TOTOÁÁI I ÖÖU HOU HOÙÙA NAÊNG LA NAÊNG LÖÖÔÔÏÏNG NG PIN QUANG PIN QUANG ÑÑIEIEÄÄN N

THEO THEO ÑÑAAËËC TUYEC TUYEÁÁN U_IN U_I

SV : VOÕ NGUYEÃÃN HOASV : VOÕ NGUYEÃÃN HOAØØNG HANG HAÛÛIIGVHD : TH.S TRAGVHD : TH.S TRAÀÀN COÂNG BINHN COÂNG BINH

TH.S MAI TUATH.S MAI TUAÁÁN N ÑÑAAÏÏTT

NhieNhieääm vum vuïï• Tìm hieåu veà pin quang ñieän • Moâ phoûng Matlab cho pin quang ñieän • Thieát keá boä bieán ñoåi coâng suaát duøng

PIC16F877A ñeå ñieàu khieån toái öu naêng löôïng maët trôøi

PIN QUANG PIN QUANG ÑÑIEIEÄÄNN•• Lớp tiếp xuùc baùn dẫn pn coù

khả năng biến đñoåi trực tiếp năng lượng bức xạ Mặt Trời thaønh đñiện năng

Dưới bức xạ ~1000W/m2

U hở mạch ~ 0,55 V Ingaén mạch ~25_30 mA/cm2

SÔ SÔ ÑÑOOÀÀ TTÖÖÔNG ÔNG ÑÖÑÖÔNG CUÔNG CUÛÛA A PIN QUANG PIN QUANG ÑÑIEIEÄÄNN

Phöông trình ñaëc tröng von-ampe cuûa Pin quang ñieän

• Trong ñoù :• Iph - doøng quang ñieän (A/m2)• ID - doøng qua diod (A/m2)• Is - doøng baõo hoaø (A/m2)• n - ñöôïc goïi laø thöøa soá lyù töôûng phuï thuoäc vaøo caùc • möùc ñoä hoaøn thieän coâng ngheä cheá tao pin • quang ñieän .Gaàn ñuùng coù theå laáy n = 1• RS - ñieän trôû noái tieáp (ñieän trôû trong )cuûa pin quang • ñieän /m2• Rsh – ñieän trôû shunt (ñieän trôû doø ) (/m2)• q – ñieän tích cuûa ñieän töû (C )

RshRsIUnkT

IRsUq .)1 2.Is(e - Icc I ).( +

−−=+

R<<Ropt pin laøm vieäc tröôùc ñieåm MPPT

R>>Ropt , pin laøm vieäc sau ñieåm MPPT

Pin quang ñieän chæ laøm vieäc hieäu quaû khi taûi coù giaù trò laân caän Ropt

(opt=optimal:toái öu)

• Ñieåm laøm vieäc öùng vôùi coâng suaát cöïc ñaïi

• Pmax = Uopt.Iopt

MOÂ PHOMOÂ PHOÛÛNG MATLABNG MATLAB

NGUONGUOÀÀN N ÑÑIEIEÄÄN PIN QUANG N PIN QUANG ÑÑIEIEÄÄNNMỗi cell pin coù ñiện aùp ~

0,55– 0,6V . Để sử dụng trong thực tế (thường laø 12V), cần gheùp nhiều cell lại với nhau

Taêng hieäu ñieän theá gheùp noái tieáp caùc modun vôùi nhau

•• U=U1+ U2+ U3+ U4Taêng doøng ñieän gheùp song song caùc modun.

I= I1+ I2+ I3

Trong thöïc teá thöôøng gheùp noái hoãn hôïp vöøa gheùp song song vöøa gheùp noái tieáp caùc teá baøo pin quang ñieän .

HieHieään tn tööôôïïng khoâng ng khoâng ññooààng ng ññeeààu cuu cuûûa caa caùùc c pin quang pin quang ññieieään khi ghen khi gheùùp nop noáái i

Hieän töôïng xaûy ra do pin chaát löôïng keùm hay ñöôïc chieáu saùng khoâng ñoàng ñeàu .

Khaéc phuïc baèng caùch maéc theâm diode song song ñeå baûo veä

BBỘỘ BIBIẾẾN ĐN ĐỔỔI COÂNG SUI COÂNG SUẤẤT T

PIN QUANG ÑIEÄN

MAÏCH BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP DC_DC TAÛI

MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN

DUØNGPIC16F877A

MAÏCH CAÙCH LY

MAÏCH KÍCHMOSFET

THIETHIEÁÁT KET KEÁÁ MAMAÏÏCH BIECH BIEÁÁN N ÑÑOOÅÅI I ÑÑIEIEÄÄN AN AÙÙPP

MOSFET IRF540• Vdss= 100V • RDS(on)= 44mΩ• ID=33A • Tmax=1750C• Coâng suaát toån hao 44.10-3.2=88mW

Diode • Coâng suaát toån hao PD = 500 mW• Ñieän aùp lôùn nhaát coù theå chòu ñöôïc U=100V

Q1

IRF540

SG

D

• Cuoän daây : söû duïng nhö moät nguoàn doøng ñeå taïo doøng ñieän lieân tuïc cho taûi

• IOmin = 0.25 * IO• ƞ =0.8 : heä soá aûnh höôûng • Soá voøng daây quaán khi thieát keá• L= μSn2/l

•• Choïn n = 50 voøng• Suy ra L = 0.84 mH

mHIVf

DVL

Oo

IN 66.05,325.01250002

8.06.0122

2

min

2

≈××××

××=

×××××

=η

44000025.010*4*75007.000066.0

7 =∗

==⇒ −πμSLln

• Tuï ñieän : giaûm dao ñoäng vaø tín hieäu gai cuûa ñieän aùp ra

• Choïn ñoä dôïn soùng toái ña cuûa aùp ra laø 5%• Suy ra • vOUT < 0.05.12 = 0.6V

• Choïn tuï C=470μF• Do ñieän aùp ra coù theå thay ñoåi khaù lôùn neân

duøng tuï 150V

Ffv

DIC

outout μ340

50006.06.07.1max

max =×

×=×Δ

×=

Sô Sô ññooàà chi tiechi tieáát mat maïïch coâng suach coâng suaáát t

MAMAÏÏCH CACH CAÙÙCH LY DUCH LY DUØØNGNGOPTO TPL250OPTO TPL250

MAMAÏÏCH KCH KÍÍCH MOSFETCH MOSFET

ThThöûöû nghienghieäämm

• Duøng maùy taïo xung ta ñöôïc :

• D → Uin vaø D → Uin

• f → Uin vaø f → Uin

• D : duty cycle• f : taàn soá

Taïi ñieåm coâng suaát cöïc ñaïi ta coù: →

•• →•Neáu ↔

↔

0=dVdP

0).(=

dVIVd

VI

dVdI

−=

VI

dVdI

−> 0>dVdP

VI

dVdI

−< 0<dVdP

Neáu PIC nhaän ñöôïc caùc giaù trò P1 , P2 nhö treân hình döôùi ta seõ coùVI

dVdI

−<

Töø löu ñoà giaûi thuaät ñieåm laøm vieäc seõ chuyeån xuoáng ñieåm 3 luùc naøy ta seõ tính ñöôïc

VI

dVdI

−>

ñieåm laøm vieäc seõ chuyeån ngöôïc trôû laïi cöù nhö theá ñieåm laøm vieäc seõ dao ñoäng quanh vò trí MPPT

00.95.684.222.131.440.93P(W)

0.780.750.70.440.210.140.09I(A)

01.28.129.610.1510.2710.35U(V)

0.730.630.520.420.310.10P(W)

0.070.060.050.040.030.010I(A)

10.4110.4410.4610.4810.510.5410.56U(V)

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15

Series1Series2

00.782.632.591.481.210.91P(W)

0.450.40.350.280.150.120.09I(A)

01.947.529.259.8810.0510.1U(V)

0.710.610.510.410.30.10P(W)

0.070.060.050.040.030.010I(A)

10.1510.1710.210.2210.2510.2810.3U(V)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 5 10 15

Series1Series2

00.913.93.632.180.920.82P(W)

0.60.570.50.380.220.090.08I(A)

01.67.89.559.9310.210.2U(V)

0.720.620.520.410.310.110P(W)

0.070.060.050.040.030.010I(A)

10.310.310.310.310.410.710.4U(V)

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15

Series1Series2

QUAQUAÙÙ TRÌNH LATRÌNH LAØØM VIEM VIEÄÄCC

LÔLÔØØI CAI CAÛÛM ÔNM ÔN

• Em xin göûi ñeán thaày TRAÀN COÂNG BINH vaø thầy MAI TUAÁN ÑAÏT loøng bieát ôn chaân thaønh . Caùc thaày ñaõ taän tình höôùng daãn vaø taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi cho em ñeå hoaøn thaønh luaän vaên naøy