình 2-1. Điểm họa động của tải.................................................................................. 15
Hình 2-2. Đặc tuyến điện trở ........................................................................................ 16
Hình 2-3. Đặc tuyến trở khi thay đổi bức xạ ................................................................ 16
Hình 2-4. Đặc tuyến động cơ DC ................................................................................. 17
Hình 2-5. Đặc tuyến động cơ, bức xạ thay đổi ............................................................. 17
Hình 2-6. Đặc tuyến pin sạc lý tƣởng ........................................................................... 18
Hình 2-7. Đặc tuyến pin sạc ......................................................................................... 19
Hình 2-8. Mơ hình xác định điểm MPPT với mạch Buck-Boost Converter. ............... 19
Hình 2-9. Mạch điện Buck-Boost ................................................................................. 20
Hình 2-10. Giản đồ hoạt động ...................................................................................... 21
Hình 2-11. Cách thay đổi đặc tuyến bộ Buck-Boost .................................................... 22
Hình 2-12. Lƣu đồ giải thuật IncCond ......................................................................... 24
Hình 2-13. Đặc tuyến V-I ............................................................................................. 26
Hình 2-14. Sơ đồ giải thuật đề xuất. ............................................................................. 27
Hình 2-15. Sơ đồ giải thuật IncCond theo Iref hoặc Vref. ........................................... 28
Hình 2-16. Sơ đồ tìm Vref hoặc Iref theo VOC hoặc ISC. .......................................... 29
Hình 3-1. Mạch điện tƣơng đƣơng của một tế bào quang điện .................................... 30
Hình 3-2. Thơng số điện của pin SX 3200 ................................................................... 33
Hình 3-3. Thơng số cơ khí của pin SX 3200 ................................................................ 34
Hình 3-4. Mơ hình pin PV trong Matlab/Simulink ...................................................... 34
Hình 3-5. Đồ thị đặc tuyến P-V của pin T = 250C và lamda = 1 kW/m2. .................. 35
Hình 3-6. Đồ thị đặc tuyến I-V của pin T = 250C và lamda = 1 kW/m2. ................... 35
Hình 3-7. Đồ thị đặc tuyến P-V của pin T = 500C và lamda = 1 kW/m2. .................. 35
Hình 3-8. Đồ thị đặc tuyến I-V của pin T = 500C và lamda = 1 kW/m2. ................... 36
Hình 3-9. Đồ thị đặc tuyến P-V của pin T = 250C và lamda = 0.6 kW/m2. .............. 36
MSHV: 09180076

Trang vi

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
Hình 3-10. Đồ thị đặc tuyến I-V của pin T = 250C và lamda = 0.6 kW/m2. .............. 37
Hình 3-11. Mơ hình một hệ thống PV xác định điểm MPPT ....................................... 38
Hình 3-12. Mơ hình xác định điểm MPPT trong Matlab/Simulink ............................. 38
Hình 3-13. Đồ thị cơng suất khi sử dụng giải thuật đề xuất. ........................................ 39
Hình 3-14. Đồ thị công suất khi sử dụng giải thuật IncCond. ...................................... 39
Hình 3-15. Đồ thị cơng suất khi cƣờng độ bức xạ thay đổi. ........................................ 40
Hình 3-16. Đồ thị đặc tuyến P-V khi cƣờng độ bức xạ thay đổi. ................................. 40
Hình 3-17. Đồ thị cơng suất khi nhiệt độ thay đổi. ...................................................... 41
Hình 3-18. Đồ thị đặc tuyến P-V khi nhiệt độ thay đổi................................................ 41
Hình 3-19. Mơ hình kết lƣới của hệ thống PV ............................................................. 42
Hình 3-20. Sơ đồ giải thuật điều khiển. ....................................................................... 43
Hình 3-21. Mơ hình điều khiển VF và VOC. ............................................................... 44
Hình 3-22. Sơ đồ bộ nghịch lƣu hai bậc. ...................................................................... 45
Hình 3-23. Trạng thái đóng ngắt của các khóa bán dẫn. .............................................. 46
Hình 3-24. Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lƣu ứng với mỗi trạng thái đóng ngắt. ....... 46
Hình 3-25. Thành phần vecto f trong hệ trục tọa đơ abc –αβ. ...................................... 47
Hình 3-26.Thành phần vecto f trong tọa độ hệ trục αβ-dq. .......................................... 48
Hình 3-27. Các vecto tích cực và các sector. ............................................................... 49
Hình 3-28. Góc của các sector. ..................................................................................... 49
Hình 3-29. Vector điện áp nằm trong sector 1. ............................................................ 50
Hình 3-30. Trạng thái V1, V2, V0, V7. ........................................................................ 50
Hình 3-31. Vecto khơng gian Vref. .............................................................................. 51
Hình 3-32. Thời gian đóng ngắt của các khóa .............................................................. 53
Hình 3-33. Giản đồ đóng cắt của các khóa. .................................................................. 54

Hình 3-34. Nguồn AC của bộ nghịch lƣu đƣợc xem nhƣ động cơ AC ảo. .................. 55
Hình 3-35. Vecto từ thơng Ψ trong hệ trục tọa độ αβ-dq. ............................................ 55
Hình 3-36. Mơ hình Matlab – Simulink xác định góc quay điện áp theo phƣơng pháp
VF ................................................................................................................................. 56
Hình 3-37. Góc điện áp alpha so với điện áp Va có giá trị biên độ tỉ lệ 1/50 với thực
tế trong mơ phỏng Matlab - Simulink. ......................................................................... 57
Hình 3-38. Sơ đồ một pha của bộ biến đổi DC-AC với bộ lọc L. ................................ 57
Hình 3-39. Sơ đồ bộ điều khiển dịng đƣa vào bộ nghịch lƣu. ..................................... 58
Hình 3-40. Mơ hình kết lƣới ba pha của hệ thống pin PV trong Matlab – Simulink. .. 59
Hình 3-41. Thành phần dịng điện Id........................................................................... 60
Hình 3-42. Thành phần dịng điện Iq........................................................................... 60
Hình 3-43. Dịng điện phát lên lƣới của một pha. ....................................................... 61
Hình 3-44. . Dịng điện ba pha phát lên lƣới. ............................................................... 61
Hình 3-45. Dịng điện phát lên lƣới và dịng điện lƣới nhận về. ................................. 62
Hình 3-46. Phân tích FFT thành phần dịng điện phát lên lƣới. .................................. 62
Hình 3-47. Hệ số đóng cắt m ....................................................................................... 63
MSHV: 09180076

Trang vii

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
Hình 3-48. Cơng suất của pin PV ................................................................................ 63
Hình 3-49. Điện áp tụ điện trƣớc bộ nghịch lƣu hai bậc. ............................................. 64
Hình 3-50. Góc điện áp lƣới và góc dịng điện phát lên lƣới. ...................................... 64
Hình 4-1. Card DS1104. .............................................................................................. 65
Hình 4-2. Thƣ viện RTI1104. ....................................................................................... 66
Hình 4-3. Các khối RTI hổ trợ bởi Master PPC. ......................................................... 67

Hình 4-4. Khối MUX ADC. ........................................................................................ 68
Hình 4-5. Tỉ lệ giữa điện áp ngõ vào analog và ngõ ra. .............................................. 68
Hình 4-6. Thiết lập kênh MUX ADC. ......................................................................... 69
Hình 4-7. Các khối RTI hổ trợ bởi Slave DSP. ........................................................... 69
Hình 4-8. Khối DS1104_DSP_PWM. ......................................................................... 70
Hình 4-9. Bảng liên quan giữa tín hiệu I/O trong Simulink và trên board của khối
DS1104SL_DSP_PW. .................................................................................................. 70
Hình 4-10. Thiết lập chế độ và tần số cho các kênh PWM. ........................................ 70
Hình 4-11. Dãy tần số tƣơng ứng với chế độ PWM đối xứng và bất đối xứng. ......... 71
Hình 4-12. Đặc tính ngõ ra của khối DS1104SL_DSP_PWM.................................... 71
Hình 4-13. Xung PWM đối xứng và bất đối xứng. ...................................................... 71
Hình 4-14. DS1104SL_DSP_PWM. ........................................................................... 72
Hình 4-15. Bảng liên quan giữa tín hiệu I/O. .............................................................. 72
Hình 4-16. Thiết lập tần số và kênh PWM ba pha. ..................................................... 73
Hình 4-17. Giản đồ xung của tín hiệu SPWM 1,3,5. .................................................. 74
Hình 4-18. Deadband. .................................................................................................. 74
Hình 4-19. Giao diện Control Desk. ............................................................................ 76
Hình 4-20. Các bƣớc tạo một layout quan sát. ............................................................ 77
Hình 4-21. Các bƣớc làm việc với file (*.sdf) ............................................................. 77
Hình 4-22. Các bƣớc tạo các cơng cụ quan sát trong Control Desk. .......................... 78
Hình 4-23. Các nút chức năng làm việc với Control Desk. ........................................ 78
Hình 4-24. Mơ hình xác định điểm MPPT với Dspace DS1104. ................................. 79
Hình 4-25. Mơ hình thực hiện xác định MPPT trên Dspace DS 1104 ........................ 79
Hình 4-26. Giao diện Control Desk trong trƣờng hợp xác định MPPT theo VREF. .. 80
Hình 4-27. Đồ thị công suất của PV trong trƣờng hợp xác định MPPT theo VREF..... 80
Hình 4-28. Đồ thị đặc tuyến I-V trong trƣờng hợp xác định MPPT theo VREF. ......... 81
Hình 4-29. Đồ thị đặc tuyến P-V trong trƣờng hợp xác định MPPT theo VREF.......... 81
Hình 4-30. Giao diện Control Desk trong trƣờng hợp xác định MPPT theo IREF. ...... 82
Hình 4-31. Đồ thị cơng suất của PV trong trƣờng hợp xác định MPPT IREF. ............. 82
Hình 4-32. Đồ thị đặc tuyến I-V trong trƣờng hợp xác định MPPT theo IREF. ........... 83

Hình 4-33. Đồ thị đặc tuyến P-V trong trƣờng hợp xác định MPPT theo IREF. .......... 83
Hình 4-34. Giao diện Control Desk trong trƣờng hợp xác định MPPT theo IncCond
truyền thống. ................................................................................................................. 84

MSHV: 09180076

Trang viii

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
Hình 4-35. Đồ thị cơng suất của PV trong trƣờng hợp xác định MPPT theo IncCond
truyền thống. ................................................................................................................. 84
Hình 4-36. Đồ thị đặc tuyến I-V của PV trong trƣờng hợp xác định MPPT theo
IncCond truyền thống. .................................................................................................. 85
Hình 4-37. Đồ thị đặc tuyến P-V của PV trong trƣờng hợp xác định MPPT theo
IncCond truyền thống. .................................................................................................. 85
Hình 4-38. Mơ hình xác định góc điện áp lƣới theo phƣơng pháp VF. ...................... 86
Hình 4-39. Góc điện áp alpha so với điện áp pha Va có giá trị biên độ tỉ lệ 1/50 với
thực tế trong thực nghiệm với Dspace. ......................................................................... 86
Hình 4-40. Sơ đồ kết lƣới ba pha.................................................................................. 88
Hình 4-41. Mơ hình kết lƣới ba pha thực hiện với DSpace DS1104. ......................... 88
Hình 4-42. Giao diện Control desk............................................................................... 89
Hình 4-43. Dịng điện ba pha phát lên lƣới. ................................................................ 89
Hình 4-44. Điện áp ba pha lƣới. .................................................................................. 90
Hình 4-45. Góc pha điện áp lƣới và dịng điện. ......................................................... 90
Hình 4-46. Thành phần dịng Id và Iq. ........................................................................ 90
Hình 4-47. Thành phần điện áp DC trên tụ cung cấp vào bộ nghịch lƣu. ................... 91
Hình 4-48. Giá trị điện áp, dịng điện, cơng suất thực, cơng suất phản kháng, hệ số

cơng suất của pha A và pha B. .................................................................................... 92
Hình 4-49. Giá trị điện áp, dịng điện, cơng suất thực, công suất phản kháng, hệ số
công suất của pha C. .................................................................................................... 92
Hình 4-50. Vecto điện áp và dịng điện của pha A. ..................................................... 93
Hình 4-51. Vecto điện áp và dịng điện của pha B. ...................................................... 93
Hình 4-52. Vecto điện áp và dịng điện của pha C. ..................................................... 94
Hình 4-53. Phân tích FFT thành phần dịng điện pha A............................................... 95
Hình 4-54. Phân tích FFT thành phần dịng điện pha B. .............................................. 95
Hình 4-55. Phân tích FFT thành phần dịng điện pha C. .............................................. 96

MSHV: 09180076

Trang ix

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN
MPPT : Điểm công suất cực đại

f

: tần số

fi (i = a, b, c): ký hiệu dùng trong biểu thức hệ tọa độ ABC
fj (j = , ): ký hiệu dùng dùng trong hệ tọa độ đứng yên 
fx (x = d, q): ký hiệu dùng dùng trong hệ tọa độ quay dq
id

: thành phần dòng điện trong hệ quy chiếu quay dq trên trục d

iq

: thành phần dòng điện trong hệ quy chiếu quay dq trên trục q

P

: công suất thực

PV

: năng lƣợng mặt trời

Q

: công suất phản kháng

u

: thành phần điện áp trong hệ tọa độ đứng yên stator () trên trục 

u

: thành phần điện áp trong hệ tọa độ đứng yên stator () trên trục 

ud

: thành phần điện áp trong hệ tọa độ quay dq trên trục d

uq

: thành phần điện áp trong hệ tọa độ quay dq trên trục q

VDC

: điện áp nguồn một chiều bộ nghịch lƣu

VOC : điều khiển định hƣớng điện áp
VF

: từ thông ảo

 i (i = x, y): vector từ thông trong hệ tọa độ xy bất kỳ

MSHV: 09180076

Trang x

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
LỜI MỞ ĐẦU
Nhu cầu tiêu dùng năng lượng của nhân loại tăng nhanh chóng: Do dân số trên
thế giới tăng không ngừng.Vào năm 2010 là gần 7 tỷ và còn tăng lên nữa. Mặt khác
nhu cầu tiêu dùng năng lƣợng của con ngƣời cũng tăng cao. Trung bình một ngƣời
hiện nay tiêu thụ gấp 15 lần so với một ngƣời cách đây 100 năm. Năm 2000 thế giới
tiêu thụ 423 x 1012 MJ. Tổng tiêu thụ năng lƣợng hiện nay trên toàn thế giới tăng 6 lần
so với đầu thế kỷ thứ 19.

Nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt: Theo số liệu công bố tại Hội nghị
quốc tế về năng lƣợng tại Bon, CHLB Đức tháng 10-2003, thì trữ lƣợng năng lƣợng
hố thạch của thế giới chỉ còn 34 triệu tỷ Mega Jun (34 x 1012 MJ), trong đó than
chiếm khoảng 60% (19630 x 1012 MJ); dầu các loại khoảng 22% (9185 x 1012 MJ) và
khí đốt cịn (5110 x 1012 MJ). Với mức tiêu thụ nhƣ năm 2000 (423 x 1012 MJ/năm)
thì nguồn năng lƣợng hố thạch cịn lại chỉ đủ cho thế giới chúng ta sử dụng đƣợc
thêm khoảng 80 năm, trong đó than 200 trăm, dầu khoảng 48 năm, khí đốt khoảng 45
năm và Uraniom cịn 40 năm.
Khí hậu tồn cầu đã trở nên mất cân bằng: Hiện nay, mỗi năm các hoạt động sản
xuất tiêu dùng NL hoá thạch làm phát thải vào môi trƣờng 23,5 tỷ tấn CO2 tổng khối
lƣợng CO2 tích tụ trong khí quyển quả đất đến nay đạt con số khổng lồ, 1000 tỷ tấn,
trong đó 50% do phát khí trong vịng 50 năm cuối thể kỷ 20. Mặc dù CO2 khơng phải
là khí nhà kính duy nhất, nhƣng sự đóng góp của nó là 50%. Theo tính tốn thì với tốc
độ phát thải nhƣ hiện nay, đến năm 2100 nhiệt độ khí quyển mặt đất sẽ tăng lên từ 1,5 o
C đến 5,8oC kéo theo hàng loạt sự thay đổi về khí hậu trên hành tinh chúng ta, trong
đó có các biến đổi chƣa lƣờng hết đƣợc.
Năng lượng hạt nhân khơng thải khí CO , nhưng lợi bất cập hại: Có thể nói,
2
năng lƣợng hạt nhân là nguồn không gây ra phất thải CO 2 và các khí nhà kính khác.
Tuy nhiên các rủi ro do các nhà máy hạt nhân gây ra thì thật khó lƣờng ngay cả ở trình
độ khoa học và cơng nghệ tiên tiến hiện nay. Những hiểm hoạ cho loài ngƣời từ nhà
máy Năng lƣợng hạt nhân có nguồn gốc rất đa dạng, từ những hạn chế về kỹ thuật,
công nghệ, trình độ con ngƣời, nƣớc sử dụng, đến các vấn đề chính trị, xã hội.
MSHV: 09180076

Trang 1

NGUYỄN NHẬT QUANG

Luận Văn Thạc Sĩ
Năng lượng tái tạo là nguồn năng lƣợng sạch, khơng gây ơ nhiễm mơi trƣờng và có
trữ lƣợng vơ cùng lớn do tính tái tạo của nó. Mặc dù hiện nay một số công nghệ năng
lƣợng tái tạo cịn địi hỏi chi phí cao. Nhƣng sự phát triển khoa học và công nghệ năng
lƣợng tái tạo sẽ nhanh chóng hồn thiện và giá năng lƣợng tái tạo sẽ giảm xuống
nhanh chóng. Ngồi ra do cạn kiệt nên giá năng lƣợng hóa thạch ngày càng cao nên cơ
hội cạnh tranh của năng lƣợng tái tạo là một hiện thực. Do đó năng lƣợng tái tạo là sự
lựa chọn của tƣơng lai, là xu hƣớng chung của cả thế giới, cũng là trách nhiệm của
mọi quốc gia.
Các hệ thống phân phối năng lượng có khuynh hướng càng ngày càng gia tăng.
Hệ thống PV ngày càng phổ biến và ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống phân phối.
Mặc dù chi phí xây dựng hệ thống PV tƣơng đối cao nhƣng vẫn có sự tăng trƣởng
đang kể trong việc xây dựng các hệ thống PV. Các nghiên cứu gần đây cho thấy sự gia
tăng theo cấp số nhân trong khả năng xây dựng các hệ thống PV trên toàn thế giới. Do
việc nghiên cứu giúp giảm giá thành và tăng hiệu quả của các hệ thống PV.
Tình hình năng lượng ở Việt Nam:
Nguồn điện cung cấp chủ yếu của Việt Nam là nhiệt điện và thủy điện. Với sự tăng
trƣởng kinh tế mạnh mẽ đã thúc đẩy nhu cầu điện năng tăng 15% một năm. Năng
lƣợng sạch là vấn đề đang đƣợc Việt Nam quan tâm. Với mục tiêu năng lƣợng mặt
trời trở thành nguồn điện trong tƣơng lai, Việt Nam có một lợi thế là thời gian chiếu
sáng từ 2000h -2500h tƣơng đƣơng 44 triệu tấn dầu quy đổi. Tuy nhiên, đây là lĩnh
vực nghiên cứu khá mới mẻ và chỉ đƣợc nghiên cứu trong những năm gần đây. Sự
phát triển khoa học kỹ thuật và công nghệ nhiều thiết bị mới đƣợc tạo ra để nâng cao
chất lƣợng pin mặt trời và giảm giá thành sản xuất nhằm ứng dụng rộng rãi trong sản
xuất và sinh hoạt.
Hiện nay, ở Việt Nam đã có nhà máy sản xuất pin mặt trời đầu tiên đƣợc xây dựng tại
huyện Đức Hoà , tỉnh Long An. Mỗi tấm pin do nhà máy sản xuất có cơng suất từ
80W – 165W điện với hiệu suất 16% và tuổi thọ trung bình là 30 năm. Giá bán sản
phẩm thấp hơn khoảng 30% -40% so với các sản phẩm hiện tại trên thị trƣờng. Dự
kiến nhà máy có thể sản xuất pin mặt trời cung cấp 5MW điện trong một năm, khoảng

40% sản phẩm này dành cho thị trƣờng nội địa và khoảng 60% xuất khẩu sang thị
MSHV: 09180076

Trang 2

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
trƣờng Châu Âu và Châu Mỹ. Trong giai đoạn tiếp theo nhà máy không chỉ sản xuất
thành phẩm tấm pin mặt trời mà còn sản xuất linh kiện lắp ráp tấm pin từ những
nguyên liệu trong nƣớc. Bên cạnh đó nhà máy cũng thiết kế, thi cơng và lắp ráp các
thiết bị tiết kiệm năng lƣợng nhƣ: hệ thống nƣớc nóng mặt trời, các bóng đèn tiết kiệm
năng lƣợng và các thiết bị tiết kiệm năng lƣợng khác.
Hiệu suất biến đổi năng lƣợng của hệ thống năng lƣợng mặt trời rất thấp khoảng
10% - 16%. Để hệ thống hoạt động hiệu quả thì năng lƣợng do nó phát ra luôn phải
hoạt động ở điểm công suất cực đại MPPT. Xác định điểm cơng suất cực đại có
khoảng 19 phƣơng pháp nhƣ: phƣơng pháp P&O, phƣơng pháp Incremental
Conductance, phƣơng pháp điều khiển Fuzzy,…. Mỗi phƣơng pháp đều có thời gian
đáp ứng, số cảm biến ứng dụng, phần cứng thực hiện, phạm vi ứng dụng, giá thành và
độ chính xác khác nhau.
Pin năng lƣợng mặt trời phát ra nguồn điện một chiều DC. Nhằm đƣa vào sử dụng ta
cần sử dụng các bộ biến đổi công suất DC-DC, DC-AC. Muốn hoà vào nguồn lƣới
điện quốc gia hiện hữu, hệ thống cần phải có thêm bộ hồ lƣới sau bộ biến đổi công
suất DC-AC.

MSHV: 09180076

Trang 3

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1. GIỚI THIỆU:
1.1.1. Nguồn năng lượng mặt trời:
1.1.1.1.

Phổ năng lượng mặt trời:

Mặt trời là một nguồn sáng khổng lồ với đƣờng kính 1.4 triệu km. Bên trong mặt trời,
các phản ứng hạt nhân biến đổi hydro thành heli lien tục diễn ra. Sự hao hụt khối
lƣợng do phản ứng hạt nhân này sinh ra nguồn năng lƣợng điện từ khoảng 3.8x1020
MW và bức xạ ra ngồi khơng gian .Năng lƣợng bức xạ của một vật thể là hàm số phụ
thuộc vào nhiệt độ. Để mô tả độ bức xạ của một đối tƣợng, ngƣời ta thƣờng dùng một
khái niệm lý thuyết để so sánh, gọi là vật thể đen (blackbody).
Phƣơng trình bức xạ của vật thể đen đƣợc cho bởi định luật Planck:
E 

3.74 108
14400
 5 [exp(
) - 1]
T

(1.1)

trong đó:
E : cơng suất bức xạ trên một đơn vị diện tích (của vật thể đen) trong đoạn vi

phân bƣớc song (Wm-2(  m)-1).
T : nhiệt độ tuyệt đối của vật thể đen (K).
 : bƣớc song (  m).

Ví dụ: Nếu xem trái đất tƣơng đồng với một vật thể đen có nhiệt độ 288 K (15oC), thì
phổ năng lƣợng bức xạ của trái đất theo định luật Planck giống nhƣ hình 1-1.

MSHV: 09180076

Trang 4

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ

Hình 1-1. Phổ của vật thể đen
Diện tích của đồ thị trên ở giữa 2 giá trị bƣớc sóng bất kỳ chính là cơng suất bức xạ
của vật thể trong khoảng bƣớc sóng đó. Nếu lấy tích phân đồ thị trên từ 0 đến vơ cùng
chính là tổng công suất bức xạ của vật thể.
Tổng công suất bức xạ của một vật thể đen (trên toàn bề mặt) đƣợc cho bởi định luật
Stefan-Boltzmann:
E  A T 4

(1.2)

trong đó:
E: cơng suất bức xạ tổng (W)

 : hằng số Stefan-Boltzmann = 5.67e-8 Wm-2K-4.
T : nhiệt độ tuyệt đối (K).
A : diện tích bề mặt của vật thể đen (m2).
Đƣờng cong phổ bức xạ có giá trị cực đại ở bƣớc sóng đƣợc xác định bởi cơng thức:
max (  m) 

2898
T (K )

(1.3)

Trong lịng mặt trời có nhiệt độ khoảng 15 triệu Kelvin, nhƣng bức xạ từ bề mặt của
mặt trời tƣơng đồng với vật thể đen có nhiệt độ 5800 K. Hình 1-2 diễn tả phổ bức xạ
của mặt trời và phổ bức xạ của vật thể đen 5800 K. Công suất bức xạ của vật thể đen
5800 K (tồn bộ diện tích của đƣờng cong) là 1.37 kW/m2, bằng với công suất bức xạ
MSHV: 09180076

Trang 5

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
tổng của mặt trời ở ngồi khí quyển trái đất. Công suất bức xạ tổng của mặt trời đƣợc
phân tỷ lệ nhƣ sau: những bƣớc sóng dƣới tia cực tím (UltraViolet-UV) chiếm 7%,
trong vùng khả kiến chiếm 47%, từ vùng hồng ngoại (Infrared-IR) trở lên chiếm 46%.
Nhắc lại về bƣớc sóng trong vùng khả kiến có tầm từ 0.38  m đến 0.78  m .

Hình 1-2. Phổ của mặt trời ngồi khí quyển
Khi bức xạ mặt trời đi vào khí quyển cúa trái đất sẽ bị hấp thu bởi nhiều thành phần.

Do đó, đƣờng cong phổ bức xạ của mặt trời nhận đƣợc trên mặt đất bị méo dạng nhiều
so với ngồi khơng gian. Phổ bức xạ nhận đƣợc trên mặt đất còn phụ thuộc vào góc
chiếu của mặt trời so với bề mặt trái đất, đƣợc phản ánh theo tỷ số AM.
1.1.1.2.

Tỷ số AM:

Với mỗi góc chiếu khác nhau của mặt trời so với mặt đất thì qng đƣờng của tia sáng
xun qua khí quyển sẽ khác nhau. Nếu định nghĩa:
h1: quảng đƣờng ngắn nhất xun qua khí quyển (tia sang vng với mặt đất)
h2: quảng đƣờng thực mà tia sang xun qua khí quyển
thì tỷ số AM (Air Mass ratio) đƣợc tính:
m

MSHV: 09180076

h2
1

h1 sin 

Trang 6

(1.4)

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ

Hình 1-3. Tỷ số AM
Tỷ số AM1 (

h2
= 1) tƣơng ứng với tia sáng chiếu trực tiếp vng góc với mặt đất.
h1

AM0 tƣơng ứng với phổ bức xạ ở ngồi khí quyển. Thơng thƣờng, AM1.5 đƣợc xem
là phổ bức xạ trung bình trên mặt đất. Cơng suất bức xạ tổng ứng với AM1.5 đƣợc
phân tỷ lệ nhƣ sau: những bƣớc sóng dƣới UV chiếm 2%, trong vùng khả kiến chiếm
54%, từ vùng IR trở lên chiếm 44% .Phổ công suất của mặt trời theo tỷ số AM đƣợc
diễn tả trong hình 1-4. Đƣờng cong có khuynh hƣớng giảm lại và dịch chuyển về phía
bƣớc sóng lớn khi AM tăng lên.

Hình 1-4. Phổ của mặt trời theo AM khác nhau
MSHV: 09180076

Trang 7

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
1.1.2. Tế bào pin quang điện:
1.1.2.1.

Cấu tạo của tế bào quang điện:

Hình 1-5. Cấu tạo của một tế bào quang điện
Tế bào quang điện là một thiết bị bán dẫn hấp thu ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng

nhân tạo sản xuất ra năng lƣợng điện. Tế bào quang điện tồn tại một vùng tiếp giáp P
–N ở giữa hai vật liệu khác nhau. Việc hấp thu photon có năng lƣợng lớn hơn năng
lƣợng bangap của chất bán dẫn sẽ thúc đẩy các electron di chuyển từ vùng hóa trị sang
vùng dẫn, tạo nên cặp electron và lỗ trống. Các cặp electron và lỗ trống ở hai vùng đối
diện nhau di chuyển tạo nên nguồn điện DC. Các vật liệu sản xuất tế bào quang điện
là mono-crystaline hoặc poly crystalline silicon. Mỗi tế bào quang điện có hai hình
dạng cơ bản là hình vng hoặc hình chữ nhật,

với kích thƣớc khoảng

10cmx10cmx0.3mm.
1.1.2.2.

Cơng nghệ chế tạo pin PV:

Cơng nghệ chế tạo PV ngày càng phát triển đa dạng. Từ những cell pin truyền thống
có độ dày từ 200-500  m , những cell pin ở dạng “màng mỏng” (thin-film) dần dần
chiếm ƣu thế. Cell pin màng mỏng có độ dày 1-10  m , không dùng nhiều vật liệu bán
dẫn và dể chế tạo hơn nên giá thành cạnh tranh hơn. Loại cell pin này dùng nhiều cho
các thiết bị: máy tính bỏ túi, đồng hồ và trong nhiều mạch điện tử. Hình 1-6 mơ tả các
hƣớng cơng nghệ cho PV dựa theo 2 hƣớng chính.

MSHV: 09180076

Trang 8

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ

Hình 1-6. Hướng chế tạo PV
Vật liệu chế tạo PV không chỉ dừng lại ở nguyên tố silicon, germanium (cùng nằm
trong nhóm 4-bảng tuần hồn ngun tố hóa học với silicon) cũng đƣợc dùng thay thế.
Vật liệu chế tạo PV còn sử dụng hỗn hợp của 2 nguyên tố, thƣờng sử dụng nhất là cell
pin GaAs (Gallium và Arsenic) và CdTe (Cadmium và Tellurium). Những cặp vật liệu
này thƣờng nằm ở 2 nhóm đối xứng với nhóm 4, mơ tả trên hình 1-7.

Hình 1-7. Bảng tuần hồn
Hiệu suất của PV cũng tăng dần theo thời gian:

Hình 1-8. Hiệu suất pin PV theo thời gian.

MSHV: 09180076

Trang 9

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ

1.1.3. Cấu tạo một tấm pin năng lượng mặt trời:
Nhiều tế bào quang điện kết hợp lại tạo thành tấm pin . Các tế bào pin quang điện
đƣợc mắc nối tiếp hoặc song song với nhau để tạo điện áp ra theo yêu cầu. Khi mắc
nối tiếp dịng điện của một tế bào quang điện cũng chính là dòng điện của tấm pin và
điện áp của tấm pin sẽ là tổng điện áp của các tấm pin cộng lại. Khi mắc song song
dòng điện của tấm pin sẽ là tổng dòng điện của mỗi tế bào pin cộng lại và điện áp của
tấm pin bằng chính điện áp của một tế bào quang điện. Mơ hình của một tấm pin gồm
36 tế bào pin quang điện kết hợp lại với nhau:

Hình 1-9. Tấm pin mặt trời gồm 36 tế bào quang điện mắc nối tiếp nhau.
1.1.4. Cấu tạo hệ thống pin mặt trời:
Nhiều tấm pin kết hợp lại tạo thành một hệ thống pin PV. Hệ thống này có cơng suất
nằm trong khoảng từ vài trăm Walt đến vài trăm kiloWalt. Sự kết nối của các tấm pin
năng lƣợng trong một hệ thống cũng tƣơng tự nhƣ sự kết nối của các tế bào quang
điện trong một tấm pin riêng lẻ.
Điện áp và dòng điện của hệ thống gồm n tấm pin mắc nối tiếp nhau:
Vseries =

𝑛
𝑗 =1 𝑉𝑗

= V1 + V2 + ……+ Vn.

MSHV: 09180076

(1.5)
Trang 10

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
Iseries = I1 = I2 =…..= In.

(1.6)

Điện áp và dòng điện của hệ thống gồm n tấm pin mắc song song:
Vparrallel = V1 = V2 = ….. = Vn.

Iparrallel =

𝑛
𝑗 =1 𝐼𝑗

(1.7)

= I1 + I2 + ….+In.

(1.8)

Hình 1-10. Hệ thống pin kiểu 4x4 .
1.2. CÁC HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI:
Hệ thống PV đƣợc thiết kế phù hợp với các nhu cầu cung cấp năng lƣợng từ mức độ
thấp cho các thiết bị nhỏ cho tới việc kết nối vào nguồn lƣới điện hiện hữu. Hệ thống
PV đƣợc phân chia làm ba loại chính:
 Hệ thống PV độc lập.
 Hệ thống PV kết hợp.
MSHV: 09180076

Trang 11

NGUYỄN NHẬT QUANG


Luận Văn Thạc Sĩ
 Hệ thống PV kết lƣới.

Hình 1-11. Các hệ thống PV điển hình.
Sự phân biệt ba loại hệ thống PV này là trong hệ thống PV độc lập năng lƣợng sản

xuất bởi hệ thống phù hợp với nhu cầu phụ tải riêng biệt và hệ thống PV kết hợp có sự
kết hợp giữa hệ thống pin năng lƣợng mặt trời với các nguồn năng lƣợng khác.
Để cung cấp cho nhiều loại phụ tải khác nhau, thì hệ thống phải dự trữ năng lƣợng và
thiết bị thƣờng đƣợc sử dụng cho việc dự trữ là ăc quy. Nếu hệ thống PV kết hợp với
các nguồn năng lƣợng nhƣ máy phát điện gió hoặc máy phát diesel thì nó thuộc hệ
thống PV kết hợp. Sự cân bằng của hệ thống là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến tuổi
thọ của một hệ thống PV. Nó bao gồm tất cả các yếu tố điều hòa năng lƣợng, dự trữ và
cấu trúc cơ khí cần thiết. Nó có ảnh hƣởng lớn đến chi phí hoạt động của một hệ thống
PV.

MSHV: 09180076

Trang 12

NGUYỄN NHẬT QUANG