Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật: Nghiên cứu điều khiển công suất hệ thống điện mặt trời nối lưới 3 pha

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

PHẠM THỊ THOAN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƢỚI 3 PHA

Ngành: kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số: 8520216

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. LẠI KHẮC LÃI

Thái Nguyên - 2020

MỤC LỤC MỤC LỤC .......................................................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. v LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ...................................................................... x MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................. 1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ....................................................................................... 2 3. Mục tiêu nghiên cứu. ..................................................................................................... 2 4. Đối tƣợng nghiên cứu. ................................................................................................... 2 5. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................................... 3 6. Bố cục luận văn .............................................................................................................. 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI ...................... 4 1.1. Bộ biến đổi một chiều- một chiều(DC-DC) ............................................................... 4 1.1.1. Chức năng bộ biến đổi DC-DC................................................................................ 4 1.1.2. Bộ biến đổi DC-DC không cách li ........................................................................... 4 1.1.2.1. Mạch Buck ............................................................................................................ 4 1.1.2.1. Mạch Boost ........................................................................................................... 5 1.1.2.3. Mạch Buck – Boost............................................................................................... 6 1.1.2.4. Mạch Cuk .............................................................................................................. 7 1.1.3. Bộ biến đổi DC- DC có cách ly ............................................................................... 9 1.1.4. Điều khiển bộ biến đổi DC-DC ............................................................................. 10 1.1.4.1. Mạch vòng điều khiển điện áp ............................................................................ 10 1.1.4.2. Mạch vòng điều khiển dòng điện ........................................................................ 11 1.2. BIẾN ĐỔI MỘT CHIỀU SANG XOAY CHIỀU DC-AC (Inverter) ...................... 11 1.2.1. Biến đổi một chiều sang hệ thống xoay chiều một pha ......................................... 11 1.2.2. Biến đổi một chiều sang hệ thống xoay chiều ba pha ............................................ 12 1.3. Các phép chuyển đổi ................................................................................................. 14 1.3.1. Các hệ trục tọa độ .................................................................................................. 14 1.3.1.1. Hệ trục tọa độ tự nhiên ....................................................................................... 14 1.3.1.2. Hệ trục tọa độ cố định αβ .................................................................................... 16 1.3.1.3. Hệ trục tọa độ quay dq ........................................................................................ 17 1.3.2. Các phép chuyển đổi .............................................................................................. 17

iii

1.3.2.1. Biến đổi hệ thống ba pha sang 2 pha .................................................................. 17 1.3.2.2. Chuyển đổi hệ thống một pha sang hai pha ........................................................ 19 1.4. Điều chế độ rộng xung (PWM - Pulse Width Modulation) ...................................... 21 1.4.1. Điều chế độ rộng xung dựa trên sóng mang (CB-PWM) ...................................... 21 1.4.2. Điều chế véc tơ không gian (SVM) ...................................................................... 22 1.5. Điều khiển bộ chuyển đổi DC-AC ............................................................................ 23 1.5.1. Bộ điều khiển PI .................................................................................................... 24 1.5.2. Bộ điều khiển cộng hƣởng tỉ lệ (PR - Proportional Resonant) .............................. 24 1.5.3. Bộ điều khiển phản hồi trạng thái .......................................................................... 25 1.6. Vấn đề hòa nguồn điện với lƣới ................................................................................ 26 1.6.1. Các điều kiện hòa đồng bộ ..................................................................................... 26 1.6.1.1. Điều kiện về tần số.............................................................................................. 26 1.6.1.2. Điều kiện về điện áp ........................................................................................... 26 1.6.1.3. Điều kiện về pha ................................................................................................. 27 1.6.2. Đồng vị pha trong hai hệ thống lƣới ...................................................................... 27 1.7. Kết luận chƣơng 1 ..................................................................................................... 28 CHƢƠNG 2. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ................................................................ 29 2.1. Năng lƣợng mặt trời .................................................................................................. 29 2.1.1. Cấu trúc của mặt trời.............................................................................................. 29 2.1.2. Năng lƣợng mặt trời ............................................................................................... 30 2.1.3. Phổ bức xạ mặt trời ................................................................................................ 31 2.1.4. Đặc điểm của bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất ................................................. 33 2.1.4.1. Phổ bức xạ mặt trời ............................................................................................. 33 2.1.4.2. Sự giảm năng lƣợng mặt trời phụ thuộc vào độ dài đƣờng đi của tia sáng qua lớp khí quyển (air mass). ................................................................................................. 36 2.1.4.3. Cƣờng độ bức xạ mặt trời biến đổi theo thời gian .............................................. 37 2.1.4.4. Cƣờng độ bức xạ mặt trời biến đổi theo không gian .......................................... 37 2.2. Khai thác, sử dụng trực tiếp năng lƣợng mặt trời ..................................................... 38 2.2.1. Thiết bị sấy khô dùng NLMT ................................................................................ 39 2.2.2. Thiết bị chƣng cất nƣớc sử dụng NLMT ............................................................... 39 2.2.3. Động cơ stirling chạy bằng NLMT ........................................................................ 40 2.2.4. Bếp nấu dùng NLMT ............................................................................................. 40 2.2.5. Thiết bị đun nƣớc nóng bằng năng lƣợng mặt trời ................................................ 41 2.2.6. Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí dùng NLMT .......................................... 42 2.2.7. Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lƣợng mặt trời ................................................. 43

2.3. PIN mặt trời .............................................................................................................. 43 2.3.1. Khái niệm ............................................................................................................... 43 2.3.2. Mô hình toán và đặc tính làm việc của pin mặt trời .............................................. 44 2.4. Hệ thống điện mặt trời .............................................................................................. 46 2.4.1. Ý nghĩa hệ thống điện mặt trời .............................................................................. 46 2.4.2. Hệ thống điện mặt trời làm việc độc lập ................................................................ 48 2.4.3. Hệ thống điện mặt trời nối lƣới ............................................................................. 49 2.4.3.1. Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................ 49 2.4.3.2. Điều khiển trong hệ thống điện mặt trời nối lƣới ............................................... 49 2.5. Kết luận chƣơng 2 ..................................................................................................... 50 CHƢƠNG 3. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƢỚI 3 PHA .............................................................................................................................. 51 3.1. Giới thiệu .................................................................................................................. 51 3.2. Cấu trúc hệ thống điện mặt trời 3 pha nối lƣới ......................................................... 51 3.2.1 Sơ đồ khối ............................................................................................................... 51 3.2.2. Xây dựng mô hình toán học các khối chức năng ................................................... 52 3.2.2.1. Mô hình toán máy phát quang điện (Photovoltaic Generator - PVG) ................ 52 3.2.2.2. Mô hình toán học bộ chuyển đổi DC/DC ........................................................... 53 3.2.2.3. Mô hình toán Bus một chiều (DC Bus) .............................................................. 54 3.2.2.4. Mô hình nghịch lƣu nối lƣới 3 pha (Inverter) ..................................................... 54 3.2.2.5. Mô hình lƣới (Grid) ............................................................................................ 55 3.3. Điều khiển theo dõi điểm làm việc có công suất cực đại ......................................... 55 3.4. Điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng cho biến tần 3 pha nối lƣới57 3.4.1. Nguyên tắc điều khiển công suất ........................................................................... 57 3.4.2. Công suất 3 pha trên các hệ qui chiếu khác nhau .................................................. 58 3.4.3. Sơ đồ điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng ............................. 59 3.5. Mô phỏng hệ thống điện mặt trời nối lƣới 3 pha ...................................................... 61 3.5.1. Sơ đồ số liệu và kịch bản mô phỏng ...................................................................... 61 3.5.2. Kết quả mô phỏng .................................................................................................. 62 3.5.3. Nhận xét ................................................................................................................. 66 3.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ......................................................................................... 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 68 1. Kết luận: ....................................................................................................................... 68 2. Kiến nghị: .................................................................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 69

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Phạm Thị Thoan

Sinh ngày 01 tháng 09 năm 1984

Học viên lớp cao học CĐK17A - Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa -

Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên

Hiện đang công tác tại Khoa Điện tử, Tin học- Trƣờng Cao đẳng Cơ điện và Xây

dựng Bắc Ninh.

Tôi xin cam đoan: Bản luận văn: “Nghiên cứu điều khiển công suất hệ thống điện

mặt trời nối lƣới 3 pha” do PGS.TS Lại Khắc Lãi hƣớng dẫn là công trình nghiên cứu của

riêng tôi. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng. Các số liệu, kết

quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa từng ai công bố trong bất kỳ công trình

nào khác. Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Bắc Ninh, Ngày tháng năm 2020

Tác giả luận văn

Phạm Thị Thoan

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, đƣợc sự động viên, giúp đỡ và hƣớng dẫn tận tình của

thầy giáo PGS.TS Lại Khắc Lãi, luận văn với đề tài “Nghiên cứu điều khiển công suất hệ

thống điện mặt trời nối lƣới 3 pha” đã hoàn thành. Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc

đến:

Thầy giáo hƣớng dẫn PGS. TS Lại Khắc Lãi đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn

thành luận văn này.

Phòng quản lý đào tạo sau đại học, các thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật điều khiển

và tự động hóa- Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông - Đại học Thái

Nguyên

đã giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ trong quá trình nghiên cứu đề tài.

Toàn thể các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và ngƣời thân đã quan tâm, động viên, giúp

đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Bắc Ninh, Ngày tháng năm 2020

Tác giả luận văn

Phạm Thị Thoan

vii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

STT Ký hiệu Chú thích

1 NLMT Năng lƣợng mặt trời

2 PMT Pin mặt trời

3 BĐK Bộ điều khiển

4 BBĐ Bộ biến đổi

5 DC-DC Bộ biến đổi một chiều- một chiểu

6 DC-AC Bộ biến đổi một chiều- xoay chiều

7 PV Tế bào quang điện

8 MPPT Maximum Power Point Tracking

9 PWM Pules- With- Modulation

10 CB- PWM Carrier Based Pulse With

11 ZSS Zero sequence signal

12 SVM Space vector Modulation

13 CC Current Control

14 VC Voltage Control

15 VSI Voltage Source Inverter

16 IN Cƣờng độ bức xạ mặt trời (w/m2)

17 UPV, IPV Điện áp và dòng điện của dàn pin mặt trời

18 Igc Dòng quang điện (A)

19 Dòng bão hòa (A) I0

20 q Điện tích của điện tử; q= 1,6.10-19 (C)

21 K Hằng số Boltzman (J/K)

22 Nhiệt độ làm việc của tế bào quang điện (0K) TC

23 Dòng điện (A), điện áp trên diode (V) ID, UD

24 ISC

25 UOC (Short circuit current): Dòng điện ngắn mạch của PV Điện áp hở mạch của Pin mặt trời

26 G Bức xạ mặt trời (Kw/m2)

viii

27 D Hệ số làm việc

28 Ton Thời gian khóa K mở

29 T Chu kỳ làm việc của khóa

30 fDC Tần số đóng cắt

31 IL1, IL2 Dòng điện của cuộn cảm L1, L2

32 UC1, UC2 Điện áp trên tụ C1, C2

33 tK Thời điểm lấy mẫu

34 PLL Vòng khóa pha

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng Tên bảng Trang

Bảng 2.1 Phân bố phổ bức xạ mặt trời theo bƣớc sóng

Bảng 2.2 Màu sắc và bƣớc sóng của ánh sáng mặt trời

Hình 1. 1: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck ...................................................................... 5

Hình 1. 2: Sơ đồ nguyên lý mạch Boost ..................................................................... 6

Hình 1. 3: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost ......................................................... 6

Hình 1. 4: Sơ đồ biến đổi Cuk ..................................................................................... 7

Hình 1. 5: Sơ đồ mạch bộ Cuk khi khóa SW mở thông dòng ..................................... 8

Hình 1. 6: Sơ đồ mạch bộ Cuk khi khóa SW đóng ..................................................... 8

Hình 1. 7: Bộ chuyển đổi DC- DC có cách ly ........................................................... 10

Hình 1. 8: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều khiển điện áp ......................................... 11

Hình 1. 9: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng điện ..................................... 11

Hình 1. 10: Sơ đồ mạch nghịch lƣu áp cầu 1 pha và đồ thị ...................................... 12

Hình 1. 11: Sơ đồ mạch nghịch lƣu 3 pha ................................................................. 13

Hình 1. 12: Sơ đồ dẫn của các transistor và điện áp ra trên các pha ......................... 14

Hình 1. 13: Chuyển đổi từ hệ tọa độ abc sang hệ tọa độ αβ ..................................... 18

Hình 1. 14: Chuyển đổi từ hệ qui chiếu αβ sang hệ qui chiếu dq ............................. 19

Hình 1. 15: Cấu trúc của SOGI ................................................................................. 20

Hình 1. 16: Điều chế độ rộng xung dựa trên sóng mang hình sin ............................ 22

Hình 1. 17: Biểu diễn véc tơ không gian của điện áp ra ........................................... 22

Hình 2. 1: Cấu trúc của mặt trời ................................................................................ 30

Hình 2. 2: Thang sóng điện từ của bức xạ mặt trời ................................................... 31

Hình 2. 3: Định nghĩa các vĩ tuyến (a) và kinh tuyến (b) ......................................... 33

Hình 2. 4: Phổ bức xạ mặt trời bên trong và ngoài bầu khí quyển ........................... 34

Hình 2. 5: Định nghĩa và cách xác định air mass ...................................................... 37

Hình 2. 6: Thiết bị sấy thực phẩm dùng NLMT ....................................................... 39

Hình 2. 7: Thiết bị chƣng cất nƣớc dùng NLMT ...................................................... 39

Hình 2. 8: Động cơ stirling chạy bằng NLMT .......................................................... 40

Hình 2. 9: Bếp nấu dùng NLMT ............................................................................... 41

Hình 2. 10: Bình nƣớc nóng Thái Dƣơng Năng ........................................................ 41

Hình 2. 11: Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí dùng NLMT .......................... 42

Hình 2. 12: Nhà máy sử dụng Năng lƣợng mặt trời .................................................. 43

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 2. 13: Mạch tƣơng đƣơng của modul PV ......................................................... 44

Hình 2. 14: Quan hệ I(U) và P(U) của PV ................................................................ 45

Hình 2. 15: Họ đặc tính của PV ................................................................................ 46

Hình 2. 16: Sơ đồ khối tổng quát của một hệ nguồn điện một chiều ........................ 49

Hình 2. 17: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời nối lƣới ............................................ 49

Hình 3. 1: Sơ đồ khối hệ thống PV nối lƣới điện 3 pha …………………………….52

Hình 3. 2: Mạch điện tƣơng đƣơng của modul PV ................................................... 53

Hình 3. 3: Quan hệ I-V của PV ứng với cƣờng độ bức xạ ánh sáng khác nhau ....... 53

Hình 3. 4: Quan hệ I-V của PV ứng với nhiệt độ làm việc khác nhau ..................... 53

Hình 3. 5: Sơ đồ nghịch lƣu 3 pha ............................................................................ 54

Hình 3. 6: Sơ đồ tƣơng đƣơng thevenin của lƣới 3 pha ............................................ 55

Hình 3. 7: Lƣu đồ thuật toán nhiễu loạn và quan sát (P&O) .................................... 56

Hình 3. 10: Vòng điều khiển dòng điện .................................................................... 59

Hình 3. 11: Bộ điều khiển công suất ......................................................................... 60

Hình 3. 12: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển công suất biến tần 3 pha nối lƣới .. 60

Hình 3. 13: Sơ đồ mô phỏng điều khiển công suất hệ thống ĐMT nối lƣới ............. 62

Hình 3. 14: Điện áp và dòng điện PV ...................................................................... 63

Hình 3. 15: Điện áp DC link ..................................................................................... 64

Hình 3. 16. Sự thay đổi các sector theo góc pha ....................................................... 64

Hình 3. 17: Điện áp và dòng điện pha A ở đầu ra Inveter ........................................ 64

Hình 3. 18: Điện áp và dòng điện 3 pha đầu ra inveter ............................................. 65

Hình 3. 19: hệ thống điện mặt trời bơm vào lƣới điện .............................................. 65

Hình 3. 20: Điện áp pha của lƣới và góc pha của PLL ............................................. 66

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

1. Hiện nay, các nguồn năng lƣợng trên trái đất nhƣ dầu mỏ, than đá… đang dần cạn

kiệt, không còn để khai thác đƣợc nữa. Ngoài ra, những nguồn năng lƣợng này là nguyên

nhân chính gây ra sự ô nhiễm không khí làm ảnh hƣởng đến đời sống con ngƣời.

Trong khi đó, nguồn năng lƣợng tái tạo khá dồi dào, có khả năng thay thế nguồn

năng lƣợng hóa thạch, giảm thiểu tác động tới môi trƣờng. Vì vậy, tập trung nghiên cứu

ứng dụng năng lƣợng tái tạo đang là hƣớng đi mới trong năng lƣợng công nghiệp, nhất là

trong thời đại ngày nay vấn đề tiết kiệm năng lƣợng đang đặt lên hàng đầu. Việc khai thác

năng lƣợng tái tạo có ý nghĩa quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh năng lƣợng và phát

triển bền vững.

Năng lƣợng mặt trời là một trong các nguồn năng lƣợng tái tạo quan trọng nhất mà

thiên nhiên ban tặng cho hành tinh chúng ta. Đồng thời, nó cũng là nguồn gốc của các

nguồn năng lƣợng tái tạo khác nhƣ năng lƣợng gió, năng lƣợng sinh khối, năng lƣợng các

dòng sông,…Đó là loại hình năng lƣợng có khả năng áp dụng hơn cả tại các khu vực đô thị

và các vùng mà điện lƣới không vƣơn đến đƣợc (vùng núi, vùng hải đảo hay các công trình

ngoài khơi, …). Năng lƣợng mặt trời có thể nói là vô tận, để khai thác, sử dụng nguồn

năng lƣợng này cần phải biết các đặc trƣng và tính chất cơ bản của nó, đặc biệt khi tới bề

mặt quả đất.

Ở Việt Nam, năng lƣợng mặt trời có tiềm năng rất lớn, với lƣợng bức xạ trung

bình 5kw/m²/ngày với khoảng 2000 giờ nắng/năm. Một số liệu của Trung tâm Thông tin

Khoa học Công nghệ Quốc gia cho biết năm 2008 ở Việt Nam mới chỉ có khoảng 60 hệ

thống đun nƣớc nóng bằng năng lƣợng mặt trời cho tập thể và hơn 5.000 hệ thống cho gia

đình. Trên tổng thể, điện mặt trời chiếm 0,009% tổng lƣợng điện toàn quốc. Mặc dù, đã có

những chính sách khuyến khích, nhƣng vì nhiều lý do, việc phát triển năng lƣợng mặt trời,

vốn đòi hỏi đầu tƣ ban đầu lớn hơn các dạng năng lƣợng truyền thống nên việc sử dụng

vẫn còn hạn chế.

Trong những năm gần đây đã có nhiều nghiên cứu, ứng dụng nhằm sản xuất và tích

trữ năng lƣợng mặt trời, tuy nhiên, việc sử dụng nguồn năng lƣợng này, chủ yếu vẫn chỉ

dừng lại ở mức cục bộ (tức là khai thác và sử dụng tại chỗ), năng lƣợng dƣ thừa chƣa hòa

đƣợc lên lƣới điện quốc gia (bán trở lại cho lƣới điện thông qua đồng hồ đo để giảm thiểu

hóa đơn tiền điện).

Vì vậy, việc Nghiên cứu điều khiển công suất hệ thống điện mặt trời nối lƣới 3 pha đang

là một vấn đề cấp thiết.

2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học

Khi có ánh sáng mặt trời sẽ tạo ra năng lƣợng một chiều (DC), Nguồn năng lƣợng một

chiều này đƣợc chuyển đổi thành điện năng xoay chiều (AC) bởi bộ nghịch lƣu. Bộ điều

khiển có chức năng truyền năng lƣợng này đến phụ tải chính để cung cấp điện cho các

thiết bị điện trong gia đình. Đồng thời điện năng dƣ thừa đƣợc bán trở lại lƣới điện qua

đồng hồ đo để giảm thiểu hóa đơn tiền điện.

Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài hoàn thành sẽ là một tài liệu quan trọng để thiết kế hoàn chỉnh hệ thống lƣới điện

thông minh (Smart Grid System). Đem lại hiệu quả to lớn trong việc khai thác và sử dụng

hiệu quả nguồn năng lƣợng sạch; Ứng dụng tại các nhà máy, xí nghiệp, khu dân cƣ sử

dụng nguồn năng lƣợng mặt trời.

Quá trình nghiên cứu sẽ góp phần tăng nguồn tƣ liệu phục vụ cho công tác học tập và

giảng dạy tại cơ quan nơi học viên công tác.

3. Mục tiêu nghiên cứu.

Đề tài này đặt mục tiêu chính là “Nghiên cứu điều khiển công suất hệ thống

điện mặt trời nối lưới 3 pha’’ Các mục tiêu cụ thể:

- Tổng quan về các bộ biến đổi;

- Vấn đề hòa nguồn điện với lƣới;

- Hệ thống điện mặt trời;

- Điều khiển công suất hệ thống điện mặt trời nối lƣới:

+ Mô hình toán học

+ Điều khiển theo dõi điểm làm việc có công suất cực đại

+ Điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng

- Mô phỏng thực nghiệm

4. Đối tƣợng nghiên cứu.

Hệ thống điện mặt trời nối lƣới 3 pha

5. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết để xây dựng các thuật toán điều khiển;

- Mô hình hóa, mô phỏng để kiểm nghiệm và đánh giá các thuật toán đề xuất.

6. Bố cục luận văn

Luận văn thực hiện theo bố cục nội dung nhƣ sau:

Chƣơng 1: Tổng quan lý thuyết sử dung trong đề tài

Chƣơng 2: Hệ thống điện mặt trời

Chƣơng 3: Điều khiển công suất hệ thống điện mặt trời nối lƣới 3 pha.

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

1.1. Bộ biến đổi một chiều- một chiều(DC-DC)

1.1.1. Chức năng bộ biến đổi DC-DC

Bộ biến đổi 1 chiều 1 chiều (Boot converter) có nhiệm vụ biến đổi điện áp một

chiều về trị số phù hợp với điện áp một chiều đặt vào bộ nghịch lƣu (thƣờng 400V).

Đồng thời thông qua bộ Boost converter này để thực hiện điều khiển bám điểm công

suất cực đại cho hệ thống.

Các bộ biến đổi DC/DC đƣợc chia làm 2 loại: Có cách ly và loại không cách ly.

Loại cách ly sử dụng máy biến áp cao tần, chúng cách ly nguồn điện một chiều đầu vào

với nguồn một chiều ra và tăng hay giảm áp bằng cách điều chỉnh hệ số biến áp. Loại

này thƣờng đƣợc sử dụng cho các nguồn cấp một chiều sử dụng khoá điện tử và cho hệ

thống lai. Loại DC/DC không cách ly không sử dụng máy biến áp cách ly. Chúng luôn

đƣợc dùng trong các bộ điều khiển động cơ một chiều.

 Bộ giảm áp (buck)

 Bộ tăng áp (boost)

 Bộ biến đổi tăng - giảm áp Cuk

Các loại bộ biến đổi DC/DC thƣờng dùng trong hệ PV gồm:

Bộ giảm áp buck có thể định đƣợc điểm làm việc có công suất tối ƣu mỗi khi điện

áp vào vƣợt quá điện áp ra của bộ biến đổi, trƣờng hợp này ít thực hiện đƣợc khi cƣờng

độ bức xạ của ánh sáng xuống thấp.

Bộ tăng áp boost có thể định điểm làm việc tối ƣu ngay cả với cƣờng độ ánh sáng

yếu. Hệ thống làm việc với lƣới dùng bộ Boost để tăng điện áp ra cấp cho tải trƣớc khi

đƣa vào bộ biến đổi DC/AC.

1.1.2. Bộ biến đổi DC-DC không cách li

1.1.2.1. Mạch Buck

Sơ đồ nguyên lý mạch buck đƣợc chỉ ra trên hình 1.1. Khóa K trong mạch là

những khóa điện tử BJT, MOSFET, hay IGBT. Mạch Buck có chức năng giảm điện áp

đầu vào xuống thành điện áp nạp ắc quy. Khóa transitor đƣợc đóng mở với tần số cao.

Hệ số làm việc D của khóa đƣợc xác định theo công thức sau:

= (1.1)

Trong đó Ton là thời gian khóa K mở, T là chu kỳ làm việc của khóa, fDC tần số đóng

cắt.

Hình 1. 1: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck

Trong thời gian mở, khóa K thông cho dòng đi qua, điện áp một chiều đƣợc nạp

vào tụ C2 và cấp năng lƣợng cho tải qua cuộn kháng L. Trong thời gian đóng, khóa K

đóng lại không cho dòng qua nữa, năng lƣợng 1 chiều từ đầu vào bằng 0. Tuy nhiên tải

vẫn đƣợc cung cấp đầy đủ điện nhờ năng lƣợng lƣu trên cuộn kháng và tụ điện do Diode

khép kín mạch. Nhƣ vậy cuộn kháng và tụ điện có tác dụng lƣu giữ năng lƣợng trong

thời gian ngắn để duy trì mạch khi khóa K đóng.

(1.2)

Công thức (1.2) cho thấy điện áp ra có thể điều khiển đƣợc bằng cách điều khiển

hệ số làm việc. Hệ số làm việc đƣợc điều khiển bằng cách phƣơng pháp điều chỉnh độ

rộng xung thời gian mở ton. Do đó, bộ biến đổi này còn đƣợc biết đến nhƣ là bộ điều chế

xung PWM.

Bộ Buck có cấu trúc đơn giản nhất, dễ hiểu và dễ thiết kế nhất. Bộ Buck cũng

thƣờng đƣợc dùng để nạp ắc quy nhƣng nó có nhƣợc điểm là dòng vào không liên tục vì

khóa điện tử đƣợc bố trí ở vị trí đầu vào, vì vậy cần phải có bộ lọc tốt.

Mạch Buck thích hợp sử dụng khi điện áp pin cao hơn điện áp ắc quy. Dòng công

suất đƣợc điều khiển bằng cách điều chỉnh chu kỳ đóng mở của khóa điện tử. Bộ Buck

có thể làm việc tại điểm MPP trong hầu hết điều kiện nhiệt độ, cƣờng độ bức xạ. Nhƣng

bộ này sẽ không làm việc chính xác khi điểm MPP xuống thấp hơn ngƣỡng điện áp nạp

ắc quy dƣới điều kiện nhiệt độ cao và cƣờng độ bức xạ xuống thấp. Vì vậy để nâng cao

hiệu quả làm việc, có thể kết hợp bộ Buck với thành phần tăng áp.

1.1.2.1. Mạch Boost

Sơ đồ nguyên lý mạch Boost nhƣ hình 1.2

Hình 1. 2: Sơ đồ nguyên lý mạch Boost

Giống nhƣ bộ Buck, hoạt động của bộ Boost đƣợc thực hiện qua cuộn kháng L.

Chuyển mạch K đóng mở theo chu kỳ. Khi K mở cho dòng qua (ton) cuộn kháng tích

năng lƣợng, khi K đóng (toff) cuộn kháng giải phóng năng lƣợng qua Điốt tới tải.

(1.3)

Mạch này tăng điện áp võng khi phóng của ắc quy lên để đáp ứng điện áp ra. Khi

khóa K mở, cuộn cảm đƣợc nối với nguồn 1 chiều. Khóa K đóng, dòng điện cảm ứng

chạy vào tải qua Điốt. Với hệ số làm việc D của khóa K, điện áp ra đƣợc tính theo:

Với phƣơng pháp này cũng có thể điều chỉnh Ton trong chế độ dẫn liên tục để điều

chỉnh điện áp vào V1 ở điểm công suất cực đại theo thế của tải Vo.

1.1.2.3. Mạch Buck – Boost

Sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 1.3

Hình 1. 3: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck – Boost

Từ công thức (1.4): Do D < 1 nên điện áp ra luôn lớn hơn điện áp vào. Vì vậy

mạch Boost chỉ có thể tăng áp trong khi mạch Buck đã trình bày ở trên thì chỉ có thể

giảm điện áp vào. Kết hợp cả hai mạch này với nhau tạo thành mạch Buck – Boost vừa

có thể tăng và giảm điện áp vào.

Khi khóa đóng, điện áp vào đặt lên điện cảm, làm dòng điện trong điện cảm tăng dần theo

thời gian. Khi khóa ngắt điện cảm có khuynh hƣớng duy trì dòng điện qua nó sẽ tạo điện

áp cảm ứng đủ để Điôt phân cực thuận. Tùy vào tỷ lệ giữa thời gian đóng khóa và mở

khóa mà giá trị điện áp ra có thể nhỏ hơn, bằng hay lớn hơn giá trị điện áp vào. Trong mọi

trƣờng hợp thì dấu của điện áp ra là ngƣợc với dấu của điện áp vào, do đó dòng điện đi qua

điện cảm sẽ giảm dần theo thời gian.

Ta có công thức:

Công thức (1.5) cho thấy điện áp ra có thể lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp vào tùy

thuộc vào hệ số làm việc D:

Khi D = 0.5 thì Uin = Uout;

Khi D < 0.5 thì Uin > Uout;

Khi D > 0.5 thì Uin < Uout

1.1.2.4. Mạch Cuk

Sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 1.4

Hình 1. 4: Sơ đồ biến đổi Cuk

Bộ Cuk vừa có thể tăng, vừa có thể giảm áp. Cuk dùng một tụ điện để lƣu giữ

năng lƣợng vì vậy dòng điện vào sẽ liên tục. Mạch Cuk ít gây tổn hao trên khoá điện tử

hơn và cho hiệu quả cao. Nhƣợc điểm của Cuk là điện áp ra có cực tính ngƣợc với điện

áp vào nhƣng bộ Cuk cho đặc tính dòng ra tốt hơn do có cuộn cảm đặt ở tầng ra. Chính

từ ƣu điểm chính này của Cuk (tức là có đặc tính dòng vào và dòng ra tốt)

Nguyên lý hoạt động của Cuk là chế độ dẫn liên tục. Ở trạng thái ổn định, điện áp

trung bình rơi trên cuộn cảm bằng 0, theo định luật điện áp Kiếchôp ở vòng mạch ngoài

cùng hình vẽ 1.4 ta có:

VC1 = VS + V0

Giả sử tụ C1 có dung lƣợng đủ lớn và điện áp trên tụ không gợn sóng mặc dù nó

lƣu giữ và chuyển một lƣợng năng lƣợng lớn từ đầu vào đến đầu ra.

Điều kiện ban đầu là khi điện áp vào đƣợc cấp và khoá SW khoá không cho dòng

chảy qua. Điốt D phân cực thuận, tụ C1 đƣợc nạp. Hoạt động của mạch đƣợc chia thành

2 chế độ.

Chế độ 1: Khi khoá SW mở thông dòng, mạch nhƣ ở hình vẽ 1.5

Hình 1. 5: Sơ đồ mạch bộ Cuk khi khóa SW mở thông dòng

Điện áp trên tụ C1 làm điôt D phân cực ngƣợc và Điốt khoá. Tụ C1 phóng sang tải

qua đƣờng SW, C2, Rtải, và L2. Cuộn cảm đủ lớn nên giả thiết rằng dòng điện trên cuộn

cảm không gợn sóng. Vì vậy ta có mỗi quan hệ sau:

(1.6) Chế độ 2: Khi SW khoá ngăn không cho dòng chảy qua, mạch có dạng nhƣ hình

vẽ 1.6

Hình 1. 6: Sơ đồ mạch bộ Cuk khi khóa SW đóng

Tụ C1 đƣợc nạp từ nguồn vào VS qua cuộn cảm L1. Năng lƣợng lƣu trên cuộn cảm

L2 đƣợc chuyển sang tải qua đƣờng D, C2, và R tải. Vì vậy ta có:

= (1.7) Để hoạt động theo chu kỳ, dòng điện trung bình của tụ là 0. Ta có:

(1.8)

(1.9)

(1.10)

Trong đó: D là tỉ lệ làm việc của khoá SW (0 < D < 1) và T là chu kỳ đóng cắt. Giả

sử rằng đây là bộ biến đổi lý tƣởng, công suất trung bình do nguồn cung cấp phải bằng

với công suất trung bình tải hấp thụ đƣợc.

Pin= Pout (1.11)

Vs.IL1= V0.IL2 (1.12)

(1.13)

Kết hợp công thức (1.10) và (1.13) vào ta có:

(1.14)

 Nếu 0 < D < 0.5: Đầu ra nhỏ hơn đầu vào.

 Nếu D = 0.5: Đầu ra bằng đầu vào.

 Nếu 0.5 < D < 1: Đầu ra lớn hơn đầu vào.

Từ công thức (1.14):

Từ công thức (1.14) ta thấy rằng có thể điều khiển điện áp ra khỏi bộ biến đổi DC/DC

bằng cách điều chỉnh tỉ lệ làm việc D của khoá SW.

Nhƣ vậy nguyên tắc điều khiển điện áp ra của các bộ biến đổi trên đều bằng cách

điều chỉnh tần số đóng mở khóa K. Việc sử dụng bộ biến đổi nào trong hệ là tùy thuộc

vào nhu cầu và mục đích sử dụng.

Để điều khiển tần số đóng mở của khóa K để hệ đạt đƣợc điểm làm việc tối ƣu

nhất, ta phải dùng đến thuật toán xác định điểm làm việc có công suất lớn nhất (MPPT)

sẽ đƣợc trình bày chi tiết ở chƣơng tiếp sau.

1.1.3. Bộ biến đổi DC- DC có cách ly

Bộ chuyển đổi DC-DC đƣợc mô tả trong hình 1.7. Bộ chuyển đổi bao gồm một tụ

lọc đầu vào C1, 6 chuyển mạch dùng MOSFET (M1-M6), sáu điôt xoay tự do, hai điôt

chỉnh lƣu, D1 và D2, một biến áp cao tần với hệ số biến áp bằng K và một tụ hóa C2.

Hình 1. 7: Bộ chuyển đổi DC- DC có cách ly

Máy biến áp cung cấp điện áp cách ly giữa bảng mạch PV và lƣới, nâng cao độ an

toàn cho toàn hệ thống. Điện cảm rò (Lk) đƣợc sử dụng nhƣ 1 phần tử chuyển đổi nguồn,

loại bỏ những vấn đề quá áp thiết bị và cần thiết cho sự chống rung các bảng mạch. Sự

điều khiển chuyển đổi pha thích hợp giữa những chân cầu vào (M1- M4) và những chân

kích hoạt chỉnh lƣu (M5-M6) cho phép định hƣớng dòng điện của biến áp, vì vậy đạt

đƣợc chuyển đổi với điện áp và dòng điện bằng 0 (Zero current Zero Voltage Switching

- ZCZVS).

1.1.4. Điều khiển bộ biến đổi DC-DC

Để điều khiển bộ biến đổi DC-DC, có thể sử dụng mạch vòng điều khiển điện áp

hoặc mạch vòng điều khiển dòng điện.

1.1.4.1. Mạch vòng điều khiển điện áp

Sơ đồ cấu trúc Bộ điều khiển điện áp (RU) nhƣ hình 1.8. Điện áp ra ở đầu cực của

pin đƣợc sử dụng nhƣ một biến điều khiển cho hệ. Nó duy trì điểm làm việc của cả hệ

sát với điểm làm việc có công suất lớn nhất bằng cách điều chỉnh điện áp của pin phù

hợp với điện áp theo yêu cầu.

 Bỏ qua hiệu suất của bức xạ và nhiệt độ của dãy pin mặt trời.

 Không đƣợc áp dụng rộng rãi cho hệ thống lƣu giữ điện năng.

Phƣơng pháp này cũng có những nhƣợc điểm sau:

Vì vậy, phƣơng pháp điều khiển này chỉ thích hợp dƣới điều kiện độ bức xạ ổn

định, chẳng hạn nhƣ hệ thống vệ tinh, vì nó không thể tự động xác định điểm làm việc

tối ƣu khi điều kiện ánh sáng và nhiệt độ thay đổi.

Hình 1. 8: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều khiển điện áp

1.1.4.2. Mạch vòng điều khiển dòng điện

Mạch vòng điều khiển dòng điện đƣợc chỉ ra trên hình 1.9. Phƣơng pháp này chỉ áp

dụng với những thuật toán MPPT cho đại lƣợng điều khiển là dòng điện.

Hình 1. 9: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng điện

1.2. BIẾN ĐỔI MỘT CHIỀU SANG XOAY CHIỀU DC-AC (Inverter)

1.2.1. Biến đổi một chiều sang hệ thống xoay chiều một pha

Để có điện áp xoay chiều 1 pha cần sử dụng cầu nghịch lƣu 1 pha. Sơ đồ gồm 4 van

động lực chủ yếu là: T1, T2, T3, T4 và các điôt D1, D2, D3, D4 dùng để trả công suất phản

kháng của tải về lƣới và nhƣ vậy tránh đƣợc hiện tƣợng quá áp ở đầu nguồn.

Tụ C đƣợc mắc song song với nguồn để đảm bảo cho đầu vào là nguồn hai chiều

(nguồn một chiều thƣờng đƣợc cấp bởi chỉnh lƣu chỉ cho phép dòng đi theo một chiều).

Nhƣ vậy tụ C thực hiện việc tiếp nhận công suất phản kháng của tải, đồng thời tụ C còn

đảm bảo cho nguồn đầu vào là nguòon áp (giá trị C càng lớn nội trở của nguồn càng nhỏ,

điện áp đầu vào đƣợc san phẳng).

Hình 1. 10: Sơ đồ mạch nghịch lưu áp cầu 1 pha và đồ thị

1.2.2. Biến đổi một chiều sang hệ thống xoay chiều ba pha

Sơ đồ nghịch lƣu 3 pha đƣợc ghép từ ba sơ đồ một pha có điểm trung tính.

Các điôt: D1, D2, D3, D4, D5, D6 làm chức năng trả năng lƣợng về nguồn. Tụ C đảm

bảo nguồn là nguồn áp và để tiếp nhận năng lƣợng phản kháng từ tải.

Hình 1. 11: Sơ đồ mạch nghịch lưu 3 pha

Để đảm bảo cho điện áp ra ba pha đối xứng luật dẫn điện của các van phải tuân

theo đồ thị nhƣ hình 1.12. Nhƣ vậy: T1 và T4 dẫn điện lệch nhau 1800 và tạo ra pha A; T3 và T6 dẫn điện lệch nhau 1800 và tạo ra pha B; T2 và T5 dẫn điện lệch nhau 1800 và tạo ra pha . Các pha lệch nhau 1200.

Dạng điện áp trên tải đƣợc xây dựng nhƣ sau:

 Trong khoảng 0  t1: T1, T6, T5 dẫn, sơ đồ thay thế có dạng nhƣ ở hình 4.4a. Từ sơ đồ thay thế ta thấy UZA = E/3.

 Trong khoảng t1  t2: T1, T2, T6 dẫn, sơ đồ thay thế có dạng nhƣ ở hình 4.4b: UZA = 2E/3.

 Trong khoảng t2  t3: T1, T2, T3 dẫn, sơ đồ thay thế có dạng nhƣ ở hình 4.4c: UZA =

2E/3. Suy ra dạng điện áp rên các pha: UZA, UZB, UZC sẽ có dạng nhƣ trên hình 1.12d, e, f.

Giá trị hiệu dụng của điện áp pha là:

(1.15)

Suy ra:

(1.16)

(1.17)

(1.18)

Hình 1. 12: Sơ đồ dẫn của các transistor và điện áp ra trên các pha

1.3. Các phép chuyển đổi

1.3.1. Các hệ trục tọa độ

1.3.1.1. Hệ trục tọa độ tự nhiên Hệ trục tọa độ tự nhiên: Gồm 3 trục a, b, c đặt lệch nhau 1200. Véc tơ V trong hệ trục tọa

độ này có thể chia thành 3 véc tơ va, vb, vc chúng là các đại lƣợng biến thiên theo thời gian.

Vb

Va

Vc

Phƣơng trình cân bằng điện áp pha dƣới dạng tức thời:

(1.19)

Một hệ thống 3 pha đối xứng trong hệ toa độ tự nhiên có thể biểu diễn bởi một véc

tơ nhƣ sau:

(1.20)

kA(t), kB(t), kC(t) là các đại lƣợng pha trong hệ tọa độ tự nhiên (có thể là dòng, áp,

từ thông) thỏa mãn điều kiện: kA(t) + kB(t) + kC(t) = 0

a = 1e+j120 toán tử quay

2/3: là hệ số

Sử dụng phƣơng pháp véc tơ không gian, phƣơng trình cân bằng điện áp và cân bằng từ

thông đƣợc viết

(1.21)

Biến đổi các phƣơng trình điện áp, từ thông sang hệ tọa độ quay, chuyển các thông số phía

rotor sang stator. Các hệ pt viết trong hệ qui chiếu K quay với tốc độ góc ΩK là:

(1.2)

Phƣơng trình cân bằng moomen:

(1.23)

Me: Mô men điện từ

ML: Mô men tải

1.3.1.2. Hệ trục tọa độ cố định αβ Hệ trục tọa độ cố định αβ: có trục α trùng với trục a của hệ tọa độ cố định, trục β trực giao

với trục α. Véc tơ V trong hệ trục tọa độ này sẽ đƣợc phân tích thành 2 thành phần trực

giao vα và vβ.

Vb

β

α Va

Vc

Nhƣ vậy véc tơ V từ hệ trục abc chuyển sang hệ trục αβ sẽ giảm từ 3 thành phần xuống

còn 2 thành phần.

1.3.1.3. Hệ trục tọa độ quay dq

Hệ trục tọa độ quay dq: gồm 2 trục d,q trực giao và quay với tốc độ ω (bằng với tốc độ

quay của véc tơ V). Do vậy các thành phần Vd, Vq là những đại lƣợng không đổi, nói cách

khác đối với hệ tọa độ dq, véc tơ V không chuyển động

β

Vb

q

d

Va

α

Vc

1.3.2. Các phép chuyển đổi

1.3.2.1. Biến đổi hệ thống ba pha sang 2 pha

Để tránh điều khiển ba dòng điện/ điện áp một cách riêng biệt, ngƣời ta biến đổi

hệ thống ba pha. Điều này dựa trên thực tế là trong một hệ thống 3 pha đối xứng chỉ có 2

thành phần dòng điện/ điện áp độc lập, thành phần thứ 3 đƣợc rút ra từ 2 thành phần kia.

Các hệ thống này thƣờng đƣợc gọi là khung tham chiếu (hay hệ qui chiếu). Trong kỹ

thuật đang sử dụng 2 loại khung tham chiếu là khung tham chiếu cố định và khung tham

chiếu đồng bộ (quay)

- Hệ qui chiếu cố định (chuyển đổi Clarke)

Hệ thống 3 pha đƣợc chuyển sang hệ thống 2 pha, thƣờng đƣợc gọi là chuyển từ hệ

trục abc sang hệ trục αβ (hoặc αβ0 khi sử dụng véc tơ zero). Cả hai hệ thống 3 pha và 2

pha đều đƣợc coi là cố định bởi lẽ các trục bị khóa tại một vị trí, song trong chừng mực

nào đó, khái niệm hệ qui chiếu cố định thƣờng dùng để chỉ hệ qui chiếu 2 pha cố định.

Việc chuyển đổi đƣợc thực hiện bằng cách áp dụng công thức chuyển đổi Clarke,

trong đó lƣợng 3 pha phải là giá trị pha, không phải là giá trị dây. Bằng cách đảo ngƣợc

ma trận hệ số lƣợng 3 pha có thể xem có chức năng nhƣ hệ 2 pha.

(1.24)

Việc chuyển đổi đƣợc coi nhƣ sự thay đổi hệ trục tọa độ, từ hệ thống 3 trục (3 pha)

sang hệ thống 2 trục (2 pha). Ta thấy rằng trong hệ qui chiếu abc chỉ cần 2 pha là có thể

xác định đƣợc véc tơ Xabc và do đó nó đƣợc biểu diễn trên hệ qui chiếu 2 pha αβ giống

nhƣ véc tơ Xab mà không bị mất thông tin. Trong hình vẽ ω là tốc độ góc của véc tơ θ

còn là góc tức thời (góc pha đầu) của véc tơ.

Nếu X là điện áp lƣới thì ω đại diện cho tần số lƣới còn θ là góc pha tức thời.

Hình 1. 13: Chuyển đổi từ hệ tọa độ abc sang hệ tọa độ αβ

Thông thƣờng hệ thống 3 pha đƣợc giả định là đối xứng, nên bỏ qua thành phần

thứ tự không. Khi đó giá trị tức thời của công suất tác dụng và công suất phản kháng của

(1.25)

(1.26)

3 pha đƣợc xác định bởi (1.25) và (1.26)

- Hệ qui chiếu đồng bộ (Chuyển đổi Park)

Trong hệ qui chiếu này, hệ trục tọa độ không bị khóa cố định mà quay theo một véc

tơ tùy ý. Vì vậy hệ qui chiếu đồng bộ còn đƣợc gọi là hệ qui chiếu quay dq (hay dq0).

Chuyển đổi này đƣợc sử dụng rộng rãi trong điều khiển động cơ điện, ở đó hệ trục quay

theo vị trí roto hoặc từ thông roto. Trong hệ biến tần nối lƣới nó thƣờng đƣợc dùng để

khóa các trục với điện áp hoặc dòng điện (thƣờng là điện áp lƣới). Trong hình 1.14, trục

d đƣợc khóa với véc tơ Xab, do đó Xd = Xab và Xq = 0. Hệ trục sẽ quay với tốc độ góc ω

và có góc tức thời bằng θ (gọi tắt là hệ tham chiếu cố định)

Hình 1. 14: Chuyển đổi từ hệ qui chiếu αβ sang hệ qui chiếu dq

Việc chuyển đổi đƣợc thực hiện bởi hàm chuyển đổi Park (1.27)

(1.27)

Nếu hệ trục dq đƣợc khóa với điện áp lƣới, các trục sẽ quay với tần số góc 2πfg và

các giá trị dq sẽ trở thành giá trị một chiều cố định. Nếu vẫn coi hệ thống 3 pha là đối

xứng, không có thành phần thứ tự không thì công suất tác dụng và công suất phản kháng

(1.28)

(1.29)

đƣợc tính theo các công thức (1.28) và (1.29).

Trong các phƣơng trình trên cả điện áp và dòng điện đều đƣợc chuyển đổi sang hệ trục

dq bằng cách sử dụng cùng một hệ qui chiếu. Khi khung tham chiếu định hƣớng vào véc

tơ điện áp thì thành phần dòng điện trên trục d sẽ đại diện cho dòng điện trong pha với

điện áp và do đó nó đại diện cho công suất tác dụng trong mạch. Thành phần dòng điện

trên trục q đại diện cho công suất phản kháng trong mạch.

1.3.2.2. Chuyển đổi hệ thống một pha sang hai pha

Tƣơng tự nhƣ hệ thống 3 pha, ta mong muốn biểu diễn hệ thống một pha trong hệ

qui chiếu cố định αβ và hệ qui chiếu đồng bộ dq để tiện phân tích và thiết kế các bộ điều

khiển, muốn vậy trạng thái của hệ thống cần phải có 2 thành phần trực giao nhau. Đối

với hệ thống một pha, do điện áp cũng nhƣ dòng điện chỉ có một thành phần duy nhất, vì

vậy để áp dụng điều khiển trong hệ qui chiếu đồng bộ ta cần tạo ra một thành phần ảo

vuông pha với trạng thái điện áp hoặc dòng điện của hệ thống. Có thể sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau nhƣ dịch góc pha 900, phép biến đổi Hilbert, sử dụng bộ lọc All-pass và

sử dụng bộ tích phân bậc hai tổng quát (SOGI)

+ Dịch góc pha 900

+ Phép biến đổi Hilbert

+ Bộ lọc All-Pass

+ Khâu tích phân bậc hai tổng quát

Khâu tích phân bậc hai tổng quát (Second-order generalised integrator - SOGI) là

một kỹ thuật tạo ra tín hiệu trực giao tiên tiến và phổ biến, cấu trúc cơ bản của SOGI

đƣợc minh họa trong hình 1.15, trong đó k là hệ số giảm xóc, ω là tần số góc cơ bản.

Một tính năng nổi bật của SOGI là tùy thuộc vào hệ số giảm xóc mà cho ta một vài loại

lọc và có thể nâng cao hiệu quả méo dƣới điện áp lƣới.

Hình 1. 15: Cấu trúc của SOGI

Từ hình 1.15, ta thu đƣợc đặc tính hàm số truyền của SOGI nhƣ sau:

(1.30)

Áp dụng (1.30) cho điện áp lƣới (u) cũng nhƣ dòng điện (i) mà không kể đến thành

phần điện sóng hài, ta xây dựng đƣợc hệ thống hai pha trực giao nhƣ sau:

{ (1.31)

{ (1.32) ∑ ∑

Trong biểu thức (1.32): iαn, iβn là thành phần sóng hài bậc n của dòng điện

1.4. Điều chế độ rộng xung (PWM - Pulse Width Modulation)

PWM đƣợc ứng dụng nhiều trong điều khiển. Điển hình nhất mà chúng ta thƣờng hay

gặp là điều khiển động cơ và các bộ xung áp, điều áp... Sử dụng PWM điều khiển độ

nhanh chậm của động cơ hay cao hơn nữa, nó còn đƣợc dùng để điều khiển sự ổn định

tốc độ động cơ. Ngoài lĩnh vực điều khiển hay ổn định tải thì PWM còn tham gia vào

điều chế các mạch nguồn nhƣ: boot, buck, nghịch lƣu 1 pha và 3 pha...

PWM còn gặp nhiều trong thực tế ở các mạch điện điều khiển. Điều đặc biệt là PWM

chuyên dùng để điều khiển các phần tử điện tử công suất có đƣờng đặc tính là tuyến tính

khi có sẵn 1 nguồn 1 chiều cố định. Nhƣ vậy PWM đƣợc ứng dụng rất nhiều trong các

thiết bị điện- điện tử.

Các bộ điều chế độ rộng xung là bộ điều khiển điện áp vòng hở, các phƣơng pháp phổ

biến nhất để điều chế độ rộng xung là: Điều chế độ rộng xung dựa trên song mang (CB-

PWM- Carrier Based Pulse Width); Điều chế véc tơ không gian (SVM - Space Vecto

Modulation) và điều chế độ rộng xung ngẫu nhiên.

1.4.1. Điều chế độ rộng xung dựa trên sóng mang (CB-PWM)

Đây là cách phổ biến nhất để điều chế tín hiệu chuyển mạch. Phƣơng pháp này có

thể chia thành phƣơng pháp điều chế độ rộng xung hình sin và phƣơng pháp điều chế độ

rộng xung dựa trên sóng mang với chuỗi tín hiệu zero (ZSS - Zero Sequence Signal).

Đối với điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM), tín hiệu tham chiếu hình sin đƣợc so

sánh với sóng mang tam giác có tần số cao để tạo ra tín hiệu logic điều khiển các chuyển

mạch. Trong khi đó phƣơng pháp ZSS đƣợc dựa trên SPWM với việc bổ sung tín hiệu

thứ tự zero của sóng hài tần số bậc 3. Việc đƣa thêm sóng hài bậc 3 không làm biến dạng

điện áp pha hoặc giá trị trung bình của dòng điện tải. Tuy nhiên nó mở rộng vùng hoạt

động tuyến tính, làm giảm tần số chuyển mạch trung bình và làm giảm song hài dòng

điện. Phƣơng pháp ZSS có thể chia thành điều chế liên tục và điều chế gián đoạn, tiêu

biểu của phƣơng pháp điều chế liên tục là phƣơng pháp ZSS hình sin, đôi khi sử dụng

ZSS tam giác.

Nguyên tắc tạo ra tín hiệu chuyển mạch đƣợc chỉ ra trên hình 1.12, trong đó tín

hiệu mang tam giác đƣợc so sánh với điện áp tham chiếu hình sin đại điện cho điện áp

pha. Nếu tín hiệu sin lớn hơn sóng mang chuyển mạch sẽ mở và nếu tín hiệu hình sin

nhỏ hơn chuyển mạch sẽ đóng.

Hình 1. 16: Điều chế độ rộng xung dựa trên sóng mang hình sin

1.4.2. Điều chế véc tơ không gian (SVM)

SVM là phƣơng pháp dựa trên biểu diễn véc tơ không gian của chuyển đổi bên

điện áp xoay chiều AC, trong chỉ ra sự khác biệt giữa SVM và CB-PWM ở việc xử lý

các lƣợng 3 pha. CB-PWM hoạt động trong các điều kiện của các thành phần 3 pha tự

nhiên, trong khi đó SVM sử dụng véc tơ chuyển đổi nhân tạo. Với biến tần 3 pha 2 mức

có 8 trạng thái chuyển mạch, gồm 6 trạng thái chuyển mạch hoạt động và 2 trrạng thái

chuyển mạch bằng không. Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để tạo ra mẫu chuyển

mạch, sự khác biệt duy nhất giữa chúng là vị trí véc tơ zero. Các trạng thái chuyển mạch

khác nhau đƣợc biểu diễn trên hình 1.17

Hình 1. 17: Biểu diễn véc tơ không gian của điện áp ra

Phƣơng pháp phổ biến nhất là SVM 3 pha với sự phân bổ đối xứng của các véc tơ

zero. Phƣơng pháp này tƣơng đƣơng với phƣơng pháp CB-PWM với ZSS tam giác gồm

¼ biên độ và có hàm lƣợng sóng hài gần nhƣ bằng với CB-PWM với ZSS hình sin. Nó

rất dễ dàng thực hiện trong bộ vi xử lý và đó là sự lựa chọn tự nhiên của SVM.

Hai kỹ thuật khác của SVN là điều chế véc tơ với VN0 = 0 (điện áp giữa trung tính

chuyển đổi và trung tính lƣới bằng không, tƣơng đƣơng với sine PWM) và điều chế véc

tơ với điều hòa bậc 3 (tƣơng đƣơng với CB-PWM với ZCC hình sin) nhƣng dễ thực hiện

hơn so với CB-PWM. Điều chế véc tơ không gian 2 pha là một phƣơng pháp khác, nó

tƣơng đƣơng với CB-PWM không liên tục với ZSS (DPWM). Phƣơng pháp này sẽ chỉ

có 1 trạng thái zero trong thời gian lấy mẫu và do đó tốt nhất là sử dụng ở các tỉ lệ điều

chế cao. Điện áp dây cực đại đối với SVPWM và cũng vậy đối với PWM 2 pha là:

√

(1.33)

Ngoài ra còn một số biến thể của SVM gọi là SVM thích nghi (ASVM), nó kết

hợp các SVM khác nhau thành một giải pháp chung. Phƣơng pháp này cho phạm vi

điều khiển đầy đủ bao gồm quá điều chế và sáu bƣớc hoạt động (hoạt động sóng vuông),

hiệu quả của biến tần cao hơn, song biến tần sẽ chủ yếu hoạt động ở vùng tuyến tính trên

của điều chế, vì vậy phƣơng pháp này không đƣợc quan tâm. Việc tạo ra tín hiệu chuyển

mạch đối với SVM dựa trên cơ sở toán học, nó thực hiện dễ dàng trong vi xử lý.

1.5. Điều khiển bộ chuyển đổi DC-AC

Có 2 chiến lƣợc điều khiển chính để điều khiển chuyển đổi DC-AC là điều khiển

dòng điện (CC - Current Control), điều khiển điện áp (VC - Voltage - Control). Điều

khiển dòng điện là chiến lƣợc chung nhất để điều khiển kết nối lƣới biến tần nguồn áp(

VSI - Voltage Source Inverter). Điều khiển dòng điện có lợi thế là ít nhạy cảm với sự

dịch pha điện áp và sự méo điện áp lƣới, do đó nó làm giảm sóng hài dòng điện đến mức

tối thiểu. Trong khi đó điều khiển điện áp có thể dẫn đến quá tải biến tần do góc pha có

sai số nhỏ và có thể xuất hiện sóng hài dòng điện lớn nếu điện áp lƣới bị méo. Khi hệ

thống biến tần làm việc độc lập thì điều khiển điện áp sẽ là sự lựa chọn tự nhiên nhƣng

khi chúng hoạt động ở chế độ kết nối lƣới điều khiển dòng điện là giải pháp điều khiển

bền vững nhất. Trong phần này chỉ đề cập đến điều khiển dòng điện biến tần nguồn áp

(CC-VSI). Các sơ đồ điều khiển trình bày trong phần này liên quan đến việc biến đổi hệ

thống 3 pha sang các hệ thống 2 pha nhƣ đã trình bày trong mục 1.5.1

Điểm chung cho tất cả các chiến lƣợc điều khiển đƣợc mô tả trong phần này là

tách biệt rõ việc bù sai số dòng điện với phần điều chế điện áp (điều chế PWM). Ý tƣởng

này cho phép khai thác lợi thế của các bộ điều biến vòng hở tách ra từ vòng lặp bù sai số

dòng điện (sẽ đƣợc mô tả trong phần sau)

Để điều khiển bộ nghịch lƣu DC-AC ta có thể sử dụng các qui luật điều khiển

khác nhau. Ba bộ điều khiển đang đƣợc dùng phổ biến hiện nay, đó là điều khiển tỉ lệ

tích phân (PI), điều khiển cộng hƣởng tỉ lệ (PR) và điều khiển phản hồi trạng thái.

1.5.1. Bộ điều khiển PI

Bộ điều khiển PI đƣợc áp dụng cho cả hệ qui chiếu tĩnh (αβ) và hệ qui chiếu đồng

bộ (dq), nhƣng áp dụng cho hệ qui chiếu dq sẽ có dòng điện một chiều cố định, bù PI

cho phép làm giảm sai lệch tĩnh của thành phần cơ bản về không. Điều này không đúng

cho trƣờng hợp bộ điều khiển PI làm việc trong hệ trục αβ, ở đó có sai số theo dõi vốn

có của biên độ và pha. Vì vậy điều khiển dòng điện trong hệ qui chiếu đồng bộ (hệ qui

chiếu quay) sử dụng PI là giải pháp điển hình trong nghịch lƣu nối lƣới.

Lợi thế của điều khiển dòng điện trong hệ trục dq là điều khiển riêng rẽ công suất

tác dụng và công suất phản kháng bằng cách gắn khung tham chiếu dq lên đện áp lƣới.

Khi đó công suất tác dụng đƣợc điều khiển bằng dòng điện trục d còn công suất phản

kháng đƣợc điều khiển bằng dòng điện trục q. Nhƣợc điểm cơ bản của phƣơng pháp này

là cần nhiều phép biến đổi, phép tách trong chuyển đổi 3 pha và hạn chế trong việc bù

các hài thấp để phù hợp với tiêu chuẩn chất lƣợng điện năng. Về hình thức bộ điều khiển

PI đƣợc định nghĩa:

(1.34)

Khi cần bù sóng hài ta có thể thêm bộ bù sóng hài với phƣơng pháp tƣơng tự nhƣ

mô tả ở trên nhƣng sử dụng hệ qui chiếu quay với tần số của sóng hài mong muốn.

1.5.2. Bộ điều khiển cộng hƣởng tỉ lệ (PR - Proportional Resonant)

Bộ điều khiển cộng hƣởng tỉ lệ là một kiểu điều khiển mới. Trong phƣơng pháp

này PI bù một chiều đƣợc chuyển đổi thành bù xoay chiều tƣơng đƣơng, do đó đem lại

đặc điểm của đáp ứng tần số trong băng thông quan tâm. Sử dụng phƣơng pháp này sẽ

giảm độ phức tạp của tính toán và loại bỏ sự ghép nối chéo. PR đƣợc định nghĩ

(1.35)

Kết hợp với bộ điều khiển PR ngƣời ta thƣờng thêm vào bộ bù điều hòa (HC -

Harmonic Compensator). Các bù điều hòa bao gồm tổng các bộ tích phân tổng quát (GI -

Generalized Integrator) đƣợc điều chỉnh để có độ khuếch đại ở các tần số khác nhau gọi

là tần số cộng hƣởng. Bên ngoài tần số này các GI hầu nhƣ không có sự suy giảm. Đây

là một tính năng thú vị của GI bởi lẽ nó không ảnh hƣởng đến đặc tính động của bộ điều

khiển PR bên ngoài tần số điều chỉnh. Nhƣ vậy khi cần thiết có thể thêm nhiều GI mà

không ảnh hƣởng đến động lực của toàn hệ thống. Các bù sóng hài đƣợc định nghĩa:

(1.36)

Sự kết hợp bộ điều khiển PR với bù sóng hài có thể điều chỉnh để phản ứng với

các tần số cơ bản cho kết quả điều chỉnh tốt và điều chỉnh tần số sóng hài để bù cho

chúng

1.5.3. Bộ điều khiển phản hồi trạng thái

Trong các phƣơng pháp điều khiển mô tả ở trên, quá trình điều khiển đƣợc mô tả

dƣới dạng hàm số truyền, nó không thể quan sát và điều khiển các hiện tƣợng nội bộ lên

quan trong quá trình điều khiển. Vì vậy phƣơng pháp không gian trạng thái ngày càng

đƣợc chú ý nhiều hơn, bởi vì phƣơng pháp này cung cấp sự miêu tả đầy đủ và mạnh mẽ

trong miền thời gian hệ tuyến tính đa biến bậc tùy ý, hệ phi tuyến hoặc hệ có thông số

biến đổi theo thời gian. Có nhiều cách viết hệ phƣơng trình trạng thái, thông thƣờng

đƣợc viết dƣới dạng (1.37)

(1.37)

Trong đó: X(t) là véc tơ trạng thái; U(t) là véc tơ vào; Y(t) là véc tơ ra; A là ma trận kết nối trạng thái; B là ma trận kết nối vào; C là ma trận kết nối ra; D là ma trận

kết nối vào/ra.

Với cách mô tả này cùng với các điều kiện đầu rất dễ thực hiện, bộ điều khiển

phản hồi trạng thái có thể làm việc trong cả hệ qui chiếu tĩnh và hệ qui chiếu đồng

bộ.Khi sử dụng phƣơng pháp này các điểm cực của hệ thống vòng kín có thể đặt ở

những vị trí định trƣớc trong mặt phẳng s (hoặc mặt phẳng z đối với hệ rời rạc) và do đó

có thể điều khiển đƣợc các đặc tính của đáp ứng của hệ thống. Ngoài ra, với phƣơng

pháp này việc bù sóng hài có thể đạt đƣợc bằng cách đƣa thêm mô hình của hệ thống tại

tần số sóng hài mong muốn.

1.6. Vấn đề hòa nguồn điện với lƣới

Hòa đồng bộ là một trong các điều kiện để nguồn điện (từ máy phát, pin mặt trời…)

có thể hoạt động ở chế độ làm việc song song hoặc cùng nối chung vào một mạng lƣới

điện.

Các nguồn điện khi không hoạt động ở chế độ làm việc song song với một nguồn

khác, hoặc nhiều nguồn cùng nối chung vào một mạng lƣới điện luôn đòi hỏi một số

điều kiện. Một trong các điều kiện đó là các nguồn điện phải hoạt động đồng bộ với

nhau.

 Điều kiện về tần số: Hai nguồn phải cùng tần số với nhau, hoặc tần số nguồn điện

1.6.1. Các điều kiện hòa đồng bộ

 Điều kiện về điện áp: Hai nguồn phải cùng điện áp với nhau, hoặc điện áp nguồn

phải bằng tần số lƣới.

 Điều kiện về pha: Hai nguồn phải cùng thứ tự pha nếu số pha lơn hơn 1và góc pha

phải bằng điện áp lƣới.

phải trùng nhau.

Ta thấy điều kiện 1 và điều kiện 3 có vẻ nhƣ mâu thuẫn với nhau vì nếu muốn cho góc pha của hai phía trùng nhau thì phải điều chỉnh tần số, mà đã điều chỉnh tần số thì tần số không thể bằng nhau. Còn nếu muốn giữ nguyên cho hai tần số bằng nhau thì khó có thể điều chỉnh đƣợc góc pha. Do đó, điều kiện thực tế là:

1.6.1.1. Điều kiện về tần số

Tần số của hai nguồn xấp xỉ bằng nhau. Sai lệch nằm trong khoảng Δf cho phép. Gía trị

Δf này là bao nhiêu tùy thuộc vào việc chỉnh định bộ điều tốc và rơ le hòa điện tự động

hoặc rơ le chống hòa sai.

Thông thƣờng, ngƣời ta điều chỉnh sao cho Δf có trị số lớn hơn 0 một chút, nghĩa là

tần số nguồn điện cao hơn tần số lƣới một chút. Nhƣ vậy, khi hòa vào lƣới nguồn điện sẽ

bị tần số lƣới giữ lại, nghĩa là nguồn điện sẽ phát một công suất nhỏ ra lƣới ngay thời

điểm đóng máy cắt.

1.6.1.2. Điều kiện về điện áp Đối với điện áp thì có thể điều chỉnh cho điện áp nguồn điện bằng điện áp lƣới

chính xác mà không có vấn đề gì. Ngƣời ta cũng cho phép điện áp có sai lệch chút ít so

với điện áp lƣới và ngƣời ta cũng chỉnh định sao cho điện áp nguồn điện bằng hoặc hơn

điện áp lƣới một chút để khi đóng điện thì công suất và công của nguồn điện lớn hơn 0

một chút.

1.6.1.3. Điều kiện về pha

Đây là điều kiện bắt buộc và phải tuyệt đối chính xác. Thứ tự pha thƣờng chỉ kiểm

tra khi lắp đặt máy hoặc sau khi có thao tác sửa chữa, bảo trì mà phải tháo rời các điểm

nối. Vì phải điều chỉnh tần số nên hai tần số không bằng nhau. Do đó, góc pha sẽ thay

đổi liên tục theo tần số phách bằng hiệu của hai tần số. Các rơ le phải dự đoán chính xác

các thời điểm góc pha bằng không, biết trƣớc thời gian đóng của máy cắt và phải cho ra

tín hiệu đóng máy cắt trƣớc thời điểm đồng bộ bằng đúng thời gian đó. Thƣờng khoảng

dƣới 100ms đến vài trăm ms.

Các điều kiện về điện áp và điều kiện về tần số có thể kiểm tra bằng các dụng cụ đo

trực tiếp nhƣ vôn kế, tần số kế nhƣng các điều kiện về pha nhƣ: thứ tự pha và đồng vị

góc pha( góc lệch pha) cần phải kiểm tra nghiêm ngặt hơn.

1.6.2. Đồng vị pha trong hai hệ thống lƣới

Đối với hệ thống phân đoạn, hệ thống lƣới mạch vòng, thì đồng vị pha đã đƣợc xác định

ngay khi thiết kế. Tuy nhiên, do những sai lệch về điện áp giáng trên đƣờng dây, trên

tổng trở ngắn mạch của máy biến áp, do phối hợp tổng trở các máy biến áp trong mạch

vòng không tốt và do sự phân bố tải trƣớc khi đóng nên góc pha giữa hai đầu máy cắt có

thể khác không. Nhƣng thƣờng là ít thay đổi trong thời gian ngắn. Trong trƣờng hợp

này, đóng máy cắt sẽ không gây ra ảnh hƣởng lớn, ngoại trừ một vài điểm nào đó có khả

năng quá tải. Đối với một số vùng liên kết với hệ thống lƣới bằng một đƣờng duy nhất

hoặc nhiều đƣờng nhƣng do sự cố đã rã toàn bộ, thì khi đóng lại góc pha sẽ không còn

bằng không nữa. Khi đó, góc pha sẽ thay đổi liên tục, vì hai tần số lúc ấy không còn

bằng nhau. Đóng máy cắt lúc đó phải đầy đủ các điều kiện về tần số nhƣ hòa đồng bộ

máy phát điện, và thƣờng rất khó, khó hơn hòa đồng bộ máy phát. Vì muốn thay đổi tần

số của một trong hai hệ thì không thể tác động tại chỗ đƣợc mà phải liên hệ từ xa. Để

đảm bảo đồng vị pha, trên mạch điều khiển các máy cắt ấy phải có lắp đặt rơ le hòa đồng

bộ, hoặc rơ le chống hòa sai. Đối với trƣờng hợp thứ nhất, rơ le có thể chỉnh định với

khoảng cho phép khá rộng: góc pha có thể sai từ 5 đến 10%, điện áp cho phép sai từ 5

đến 10%.

Để hòa nguồn điện từ pin mặt trời vào lƣới cũng không đơn giản do điện áp và tần số

khó thỏa mãn điều kiện hòa. Do vậy, ta không nên hòa trực tiếp mà hòa điện thong qua

bộ nghịch lƣu. Các bộ nghịch lƣu ngày nay có thể biến điện áp một chiều từ ắc quy

thành nguồn có tần số và điện áp bất kì.

1.7. Kết luận chƣơng 1

Trong chƣơng 1 tác giả đã giải quyết một số vấn đề xoay quanh hệ thống điện năng

- Lý thuyết về bộ biến đổi một chiều- một chiều DC-DC, biến đổi một chiều sang

lƣợng mặt trời:

- Vài nét lý thuyết về hòa đồng bộ của hệ thống điện NLMT với lƣới

xoay chiều DC-AC, chuyển đổi giữa các hệ qui chiếu;

CHƢƠNG 2

HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

2.1. Năng lƣợng mặt trời

Năng lƣợng mặt trời là một trong các nguồn năng lƣợng tái tạo quan trọng nhất mà

thiên nhiên ban tặng cho hành tinh chúng ta. Đồng thời nó cũng là nguồn gốc của các

nguồn năng lƣợng tái tạo khác nhƣ năng lƣợng gió, năng lƣợng sinh khối, năng lƣợng

các dòng sông… Năng lƣợng mặt trời có thể nói là vô tận. Tuy nhiên, để khai thác, sử

dụng nguồn năng lƣợng này cần phải biết các đặc trƣng và tính chất cơ bản của nó, đặc

biệt khi tới bề mặt quả đất.

2.1.1. Cấu trúc của mặt trời

Có thể xem mặt trời là một quả cầu khí ở cách quả đất 1,49.108 km. Từ trái đất chúng ta nhìn mặt trời dƣới một góc mở là 31'59. Từ đó có thể tính đƣợc đƣờng kính của mặt trời là R = 1,4.106 km, tức là bằng 109 lần đƣờng kính quả đất và do đó thể tích của mặt trời lớn hơn thể tích quả đất 130.104 lần. Từ định luật hấp dẫn ngƣời ta cũng tính đƣợc khối lƣợng của mặt trời là 1,989.1027 tấn, lớn hơn khối lƣợng quả đất 33.104 lần. Mật độ trung bình của mặt trời là 1,4g/cm3, lớn hơn khối lƣợng riêng của nƣớc (1g/cm3)

khoảng 50%. Tuy nhiên mật độ ở các lớp vỏ khác nhau của mặt trời rất khác nhau. Ở phần lõi của mặt trời, do bị nén với áp suất rất cao nên mật độ lên tới 160 g/cm3, nhƣng

càng ra phía ngoài mật độ càng giảm và giảm rất nhanh.

Một cách khái quát có thể chia mặt trời thành hai phần chính: phần phía trong và

phần khí quyển bên ngoài (hình 2.1). Phần khí quyển bên ngoài lại gồm 3 miền và đƣợc

gọi là quang cầu, sắc cầu và nhật miện. Còn phần bên trong của nó cũng có thể chia

thành 3 lớp và gọi là tầng đối lƣu, tầng trung gian và lõi mặt trời. Một số thông số của

các lớp của mặt trời đƣợc cho trên hình 2.1.

Hình 2. 1: Cấu trúc của mặt trời

Từ mặt đất nhìn lên ta có cảm giác mặt trời là một quả cầu lửa ổn định. Thực ra bên

trong mặt trời luôn luôn có sự vận động mạnh mẽ không ngừng. Sự ẩn hiện của các đám

đen, sự biến đổi của quầng sáng và sự bùng phát dữ dội của khu vực xung quanh các

đám đen là bằng chứng về sự vận động không ngừng trong lòng mặt trời. Ngoài ra, bằng

kính thiên văn có thể quan sát đƣợc cấu trúc hạt, vật thể hình kim, hiện tƣợng phụt khói,

phát xung sáng...luôn luôn thay đổi và rất dữ dội.

2.1.2. Năng lƣợng mặt trời

Về mặt vật chất thì mặt trời chứa đến 78,4% khí Hydro (H2), Heli (He) chiếm

19,8%, các nguyên tố kim loại và các nguyên tố khác chỉ chiếm 1,8%.

Năng lƣợng do mặt trời bức xạ ra vũ trụ là một lƣợng khổng lồ. Mỗi giây nó phát ra 3,865.1026J, tƣơng đƣơng với năng lƣợng đốt cháy hết 1,32.1016 tấn than đá tiêu chuẩn. Nhƣng bề mặt quả đất chỉ nhận đƣợc một năng lƣợng rất nhỏ và bằng 17,57.1016J hay tƣơng đƣơng năng lƣợng đốt cháy của 6.106 tấn than đá.

Năng lƣợng khổng lồ từ mặt trời đƣợc xác định là sản phẩm của các phản ứng hạt

nhân. Theo thuyết tƣơng đối của Anhxtanh và qua phản ứng nhiệt hạt nhân khối lƣợng có thể chuyển thành năng lƣợng. Nhiệt độ mặt ngoài của mặt trời khoảng 60000K, còn ở

bên trong mặt trời nhiệt độ có thể lên đến hàng triệu đô. Áp suất bên trong mặt trời cao hơn 340.108 MPa. Do nhiệt độ và áp suất bên trong mặt trời cao nhƣ vậy nên vật chất đã

nhanh chóng bị ion hóa và chuyển động với năng lƣợng rất lớn. Chúng va chạm vào

nhau và gây ra hàng loạt các phản ứng hạt nhân. Ngƣời ta đã xác định đƣợc nguồn năng

lƣợng mặt trời chủ yếu do hai loại phản ứng hạt nhân gây ra. Đó là các phản ứng tuần

hoàn giữa các hạt nhân Cacbon và Nitơ (C.N) và phản ứng hạt nhân Proton.Proton.

Khối lƣợng của mặt trời xấp xỉ 2.1027 tấn. Nhƣ vậy để mặt trời chuyển hóa hết khối lƣợng của nó thành năng lƣợng cần một khoảng thời gian là 15.1013 năm. Từ

đó có thể thấy rằng nguồn năng lƣợng mặt trời là khổng lồ và vô tận.

2.1.3. Phổ bức xạ mặt trời

Bức xạ mặt trời có bản chất là song điện từ, là quá trình truyền các dao động điện

từ trƣờng trong không gian. Trong quá trình truyền sóng, các vectơ cƣờng độ điện

trƣờng và cƣờng độ từ trƣờng luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với

phƣơng truyền của sóng điện từ. Quãng đƣờng mà sóng điện từ truyền đƣợc sau

một chu kỳ dao động điện từ đƣợc gọi là bƣớc sóng λ.

Trong chân không vận tốc truyền của sóng điện từ gần đúng bằng c = 3.108 m/s.

Còn trong môi trƣờng vật chất, vận tốc truyền của sóng nhỏ hơn và bằng v = c/n,

trong đó n đƣợc gọi là chiết suất tuyệt đối của môi trƣờng, với n ≥ 1. Các sóng điện từ có bƣớc sóng trải dài trong một phạm vi rất rộng từ 10-7 nm (nano met) đến hàng

nghìn km.

Hình 2. 2: Thang sóng điện từ của bức xạ mặt trời

Ánh sáng nhìn thấy có bƣớc sóng từ 0,4µm đến 0,8µm , chỉ chiếm một phần rất

nhỏ của phổ sóng điện từ của bức xạ mặt trời. Mặc dù có cùng bản chất là sóng điện từ

nhƣng các loại sóng điện từ có bƣớc sóng λ khác nhau thì gây ra các tác dụng lý học, hóa

học và sinh học rất khác nhau. Nói riêng trong vùng phổ nhìn thấy đƣợc, sự khác nhau về

bƣớc sóng gây cho ta cảm giác màu sắc khác nhau của ánh sáng. Khi đi từ bƣớc sóng dài

   µm đến giới hạn sóng ngắn    µm ta nhận thấy màu sắc của ánh sáng thay đổi

liên tục từ đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Mắt ngƣời nhạy nhất với ánh sáng màu

vàng có bƣớc sóng   µm. Sự phân bố năng lƣợng đối với các bƣớc sóng khác nhau

cũng khác nhau. Bảng 2.1 cho thấy quan hệ giữa mật độ năng lƣợng của bức xạ điện từ

phụ thuộc vào bƣớc sóng của nó, còn bảng 2.2 là quan hệ giữa màu sắc của ánh sáng và

bƣớc sóng của nó. Từ bảng 2.1 ta thấy rằng mật độ năng lƣợng bức xạ mặt trời chủ yếu

phân bố trong dải bƣớc sóng từ   µm (tử ngoại C, tỷ lệ mật độ năng lƣợng 0,57%)

đến   µm (hồng ngoại, tỷ lệ mật độ năng lƣợng 1,93%), còn ngoài vùng đó mật độ

không đáng kể.

Khi bức xạ mặt trời đi ngang qua tầng khí quyển bao quanh quả đất, nó bị các phân tử

khí, các hạt bụi,... hấp thu hoặc bị làm tán xạ, nên phổ và năng lƣợng mặt trời khi đến bề

mặt trái đất bị thay đổi rất đáng kể.

Bảng 2.1: Phân bố phổ bức xạ mặt trời theo bước sóng

Bảng 2.2: Màu sắc và bước sóng của ánh sáng mặt trời

2.1.4. Đặc điểm của bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất

2.1.4.1. Phổ bức xạ mặt trời

Quả đất bị bao bọc xung quanh bởi một tầng khí quyển có chiều dày H khoảng 7991

km bao gồm các phần tử khí, hơi nƣớc, các hạt bụi, các hạt chất lỏng, chất rắn và các

đám mây,… Vì vậy, khi bức xạ mặt trời xuyên qua lớp khí quyển đó để đến đƣợc mặt

đất thì năng lƣợng của nó bị thay đổi đáng kể.

Hình 2. 3: Định nghĩa các vĩ tuyến (a) và kinh tuyến (b)

Ở bên ngoài lớp khí quyển quả đất, năng lƣợng bức xạ mặt trời là hằng số và có giá trị là 1353W/m2. Giá trị này đƣợc gọi là hằng số mặt trời. Phổ của bức xạ mặt trời là một

đƣờng cong liên tục có năng lƣợng chủ yếu nằm trong vùng bƣớc sóng từ 0,1µm đến 3

µm (hình 2.3). Đƣờng phân bố này gần giống đƣờng phân bố phổ bức xạ của một vật

đen tuyệt đối ở nhiệt độ 5726 K. Cực đại của phổ bức xạ mặt trời nằm ở bƣớc sóng 0,48µm và ứng với mật độ năng lƣợng 2.074W/m2.

Khi các bức xạ mặt trời xuyên vào lớp khí quyển quả đất, gặp các phân tử khí, hơi

nƣớc, các hạt bụi, các hạt chất lỏng,…bị tán xạ, phản xạ và hấp thụ nên một phần năng

lƣợng của nó không tới đƣợc mặt đất. Đối với những ngày trong sáng thì sự suy giảm

năng lƣợng của các tia bức xạ mặt trời do ba quá trình vật lý sau xảy ra một cách đồng

• Sự hấp thụ chọn lọc do các phân tử hơi nƣớc H2O, O2, O3 và CO2

• Sự tán xạ Rayleith trên các phân tử khí, các hạt bụi,..

• Tán xạ Mie.

thời:

Hình 2. 4: Phổ bức xạ mặt trời bên trong và ngoài bầu khí quyển

Tán xạ Rayleith là sự tán xạ của tia mặt trời lên các phân tử khí hay các hạt bụi có kích

thƣớc rất nhỏ so với bƣớc sóng λ của bức xạ. Theo lý thuyết Rayleith thì hệ số tán xạ

trong quá trình này tỉ lệ với . Một cách gần đúng, có thể đánh giá rằng, 50% năng

lƣợng của các tia bức xạ tán xạ bị mất đi khi đi qua lớp khí quyển trái đất, chỉ còn 50%

đến đƣợc quả đất theo các hƣớng khác nhau, và đƣợc gọi là bức xạ nhiễu xạ hay bức xạ

tán xạ. Sự tán xạ xảy ra trên các hạt bụi nói chung có kích thƣớc lớn hơn rất nhiều so với

kích thƣớc các phân tử khí nên việc tính toán trở nên rất khó khăn. Vì kích thƣớc và mật

độ của chúng biến đổi từ vừng này sang vùng khác và còn phụ thuộc vào độ cao và thời

gian.

Tán xạ Mie là tán xạ xảy ra khi kích thƣớc của các hạt bụi lớn hơn bƣớc sóng của bức

xạ, khi đó sự suy giảm cƣởng độ bức xạ do hai nguyên nhân: do sự tán xạ thực sự (phân

bố lại năng lƣợng mới) và do sự hấp thụ bức xạ bởi các hạt bụi. Trong nguyên nhân thứ

2, một phần năng lƣợng của bức xạ biến thành nhiệt. Phần bức xạ còn lại sau tán xạ Mie,

hƣớng đến quả đất nên cũng đƣợc gọi là bức xạ nhiễu xạ.

Do bức xạ bị hấp thu bởi các phần tử khí O2, O3 ở các vùng cao của lớp khí quyển

nên vùng bƣớc sóng tử ngoại  µm trong phổ mặt trời đã bị biến mất khi đến mặt

đất. Trong vùng hồng ngoại, sự hấp thụ xảy ra chủ yếu do hơi nƣớc H2O và CO2. Kết quả

của các quá trình nói trên làm cho cƣờng độ bức xạ mặt trời tới mặt đất yếu đi rất nhiều

so với ở ngoài vũ trụ và đƣờng cong phân bố phổ của nó ở mặt đất không còn đƣợc lien

tục nhƣ ở ngoài khí quyển quả đất, mà bị “xẻ” thành nhiều “rãnh” hoặc các “vùng rãnh”

nhƣ đã chỉ ra trên hình 2.3.

Trong các ngày mây mù, sự suy giảm bức xạ mặt trời còn xảy ra mạnh hơn. Một

phần đáng kể bức xạ mặt trời bị phản xạ lại vũ trụ từ các đám mây, một phần khác bị các

đám mây hấp thụ, phần còn lại truyền đến quả đất nhƣ là bức xạ nhiễu xạ. Tổng các bức

xạ mặt trời bị phản xạ trở lại vũ trụ do phản xạ và tán xạ từ các đám mây, từ các phân tử

khí, từ các hạt bụi và từ mặt đất (bao gồm các vật cản nhƣ nhà cửa, cây cối,..) đƣợc gọi là

Albedo của hệ khí quyển quả đất và có khoảng giá trị vào khoảng 30%.

• Bức xạ trực tiếp (còn gọi là Trực xạ) là các tia sáng mặt trời đi thẳng từ mặt trời

Tóm lại ở mặt đất nhận đƣợc hai thành phần bức xạ:

• Bức xạ Nhiễu xạ hay bức xạ khuếch tán gọi tắt là tán xạ, phản xạ,…

đến mặt đất, không bị thay đổi hƣớng khi qua lớp khí quyển.

Hƣớng của tia trực xạ phụ thuộc vào vị trí của mặt trời trên bầu trời, tức là phụ

thuộc vào thời gian và địa điểm quan sát. Trong khi đó đối với bức xạ nhiễu xạ không có

hƣớng xác định mà đến điểm quan sát từ mọi điểm trên bầu trời. Tổng hai thành phần

bức xạ này đƣợc gọi là tổng xạ, nó chiếm khoảng 70% toàn bộ bức xạ mặt trời hƣớng về

quả đất.

2.1.4.2. Sự giảm năng lƣợng mặt trời phụ thuộc vào độ dài đƣờng đi của tia sáng

qua lớp khí quyển (air mass).

Do các quá trình hấp thụ, tán xạ, phản xạ của tia mặt trời xảy ra khi nó đi qua lớp khí

quyển nên cƣờng độ bức xạ khi tới mặt đất phụ thuộc vào độ dài đƣờng đi của tia trong

lớp khí quyển. Độ dài này laị phụ thuộc vào độ cao của mặt trời .Ví dụ, khi mặt trời ở

điểm Zenith (ở đỉnh đầu) thì các tia bức xạ mặt trời khi xuyên qua lớp khí quyển bị tán

xạ và hấp thụ là ít nhất, vì đƣờng đi ngắn nhất. Còn ở các điểm “chân trời”, lúc mặt trời

mọc hoặc lặn thì đƣờng đi của tia bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển là dài nhất, nên bức

xạ bị tán xạ và hấp thụ nhiều nhất. Để đặc trƣng cho sự mất mát năng lƣợng phụ thuộc

độ dài đƣờng đi của tia bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển ngƣời ta đƣa vào một đại

lƣợng đƣợc gọi là “Air mass”, ký hiệu m (hay AM) và đƣợc định nghĩa nhƣ sau:

Từ hình 2.4 ta thấy, nếu tia mặt trời đến điểm A trên mặt đất theo hƣớng BA,

thì airmass đối với vị trí đó của mặt trời và đối với điểm điểm A trên mặt đất có thể đƣợc

xác định bởi công thức sau :

(2.1)

Trong đó: Bán kính quả đất, R= 6 370km; Chiều dày lớp khí quyển quả đất, H = 7

991km;  : góc Zenith của mặt trời.

Biểu thức (2.1) cho thấy, m có thể tính gần đúng nhờ các biểu thức đơn giản hơn

Nhƣ vậy, giá trị của “Airmass” m và năng lƣợng bức xạ trực xạ mặt trời tƣơng ứng đối

- Ở ngoài khí quyển quả đất : m = 0, E = 1 353W/m2

- Khi mặt trời ở điểm Zenith (đỉnh đầu) : m =1, E = 924,9 W/m2

với các vị trí mặt trời khác nhau là khác nhau, ví dụ:

Khi góc Zenith Z = 600 : m = 2, E = 691,2 W/m2

Hình 2. 5: Định nghĩa và cách xác định air mass

2.1.4.3. Cƣờng độ bức xạ mặt trời biến đổi theo thời gian

Mô hình lý thuyết để tính toán cƣờng độ bức xạ mặt trời trực tiếp gọi tắt là trực xạ

đƣợc xây dựng dựa trên các tài liệu đo đạc khí tƣợng trong nhiều năm. Mô hình này dựa

trên giả thiết cho rằng mặc dù các thông số khí quyển thay đổi từ miền này đến miền

khác và từ thời gian này đến thời gian khác, nhƣng hệ số truyền qua hiệu dụng của bầu

trời thay đổi không nhiều. Vì khi lƣợng nƣớc có thể ngƣng tụ trong khí quyển giảm, thì

lƣợng bụi lại tăng lên và ngƣợc lại. Theo định nghĩa “khí quyển chuẩn” (đối với ngày

trong tháng) là khí quyển mà lƣợng hơi nƣớc có thể ngƣng tụ là 15 mm, lƣợng Ozon là 2,5 mm, bụi có mật độ 300 hạt/cm3 và ở áp suất 760 mmHg và với hằng số mặt trời 1.353 W/m2. Khi đó cƣờng độ bức xạ trực tiếp đƣợc tính theo biểu thức:

(2.2)

Trong đó: m là airmass

Một công thức khác tổng quát hơn cho cƣờng độ trực xạ khi tia tới vuông góc với mặt

phẳng nằm ngang đã đƣợc Majumdar và cộng sự đƣa ra là:

(2.3)

Trong đó: p: áp suất ở địa phƣơng quan sát (milibar); m. Air mass; W = độ dày

lƣợng hơi nƣớc có thể ngƣng tụ (cm).

Các công thức trên (2.2) và (2.3) chỉ áp dụng đƣợc cho các ngày trong sáng.

2.1.4.4. Cƣờng độ bức xạ mặt trời biến đổi theo không gian

Nhƣ đã phân tích, bức xạ nhiễu xạ tới mặt đất từ tất cả mọi phía của vòm bầu trời và

là do sự tán xạ, phản xạ của tia bức xạ mặt trời trong khí quyển quả đất. Ngay cả những

ngày trời đẹp nhất, khi bầu trời rất trong sáng, vẫn có bức xạ nhiễu xạ phụ thuộc vào

lƣợng bụi, Ozon và hơi nƣớc trong khí quyển. Trong những ngày mây mù, lúc ta không

nhìn thấy mặt trời, thì toàn bộ bức xạ đến đƣợc quả đất chỉ là bức xạ nhiễu xạ. Việc tính

toán bức xạ nhiễu xạ là rất khó khăn do thiếu các số liệu về bầu khí quyển. Ngoài ra, do

sự biến đổi của thời tiết nên sự phân bố bức xạ nhiễu xạ cũng biến đổi ngẫu nhiên theo

không gian và thời gian. Những công thức tính toán lý thuyết thành phần này của bức xạ

mặt trời đều phải dựa trên một số giả thiết để làm đơn giản bài toán. Theo lý thuyết của

Buckuist và King thì hệ số truyền qua τs, đặc trƣng cho bức xạ nhiễu xạ tới một mặt

phẳng nằm ngang trên mặt đất đƣợc xác định bởi biểu thức:

(2.4)

Trong đó: 0 = 1/m, m = airmass; KL: độ dày quang học (quang lộ) của lớp khí quyển;

a1= tham số tán xạ dị hƣớng. Mô hình lý thuyết này chỉ có giá trị đối với bầu trời không

có mây mù.

2.2. Khai thác, sử dụng trực tiếp năng lƣợng mặt trời

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, do đó nhu cầu năng lƣợng ngày càng tăng với

tốc độ tăng trƣởng khoảng (15-20)%. Hiện tại chính sách quốc gia của Việt Nam về nhu

cầu năng lƣợng dựa vào việc thiết lập hệ thống các nhà thủy điện, nhà máy nhiệt điện tua

bin hơi và tua bin khí, một số nhà máy điện nguyên tử...

Tuy nhiên, để đảm bảo phát triển bền vững và đặc biệt cân bằng đƣợc năng lƣợng

của quốc gia trong tƣơng lai, Việt Nam đã và đang tập trung nghiên cứu phát triển các

nguồn năng lƣợng mới. Trong đó, năng lƣợng mặt trời vẫn là một nguồn năng lƣợng tối

ƣu trong tƣơng lai cho điều kiện Việt Nam trên phƣơng diện địa dƣ và nhu cầu phát triển

 Hạn chế hiệu ứng nhà kính và sự hâm nóng toàn cầu.

 Giải quyết ô nhiễm môi trƣờng do việc gia tăng dân số và phát triển xã hội của các

kinh tế. Nguồn năng lƣợng này sẽ góp phần vào:

 Bổ túc vào sự thiếu hụt năng lƣợng trong tƣơng lai khi nguồn năng lƣợng trong thiên

quốc gia trên thế giới.

nhiên sắp bị cạn kiệt.

Vị trí địa lý đã ƣu ái cho Việt Nam nguồn năng lƣợng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là

năng lƣợng mặt trời. Việt Nam nằm trong khu vực có cƣờng độ bức xạ mặt trời tƣơng

đối cao, trong đó nhiều nhất phải kể đến TPHCM, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai

Châu, Sơn La, Lào Cai)… Tuy nhiên, để khai thác nguồn năng lƣợng này, đòi hỏi rất

nhiều nỗ lực. Những chuyển biến gần đây cho thấy, ứng dụng, khai thác năng lƣợng mặt

trời đã có những bƣớc tiến mới.

Năng lƣợng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lƣợng mà con ngƣời biết sử dụng từ

rất sớm, nhƣng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng

thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỉ 18 và cũng chủ yếu ở những nƣớc nhiều NLMT,

những vùng sa mạc. Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lƣợng thế giới năm 1968

và 1973, NLMT càng đƣợc đặc biệt quan tâm. Các nƣớc công nghiệp phát triển đã

đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng NLMT. Các ứng dụng NLMT phổ

biến hiện nay bao gồm các lĩnh vực chủ yếu sau:

2.2.1. Thiết bị sấy khô dùng NLMT

Hiện nay NLMT đƣợc ứng dụng khá phổ biến trong các lĩnh vực nông nghiệp để sấy

các sản phẩm nhƣ ngũ cốc, thực phẩm… nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lƣợng sản

phẩm. Ngoài mục đích để sấy các loại nông sản, NLMT còn đƣợc dùng để sấy các loại

vật liệu nhƣ gỗ.

Hình 2. 6: Thiết bị sấy thực phẩm dùng NLMT

2.2.2. Thiết bị chƣng cất nƣớc sử dụng NLMT

Hình 2. 7: Thiết bị chưng cất nước dùng NLMT

Thiết bị chƣng cất nƣớc dùng NLMT Thiết bị chƣng cất nƣớc thƣờng có 2 loại: loại nắp

kính phẳng có chi phí cao (khoảng 23 USD/m2), tuổi thọ khoảng 30 năm, và loại nắp

plastic có chi phí rẻ hơn nhƣng hiệu quả chƣng cất kém hơn.

Ở Việt Nam đã có đề tài nghiên cứu triển khai ứng dụng thiết bị chƣng cất nƣớc

NLMT dùng để chƣng cất nƣớc ngọt từ nƣớc biển và cung cấp nƣớc sạch dùng cho sinh

hoạt ở những vùng có nguồn nƣớc ô nhiễm với thiết bị chƣng cất nƣớc NLMT có gƣơng

phản xạ đạt đƣợc hiệu suất cao tại khoa Công nghệ Nhiệt Điện lạnh-Trƣờng Đại học

Bách khoa Đà Nẵng.

2.2.3. Động cơ stirling chạy bằng NLMT

Ứng dụng NLMT để chạy các động cơ nhiệt - động cơ Stirling ngày càng đƣợc nghiên

cứu và ứng dụng rộng rãi dùng để bơm nƣớc sinh hoạt hay tƣới cây ở các nông trại. Ở

Việt Nam động cơ Stirling chạy bằng NLMT cũng đã đƣợc nghiên cứu chế tạo để triển

khai ứng dụng vào thực tế. Nhƣ động cơ Stirling, bơm nƣớc dùng năng lƣợng mặt trời.

Hình 2. 8: Động cơ stirling chạy bằng NLMT

2.2.4. Bếp nấu dùng NLMT

Bếp nấu dùng NLMT đƣợc ứng dụng rất rộng rãi ở các nƣớc nguồn năng lƣợng mặt trời

dồi dào nhƣ các nƣớc Châu Phi.

Hình 2. 9: Bếp nấu dùng NLMT

Ở Việt Nam việc sử dụng bếp NLMT đã bắt đầu từ những năm 2000. Trung tâm

nghiên cứu thiết bị áp lực và năng lƣợng mới – Đại học Đà Nẵng đã phối hợp với các tổ

chức từ thiện Hà Lan triển khai dự án 30000 USA đƣa bếp NLMT – bếp tiện lợi (BTL)

vào sử dụng.

Ở các vùng nông thôn của tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi dự án phát triển rất tốt và

ngày càng đƣợc nhân dân ủng hộ. Trong năm 2002, trung tâm đã một số lƣợng khá lớn

BTL vào sử dụng ở các xã huyện Núi Thành và triển khai ứng dụng ở các khu dân cƣ

ven biển để họ có thể nấu nƣớc, cơm và thức ăn bằng NLMT khi ra khơi.

2.2.5. Thiết bị đun nƣớc nóng bằng năng lƣợng mặt trời

Hình 2. 10: Bình nước nóng Thái Dương Năng

Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là dùng để đun nƣớc nóng. Các hệ thống nƣớc nóng dùng NLMT đã đƣợc dùng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới.

Ở Việt Nam hệ thống cung cấp nƣớc nóng bằng NLMT đã và đang đƣợc ứng dụng

rộng rãi ở các thành phố lớn nhƣ: Hà Nội, Thành phố HCM và Đà Nẵng. Các hệ thống

này đã tiết kiệm cho ngƣời sử dụng một lƣợng đáng kể về năng lƣợng, góp phần rất lớn

trong việc thực hiện chƣơng trình tiết kiệm năng lƣợng của nƣớc ta và bảo vệ môi

trƣờng chung của nhân loại.

Hệ thống cung cấp nƣớc nóng dùng NLMT hiện nay ở Việt nam cũng nhƣ trên thế

giới chủ yếu dùng bộ thu cố định kiểu tấm phẳng hoặc dãy ống có cánh nhận nhiệt, với nhiệt độ nƣớc sử dụng 60oC thì hiệu suất của bộ thu khoảng 45%, còn nếu sử dụng ở

nhiệt độ cao hơn thì hiệu suất còn thấp.

2.2.6. Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí dùng NLMT

Hình 2. 11: Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí dùng NLMT

Trong số những ứng dụng của NLMT thì làm lạnh và điều hoà không khí là ứng

dụng hấp dẫn nhất vì nơi nào khí hậu nóng nhất thì nơi đó có nhu cầu về làm lạnh lớn

nhất, đặc biệt là ở những vùng xa xôi héo lánh thuộc các nƣớc đang phát triển không có

lƣới điện quốc gia và giá nhiên liệu quá đắt so với thu nhập trung bình của ngƣời dân.

Với các máy lạnh làm việc trên nguyên lý biến đổi NLMT thành điện năng nhờ pin mặt

trời (photovoltaic) là thuận tiện nhất, nhƣng trong giai đoạn hiện nay giá thành pin mặt

trời còn quá cao. Ngoài ra các hệ thống lạnh còn đƣợc sử dụng NLMT dƣới dạng nhiệt

năng để chạy máy lạnh hấp thụ, loại thiết bị này ngày càng đƣợc ứng dụng nhiều trong

thực tế, tuy nhiên hiện nay các hệ thống này vẫn chƣa đƣợc thƣơng mại hóa và sử dụng

rộng rãi vì giá thành còn rất cao và hơn nữa các bộ thu dùng trong các hệ thống này chủ

yếu là bộ thu phẳng với hiệu suất còn thấp (dƣới 45%) nên diện tích lắp đặt bộ thu cần

rất lớn chƣa phù hợp với yêu cầu thực tế.

Ở Việt Nam cũng đã có một số nhà khoa học nghiên cứu tối ƣu hoá bộ thu năng

lƣợng mặt trời kiểu hộp phẳng mỏng cố định có gƣơng phản xạ để ứng dụng trong kỹ

thuật lạnh, với loại bộ thu này có thể tạo đƣợc nhiệt độ cao để cấp nhiệt cho máy lạnh

hấp thụ, nhƣng diện tích mặt bằng cần lắp đặt hệ thống cần phải rộng.

2.2.7. Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lƣợng mặt trời

Tháp năng lƣợng mặt trời Nhà máy điện mặt trời

Hình 2. 12: Nhà máy sử dụng Năng lượng mặt trời

2.3. PIN mặt trời

2.3.1. Khái niệm Pin năng lƣợng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện) là thiết bị bán dẫn

chứa lƣợng lớn các điôt p-n, duới sự tác động của ánh sáng mặt trời có khả năng tạo ra

dòng điện sử dụng đƣợc. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện. Pin năng lƣợng

mặt trời bao gồm nhiều tế bào quang điện đƣợc kết nối thành các modul hay các mảng

năng lƣợng mặt trời. Số tế bào quang điện đƣợc sử dụng trong tấm pin tùy theo công suất

và điện áp yêu cầu. Hiệu suất pin mặt trời là tỉ số giữa năng lƣợng điện pin mặt trời có thể

phát ra và năng lƣợng từ ánh sáng mặt trời tỏa nhiệt trong 1m². hiệu suất của pin mặt trời

thay đổi từ 6% - 30% tùy theo loại vật liệu và hình dạng tấm pin. Pin mặt trời đƣợc sản

xuất và ứng dụng phổ biến hiện nay là các pin mặt trời đƣợc chế tạo từ vật liệu tinh thể

bán dẫn Silicon (Si) có hoá trị 4. Từ tinh thể Si tinh khiết, để có vật liệu tinh thể bán dẫn

Si loại n, ngƣời ta pha tạp chất Donor là Photpho (P) có hoá trị 5. Còn để có vật liệu bán

dẫn tinh thể loại p thì tạp chất Acceptor đƣợc dùng để pha vào Si là Bo có hoá trị 3. Đối

với pin mặt trời từ vật liệu tinh thể Si khi đƣợc chiếu sáng thì hiệu điện thế hở mạch giữa

hai cực vào khoảng 0,55V, còn dòng ngắn mạch của nó dƣới bức xạ mặt trời 1000W/m2

vào khoảng (2530) mA/cm3. Hiện nay cũng đã có các pin mặt trời bằng vật liệu Si vô

định hình (a-Si). Pin mặt trời a-Si có ƣu điểm là tiết kiệm đƣợc vật liệu trong sản xuất do

đó có thể có giá thành rẻ hơn. Tuy nhiên, so với pin mặt trời tinh thể thì hiệu suất biến đổi

quang điện của nó thấp và kém ổn định khi làm việc ngoài trời. Năng lƣợng mặt trời đƣợc

tạo ra từ các tế bào quang điện (PV) là một trong những nguồn năng lƣợng tái tạo quan

trọng do lợi thế nhƣ không cần chi phí nhiên liệu, bảo trì ít và không có tiếng ồn và mòn

do sự vắng mặt của bộ phận chuyển động. Về lý thuyết đây là một nguồn năng lƣợng lý

tƣởng. Tuy nhiên, để hệ thống này đƣợc triển khai rộng rãi trong thực tế cần phải tiếp tục

giải quyết một số vấn đề nhƣ: Giảm chi phí lắp đặt; tăng hiệu suất chuyển đổi năng lƣợng

và các vấn đề liên quan đến sự tƣơng tác với các hệ thống khác.

2.3.2. Mô hình toán và đặc tính làm việc của pin mặt trời Mô hình toán học của tế bào quang điện đã đƣợc nghiên cứu trong nhiều thập kỷ qua [9].

Mạch điện tƣơng đƣơng của mô hình tế bào quang điện bao gồm: Dòng quang điện, Điôt,

điện trở song song (dòng điện dò), điện trở nối tiếp đƣợc chỉ ra trên hình 2.13. Ta có:

(2.5)

Trong đó: Igc là dòng quang điện (A); I0 là dòng bão hòa (A) phụ thuộc vào nhiệt độ tế bào

quang điện; q là điện tích của điện tử, q = 1,6.10-19C; k là hằng số Boltzman, k = 1,38.10-

23J/K; F là hệ số phụ thuộc vào công nghệ chế tạo pin, ví dụ công nghệ Simono F = 1,2;

công nghệ Si-Poly F = 1,3, …; Tc là nhiệt độ tuyệt đối của tế bào (0 K); Ud là điện áp trên

điôt ; Rp là điện trở song song.

Hình 2. 13: Mạch tương đương của modul PV

Dòng quang điện Igc phụ thuộc trực tiếp vào bức xạ mặt trời và nhiệt độ pin, đƣợc tính

theo công thức (2.6)

(2.6)

Với: µsc là hệ số phụ thuộc nhiệt độ của dòng ngắn mạch (A/0 C); Tref là nhiệt độ tham

chiếu của tế bào quang điện (0 K); Tc là nhiệt độ làm việc của tế bào quang điện ( 0 K); Isc là dòng điện ngắn mạch trong điều kiện chuẩn (nhiệt độ 250 C và bức xạ mặt trời 1kW/m2 ); G là bức xạ mặt trời kW/m2

Dòng bão hòa I0 thay đổi theo nhiệt độ của tế bào quang điện theo biểu thức (2.7)

(2.7)

(2.8)

Trong đó I0α là dòng điện bão hòa tại một bức xạ mặt trời và nhiệt độ tham chiếu; Vg là

năng lƣợng lỗ trống của chất bán dẫn đƣợc sử dụng làm tế bào; V0c là điện áp hở mạch của

tế bào. Từ các biểu thức (2.5), (2,6), (2.7), (2.8) ta xây dựng đƣợc mô hình mô phỏng

modul PV trên Matlab. Trong mô hình này các đầu vào là bức xạ mặt trời và nhiệt độ của

tế bào quang điện, các đầu ra là điện áp và dòng điện PV. Các thông số của mô hình

thƣờng đƣợc lấy từ bảng dữ liệu do nhà sản xuất cung cấp.

Hình 2. 14: Quan hệ I(U) và P(U) của PV

Đặc tính làm việc của pin mặt trời thể hiện qua đƣờng đặc tính I(U) hai thông số là điện áp

hở mạch UOC (khi dòng điện ra bằng 0) và Dòng điện ngắn mạch ISC (khi điện áp ra bằng

0). Công suất của pin đƣợc tính theo công thức:

P = U.I (2.9)

Tiến hành mô phỏng ta thu đƣợc họ đặc tính I(U) và đặc tính P(U) của pin mặt trời nhƣ

hình 2.15a,b,c,d

Hình 2. 15: Họ đặc tính của PV

Trong đó hình 2.15a,b là đặc tính P(U) và đặc tính I(U) của PV với các mức bức xạ khác

nhau; hình 2.15c,d là đặc tính P(U) và đặc tính I(U) của PV với nhiệt độ khác nhau. Từ đó

ta có nhận xét sau:

- Dòng ngắn mạch Isc tỉ lệ thuận với cƣờng độ bức xạ mặt trời và ít thay đổi theo nhiệt độ

- Điện áp hở mạch tỉ lệ nghịch với nhiệt độ và ít thay đổi theo bức xạ mặt trời - Công suất

modul PV thay đổi nhiều theo cả bức xạ mặt trời và nhiệt độ tấm PV. Mỗi đƣờng đặc tính

P(U) có một điểm ứng với công suất lớn nhất, gọi là điểm công suất cực đại (MPP - Max

Power Point).

2.4. Hệ thống điện mặt trời

2.4.1. Ý nghĩa hệ thống điện mặt trời

Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu về năng lƣợng ngày càng tăng.

Trong khi đó các nguồn nhiên liệu dự trữ nhƣ than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên và ngay

cả thủy điện thì có hạn khiến cho nhân loại đứng trƣớc nguy cơ thiếu hụt năng lƣợng.

Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lƣợng mới nhƣ năng lƣợng hạt nhân, năng

lƣợng địa nhiệt, năng lƣợng gió và năng lƣợng mặt trời là một trong những hƣớng quan

trọng trong kế hoạch phát triển năng lƣợng, không những đối với những nƣớc phát triển

mà ngay cả với những nƣớc đang phát triển.

Năng lƣợng mặt trời (NLMT) - nguồn năng lƣợng sạch và tiềm tàng nhất đang đƣợc loài

ngƣời đặc biệt quan tâm. Do đó việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả các thiết bị sử dụng năng

lƣợng mặt trời và triển khai ứng dụng chúng vào thực tế là vấn đề có tính thời sự.

Việt Nam là nƣớc có tiềm năng về NLMT, nằm trong khu vực có cƣờng độ bức xạ

mặt trời tƣơng đối cao, với trị số tổng xạ khá lớn từ 100-175 kcal/cm2.năm (4,2

7,3GJ/m2.năm), do đó việc sử dụng NLMT ở nƣớc ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn.

Thiết bị sử dụng năng lƣợng mặt trời ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là hệ thống cung cấp

điện dùng pin mặt trời, hệ thống nấu cơm có gƣơng phản xạ và đặc biệt là hệ thống cung

cấp nƣớc nóng kiểu tấm phẳng hay kiểu ống có cánh nhận nhiệt. Nhƣng nhìn chung các

thiết bị này giá thành còn cao, hiệu suất còn thấp nên chƣa đƣợc ngƣời dân sử dụng rộng

rãi. Hơn nữa, do đặc điểm phân tán và sự phụ thuộc vào các mùa trong năm của NLMT,

ví dụ: mùa đông thì cần nƣớc nóng nhƣng NLMT ít, còn mùa hè không cần nƣớc nóng

thì nhiều NLMT do đó các thiết bị sử dụng NLMT chƣa có tính thuyết phục. Sự mâu

thuẫn đó đòi hỏi chúng ta cần chuyển hƣớng nghiên cứu dùng NLMT vào các mục đích

khác thiết thực hơn nhƣ: chƣng cất nƣớc dùng NLMT, dùng NLMT chạy các động cơ

nhiệt (động cơ Stirling), nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí dùng NLMT... Hệ

thống lạnh hấp thụ sử dụng NLMT là một đề tài hấp dẫn có tính thời sự đã và đang đƣợc

nhiều nhà khoa học trong và ngoài nƣớc nghiên cứu, nhƣng vấn đề sử dụng bộ thu

NLMT nào cho hiệu quả và thực tế nhất thì vẫn còn là một đề tài cần phải nghiên cứu.

Vấn đề sử dụng NLMT đã đƣợc các nhà khoa học trên thế giới và trong nƣớc quan

tâm. Mặc dù tiềm năng của NLMT rất lớn, nhƣng tỷ trọng năng lƣợng đƣợc sản xuất từ

NLMT trong tổng năng lƣợng tiêu thụ của thế giới vẫn còn khiêm tốn. Nguyên nhân

chính chƣa thể thƣơng mại hóa các thiết bị và công nghệ sử dụng NLMT là do còn tồn

 Giá thành thiết bị còn cao: vì hầu hết các nƣớc đang phát triển và kém phát triển là

tại một số hạn chế lớn chƣa đƣợc giải quyết:

những nƣớc có tiềm năng rất lớn về NLMT nhƣng để nghiên cứu và ứng dụng NLMT lại

đòi hỏi vốn đầu tƣ rất lớn, nhất là để nghiên cứu các thiết bị làm lạnh và điều hòa không

khí bằng NLMT cần chi phí quá cao so với thu nhập của ngƣời dân ở các nƣớc nghèo.

 Hiệu suất thiết bị còn thấp: nhất là các bộ thu năng lƣợng mặt trời dùng để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thu cần nhiệt độ cao trên 850C thì các bộ thu phẳng đặt cố định

bình thƣờng có hiệu suất rất thấp, do đó thiết bị lắp đặt còn cồng kềnh chƣa phù hợp với

nhu cầu lắp đặt và về mặt thẩm mỹ. Các bộ thu có gƣơng parabolic hay máng parabolic

trụ phản xạ bình thƣờng thì thu đƣợc nhiệt độ cao nhƣng vấn đề định vị hƣớng hứng

 Việc triển khai ứng dụng thực tế còn hạn chế: về mặt lý thuyết, NLMT là một

nắng theo phƣơng mặt trời rất phức tạp nên không thuận lợi cho việc vận hành.

nguồn năng lƣợng sạch, rẻ tiền và tiềm tàng, nếu sử dụng nó hợp lý sẽ mang lại lợi ích

kinh tế và môi trƣờng rất lớn. Việc nghiên cứu về lý thuyết đã tƣơng đối hoàn chỉnh.

Song trong điều kiện thực tiễn, các thiết bị sử dụng NLMT lại có quá trình làm việc

không ổn định và không liên tục, hoàn toàn biến động theo thời tiết, vì vậy rất khó ứng

dụng ở quy mô công nghiệp cũng nhƣ sử dụng cho các hộ dân cƣ.

Để khai thác và sử dụng NLMT cần có một hệ thống lƣới điện thông minh. Khi có

ánh sang mặt trời sẽ tạo ra năng lƣợng một chiều (DC), nguồn năng lƣợng môt chiều này

đƣợc chuyển đổi thành điện năng xoay chiều (AC) bởi bộ nghịch lƣu. Bộ điều khiển có

chức năng truyền năng lƣợng này đến phụ tải chính để cung cấp điện cho các thiết bị

điện trong gia đình. Đồng thời điện năng dƣ thừa đƣợc bán trở lại lƣới điện qua đồng hồ

đo để giảm hóa đơn tiền điện.

Dòng điện sinh ra từ hệ thống pin mặt trời đƣợc sử dụng cho các thiết bị điện trong

nhà để thay cho điện lƣới. Nếu công suất điện sinh ra lớn hơn công suất điện tiêu thụ thì

lƣợng điện thừa sẽ đƣợc nạp vào hệ thống tồn trữ (ắc quy). Ngƣợc lại, khi lƣợng điện

tiêu thụ lớn hơn lƣợng điện mặt trời sinh ra(vào ban đêm, hay lúc trời nhiều mây…) thì

dòng điện sẽ đƣợc lấy them từ lƣới điện nhƣ bình thƣờng hoặc từ hệ thống tồn trữ( nếu

điện lƣới bị cắt).

2.4.2. Hệ thống điện mặt trời làm việc độc lập

Hệ thống điện năng lƣợng mặt trời độc lập là hệ nguồn không nối với mạng lƣới điện

quốc gia hay địa phƣơng. Hệ nguồn này đƣợc ứng dụng ở các khu vực không có lƣới

điện nhƣ ngoài đảo xa, khu vực miền núi, những nơi xa xôi, hẻo lánh... Ngoài dàn pin

mặt trời, trong một hệ nguồn điện mặt trời còn có các thành phần khác nhau nhƣ trong

sơ đồ dƣới đây:

Hình 2. 16: Sơ đồ khối tổng quát của một hệ nguồn điện một chiều

Trong thực tế, chúng ta đã gặp rất nhiều nguồn điện mặt trời độc lập. Công nghệ nguồn

loại này thƣờng đƣợc ứng dụng cho các khu vực không có lƣới điện công nghiệp hoặc cho

các tải tiêu thụ đặc biệt có công suất nhỏ.

2.4.3. Hệ thống điện mặt trời nối lƣới

2.4.3.1. Sơ đồ khối hệ thống

 Khối Modul quang điện (PV) làm nhiệm vụ biến đổi năng lƣợng mặt trời

Hình 2. 17: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời nối lưới

thành điện năng một chiều với công suất điện phụ thuộc vào bức xạ mặt trời và

 Khối dò điểm công suất tối đa với giải thuật tìm điểm công suất cực đại của

nhiệt độ làm việc của pin.

 Khối biến đổi một chiều - một chiều (DC-DC) có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều tƣơng ứng với điểm công suất cực đại thành điện áp một chiều có giá trị phù hợp và ổn định.

modul PV ứng với giá trị xác định của bức xạ mặt trời và nhiệt độ.

Nhƣ vậy, trong hệ thống này, năng lƣợng mặt trời đƣợc biến đổi thành năng lƣợng

điện dƣới dạng năng lƣợng điện mộtchiều, năng lƣợng này sau đó đƣợc đƣa qua bộ biến

đổi DC-AC chuyển thành năng lƣợng xoay chiều dùng trực tiếp cho tải xoay chiều hoặc

kết nối với lƣới điện.

2.4.3.2. Điều khiển trong hệ thống điện mặt trời nối lƣới

Để đảm bảo cho hệ thống điện mặt trời nối lƣới làm việc an toàn, ổn định, có hiệu suất

cao thì cần phải có các điều khiển sau:

 Điều khiển dò tìm điểm công suất tối đa, điều khiển bộ biến đổi DC/DC đối

 Điều khiển bộ nghịch lƣu nối lƣới DC/AC

với hệ thống điện mặt trời.

Ngoài ra còn có các điều khiển khác nhƣ bù sóng hài, chống cô lập hóa (Anti islanding)...

2.5. Kết luận chƣơng 2

Trong chƣơng 2 tác giả đã giải quyết một số vấn đề xoay quanh hệ thống điện năng

lƣợng mặt trời:

- Giới thiệu chung về năng lƣợng mặt trời: cấu trúc của mặt trời, đặc điểm bức xạ

mặt trời trên bề mặt trái đất;

- Nghiên cứu hệ thống điện năng lƣợng mặt trời nối lƣới:

- Vấn đề khai thác, sử dụng trực tiếp năng lƣợng mặt trời;

+ Đƣa ra cấu trúc của hệ thống điện năng lƣợng mặt trời nối lƣới

+ Đƣa ra sơ đồ nguyên lý điều khiển toàn hệ thống.

CHƢƠNG 3

ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƢỚI 3 PHA

3.1. Giới thiệu

Hệ thống điện mặt trời nối lƣới có thể thực hiện với nhiều dải công suất khác nhau

tùy theo điều kiện cụ thể và qui mô của hệ thống.

- Đối với các hệ thống công suất nhỏ (qui mô gia đình) ngƣời ta thƣờng sử dụng hệ

thống điện mặt trời nối lƣới điện một pha

- Đối với các hệ thống có công suất trung bình và lớn ngƣời ta thực hiện hệ thống nối

lƣới 3 pha

Trong chƣơng này tập trung nghiên cứu vấn đề điều khiển luồng công suất bơm vào lƣới

điện của hệ thống điện mặt trời nối lƣới 3 pha. Công việc nghiên cứu bao gồm các nội

dung sau:

 Đề xuất sơ đồ khối tổng quát của hệ thống

 Khảo sát, xây dựng mô hình toán học các khối chức năng trong hệ thống

 Thiết kế mạch điều khiển phát hiện và duy trì điểm làm việc có công suất cực đại

của pin mặt trời

 Thiết kế mạch điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng

 Mô phỏng hoạt động của hệ với các thông số cụ thể

3.2. Cấu trúc hệ thống điện mặt trời 3 pha nối lƣới

3.2.1 Sơ đồ khối

Sơ đồ khối và cấu trúc mạch điện tử để kết nối pin quang điện với lƣới điện ba pha đƣợc

chỉ ra trên Hình 3.1.

 Mạch lực gồm các khối chính nhƣ pin quang điện, bộ biến đổi DC-DC tăng áp, Bus

một chiều, nghịch lƣu áp 3 pha, bộ lọc và lƣới điện.

 Mạch điều khiển bao gồm điều khiển dò tìm điểm công suất cực đại, điều chế véc

tơ không gian cho nghịch lƣu, bộ điều khiển công suất tác dụng, công suất phản

kháng và đồng bộ hóa lƣới (PLL).

Cƣờng

G

độ bức

xạ

V

r P L θ

a i

S u

Nhiệt

độ

M

P

T

ĐK

Hình 3. 1: Sơ đồ khối hệ thống PV nối lưới điện 3 pha

3.2.2. Xây dựng mô hình toán học các khối chức năng

3.2.2.1. Mô hình toán máy phát quang điện (Photovoltaic Generator - PVG)

Máy phát quang điện đƣợc coi là một nguồn dòng điện có sơ đồ điện tƣơng đƣơng nhƣ

Hình 3.2. Quan hệ giữa các thông số dòng điện, điện áp và công suất (I, U và P) của

một pin quang điện (PV) phụ thuộc vào cƣờng độ bức xạ mặt trời và nhiệt độ của chúng

theo biểu thức (3.1)

(3.1)

trong đó: Ig: dòng quang điện (A); I0 là dòng điện ngƣợc bão hòa (A); Rs là điện trở nối

tiếp của cell pin (Ω); Rsh là điện trở song song của cell (Ω); ; Ns: số tế bào

quang điện mắc nối tiếp; K là hằng số Boltzmann (1.338.10-23J/0K); Tc là nhiệt độ làm việc của pin quang điện (0C); q là điện tích của điện tử (1,602.10-19C)

Hình 3. 2: Mạch điện tương đương của modul PV

Quan hệ dòng điện - điện áp (I-U) của pin quang điện ứng với cƣờng độ bức xạ mặt trời

và nhiệt độ làm việc khác nhau đƣợc biểu diễn trên Hình 3.3 và ứng với nhiệt độ làm

việc khác nhau đƣợc biểu diễn trên Hình 3.4.

Hình 3. 3: Quan hệ I-V của PV ứng với cường độ bức xạ ánh sáng khác nhau

Hình 3. 4: Quan hệ I-V của PV ứng với nhiệt độ làm việc khác nhau

3.2.2.2. Mô hình toán học bộ chuyển đổi DC/DC

Bộ chuyển đổi DC/DC là một bộ tăng áp (Boost) gồm điện cảm L1, chuyển mạch IGBT

và Diot D. Chúng có nhiệm vụ tăng điện áp và thực hiện thuật toán dò tìm điểm công

suất lớn nhất của pin quang điện (MPPT). DC/DC có 2 yếu tố tích tụ năng lƣợng và do

vậy có 2 biến điều khiển. Đó là điện áp quang điện Upv và dòng điện quang điện Ipv.

Quan hệ điện áp vào/ra của Boost là:

(3.2)

Với T là chu kỳ chuyển mạch và Ton là thời gian mở của IGBT.

3.2.2.3. Mô hình toán Bus một chiều (DC Bus)

Nói chung, điện áp đƣờng dây một chiều thay đổi phụ thuộc vào điều kiện môi trƣờng,

nghĩa là phụ thuộc vào nhiệt độ và bức xạ mặt trời. Nó đƣợc biểu diễn bởi công thức sau:

(3.3)

Trong đó Cdc là dung lƣợng của tụ điện [F], Idc là dòng điện đầu ra của bộ MPPT, Iin là

dòng điện vào của bộ biến đổi DC/AC.

3.2.2.4. Mô hình nghịch lƣu nối lƣới 3 pha (Inverter)

Nghịch lƣu nối lƣới 3 pha có 6 chuyển mạch loại IGBT mắc theo sơ đồ cầu nhƣ chỉ ra

trên Hình 3.5. Đầu ra của Inverter có điện cảm lọc để lọc sóng hài làm giảm méo dòng

điện. Nghịch lƣu cần phải hoạt động nhƣ một bộ chuyển đổi công suất giữa DC Bus và

lƣới, đầu vào inverter là điện áp một chiều DC bus, đầu ra là điện áp xoay chiều hình sin

3 pha thống qua điều chế độ rộng xung PWM, trong luấn văn này sử dụng phƣơng pháp

điều chế véc tơ không gian (SVM)

Hình 3. 5: Sơ đồ nghịch lưu 3 pha

3.2.2.5. Mô hình lƣới (Grid)

Theo Thevenin ta có thể biểu diễn lƣới 3 pha bằng nguồn áp có điện áp pha bằng eA, eB,

eC tần số f nối tiếp với tổng trở Z = R + jX, trong đó tổng trở Z đã bao gồm cả điện

kháng bộ lọc đầu ra của inverter. Sơ đồ tƣơng đƣơng của lƣới 3 pha đƣợc chỉ ra trên

Hình 3.6.

3.3. Điều khiển theo dõi điểm làm việc có công suất cực đại

Hình 3. 6: Sơ đồ tương đương thevenin của lưới 3 pha

Do điều kiện môi trƣờng (bức xạ mặt trời và nhiệt độ) liên tục thay đổi nên điểm làm

làm việc có công suất lớn nhất của pin quang điện cũng liên tục thay đổi theo điều kiện

môi trƣờng (Hình 3.3 và Hình 3.4).

Vì vậy để nâng cao hiệu suất của phát điện của tấm pin quang điện cần phải có thuật

toán phát hiện và điều khiển để pin quang điện luôn luôn làm việc ở điểm có công suất

cực đại. Đã có nhiều thuật toán MPPT, nhƣ thuật toán điện áp không đổi, thuật toán

nhiễu loạn và quan sát (P&O), thuật toán điện dẫn gia tăng (INC), thuật toán điều khiển

mờ.

Hình 3. 7: Lưu đồ thuật toán nhiễu loạn và quan sát (P&O)

Trong luận văn này tôi sử dụng thuật toán nhiễu loạn và quan sát để phát hiện và duy trì

điểm làm việc có công suất lớn nhất của pin quang điện. Lƣu đồ thuật toán P&O đƣợc

chỉ ra trên Hình 3.7. Đây là thuật toán thƣờng đƣợc sử dụng nhất để dò điểm MPP nó

dựa trên cơ sở gây nhiễu loạn điện áp và quan sát dP/dt, đạo hàm này cho thấy điện áp

đang là cao hay thấp và do đó cần giảm hay tăng điện áp cho tới khi đạo hàm bằng 0.

3.4. Điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng cho biến tần 3 pha nối lƣới

3.4.1. Nguyên tắc điều khiển công suất

Sơ đồ khối của biến tần nối lƣới đƣợc chỉ ra trên hình 3.6, trong đó L là điện cảm của

cuộn kháng lọc và R là điện trở của chúng, E là trị hiệu dụng của điện áp đầu ra bộ

nghịch lƣu, U là trị hiệu dụng điện áp lƣới điện. i là dòng điện chạy trong mạch.

Quan hệ giữa điện áp ra của biến tần và điện áp lƣới đƣợc biểu diễn qua phƣơng trình

Kirhop 2 dƣới dạng số phức:

(3.4)

Hình 3.8: Sơ đồ khối của nghịch lưu nối lưới

Giá trị điện trở của cuộn kháng thƣờng rất nhỏ, nên để đơn giản ta có thể bỏ qua

chúng, khi đó phƣơng trình (3.4) trở thành:

(3.5)

Đồ thị véc tơ biểu diễn quan hệ nhƣ hình 3.9. Trong đó  là góc lệch pha giữa điện

áp và dòng điện biến tần bơm vào lƣới,  là góc lệc pha giữa điện áp đầu ra biến tần và

điện áp lƣới. Từ đồ thị véc tơ ta có quan hệ:

(3.6)

Công suất tác dụng và công suất phản kháng từ biến tần vào lƣới đƣợc xác định:

(3.7)

(3.8)

Hình 3.9: Đồ thị véc tơ điện áp và dòng điện của biến tần

Biểu thức (3.7) và (3.8) cho thấy có thể điều khiển công suất tác dụng và công suất

phản kháng đƣa vào lƣới điện bằng cách điều chỉnh góc lệch pha giữa 2 điện áp ()

hoặc điều chỉnh điện áp đầu ra của biến tần (E). Phƣơng pháp điều khiển góc điện áp là

phƣơng pháp đơn giản nhất và đã đƣợc đề cập trong các tài liệu [3,6]. Trong luận văn

này, tôi đề xuất phƣơng pháp điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng

bơm vào lƣới điện thông qua việc điều chỉnh điện áp đầu ra của biến tần, gọi là điều

khiển theo hƣớng điện áp.

3.4.2. Công suất 3 pha trên các hệ qui chiếu khác nhau

Công suất tác dụng và công suất phản kháng hệ thống 3 pha đƣợc tính theo biểu thức:

(3.9)

Trong đó:

- U trị hiệu dụng điện áp pha

- Um Biên độ điện áp pha

- I là trị hiệu dụng của thành phần cơ bản của dòng điện

- Im là biên độ thành phần cơ bản của dòng điện

- φ là góc lệch pha giữa điện áp pha và dòng điện pha

Áp dụng các công thức biến đổi Park ta thu đƣợc biểu thức công công suất tác dụng,

công suất phản kháng trên hệ tọa độ quay (dq) và hệ tọa độ tĩnh (α,β) nhƣ sau:

(3.10)

(3.11)

(3.12)

(3.13)

3.4.3. Sơ đồ điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng

Quan hệ giữa các thông số trạng thái trong Hình 3.10 có thể biểu diễn dƣới dạng

phƣơng trình vi phân:

(3.14)

Chuyển sang hệ qui chiếu d,q ta có:

Sau khi biến đổi ta đƣợc:

I I

(3.15)

Hình 3. 8: Vòng điều khiển dòng điện

Từ (3.15) ta có cấu trúc mạch điều khiển dòng điện đƣợc chỉ ra trên Hình 3.10.

Đầu vào là dòng điện tham chiếu đƣợc so sánh với dòng điện đo lƣờng từ lƣới. Sai số

giữa chúng đƣợc đƣa qua bộ điều khiển PI và đƣa đến bộ tổng hợp. Kết quả ta thu đƣợc

các giá trị điện áp yêu cầu trong hệ qui chiếu d,q là ed và eq. Các giá trị điện áp này

đƣợc chuyển đổi sang hệ qui chiếu α,β, thành phần eα đƣa vào bộ điều chế độ rộng xung

hình sin (SPWM) để tạo xung điều khiển các khóa chuyển mạch.

Các dòng điện tham chiếu id,ref, iq,ref đƣợc tổng hợp từ mạch vòng điều khiển

công suất có cấu trúc nhƣ hình 3.11

Hình 3. 9: Bộ điều khiển công suất

Công suất tác dụng và công suất phản kháng chuyển từ biến tần vào lƣới đƣợc

so sánh với các công suất đặt tƣơng ứng. Sai lệch của chúng đƣợc đƣa qua bộ PI, đầu ra

của

Hình 3. 10: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển công suất biến tần 3 pha nối lưới

PI là các dòng điện tham chiếu. P và Q đƣợc tính toán ƣớc lƣợng theo biểu thức (3.12) và

(3.13).

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển biến tần 3 pha nối lƣới đƣợc chỉ ra trên Hình 3.12.

Trong điều khiển theo định hƣớng điện áp sai lệch giữa các thành phần tác dụng và

phản kháng của dòng điện và các giá trị đặt của chúng đƣợc đƣa vào bộ điều khiển PI

trong hệ qui chiếu đồng bộ, nó tạo ra điện áp tham chiếu cho bộ chuyển đổi. Điện áp

này sau đó đƣợc áp dụng cho bộ điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM). Trong

phƣơng pháp này, cần phải đo lƣờng điện áp và dòng điện lƣới.

3.5. Mô phỏng hệ thống điện mặt trời nối lƣới 3 pha

3.5.1. Sơ đồ số liệu và kịch bản mô phỏng

Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện mặt trời nối lƣới trên phần mềm Matlab/Simulink -

Simscape đƣợc chỉ ra trên Hình 3.13. Các thông số sử dụng trong mô phỏng nhƣ sau:

 Pin năng lƣợng mặt trời mã hiệu Aavid Solar ASMS-220P, gồm 40 chuỗi PV mắc

song song, mỗi chuỗi PV có 10 modulle mắc nối tiếp, cƣờng độ bức xạ mặt trời (G) thay đổi từ 600W/m2 đến 1000W/m2 , nhiệt độ làm việc T0C của PV giả thiết đƣợc duy trì ở 250C trong suốt thời gian mô phỏng.

 Lƣới điện 3 pha có điện áp dây 380V, tần số 50Hz, trở kháng trong của nguồn là R0 = 0,0015Ω, L0 = 0,015mH; lƣới đang vận hành với tải 3 pha có công suất 2.103W.

 Bộ tăng áp có các thông số: L1 = 0,4H, sử dụng van IGBT loại IRG4BC40FPbF,

Diot có điện trở thuận bằng 1 mΩ, điện áp thuận 0,8V.

 Tuyến một chiều có điện áp biến thiên trong khoảng 600 - 700V

 Inverter sử dụng 6 chuyển mạch IGBT mã hiệu IRG4BC40FPbF, mỗi van có điện

trở thuận 0,5Ω lọc đầu ra của inverter là 3 cuộn kháng có điện cảm L = 4,6mH, R =

4,3mΩ. Tải cục bộ của inverter bằng 200W

 Thời gian mô phỏng là 0,6s, ban đầu hệ thống điện mặt trời chạy không tải với G = 600W/m2 và T0C = 250, sau thời gian 0,1s hệ thống đƣợc nối với lƣới, tại t = 0,35s bức xạ mặt trời tăng lên 1000W/m2.

Hình 3. 11: Sơ đồ mô phỏng điều khiển công suất hệ thống ĐMT nối lưới

3.5.2. Kết quả mô phỏng

Các kết quả mô phỏng đƣợc chỉ ra trên các hình từ Hình 3.14 đến Hình 3.20, trong đó:

 Hình 3.14 là đƣờng cong điện áp và đƣờng cong dòng điện của tâm pin PV khi

cƣờng độ bức xạ mặt trời thay đổi từ (600 - 1000)W/m2.

 Hình 3.15 biểu diễn điện áp trên DC bus.

 Hình 3.16 biểu diễn sự thay đổi các séc tơ theo góc pha của phƣơng pháp điều chế

véc tơ không gian.

 Hình 3.17 biểu diễn đƣờng cong điện áp và dòng điện pha A ở đầu ra của Inverter

(chú ý rằng dòng điện đã đƣợc tăng lên 10 lần để tiện biểu diễn).

 Hình 3.18 biểu diễn đƣờng cong điện áp và dòng điện 3 pha ở đầu ra của Inverter

(chú ý rằng dòng điện đã đƣợc tăng lên 10 lần để tiện biểu diễn).

 Hình 3.19 biểu diễn công suất của tấm pin mặt trời và công suất Inverter bơm vào

lƣới điện.

 Hình 3.20 biểu diễn hoạt động của vòng khóa pha PLL.

Hình 3. 12: Điện áp và dòng điện PV

Hình 3. 13: Điện áp DC link

Hình 3. 14. Sự thay đổi các sector theo góc pha

Hình 3. 15: Điện áp và dòng điện pha A ở đầu ra Inveter

Hình 3. 16: Điện áp và dòng điện 3 pha đầu ra inveter

Hình 3. 17: Hệ thống điện mặt trời bơm vào lưới điện

Hình 3. 18: Điện áp pha của lưới và góc pha của PLL

3.5.3. Nhận xét

Từ các kết quả mô phỏng ở trên ta có các nhận xét sau:

+ Đƣờng cong điện áp Upv hầu nhƣ đƣợc giữ không đổi khi bức xạ mặt trời thay đổi

(Hình 3.14).

+ Điện áp đƣờng một chiều (DC bus) nhƣ trên (Hình 3.15) có biến động nhỏ khi hệ

thống PV đƣợc kết nối vào lƣới, khi bức xạ mặt trời tăng thì Udc_bus cũng tăng theo.

+ Hoạt động của thuật toán điều chế véc tơ không gian đƣợc mô tả thông qua đồ thị 6

sector (từ sector 1 đến sector 6) khi góc pha thay đổi từ π đến - π (Hình 3.16).

+ Hình dáng điện áp pha A và của 3 pha ở đầu ra inverter ban đầu khác sin do quá

trình quá độ, dòng điện bằng không khi inverter chƣa nối lƣới và khác không khi nối lƣới

và cũng có quá trình quá độ (Hình 3.17, Hình 3.18)

+ Công suất hệ thống điện mặt trời bơm vào lƣới (Hình 3.19), khi chƣa nối lƣới, công

suất dƣơng và đƣợc cung cấp cho tải cục bộ, khi nối lƣới công suất âm và đƣợc bơm vào

lƣới. Ta thấy đƣờng cong công suất là một đƣờng nét đậm thể hiện sự rung của thuật toán

MPPT, dẫn đến công suất bơm vào lƣới điện cũng biến động theo, đây là điều không mong

muốn cần có giải pháp khắc phục.

+ Hình 3.20, ta cho thấy PLL có thể trích xuất chính xác góc pha của điện áp lƣới, góc

pha trích cho phép đồng bộ với lƣới và đƣợc sử dụng để chuyển đổi các hệ qui chiếu (abc),

(αβ) và (dq).

Hiệu quả và hiệu suất khai thác sử dụng năng lƣợng mặt trời có thể đƣợc tăng lên

bằng cách phát triển các cấu trúc điều khiển phù hợp. Trong luận văn đã mô tả hoạt động

của hệ thống điện mặt trời kết nối lƣới điện 3 pha, sử dụng phƣơng pháp nhiễu loạn và

quan sát (P&O) để phát hiện và duy trì điểm làm việc có công suất cực đại của PV, sử

dụng phƣơng pháp điều chế véc tơ không gian (SVM) cho inverter, PLL để đồng bộ hóa

lƣới. Hoạt động hoàn chỉnh của hệ thống đƣợc mô hình hóa và mô phỏng trên

Matlab/Simulink có kể đến các thành phần không lý tƣởng của các linh kiện điện tử trong

bộ biến đổi.

3.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3

Chƣơng 3 trình bày cấu trúc và xây dựng mô hình toán hệ thống điện mặt trời nối lƣới

3 pha; Vấn đề điều khiển hoạt động của hệ thống; ý nghĩa, nguyên tắc và thuật toán điều

khiển luồng công suất hệ thống điện mặt trời bơm vào lƣới; mô hình hóa và mô phỏng hệ

thống với các số liệu cụ thể để kiểm tra thuật toán điều khiển đề xuất.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận:

Luận văn đã tập trung nghiên cứu giải quyết một số nội dung chính sau:

 Nghiên cứu tổng quan đề cập tổng quan một số kiến thức về các bộ chuyển

đổi một chiều - một chiều, chuyển đổi một chiều - xoay chiều. Nguyên tắc biểu

diển và điều khiển hệ thống 3 pha trên các hệ qui chiếu α,β và hệ qui chiếu d,q

 Tìm hiểu nguồn gốc, đặc tính của năng lƣợng mặt trời, pin mặt trời; các mô hình

khai thác sử dụng năng lƣợng mặt trời từ truyền thống đến hiện đại; hệ thống điện mặt

trời làm việc độc lập và nối lƣới

 Xây dựng cấu trúc hệ thống điện mặt trời nối lƣới 3 pha, xây dựng mô hình

toán các phần tử chức năng trong hệ thống. Đề xuất thuật toán điều khiển công suất

tác dụng và công suất phản kháng hệ thống điện mặt trời bơm vào lƣới. Mô hình

hóa và mô phỏng hệ thống điều khiển công suất. Các kết quả mô phỏng cho thấy

tính khả thi của thuật toán điều khiển.

2. Kiến nghị:

Với thời gian nghiên cứu còn ít, kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn có hạn, cho nên nội

dung luận văn còn một số hạn chế. Tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện để có thể

áp dụng tốt kết quả nghiên cứu vào công tác chuyên môn sau này, đặc biệt sẽ nghiên cứu

sâu hơn việc cân bằng cung/ cầu và ổn định công suất của hệ thống.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Thanh Hoa Lai, Nguyen Hai Vu, KL. Lai, “Improving the Quality of Solar Power in

the Micro-Grids” Journal of Engineering Research and Application, ISSN: 2248-

9622 Vol. 10, Issue 03 (Series -IV) March 2020, pp 33-39

[2]. L.K Lai, Roan Van Hoa “Flywheel Energy Storage in Electrical System

Integrates Renewable Energy Sources”, SSRG International Journal of Electrical and

Electronics Engineering ( SSRG - IJEEE ) - Volume 7 Issue 6 - June 2020

[3]. Lai Khac Lai "Fuzzy Logic Controller for Grid-Connected single phase Inverter"

Journal of science and technology - Thai Nguyen University No:02 (2013)

[4]. Lại Khắc Lãi, Vũ Nguyên Hải, Lại Thị Thanh Hoa "Điều khiển công suất tác dụng

và công suất phản kháng của biến tần một pha nối lƣới" Tạp chí Khoa học và Công

nghệ Đại học Thái Nguyên số 8, tập 122 (2014); Tr 149-154

[5]. Lại Khắc Lãi và cộng sự “Báo cáo tổng kết luận văn nghiên cứu khoa học cấp Bộ mã

số B2011-TN01-01”

[6]. E. Miller, “Smart grids – a smart idea?,” Renewable Energy Focus Magazine, vol.

10, pp. 62-67, Sep.-Oct. 2009.

[7]. H. Yang, Z. Wei, and L. Chengzh, “Optimal design and techno-economic analysis of

a hybrid solar-wind power generation system,” Applied Energy, vol. 86, pp. 163-169,

Feb. 2009.

[8]. S. Dihrab, and K. Sopian, “Electricity generation of hybrid PV/wind systems in

Iraq,” Renewable Energy, vol. 35, pp. 1303-1307, Jun. 2010.

[9]. S.K. Kim, J.H. Jeon, C.H. Cho, E.S. Kim, and J.B. Ahn, “Modeling and simulation

of a grid-connected PV generation system for electromagnetic transient analysis,

”Solar Energy, vol.83, pp. 664-678, May 2009.

[10]. H.L Tsai, “Insolation-oriented model of photovoltaic module using

Matlab/Simulink,” Solar Energy, vol. 84, pp. 1318-1326, July 2010.

[11]. J.A. Gow, and C.D. Manning, “Development of a photovoltaic array model for use in

power-electronics simulation studies,” IEE Proceedings- Electric Power

Applications, vol. 146, pp. 193-199, Mar. 1999.

[12]. M.G. Villalva, J.R. Gazoli, and E.R. Filho, “Comprehensive approach to modeling

and simulation of photovoltaic arrays,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol.

24, pp 1198 - 1208, May 2009.

[13]. Crowhurst, B., El-Saadany, E.F., El Chaar, L., Lamont, L.A.: „Single-phase grid-tie

inverter control using DQ transform for active and reactive load power

compensation‟. Proc. Power and Energy (Pecon), 2010, pp. 489–494

[14]. Ichikawa, R., Funato, H., Nemoto, K.: „Experimental veriﬁcation of single-phase

utility interface inverter based on digital hysteresis current controller‟. Int. Conf.

Electrical Machines and Systems, 2011, pp. 1–6

[15]. Tran Cong Binh, Mai Tuan Dat, Phan Quang An, Pham Dinh Truc and Nguyen Huu

Phuc: „Active and reactive power controler for single phase grid connected

photovoltaic systems‟, www4.hcmut.edu.vn/.../HCMUT_VN

[16]. Gong, J.W., Chen, B.F., Li, P., Liu, F., Zha, X.M.: „Feedback decoupling and

distortion correction based reactive compensation control for single-phase inverter‟.

Proc. Power Electronics and Drive Systems (PEDS), 2009, pp. 1454–1459.

Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật: Nghiên cứu điều khiển công suất hệ thống điện mặt trời nối lưới 3 pha

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

PHẠM THỊ THOAN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƢỚI 3 PHA

Ngành: kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số: 8520216

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Thái Nguyên - 2020

Vb

Va

Vc

Vb

β

α Va

Vc

β

Vb

q

d

Va

α

Vc

G

V

r P L θ

S u

M

P

P

T

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok