TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG
Năng lƣợng mặt trời và hệ thống pin mặt trời
Mặt trời là ngôi sao phát sáng duy nhất mà con người có thể quan sát trong vũ trụ, tạo thành hệ mặt trời cùng với các hành tinh và thiên thể khác Nó phát ra một nguồn năng lượng khổng lồ, trong đó một phần được truyền đến trái đất dưới dạng bức xạ Mối quan hệ chặt chẽ giữa trái đất và mặt trời là yếu tố quyết định cho sự tồn tại của sự sống trên hành tinh của chúng ta.
Hình 1.1 Nguồn năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời là nguồn tài nguyên vô tận mà thiên nhiên ban tặng cho con người, có thể được chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác phục vụ cho cuộc sống hàng ngày và sản xuất công nghiệp Một trong những phương pháp chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng là thông qua sản xuất điện mặt trời, sử dụng hai công nghệ chính: công nghệ nhiệt mặt trời và công nghệ pin mặt trời.
Trong công nghệ nhiệt mặt trời, hệ thống gương hội tụ được sử dụng để thu năng lượng mặt trời, tạo ra nguồn nhiệt có mật độ năng lượng cao Nguồn nhiệt này đủ để làm bốc hơi nước ở nhiệt độ và áp suất lớn, từ đó sinh ra hơi nước với áp suất cao, giúp quay các tuabin để sản xuất điện năng.
Hình 1.2 Gương hội tụ thu năng lượng mặt trời
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khám phá công nghệ pin mặt trời, một thiết bị chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng thông qua các tế bào quang điện Các tấm pin này sản xuất điện miễn là có bức xạ mặt trời chiếu tới Hệ thống pin mặt trời rất đơn giản, không có bộ phận chuyển động và không yêu cầu bảo trì thường xuyên, đồng thời thân thiện với môi trường Chính vì những ưu điểm này, công nghệ pin mặt trời ngày càng được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng mạnh mẽ trong khoa học kỹ thuật và đời sống.
Hình 1.3 Hệ thống pin mặt trời
1.1.2 Cấu trúc và nguồn năng lƣợng mặt trời
Mặt trời là một quả cầu khí nằm cách Trái Đất khoảng 1,495 triệu km, với bán kính khoảng 1,4 triệu km, gấp 109 lần đường kính Trái Đất Thể tích của Mặt Trời lớn hơn thể tích Trái Đất khoảng 130 triệu lần Theo định luật Vạn Vật Hấp Dẫn, khối lượng của Mặt Trời đạt khoảng 1,989 triệu tấn, gấp 33 triệu lần khối lượng của Trái Đất Mật độ trung bình của Mặt Trời là 1,4 g/cm³, cao hơn mật độ của nước khoảng 50% Tuy nhiên, mật độ ở các lớp khác nhau của Mặt Trời rất khác biệt, với mật độ ở phần lõi có thể lên đến 160 g/cm³ do áp suất cao, trong khi mật độ giảm nhanh khi xa ra phía ngoài.
Một cách khái quát có thể chia mặt trời thành hai phần chính là phần phía trong và phần khí quyển bên ngoài:
+ Phần khí quyển bên ngoài lại chia thành ba miền khác nhau là Quang cầu, Sắc cầu và Nhật miện
+ Phần bên trong được chia thành ba lớp là tầng đối lưu, tầng trung gian và lõi Mặt Trời
Hình 1.4 Cấu tạo mặt trời
Mặt Trời, từ xa nhìn lên, giống như một quả cầu lửa ổn định, nhưng thực chất là một khối khí khổng lồ với những vận động mạnh mẽ bên trong Các phản ứng nhiệt hạch khổng lồ, sự xuất hiện của các đám đen, biến đổi của quầng sáng và sự bùng phát dữ dội quanh các đám đen là những minh chứng cho sự chuyển động không ngừng của Mặt Trời Ngoài ra, qua kính thiên văn, chúng ta có thể quan sát cấu trúc hạt, vật thể hình kim, hiện tượng phun khói và các phát xung sáng, tất cả đều thay đổi liên tục và rất dữ dội.
Mặt Trời chủ yếu được cấu tạo từ 78,4% khí hydro (H2) và 19,8% heli (He), trong khi các nguyên tố khác chỉ chiếm 1,8% Năng lượng mà Mặt Trời phát ra qua bức xạ là rất lớn, khoảng 3,865 x 10^26 J, tương đương với năng lượng từ 1,32 x 10^16 tấn than đá tiêu chuẩn Tuy nhiên, bề mặt Trái Đất chỉ nhận được một phần rất nhỏ của năng lượng này, khoảng 17,57 x 10^16 J, tương đương với 6 x 10^6 tấn than đá.
1.1.2.2 Nguồn năng lƣợng mặt trời
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch và vô tận, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho các nguồn khác trên trái đất Mặc dù con người đã biết khai thác năng lượng này từ lâu, việc sử dụng nó một cách hiệu quả vẫn là thách thức mà chúng ta cần giải quyết.
Năng lượng Mặt Trời được khai thác trên Trái Đất thông qua nhiều hình thức và ứng dụng khác nhau Hiện nay, chúng ta chủ yếu sử dụng năng lượng Mặt Trời để sản xuất điện và cung cấp nhiệt.
+ Năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt: Sinh nhiệt, giữ nhiệt
+ Năng lượng mặt trời dưới dạng điện: Tạo ra Điện năng
Cơ sở của pin năng lƣợng mặt trời
Xét một hệ hai mức năng lượng điện tử E 1 và E 2 trong đó E 1 < E 2 (hình vẽ)
Khi chiếu một chùm tia sáng vào mức năng lượng E1, các photon với năng lượng hv (h là hằng số Planck, v là tần số ánh sáng) sẽ được điện tử hấp thụ, dẫn đến việc chuyển sang mức năng lượng cao hơn E2 Phương trình cân bằng năng lượng được biểu diễn là hv = E2 - E1.
Các quá trình lượng tử trong hệ hai mức (a) và hai vùng năng lượng (b) a) b)
Hình 1.5 Quá trình biến đổi năng lượng
Trong các vật rắn, mạng tinh thể tương tác mạnh với các điện tử ngoài, dẫn đến việc mức năng lượng bị tách thành nhiều mức nhỏ gần nhau, tạo thành các vùng năng lượng Vùng năng lượng thấp, gọi là vùng hóa trị, được các điện tử chiếm giữ ở trạng thái cân bằng, với bờ trên có năng lượng Ev Vùng năng lượng tiếp theo, gọi là vùng dẫn, hoàn toàn trống hoặc chỉ bị chiếm một phần nhỏ, trong khi vùng dưới có năng lượng Ec Giữa vùng hóa trị và vùng dẫn là vùng cấm, có độ rộng năng lượng Eg, nơi không có mức năng lượng nào cho điện tử.
Khi chiếu sáng vật rắn có cấu trúc vùng năng lượng, photon với năng lượng phù hợp sẽ được hấp thụ bởi điện tử ở vùng hóa trị, khiến chúng chuyển lên vùng dẫn và trở thành điện tử tự do Quá trình này tạo ra một lỗ trống ở vùng hóa trị, được coi như "hạt" điện dương nguyên tố, ký hiệu là h+ Lỗ trống này có khả năng di chuyển và tham gia vào quá trình dẫn điện.
Hiệu ứng lượng tử trong quá trình hấp thụ photon được mô tả bằng phương trình ev – hvev e- + h+ Để điện tử hấp thụ năng lượng photon và chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, cần thỏa mãn điều kiện hv = hc/λ ≥ Eg = Ec - Ev.
Ta có thể tính được bước sóng giới hạn C của ánh sáng để có thể tạo cặp e - - h +
Trong quá trình hồi phục, các electron e- và lỗ trống h+ sẽ tự động di chuyển về phía các vùng năng lượng dẫn điện tử Ec và lỗ trống Ev Quá trình này diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn, từ 10^-12 đến 10^-1 giây, và dẫn đến sự dao động mạng (Photon) Năng lượng mất mát trong quá trình hồi phục được xác định bởi công thức (hv - Eg).
Khi chiếu sáng vật rắn, điện tử trong vùng hóa trị hấp thụ năng lượng photon và chuyển lên vùng dẫn, tạo ra cặp hạt dẫn điện tử-lỗ trống, từ đó hình thành điện thế, hiện tượng này được gọi là quang điện trong Dựa vào hiện tượng này, người ta đã phát minh ra Pin Mặt Trời, thiết bị hấp thụ năng lượng Mặt Trời và chuyển đổi thành năng lượng điện Bài viết sẽ trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng và khả năng phát triển của Pin Mặt Trời.
Hình 1.6 Cấu tạo pin mặt trời
Pin năng lƣợng mặt trời – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Pin Mặt Trời, hay còn gọi là tế bào quang điện, là một lớp tiếp xúc bán dẫn p-n có khả năng chuyển đổi trực tiếp năng lượng bức xạ Mặt Trời thành điện năng thông qua hiệu ứng quang điện.
Pin Mặt Trời ngày nay được sản xuất và ứng dụng rộng rãi nhờ vào khả năng tuyệt vời của nó trong việc cung cấp năng lượng sạch từ ánh sáng mặt trời, mang lại lợi ích lớn cho môi trường.
Pin Mặt Trời hiện nay chủ yếu được sản xuất từ silicon (Si), một vật liệu bán dẫn có hóa trị 4 Để tạo ra bán dẫn loại n, người ta pha tạp chất Photpho (hóa trị 5) vào Si, trong khi để tạo bán dẫn loại P, Bo (hóa trị 3) được sử dụng Khi pin Mặt Trời làm từ silicon được chiếu sáng, hiệu điện thế hở mạch giữa hai bản cực đạt khoảng 0,55V, và dòng đoản mạch dưới bức xạ Mặt Trời 1000W/m² khoảng 30mA/cm².
Ngoài pin silicon, nghiên cứu đang tiến hành chế tạo các loại pin từ vật liệu hứa hẹn như hợp chất bán dẫn nhóm 3-5, bao gồm đồng-cadmium sunfit (CuCdS) và gallium-arsen (GaAs) Tuy nhiên, hiện tại, các loại pin này vẫn chỉ ở giai đoạn thí nghiệm.
Một phương pháp hiệu quả để cải thiện hiệu suất biến đổi quang điện của pin Mặt Trời là thiết kế và chế tạo các pin với nhiều lớp tiếp xúc p-n Cách tiếp cận này giúp tối ưu hóa khả năng hấp thụ proton với năng lượng khác nhau trong phổ bức xạ Mặt Trời.
Khi chiếu sáng lớp tiếp xúc p-n bằng ánh sáng có bước sóng và cường độ phù hợp, các cặp điện tử - lỗ trống được hình thành Dưới tác dụng của điện trường tiếp xúc E TX, các cặp này bị tách ra và gia tốc về các phía đối diện, tạo ra suất điện động quang điện Nếu nối các đầu bán dẫn p và n bằng dây dẫn, sẽ xuất hiện dòng điện quang điện trong dây dẫn, cung cấp công suất hữu ích cho mạch ngoài Suất điện động quang điện phụ thuộc vào vật liệu bán dẫn, nhiệt độ lớp tiếp xúc, cường độ bức xạ và bước sóng ánh sáng tác động.
1.3.3 Sơ đồ tương đương và các đặc trưng quang điện
Khi được chiếu sáng, pin Mặt Trời hoạt động như một nguồn dòng điện, phát ra dòng năng lượng quang điện Iph khi các bán dẫn p và n được nối bằng dây dẫn.
Lớp tiếp xúc bán dẫn p-n hoạt động như một diode, cho phép dòng điện đi qua khi phân cực thuận Tuy nhiên, khi phân cực ngược, một dòng điện nhỏ gọi là “dòng điện dò” vẫn tồn tại do điện trở lớp tiếp xúc có giới hạn Để đặc trưng hóa “dòng điện dò” này, người ta sử dụng đại lượng điện trở shun R sh.
Khi dòng quang điện di chuyển qua mạch, nó phải đi qua các lớp bán dẫn p và n, điện cực và các lớp tiếp xúc, tạo thành tổng điện trở R s, được xem như điện trở nội của pin Mặt Trời Do đó, khi pin Mặt Trời được chiếu sáng, sơ đồ tương đương của nó thể hiện sự tương tác giữa các thành phần này.
Sơ đồ tương đương của pin Mặt Trời Đường đặc trưng sáng của pin
Hình 1.7 Sơ đồ tương đương và đường đặc tính của pin mặt trời
Từ sơ đồ tương đương trên, áp dụng định luật Kinchoff I ta có thể viết được phương trình đặc trưng sáng Volt-ampe của pin Mặt Trời như sau:
Trong đó: I : dòng quang điện(A/m2)
I sh : điện trở sơn(điện trở dò) ( / m 2 )
V OC : thế hở mạch PM: điểm làm việc công suất cực đại
+ Dòng đoản mạch là dòng điện trong mạch của pin Mặt Trời khi làm ngắn mạch ngoài Lúc đó hiệu điện thế mạch ngoài của pin bằng 0
+ Thế hở mạch V OC là hiệu điện thế đƣợc đo khi mạch ngoài của pin Mặt Trời hở mạch, khi đó R=, I=0.
Hệ thống nguồn pin năng lƣợng mặt trời
Hiện nay, có hai công nghệ chế tạo nguồn điện pin Mặt Trời phổ biến: hệ thống nối lưới và hệ thống độc lập Hệ thống nối lưới chuyển đổi điện năng một chiều từ pin thành dòng điện xoay chiều, hòa vào mạng lưới điện công nghiệp, giúp tiết kiệm chi phí và giảm ô nhiễm môi trường nhờ không cần bộ tích trữ năng lượng Ngược lại, hệ thống độc lập thường được sử dụng cho những khu vực không có lưới điện hoặc trong quy mô hộ gia đình, đặc biệt là ở các vùng nông thôn và hẻo lánh của các quốc gia đang phát triển, nhờ tính gọn nhẹ, công suất phù hợp và dễ dàng trong việc điều khiển và sử dụng Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung nghiên cứu hệ thống nguồn pin Mặt Trời độc lập.
Hệ thống pin năng lượng Mặt Trời độc lập bao gồm các thiết bị như dàn pin Mặt Trời, bộ tích trữ năng lượng, bộ biến đổi điện và các tải tiêu thụ, bao gồm cả tải một chiều và xoay chiều.
Máy phát (tấm pin) pin Mặt Trời Bộ điều khiển Bộ biến đổi
Acquy Thành phần điều phối năng lƣợng
Một sơ đồ khối hệ nguồn điện pin Mặt Trời
Hình 1.8 Sơ đồ khối hệ nguồn điện pin mặt trời
Dàn pin Mặt Trời bao gồm một hoặc nhiều module pin Mặt Trời được kết nối với nhau để tạo ra công suất điện và hiệu điện thế phù hợp với nhu cầu tiêu thụ Trong hệ thống điện năng từ pin Mặt Trời, dàn pin đóng vai trò quan trọng, chiếm đến 60% tổng chi phí đầu tư Dàn pin thu nhận ánh sáng Mặt Trời và chuyển đổi thành điện năng một chiều, phần điện này được sử dụng trực tiếp cho tải tiêu thụ hoặc được lưu trữ để sau đó chuyển đổi thành điện xoay chiều.
Bộ tích trữ năng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng liên tục cho các tải tiêu thụ, đặc biệt là trong những thời điểm không có nắng.
Năng lượng thu được từ pin Mặt Trời thường không ổn định do sự biến đổi của thời tiết, như nắng to hoặc âm u Để duy trì điện áp ổn định và kiểm soát quá trình nạp điện cho ắc quy, cần có bộ điều phối năng lượng Bộ điều phối này tự động nạp điện cho ắc quy khi cần thiết và ngừng nạp khi ắc quy đã đầy, nhằm tránh hiện tượng nổ và bảo vệ tuổi thọ của ắc quy.
Các thiết bị điện trong sinh hoạt như quạt điện và đèn chiếu sáng thường sử dụng nguồn điện xoay chiều Để sử dụng chúng từ nguồn điện một chiều, cần có bộ nghịch lưu điện áp (inverter) để biến đổi điện năng từ một chiều sang xoay chiều.
Tất cả các thiết bị điều khiển quá trình phóng-nạp điện cho ắc quy và thiết bị biến đổi điện đều có nhiệm vụ chung là phối hợp và điều tiết cung cấp cũng như cân bằng năng lượng trong hệ thống Do đó, chúng được gọi là thành phần cân bằng năng lượng BOS (Balance Of System).
Hệ thống điều khiển pin mặt trời
Hiện nay, tấm pin mặt trời thường được lắp cố định, dẫn đến hiệu suất tối đa chỉ đạt được khi ánh sáng mặt trời chiếu vuông góc với bề mặt tấm pin vào lúc 12 giờ trưa Ngoài thời điểm này, hiệu suất sẽ giảm Do đó, để tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời, cần có hệ thống điều khiển xác định hướng chiếu sáng, từ đó điều chỉnh tấm pin hướng vuông góc với ánh sáng mặt trời.
Hình dưới đây so sánh hiệu suất của một hệ thống pin mặt trời gắn cố định và hệ thống pin mặt trời đƣợc điều khiển
Hình 1.9 Công suất đầu ra của pin mặt trời
: Hiệu suất pin mặt trời đƣợc điều khiển : Hiệu suất pin mặt trời gắn cố định
Thời gian đạt hiệu suất tối ưu của pin mặt trời có thể được kéo dài, và toàn bộ hiệu suất của pin được tính toán và đánh giá trong vòng 24 giờ, như thể hiện trong bảng dưới đây.
Bảng 1.1 So sánh hiệu suất của pin mặt trời đặt cố định và có điều khiển
Hệ thống pin có điều khiển tạo ra điện năng trong 24 giờ (Ps) và sau khi trừ đi năng lượng để nuôi hệ thống, năng lượng còn lại là năng lượng có ích (Ptotal) Cụ thể, năng lượng của hệ thống điều khiển thông minh pin mặt trời đạt Ptotal = 336.384(J), cao hơn so với năng lượng của hệ thống pin mặt trời cố định với Ptotal = 275.480(J).
Nhận xét
Trong đồ án này em sẽ chỉ tập trung tìm hiểu và nghiên cứu về “Bộ biến đổi
DC – AC” trong sơ đồ khối nguồn pin mặt trời
Ưu điểm của năng lượng mặt trời:
Giúp bạn tiết kiệm tiền
Sau khi đầu tƣ ban đầu đã đƣợc thu hồi, năng lƣợng từ mặt trời là thiết thực miễn phí
Thời kỳ hoàn vốn cho đầu tƣ này có thể rất ngắn tùy thuộc vào bao nhiêu hộ gia đình của bạn sử dụng điện
Ƣu đãi tài chính có hình thức chính phủ sẽ giảm chi phí của bạn
Nếu hệ thống pin mặt trời sản xuất năng lƣợng nhiều hơn bạn sử dụng, chính phủ của bạn có thể mua điện từ bạn
Nó sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền trên hóa đơn điện của bạn hàng tháng
Năng lƣợng mặt trời không đòi hỏi bất cứ nhiên liệu
Nó không bị ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đó không phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu
Tiết kiệm đƣợc ngay lập tức và trong nhiều năm tới
Việc sử dụng năng lƣợng mặt trời gián tiếp làm giảm chi phí y tế
Năng lƣợng mặt trời sạch, tái tạo (không giống nhƣ dầu, khí đốt và than đá) và bền vững, góp phần bảo vệ môi trường của chúng tôi
Năng lượng này không thải ra các chất ô nhiễm không khí như carbon dioxide, oxit nitơ, khí lưu huỳnh hay thủy ngân vào bầu khí quyển, khác với nhiều hình thức sản xuất điện truyền thống trước đây.
Vì vậy năng lƣợng mặt trời không đóng góp cho sự nóng lên toàn cầu, mƣa axit hoặc sương mù
Nó tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại
Đó là tạo ra nơi cần thiết
Năng lượng mặt trời không yêu cầu sử dụng nhiên liệu, do đó không gây ra chi phí hay vấn đề liên quan đến việc thu hồi, vận chuyển nhiên liệu, hoặc lưu trữ chất thải phóng xạ.
Độc lập, bán độc lập
Năng lượng Mặt trời không chỉ giúp giảm hóa đơn điện mà còn cung cấp nguồn điện liên tục trong trường hợp mất điện, giúp bù đắp năng lượng tiêu thụ và mang lại tiện ích cho người sử dụng.
Hệ thống năng lượng mặt trời có khả năng hoạt động độc lập mà không cần kết nối với lưới điện hoặc khí đốt, cho phép cài đặt ở những vị trí xa xôi như cabin nghỉ dưỡng Điều này mang lại tính thực tiễn và hiệu quả cao hơn so với việc sử dụng điện từ các tiện ích truyền thống cho các khu vực mới.
Việc áp dụng năng lượng mặt trời giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng nước ngoài, đồng thời hạn chế tác động từ thiên tai và các sự kiện quốc tế, từ đó đóng góp vào một tương lai bền vững.
Năng lượng mặt trời hỗ trợ việc làm địa phương và tạo ra sự giàu có, thúc đẩy nền kinh tế địa phương
Các hệ thống năng lƣợng mặt trời hầu nhƣ bảo dƣỡng miễn phí và sẽ kéo dài trong nhiều thập kỷ
Sau khi cài đặt, không có chi phí định kỳ
Họ hoạt động âm thầm, không có bộ phận chuyển động, không có mùi khó chịu phát hành và không yêu cầu bạn phải thêm bất kỳ nhiên liệu
Thêm tấm pin mặt trời có thể dễ dàng được thêm vào trong tương lai khi nhu cầu của gia đình bạn phát triển
Khó khăn năng lượng mặt trời
Các chi phí ban đầu cao là một trong những bất lợi lớn nhất khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, chủ yếu do giá thành cao của các vật liệu bán dẫn được sử dụng trong quá trình xây dựng.
Chi phí năng lượng mặt trời hiện vẫn cao hơn so với điện từ các nguồn không tái tạo Tuy nhiên, khi tình trạng thiếu năng lượng ngày càng trở nên phổ biến, năng lượng mặt trời đang trở thành một lựa chọn cạnh tranh hơn.
Tấm năng lƣợng mặt trời đòi hỏi khá một vùng rộng lớn để cài đặt để đạt đƣợc một mức độ tốt hiệu quả
Hiệu quả của hệ thống năng lượng mặt trời phụ thuộc vào vị trí của mặt trời, nhưng có thể cải thiện điều này thông qua việc lắp đặt các thành phần phù hợp.
Việc sản xuất năng lượng mặt trời bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các đám mây, gây ô nhiễm trong không khí
Vào ban đêm, năng lượng mặt trời không được sản xuất, nhưng vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng hệ thống pin dự phòng hoặc đo net.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP
Các khái niệm cơ bản
Nghịch lưu độc lập là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều với tần số đầu ra có thể điều chỉnh, đồng thời hoạt động hiệu quả với các phụ tải độc lập.
Nguồn một chiều thường bao gồm điện áp chỉnh lưu, acquy và các nguồn độc lập khác Nghịch lưu độc lập được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như cung cấp điện từ các nguồn độc lập như acquy, hệ truyền động xoay chiều, giao thông, truyền tải điện năng và luyện kim.
2.1.2 Sự khác nhau giữa nghịch lưu độc lập và nghịch lưu phụ thuộc a Nghịch lưu phụ thuộc tuy cũng biến đổi năng lượng một chiều (DC) thành năng lƣợng xoay chiều (AC), nhƣng tần số điện áp và dòng điệ n xoay chiều chính là tần số không thể thay đổi của lưới điện Hơn nữa sự hoạt động của nghịch lưu này phải phụ thuộc vào điện áp lưới vì tham số điều chỉnh duy nhất là góc điều khiển α được xác định theo tần số và pha của lưới điện xoay chiều đó b Nghịch lưu độc lập hoạt động với tần số ra do mạch điều khiển quyết định và có thể thay đổi tùy ý, tức là độc lập với lưới điệ n
2.1.3 Phân loại nghịch lưu độc lập a Nghịch lưu điện áp, cho phép biến đổi từ điện áp một chiều E thành nguồn điện áp xoay chiều có tính chất như điện áp lưới:
- Nghịch lưu điện áp 1 pha
- Nghịch lưu điện áp 3 pha b Nghịch lưu dòng điện, cho phép biến đổi nguồn dòng một chiều thành nguồn dòng điện xoay chiều :
Nghịch lưu độc lập điện áp
2.2.1 Nghịch lưu độc lập điện áp 1 pha a Cấu tạo và nguyên lý
Sơ đồ gồm bốn van độ ng lực chủ yếu: T 1 , T 2 , T 3 , T 4 và các diode D 1 , D 2 ,D 3 ,
D4 được sử dụng để điều chỉnh công suất phản kháng của tải về lưới, giúp ngăn ngừa hiện tượng quá áp do năng lượng ngược từ tải Tụ C0 được mắc song song nhằm đảm bảo nguồn đầu vào có thể hoạt động hai chiều Do đó, C0 đảm nhiệm hai chức năng quan trọng: tiếp nhận công suất phản kháng từ tải và duy trì nguồn đầu vào ổn định Khi C0 càng lớn, nội trở nguồn càng nhỏ, góp phần làm điện áp đầu vào trở nên ổn định hơn.
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý nghịch lưu độc lập 1 pha
Nguyên lý làm việc của mạch điện trong nửa chu kỳ đầu từ 0 đến t2 cho thấy hai cặp T1 và T2 dẫn điện, với tải nhận điện áp bằng sức điện động nguồn Ut = E Tại thời điểm t = t2, T1 và T2 được khoá, trong khi T3 và T4 dẫn điện, làm cho tải được cấp nguồn theo chiều ngược lại với điện áp U = -E Do tính chất cảm kháng của tải, dòng điện vẫn giữ nguyên hướng cũ, và khi T1, T2 khoá, dòng điện khép mạch qua D3 và D4, khiến sức điện động cảm ứng trên tải trở thành nguồn.
D 3 và D 4 được kết nối với tụ C o (đường màu xanh), trong khi khi khóa T 3 và T 4 được kích hoạt, dòng điện sẽ đi qua mạch D 1 và D 2 Đồ thị thể hiện điện áp tải U 1, dòng tải i 1, dòng qua diode i D và dòng qua tiristo được minh họa trong hình 2.1.1.2.
Hình 2.2 Đồ thị nghịch lưu áp cầu một pha b Phương pháp sóng điều hòa cơ bản Điện áp trên tải khi tính gần đúng : U t 4
Dòng trung bình qua van động lực: It 1
Dòng trung bình qua Diode: I t 1 1 sin( )
là biến thiên điện áp nguồn một chiều đƣợc tính theo đơn vị (%): t t t
2.2.2 Nghịch lưu độc lập điện áp ba pha a Cấu tạo
Hình 2.3 Sơ đồ nghịch lưu áp ba pha b Nguyên lý hoạt động
Sơ đồ nghịch lưu (hình 2.2.2.1) được ghép từ ba sơ đồ một pha có điểm trung tính
Hình 2.4 Luật điều khiển và điện áp trên tải Để đơn giản hóa việc nghiên cứu ta giả thiết:
Các van dẫn là lí tưởng, khi đóng mở nguồn có nội trở nhỏ vô cùng, dẫn điện theo hai chiều
T 1 T 6 làm vi ệc với độ dẫn điện λ = 180
Các diode D1 – D 6 làm chức năng trả năng lƣợng về nguồn
Tụ C đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nguồn áp và tiếp nhận năng lượng kháng từ tải Để đảm bảo sản xuất điện áp ba pha đối xứng, các van cần tuân theo các đồ thị quy định.
T 1 và T 4 phải dẫn lệch nhau 180 0 để tạo ra pha A,
T 3 và T 6 phải dẫn lệch nhau 180 0 để tạo ra pha B,
T 5 và T 2 phải dẫn lệch nhau 180 0 để tạo ra pha C,
Trong khoảng 0 - t 1 : T 1 , T 6 , T 5 dẫn sơ đồ thay thế nhƣ hình a, điện áp pha A nhận đƣợc:
Trong khoảng t 1 – t 2 : T 1 , T 6 , T 5 dẫn sơ đồ thay thế nhƣ hình b, điện áp pha A nhận đƣợc:
U ZA = 2E/3 Trong khoảng t 2 – t 3 : T 1 , T 2 , T 3 dẫn sơ đồ thay thế nhƣ hình c, điện áp pha A nhận đƣợc:
Gía trị hiệu dụng điện áp pha: U p 2 2 0
Điện áp tức thời: UA(t) = 2 sin
Nghịch lưu dòng
Nghịch lưu dòng là thiết bị chuyển đổi nguồn dòng một chiều thành dòng xoay chiều với tần số tùy ý Đặc điểm nổi bật của nghịch lưu dòng là yêu cầu nguồn một chiều cung cấp điện cho bộ biến đổi phải là nguồn dòng, dẫn đến việc điện cảm đầu vào L d thường có giá trị rất lớn để đảm bảo dòng điện luôn liên tục.
Hình 2.5 Sơ đồ nghịch lưu dòng 1pha b Nguyên lý hoạt động
Trong sơ đồ cầu, các tín hiệu điều khiển cho từng đôi thyristor T1, T2 lệch pha 180 độ so với tín hiệu điều khiển của đôi T3, T4 Với điện cảm đầu vào nghịch lưu đủ lớn Ld = ∞, dòng điện đầu vào được san phẳng, và nguồn cấp cho nghịch lưu là nguồn dòng, tạo ra dạng sóng điện của nghịch lưu iN là dạng xung vuông.
Khi mở cặp van T1 và T2, dòng điện iN bằng với id và Id Lúc này, dòng điện qua tụ C tăng đột biến, khiến tụ C bắt đầu được nạp điện với cực dương ở bên trái.
Khi tụ C được nạp đầy, dòng điện qua tụ sẽ giảm về 0 Do đó, với i N = i C + i Z = I d hằng số, dòng điện qua tải ban đầu sẽ nhỏ và sau đó tăng lên.
Sau một nửa chu kỳ t = t 1 người ta đưa xung vào mở cặp van T 3 , T 4 Cặp T 3 ,
T 4 mở tạo ra quá trình phóng điện của tụ C từ cực “+” về cực “-”
Dòng phóng ngƣợc chiều với dòng qua T 1 và T 2 sẽ làm cho T 1 và T 2 bị khóa lại
Hình 2.6 Giản đồ xung của nghịch lưu cầu một pha
Quá trình chuyển mạch diễn ra gần như tức thời, sau đó tụ C sẽ được nạp điện với cực tính “+” bên phải và “-” bên trái, tạo ra dòng nghịch lưu i N = i d = I d nhưng đổi dấu Tại thời điểm t = t 2, khi xung được đưa vào mở T 1 và T 2, T 3 và T 4 sẽ bị khóa lại, và quá trình này sẽ lặp lại như trước.
Chức năng chính của tụ C là chuyển mạch cho các tiristo Khi mở T3 và T4 tại thời điểm t1, tiristo T1 và T2 sẽ bị khóa bởi điện áp ngược từ tụ C Thời gian duy trì điện áp ngược từ t1 đến t1 là cần thiết để giữ quá trình khóa và phục hồi khả năng điều khiển của van.
= t k t off ; t off là thời gian khóa của tiristo hay chính là thời gian phục hồi tính chất điều khiển
Trong đó : t k là góc khóa của nghịch lưu
2.3.2 Nghịch lưu dòng 3 pha a Cấu tạo, nguyên lý hoạt động
Hình 2.7 Sơ đồ nghịch lưu dòng ba pha
Hình 2.8 Giản đồ xung của nghịch lưu dòng ba pha
Nghịch lưu dòng 3 pha tương tự như nghịch lưu dòng một pha, sử dụng các Thysistor để điều khiển Để khóa các Thysistor, cần có tụ chuyển mạch (C1, C2, C3) với L d = ∞ Qua đồ thị, mỗi van động lực chỉ dẫn trong khoảng thời gian λ = 120° Quá trình chuyển mạch diễn ra đồng thời đối với các van trong cùng một nhóm.
Xét khoảng thời gian 0 - t 1 : Lúc này T 1 và T 6 dẫn Dòng điện sẽ qua T 1 , Z A ,
Khi tụ C1 được nạp đầy, dòng điện qua tụ sẽ bằng không Tụ C1 được nạp với dấu điện áp để chuẩn bị cho quá trình chuyển mạch của khóa T1 Tại thời điểm t = t2, khi T3 mở, điện áp ngược của tụ C1 đặt trên T1 khiến T1 bị khóa lại Tương tự, khi T2 và T3 dẫn (t2 - t3), tụ C3 cũng được nạp với dấu hiệu điện áp để chuẩn bị khóa T3.
Điều chế PWM cho nghịch lưu điện áp một pha
PWM là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải thông qua việc thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp đầu ra Các tín hiệu PWM khi biến đổi đều có cùng tần số nhưng khác nhau về độ rộng của sườn dương hoặc sườn âm.
Gọi t 1 là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở ) còn T là thời gian của cả sườn âm và dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải
Với D = t 1 /T là hệ số điều chỉnh và đƣợc tính bằng %
Nhƣ vậy ta nhìn trên hình đồ thị dạng điều chế xung thì ta có: Điện áp trung bình trên tải sẽ là:
Phương pháp SPWM
a Phương pháp điều khiển PWM đơn cực
Hai đại lƣợng cần phải quan tâm khi xem xét về PWM là: sóng mang và sóng điều biến
Sóng mang: Sóng mang là sóng tam giác có tần số rất lớn, có thể đến hàng chục thậm chí hàng trămkHz
Sóng điều biến là sóng hình sin có tần số tương ứng với tần số của sóng cơ bản đầu ra từ bộ nghịch lưu, và nó chính là sóng mong muốn tại đầu ra của mạch nghịch lưu.
Hình 2.10 Điện áp ra bộ nghịch lưu đơn cực
Diện tích của mỗi xung gần tương ứng với diện tích dưới dạng sóng hình sin mong muốn giữa hai khoảng mở liên tiếp Phương pháp PWM giúp giảm rõ rệt các điều hòa của sóng điều chế Để xác định thời điểm kích mở cần thiết cho việc tổng hợp đúng dạng sóng đầu ra theo phương pháp PWM (đơn cực), người ta tạo ra một sóng sin chuẩn và so sánh nó với dãy xung tam giác Giao điểm của hai sóng này xác định thời điểm kích mở van bán dẫn.
Điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu sử dụng phương pháp PWM cực đại trong chế độ xung vuông tương tự như bộ nghịch lưu nguồn áp Khi điện áp điều khiển giảm, bề rộng xung cũng giảm và độ trống xung tăng, dẫn đến điện áp ra giảm Điều này cho phép điều khiển điện áp đầu ra thông qua điện áp điều khiển Việc đưa vào xung tần số cao tạo ra hiện tượng đóng cắt tần số lớn, làm tăng các điều hòa bậc cao, nhưng dễ dàng lọc ra điều hòa bậc thấp và tần số cơ bản sin Do động cơ là tải điện cảm, nên có khả năng làm suy giảm các điều hòa bậc cao của cả điện áp và dòng điện.
Để nâng cao chất lượng điều khiển so với phương pháp PWM đơn cực, ta sử dụng phương pháp PWM lưỡng cực, trong đó các MOSFET được kích mở theo từng cặp để tránh khoảng điện áp về không Giản đồ điện áp điều biến PWM lưỡng cực được thể hiện trên hình 1.7, với phần điện áp ngược trong nửa chu kỳ đầu ra rất ngắn Thời điểm van bán dẫn được xác định bằng cách điều chế sóng tam giác tần số cao với sóng sin chuẩn, nhằm đảm bảo không tạo độ lệch pha giữa hai sóng này.
Hình 2.12 Điều chế độ rộng xung lưỡng cực c So sánh hai phương pháp
Hai phương pháp nghịch lưu PWM cơ bản có cấu trúc mạch động lực tương tự nhau, nhưng khác biệt ở nguyên tắc điều khiển chuyển mạch các van bán dẫn Mỗi phương pháp này đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Phương pháp PWM đơncực có ưu điểm là mạch điều khiển đơn giản vì không có phần tử điện áp âm trong thành phần điện áp pha, đồng thời số lượng chuyển mạch của van bán dẫn ít, dẫn đến tổn hao chuyển mạch thấp Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là điện áp ra có biên độ không cao, và khi yêu cầu điện áp ra cần giá trị cận không, khả năng chuyển mạch của các van bán dẫn có thể gặp khó khăn trong việc đáp ứng.
Phương pháp PWM lưỡng cực có ưu điểm là điện áp ra có biên độ lớn và khả năng điều khiển điện áp nhỏ cũng như tần số, đáp ứng tốt yêu cầu về ổn định dòng Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là sự phức tạp trong mạch điều khiển do cần phối hợp đóng cắt của các van bán dẫn, và phổ sóng hài của điều chế đơn cực thường tốt hơn so với điều chế lưỡng cực.
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC CHO BỘ NGHỊCH LƯU 1
Tính toán máy biến áp
+ Điện áp ra tải 220 V AC
Từ những yêu cầu trên ta tiến hành tính toán thông số và phương án mạch lực nhƣ sau: a, Cấu tạo máy biến áp
Hình 3.1 Cấu tạo máy biến áp một pha
+ Thứ 1: Nó có 1 cuộn dây sơ cấp, đây là cuộn dây đầu vào, điện áp đầu vào đƣợc đƣa vào cuộn dây này
+ Thứ 2: Cuộn dây thứ cấp, đây là cuộn dây đầu ra, điện áp đầu ra đƣợc lấy từ cuộn dây này
+ Thứ 3: Lõi sắt hay Ferit, đây cũng là gông đỡ cho biến áp và là phần cảm ứng giữa hai cuộn sơ cấp và thứ cấp
Máy biến áp được cấu tạo từ ba phần chính và chỉ có điện áp xoay chiều, đặc biệt là điện áp hình sin, mới có thể truyền qua biến áp một cách hiệu quả Việc tính toán thông số của máy biến áp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hình 3.2 Hình ảnh và kích thước lá thép chử E và lá thép chử I của MBA
Công suất máy biến áp: P = = 125 (W)
Công suất máy biến áp được ký hiệu là P, trong khi điện áp thứ cấp và dòng điện thứ cấp của máy biến áp lần lượt được ký hiệu là U2 và I2 Hiệu suất của máy biến áp được ký hiệu là η, và trong trường hợp này, chúng ta chọn η = 0,85.
Áp dụng tỉ số máy biến áp ta có dòng điện qua cuộn sơ cấp máy biến áp là:
Với công suất đã biết P = 125 W Ta có thể tính đƣợc diện tích lõi sắt bằng công thức sau:
S (cm 2 ) Với kích thước lõi thép là 13.4 cm 2 ta có kich thước của khuôn là: Chiều rộng a = 2.7 cm và chiều dài là 5 cm
Tính số vòng/Volt: Nv
Công thức tính số vòng trên mỗi Volt được xác định bằng Nv = 45/B.S (vòng/V), trong đó 45 là hệ số phụ thuộc vào tần số và tính chất của lõi Giá trị này thường được lựa chọn trong khoảng từ 35 đến 50, nhưng theo kinh nghiệm, con số 45 thường được ưa chuộng hơn.
Giá trị cảm ứng từ B được lựa chọn dựa trên loại thép kỹ thuật điện, phụ thuộc vào hàm lượng silic trong thép Thông thường, giá trị B dao động từ 1T đến 1.2T, và trong một số trường hợp, có thể đạt từ 1.4T đến 1.6T.
Thay số ta có: Nv = 45
Để xác định số vòng dây quấn, cần dựa vào điện áp đầu vào và điện áp đầu ra theo yêu cầu đã được đặt ra.
+ N 1 là số vòng dây quấn của cuộn dây sơ cấp
+ N 2 là số vòng dây quấn của cuộn dây thứ cấp
+ U 1 = 12 V là điện áp đầu vào
+ U 2 = 220 V là điện áp đầu ra
Theo công thức tính ta sẽ đƣợc nhƣ sau:
Giá 1.1 đây là giá trị chênh lệch công suất do tổn thất
Thay số vào ta có: N 1 = 12*3.36 = 40.32 vòng chuẩn hoá thành 41 vòng
N 2 = 220*3.36 = 739.2 vòng chuẩn hoá thành 740 vòng
Tính toán tiết diện của dây quấn thứ cấp và sơ cấp
Tiết diện của dây quấn đƣợc chọn theo mật độ dòng điện J Mật độ dòng điện
J đƣợc chọn phù hợp để phù hợp với điều kiện làm việc và nhiệt độ của dây dẫn trong khoảng cho phép
Tôi có tham khảo 1 số cách chọn mật độ dòng nhiệt J theo công suất:
+ Với J = 4 (A/mm2) - Công suất từ (0 - 50 VA)
+ Với J = 3.5 (A/mm2) - Công suất từ ( 50 - 100VA)
+ Với J = 3 (A/mm2) - Công suất từ (100 - 200VA)
+ Với J = 2.5 (A/mm2) - Công suất từ ( 200 - 250VA)
+ Với J = 2 (A/mm2) – Công suất từ ( 500 - 1000VA)
+ Với biến áp công suất thấp ta có thể chọn J = 5 - 10 (A/mm2)
Từ đó ta tính đƣợc thiết diện của dây quấn sơ cấp và thứ cấp:
+ Tiết diện dây cuốn sơ cấp : 1 1 1,98( )
+ Tiết diện dây cuốn thứ cấp : 2 2 0, 46( )
Việc tính toán trên đây chỉ mang tính chất tương đối
Cuộn sơ cấp có dòng cao hơn nên để tản nhiệt tốt hơn ta cuốn cuộn thứ cấp trước,cuộn sơ cấp sau
Tính toán chọn van
- Ở đây ta chọn MOSFET vì những ƣu điểm sau:
+ Tốc độ chuyển mạch cao và tổn hao mạch thấp
+ Làm việc với điện áp cao
+ Mạch biến đổi sử dụng MOSFET không quá phức tạp
+ Ta có dòng làm việc qua van chính bằng dòng làm việc qua cuộn sơ cấp máy biến áp: I = 12,3 (A)
Vậy ta chọn MOSFET có dòng làm việc là:
+ Điện áp ngƣợc đặt lên van là: max 12 19.2( ) ng dc
Với k dc là hệ số dự trữ điện áp: k dc = 1,6
Vậy ta chọn MOSFET có I lv > 20,5 (A) và U ngmax > 19.2 (V) Đây chính là dòng chạy qua mosfet,căn cứ vào đó em chọn loại mosfet IRF840 có các thông số :
Mosfet, viết tắt của Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), là một loại transistor đặc biệt với cấu trúc và nguyên lý hoạt động khác biệt so với transistor thông thường Mosfet hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, và nó có trở kháng đầu vào lớn, rất phù hợp cho việc khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu.
Mosfet là một loại van bán dẫn có tổn hao năng lượng thấp nhất trong các loại van bán dẫn khi hoạt động ở chế độ đóng cắt Nhờ vào việc chuyển mạch bằng hiệu ứng trường, quá trình này tạo ra tổn hao nhỏ, đồng thời làm cho việc làm mát cho mosfet trở nên đơn giản Với khả năng hoạt động hiệu quả ở dải công suất nhỏ, mosfet thường được sử dụng làm phần tử đóng cắt trong nhiều ứng dụng.
Cấu tạo mosfet nhƣ sau:
G : Gate gọi là cực cổng
S : Source gọi là cực nguồn
D : Drain gọi là cực máng
Mosfet kênh N bao gồm hai miếng bán dẫn loại P được đặt trên nền bán dẫn N Giữa hai lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2 Hai miếng bán dẫn P được kết nối thành cực D và cực S, trong khi nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng phía trên, sau đó được đánh dấu thành cực G.
Mosfet có điện trở rất lớn giữa cực G và cực S cũng như giữa cực G và cực D Điện trở giữa cực D và cực S lại phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S (UGS).
Khi điện áp UGS bằng 0, điện trở RDS có giá trị rất lớn Khi điện áp UGS lớn hơn 0, hiệu ứng từ trường sẽ làm giảm điện trở RDS Càng tăng điện áp UGS, điện trở RDS càng giảm.
Hình 3.3 Hình ảnh thực tế IRF840
Tính toán chọn thiết bị bảo vệ van:
Không được mắc các diot hoàn năng lƣợng, vì nếu mắc vào, khi khóa MOSFET, năng lượng của cuộn sơ cấp sẽ bị triệt tiêu, dẫn đến giảm áp ra bên thứ cấp.
- Nên mắc các diot song song với mosfet nhằm hỗ trợ thêm diot nội của mosfet trong việc ngăn dòng ngƣợc chảy qua mosfet.Em dùng diot 1N4007 Ungmax00V,Imax:
- Tính toán các phần tử bảo vệ van:
+ Mạch bảo vệ quá áp :dùng mạch RC
Tính toán chọn bộ biến đổi DC/AC
Sử dụng bộ biến đổi DC/AC một pha mạch cầu
Hình 3.5: Sơ đồ bộ biến đổi DC/AC một pha hình cầu
Giá trị của tụ điện đầu vào:
Tụ điện đầu vào Cdc-link được thiết kế để làm phẳng độ gợn sóng tần số cao tại đầu vào của tấm PV Khi giả sử dòng điện từ mô-đun là hằng số và dòng điện từ bộ chuyển đổi là xung liên tục, giá trị của tụ điện đầu vào sẽ được tính toán dựa trên các yếu tố này.
4 2 4 2.50.19, 2 nom dc link nomDC nom
P nom là công suất ra của tấm pin mặt trời, f nom là tần số chuyển mạch và U nom là giá trị điện áp đầu vào
3.3.2 Tính toán thông số bộ lọc đầu ra
Bộ lọc đầu ra đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các thành phần điều hòa bậc cao, chỉ cho phép sóng cơ bản đi qua Nó bao gồm hai phần tử L và C, giúp tạo ra điện áp đầu ra có dạng sóng Sin theo yêu cầu.
Bộ lọc LC thường đảm bảo theo yêu cầu sau:
- Dòng điện đầu ra khi không tải nhỏ hơn 10% giá trị dòng điện khi đầy tải
- Tần số cơ bản của bộ lọc gấp 10 lần tần số điện áp đầu ra
- Sụt áp trên cuộn cảm L khi đầy tải nhỏ hơn 5% giá trị điện áp định mức Công thức tính tần số cơ bản của bộ lọc:
Chọn cuộn cảm có giá trị L = 0.5mH
Tần số điện áp ra là 50Hz, do đó tần số cơ bản của bộ lọc f r = 10.50 = 500Hz
Giá trị điện dung của tụ điện C là :
Giá trị của điện cảm:
MÔ PHỎNG BIẾN ĐỔI DC-AC TỪ HỆ THỐNG NỐI LƯỚI PIN MẶT TRỜI TRÊN PHẦN MỀM MATLAB
Chọn và mô phỏng pin mặt trời
Sử dụng loại pin mặt trời Trina Solar TSM – 250PA05.08 có những thông số cơ bản đo ở điều kiện chuẩn (1000W/m2 ở nhiệt độ 25oC ) nhƣ sau:
Ta dùng 16 tấm pin Trina Solar TSM – 250PA05.08 mắc nối tiếp với nhau, khi đó theo công thức ta có:
4.1.2 Mô hình pin mặt trời
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của pin năng lƣợng mặt trời
Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời
Hình 4.3 Sơ đồ mạch điện tương đương của pin năng lượng mặt trời
Mô phỏng pin năng lƣợng mặt trời trên matlab/simulink
Hình 4.4 Mô phỏng pin năng lượng mặt trời trên matlab/simulink
Hình 4.5 Dòng điện ra của pin mặt trời
Hình 4.6 Công suất ra của pin mặt trời
Hình 4.7 Điện áp ra của pin mặt trời
Mô phỏng điều khiển bộ DC/AC
Hình 4.8: Sơ đồ mô phỏng điều khiển bộ DC/AC
Hình 4.9: Kết quả mô phỏng điều khiển bộ DC/AC
Kết quả mô phỏng hệ thống nối lưới
Hình 4.8: Sơ đồ bộ điều khiển MPPT
Hình 4.9: Các khối đo tính hiệu đầu vào
Hình 4.10: Các khối đo tín hiệu đầu ra
Sơ đồ toàn hệ thống bộ biến đổi nối lưới điện dân dụng
Hình 4.11 Sơ đồ toàn hệ thống bộ biến đổi nối lưới điện dân dụng Điện áp ra của hệ thống nối lưới:
Hình 4.12 Điện áp ra của hệ thống nối lưới