Thiết kế hệ năng lượng mặt trời một pha làm việc độc lập

Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng mặt trời là đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng nhiều, nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay, chiếm phần chủ yếu là năng lương tàn dư sinh học than đá, dầu mỏ, khí tự hiên. Kế là năng lượng nước thủy điện, năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối (bio, gas… ) năng lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn.
Xã hội loài người phát triển nếu không có năng lượng. Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày càng tăng, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của năng lượng thay thế đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (tái sinh), và dễ sử dụng.

Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. nguồn năng lượng hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiên cứu đã đực thực hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của tương lai mà còn là năng lượng của hiện tại.
Hiện nay năng lượng mặt trời đã được khai thác và đưa vào ứng dụng trong cuộc sống cũng như trong công nghiệp dưới nhiều dạng và hình thức khác nhau, thông thường để cấp nhiệt và điện. Một hệ pin mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời cơ bản gồm 2 loại: hệ pin mặt trời làm việc độc lập và hệ pin mặt trời làm việc với lưới. Tuy nhiên nội dung chủ yếu được giới thiệu trong bài báo cáo này chỉ nghiên cứu các thành phần trong hệ mặt trời làm việc độc lập.
Đồ án trình bày bao quát cả một hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập với đầy đủ các thành phần cần thiết trong hệ. Sau đó đồ án tập trung nghiên cứu sâu hơn vào nguồn điện pin mặt trời gồm pin mặt trời, bộ DC/AC, phương pháp và thuật toán điều khiển MPPT để thấy rõ đặc tính làm việc, ưu nhược điểm, khả năng ứng dụng của các thuật toán điều khiển MPPT nhằm để hệ pin mặt trời được làm việc tối ưu nhất.

Chương 1: Giới thiệu đề tài ..................................................................................... 7
1.1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................. 7
1.1.1. Lý do chọn đề tài ................................................................................ 7
1.1.2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................... 7
1.2. Nội dung đề tài ............................................................................................ 8
1.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 8
1.3.1. Lý thuyết ............................................................................................ 8
1.3.2. Mô phỏng ........................................................................................... 8
1.4. Bố cục luận văn ........................................................................................... 8
Chương 2: Cơ sở lý thuyết ..................................................................................... 10
2.1. Mặt trời và năng lượng mặt trời .............................................................. 10
2.2. Xây dựng mô hình điều khiển nối lưới sử dụng pin mặt trời .................. 10
2.3. Pin mặt trời ............................................................................................. 11
2.4. Cấu tạo và hoạt động của pin mặt trời ..................................................... 11
2.4.1. Hiệu ứng quang điện ........................................................................ 11
2.4.2. Cấu tạo của pin mặt trời ................................................................... 14
2.4.3. Đặc tính làm việc của pin mặt trời .................................................... 15
2.5. Nhận xét ................................................................................................. 17
2.6. Ứng dụng ................................................................................................ 18
2.7. Tấm năng lượng pin mặt trời .................................................................. 19
2.8. Cách ghép nối các tấm năng lượng mặt trời ............................................ 19
2.8.1. Phương pháp ghép nối nối tiếp ......................................................... 20
2.8.2. Ghép nối song song .......................................................................... 21
2.9. Hiện tượng điểm nóng ............................................................................ 22
2.10. Hệ thống pin mặt trời .............................................................................. 23
2.10.1. Hệ PV độc lập .................................................................................. 24
a. Thành phần lưu giữ năng lượng .................................................. 24
b. Các bộ biến đổi bán dẫn trong hệ PV .......................................... 24
2.11. Hệ quang điện làm việc với lưới ............................................................ 27
2.12. Các bộ biến đổi bán dẫn trong hệ PV ...................................................... 28
2.13. Phương pháp điều khiển MPPT .............................................................. 30
2.14. Bộ biến đổi DC/DC ................................................................................ 31
2.15. Các loại bộ biến đổi DC/DC ................................................................... 32
2.15.1. Mạch buck ....................................................................................... 32
2.15.2. Mạch boost ...................................................................................... 34
2.15.3. Mạch Buck – boost ......................................................................... 36
2.15.4. Mạch cuk ......................................................................................... 37
2.15.5. Nhận xét .......................................................................................... 40
2.16. Điều khiển bộ biến đổi DC/DC .............................................................. 40
2.16.1. Mạch vòng điện áp phản hồi ............................................................ 40
2.16.2. Phương pháp điều khiển phản hồi công suất ..................................... 41
2.16.3. Phương pháp mạch vòng dòng điện phản hồi ................................... 41
2.17. Bộ biến đổi DC/AC ................................................................................ 42
2.18. Phương pháp dò tìm điểm làm việc tối ưu của MPPT ............................. 43
2.18.1. Giới thiệu chung .............................................................................. 43
2.18.2. Nguyên lý dung hợp tải .................................................................... 44
2.18.3. Thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất MPPT ...... 46
2.18.4. Phương pháp P&O ........................................................................... 48
2.18.5. Phương pháp điều khiển MPPT ........................................................ 50
a. Phương pháp điều khiển PI ......................................................... 50
b. Phương pháp điều khiển trực tiếp ............................................... 51
c. Phương pháp điều khiển trục tiếp đo tín hiệu đầu ra .................... 53
2.18.6. Giới hạn của MPPT .......................................................................... 55
Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống pin mặt trời ................................................ 55
3.1. Chọn pin mặt trời .................................................................................... 55
3.2. Xây dựng mô hình pin mặt trời ............................................................... 56
3.3. Tính toán chọn bộ biến đổi DC/AC ......................................................... 57
3.3.1. Tính chọn van .................................................................................. 57
3.3.2. Bộ lọc sóng hài ................................................................................ 58
3.4. Tính toán thông số bộ lọc đầu ra ............................................................. 58
3.5. Lựa chọn máy biến áp ............................................................................. 59
Chương 4: Mô phỏng và đánh giá .......................................................................... 61
4.1. Xây dựng mô hình hệ thống pin năng lượng mặt trời 4000W trên matlab –
simulink ................................................................................................ 61
4.2. Kết quả mô phỏng trên matlab – simulink ............................................... 63
4.2.1. Mô phỏng đặc tính làm việc của pin mặt trời .................................... 63
4.2.2. Mô phỏng tín hiệu điện áp sau khi qua bộ biến đổi DC/AC .............. 64
4.2.3. Mô phỏng tín hiệu VSC ................................................................... 64
4.2.4. Mô phỏng dòng và áp trên thanh cái ................................................. 65

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK DOWNLOAD