Tài liệu Tìm điểm công suất cực đại của pin mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- C H NGUYỄN NGỌC TRUNG H U TE TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT TRỜI . LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Thiết bị, mạng và nhà máy điện Mã số ngành: 60 52 50 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- C H NGUYỄN NGỌC TRUNG U TE TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT TRỜI. H LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : THIẾT BỊ , MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số ngành: 60 52 50 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRƯƠNG VIỆT ANH TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2012 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. TRƯƠNG VIỆT ANH Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM ngày 14 tháng 07 năm 2012 C H Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) U TE 1. TS. Huỳnh Châu Duy 2. PGS. TS. Đinh Thành Việt 3. TS. Ngô Cao Cường 4. . TS. Trần Vĩnh Tịnh 5. PGS. TS. Quyền Huy Ánh - Chủ tịch - Phản biện 1 - Phản biện 2 - Uỷ viên - Uỷ viện, Thư ký H Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày .… tháng….. năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 09 - 06 - 1965 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Thiết bị , mạng và Nhà máy điện . MSHV: 1081031028 I- TÊN ĐỀ TÀI: C H Họ tên học viên: NGUYỄN NGỌC TRUNG TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT TRỜI. U TE II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nội dung : Tìm điểm công suất cực đại của pin mặt trời - Phương pháp nghiên cứu : Mô phỏng - Kết quả đạt được : Thực hiện được mô phỏng giải thuật tìm điểm công suất cực đại của pin mặt trời H III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15 - 09 - 2011 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15 - 06 -2012 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS . TRƯƠNG VIỆT ANH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS. TRƯƠNG VIỆT ANH KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. H U TE C H Học viên thực hiện Luận văn Nguyễn Ngọc Trung ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Trương Việt Anh – Phó Trưởng khoa điện – điện tử – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.HCM, người thầy đã hết lòng chỉ bảo, hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuyên môn cũng như những kinh nghiệm nghiên cứu trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ - Điện – Điện tử, Phòng quản lý sau đại học của Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM đã tạo những điều kiện tốt nhất về vật chất lẫn tinh thần để chúng tôi hoàn thành tốt luận văn này. C H Xin chân thành cám ơn đến tất cả Quí Thầy, Cô của Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM đã giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức rất bổ ích và quí báu trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu sau này. U TE Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là nhóm thực nghiệm chung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.HCM và Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM dưới sự hướng dẫn của Thầy Trương Việt Anh những người luôn giành những tình cảm sâu sắc nhất, giúp đỡ và khuyến khích tôi để cùng nhau vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Xin cảm ơn Gia đình đã tạo mọi điều kiện để tôi yên tâm học tập tốt trong suốt thời gian vừa qua. H Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải TPHCM và tất cả bạn bè thân thuộc đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập, công tác cũng như trong suốt thời gian thực hiện luận văn. TP.Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012 Người thực hiện Nguyễn Ngọc Trung iii TÓM TẮT Nghiên cứu này trình bày phương pháp tìm điểm làm việc có công suất cực đại của pin mặt trời (MPPT) bằng giải thuật INC. Tác giả sử dụng Matlab/Simulink để xây dựng mô hình pin mặt trời và mô phỏng giải thuật và sử dụng thực nghiệm để kiểm tra giải thuật. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy sự cần thiết phải sử dụng MPPT trong hệ thống pin mặt trời và bằng việc sử dụng giải thuật INC, hệ thống đã nhanh H U TE C H chóng đưa pin mặt trời vào làm việc tại điểm có công suất tối ưu. iv ABSTRACT This study presents the Maximum Power Point Tracking (MPPT) technique of Photovoltaic by INC Algorithm. The author uses Matlab / Simulink for modeling and simulation of solar cells and the Algorithm. The simulation results and experiment shows the need to use MPPT solar system and by using the INC algorithm, the system was quickly put photovoltaic to work at H U TE C H optimum power point . v MỤC LỤC TRANG Nội dung luận văn C H Lời cam đoan Lời cám ơn Tóm tắt Mục lục Danh sách các chữ viết tắt Danh sách các bảng Danh mục các biểu đồ, đồ thị, sơ đồ, hình ảnh i ii iii v vii vii viii Chương 1.....................................................................................................................1 TỔNG QUAN .............................................................................................................1 U TE 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố ..............................................................................................1 1.2. Mục đích của đề tài ............................................................................................1 1.3. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài................................................................4 1.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................4 1.5. Nộidung luận văn ...............................................................................................5 H Chương 2.....................................................................................................................6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................................6 2.1 Mô hình pin mặt trời ..........................................................................................6 2.2. Bộ chuyển đổi DC/DC boost converter ............................................................13 2.3. Điểm làm việc cực đại của Pin mặt trời ............................................................16 2.4. Các phương pháp tìm điểm cực đại của pin mặt trời phổ biến ..........................21 2.4.1. Phương pháp điện áp hằng số.......................................................... 21 2.4.2. Phương pháp P&O (Perturb and Observe)....................................... 22 Chương 3...................................................................................................................25 CHỌN GIẢI THUẬT BỘ DÒ ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA PIN MẶT TRỜI .........................................................................................................................25 3.1. Phương pháp INC (Incremental Conductance) .................................................25 vi 3.2. Mô hình mô phỏng giải thuật ...........................................................................27 3.2.1. Mô hình Pin mặt trời ....................................................................... 28 3.2.2. Giải thuật INC................................................................................. 31 Chương 4...................................................................................................................33 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ..........................................................................................33 4.1. Mô hình pin mặt trời ........................................................................................33 4.2. Giải thuật MPPT ..............................................................................................35 Chương 5...................................................................................................................42 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ...................................................................................42 5.1. Mô hình thực nghiệm .......................................................................................42 5.2. Kết quả thực nghiệm ........................................................................................50 C H Chương 6...................................................................................................................54 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ........................................54 6.1. Kết luận ..........................................................................................................54 6.2. Hướng phát triển của đề tài ..............................................................................54 U TE TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................56 H PHỤ LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PV : PhotoVotaic : Pin quang điện ( pin mặt trời ) MPPT : Maximum Power Point Tracking : Dò tìm điểm cực đại P&O : Perturb and Observe : Phương pháp nhiễu loạn và quan sát INC : Incremental Conductance : Phương pháp INC NOCT : Normal Control Ttemperature : Niệt độ vận hành bình thường C H DANH MỤC CÁC BẢNG TRANG Bảng 3.1. Thông số của pin mặt trời thương mại MSX 60 tại 1 kW/m2 , 25 oC .......29 H U TE Bảng 3.2 Thông số của pin mặt trời thương mại WN-15 tại 1 kW/m2 , 25 oC ..........43 viii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ , HÌNH ẢNH TRANG Hình 1.1. Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011 .....................................2 Hình 1.2. Bức xạ mặt trời tại ba thành phố tiêu biểu năm 2010 ................................2 Hình 2.1. Mạch điện tương đương của pin mặt trời ..................................................8 Hình 2.2. Mô hình pin mặt trời lý tưởng....................................................................9 Hình 2.3. Mô đun pin mặt trời.................................................................................10 Hình 2.4. Đặc tuyến I-V với các bức xạ khác nhau..................................................12 Hình 2.5. Đặc tuyến P-V với các bức xạ khác nhau.................................................12 C H Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý mạch boost....................................................................13 Hình 2.7. Mạch điện khi S đóng..............................................................................14 Hình 2.8. Dạng sóng điện áp và dòng điện trên cuộn dây L khi S đóng ...................14 Hình 2.9. Mạch điện khi S mở ................................................................................15 U TE Hình 2.10. Dạng sóng điện áp và dòng điện trên L khi S mở...................................15 Hình 2.11. Đặc tuyến I-V, P-V của pin mặt trời với điểm công suất cực đại............17 Hình 2.12. Các điểm MPP dưới các điều kiện môi trường thay đổi .........................17 Hình 2.13 Sơ đồ khối của hệ thống MPPT tiêu biểu. ...............................................18 Hình 2.14. Bộ DC/DC giúp hút công suất cực đại từ pin mặt trời............................19 H Hình 2.15. Giải thuật MPPT dựa trên các điện áp hằng số.......................................22 Hình 2.16. Đặc tính của pin mặt trời .......................................................................23 Hình 2.17. Đồ thị PV khi bức xạ thay đổi và sự làm việc tìm điểm cực đại của phương pháp P&O ..................................................................................................23 Hình 2.18 Giải thuật P&O.......................................................................................24 Hình 3.1. Độ dốc (dP/dV) của PV...........................................................................26 Hình 3.2. Giải thuật InC..........................................................................................27 Hình 3.3. Mô hình pin mặt trời được xây dựng trong Matlab/Simulink ...................28 Hình 3.4. Mô hình pin mặt trời thu gọn...................................................................28 Hình 3.5. Bảng thông số đầu vào của pin mặt trời ...................................................29 Hình 3.6. Đặc tuyến I-V, P-V với các bức xạ khác nhau (Nhiệt độ pin 25oC)..........30 ix Hình 3.7. Đặc tuyến I-V, P-V với nhiệt độ vận hành khác nhau (bức xạ 1kW/m2)...30 Hình 3.8. Bộ phận đo điện áp và dòng điện .............................................................31 Hình 3.9. Giải thuật INC được xây dựng trong Matlab & Simulink.........................31 Hình 3.10. Mô hình mô phỏng đặc tuyến pin mặt trời .............................................32 Hình 3.11. Mô hình mô phỏng giải thuật.................................................................32 Hình 4.1. Bức xạ mặt trời........................................................................................33 Hình 4.2. Đặc tuyến PV của pin mặt trời.................................................................34 Hình 4.3. Đặc tuyến IV của pin mặt trời..................................................................35 Hình 4.4. Điện áp làm việc của pin mặt trời ............................................................36 C H Hình 4.5. Dòng điện làm việc của pin mặt trời ........................................................36 Hình 4.6. Công suất làm việc của pin mặt trời.........................................................37 Hinh 4.7. Điện áp làm việc của pin mặt trời tương ứng với công suất thu được.......37 Hình 4.8. Bức xạ mặt trời thay đổi nhanh................................................................39 U TE Hình 4.9. Điện áp làm việc của pin mặt trời ............................................................39 Hình 4.10. Dòng điện làm việc của pin mặt trời ......................................................40 Hình 4.11. Công suất làm việc của pin mặt trời.......................................................40 Hinh 4.12. Điện áp làm việc của pin mặt trời tương ứng với công suất thu được.....41 Hình 5.1. Mô hình thực nghiệm ..............................................................................42 H Hình 5.2. Pin mặt trời và thông số của nhà sản xuất ................................................43 Hình 5.3. Sơ đồ mạch công suất và bộ phận đo lường dòng điện.............................44 Hình 5.4.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển .............................................................45 Hình 5.5. Sơ đồ mạch in mạch điều khiển ..............................................................46 Hình 5.7. Mạch điều khiển và mạch công suất thi công...........................................47 Hình 5.8. Lưu đồ chương trình chính ......................................................................48 Hình 5.9 Lưu đồ chương trình MPPT......................................................................49 Hình 5.10. Điện áp và công suất và dòng điện pin mặt trời .....................................52 Hình 5.11. Độ rộng xung kích Mosfet .....................................................................52 Hình 5.12. Cường độ sáng của tải là bóng đèn 20W................................................52 x Hình 5.13. Điện áp trên tải và dòng điện chạy qua tải .............................................52 Hình 5.14. Điện áp pin mặt trời...............................................................................53 H U TE C H Hình 5.15. Điện áp pin mặt trời...............................................................................53 1 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố Ngày nay, nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang tăng lên mạnh mẽ do bởi các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt và chúng gây ra những hậu quả về môi trường như hiệu ứng nhà kính, lũ lụt… Trong các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng sinh khối, năng lượng địa nhiệt, gió, thủy điện C H nhỏ, năng lượng mặt trời đang dần trở nên rất phổ biến bởi vì chúng có nhiều ưu điểm trong phương pháp phát điện, chi phí bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường và đặc biệt nguồn tài nguyên này cực kỳ lớn. U TE Tổng tiêu thụ năng lượng của con người trên thế giới hiện tại (tính tổng cộng tất cả các loại năng lượng như dầu hỏa, than đá, thủy điện, v.v.) khoảng 15 nghìn tỷ watt, tức là chỉ bằng khoảng 1/5000 công suất dự trữ của năng lượng mặt trời cho trái đất. Trong số 15 nghìn tỷ watt công suất năng lượng mà con người đang dùng, thì có đến 37% là từ dầu hỏa, 25% là than đá, và 23% là khí đốt (tổng cộng ba thứ H này đã đến 85%), là những nguồn năng lượng cạn kiệt nhanh chóng và không phục hồi lại được . Với tốc độ khai thác hiện tại, thì các nguồn năng lượng hóa thạch sẽ gần như hết đi trong thế kỷ 21. Tương lai năng lượng của thế giới không thể nằm ở những nguồn này, mà phải nằm ở những nguồn năng lượng tái tạo (renewable energy), ví dụ như năng lượng gió và thủy năng. Nhưng tổng cộng dự trữ của tất cả các nguồn khác này (trong đó chủ yếu là gió) chỉ bằng khoảng 1 phần trăm nguồn dự trữ năng lượng mặt trời. Bởi vậy có thể nói tương lai năng lượng của thế giới chính là năng lượng mặt trời. Ở Việt Nam, vị trí địa lý đã ưu ái cho chúng ta một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Nằm gần đường xích đạo, Việt Nam 2 nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, năng lượng bức xạ U TE C H mặt trời trung bình đạt 4 đến 5kWh/m2 mỗi ngày[1]. H Hình 1.1. Phân bố tổng số giờ nắng 3 tháng 1,2,3 năm 2011[1] Hình 1.2. Bức xạ mặt trời tại ba thành phố tiêu biểu năm 2010[3] Tuy nhiên, với tiềm năng lớn song năng lượng mặt trời lại đang gặp những rào cản lớn về kỹ thuật và các rào cản khác. Rào cản kỹ thuật là một trong những 3 thách thức lớn cho việc sử dụng pin mặt trời hiện nay do bởi giá thành cao và hiệu suất chuyển đổi năng lượng còn thấp. Giá của một mô đun pin mặt trời khoảng 3.5$/Wp và nếu tính cả chi phí lắp đặt hệ thống thì khoảng 7$/Wp dẫn đến giá thành điện năng phát ra còn rất cao khoảng 0.25 – 0.65 $/kWh gấp gần 5 lần điện năng phát ra dùng nguồn năng lượng hóa thạch [2]. Ngoài ra còn các rào cản khác như thiếu sự hỗ trợ về chính sách của chính phủ, nhận thức của mọi người về năng lượng, sự tham gia của các tổ chức cá nhân vào các dự án phát triển nguồn năng lượng tái tạo. Để khắc phục những rào cản đó, đặc biệt là liên quan đến giá thành và hiệu C H suất của pin mặt trời rất nhiều giải pháp đã được thực hiện. Ví dụ như liên quan đến giá thành của pin mặt trời, các nhà nghiên cứu và sản xuất đã phát triển công nghệ sản xuất pin theo hướng hiện đại, liên quan đến việc cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng có hai phương pháp chủ yếu đó là cải thiện hiệu suất của pin dựa trên U TE công nghệ sản xuất pin và cải thiện phương pháp sử dụng pin mặt trời. Phương pháp thứ nhất, các nhà nghiên cứu đã và đang tìm ra rất nhiều các phương pháp nhằm nâng cao hiệu suất của pin mặt trời như dùng vật liệu mới, thậm chí là phương pháp phát điện mới. Phương pháp thứ hai có thể được thực hiện bằng H cách sử dụng bộ thu năng lượng tập trung để hút được bức xạ cực đại hoặc sử dụng bộ dò điểm công suất cực đại để đảm bảo pin mặt trời luôn vận hành ở điều kiện tối ưu và công suất pin sẽ đạt được cực đại. Trên thế giới và trong nước đã có nhiều nghiên cứu về hệ thống pin mặt trời. Chủ yếu về các lĩnh vực như: Ổn định và nâng cao điện áp phát ra của hệ thống pin mặt trời [5,6] Các phương pháp điều khiển nhằm đưa hệ thống pin mặt trời làm việc tại điểm công suất cực đại [16-26]. Các phương pháp nghịch lưu nhằm cải thiện chất lượng điện trong hệ thống năng lượng mặt trời [4-15]. 4 Các phương pháp ngăn ngừa hiện tượng Islanding cho hệ thống pin năng lượng mặt trời [12,13]. Các phương pháp điều khiển công suất tác dụng, công suất phản kháng và dòng điện bơm vào lưới của hệ thống pin mặt trời nối lưới [12,13]. 1.2. Mục đích của đề tài Đề tài tập trung nghiên cứu các phương pháp tìm điểm làm việc cực đại của pin mặt trời. Trên các đặc tuyến của pin mặt trời, tồn tại một điểm vận hành tối ưu nơi mà công suất nhận được từ pin mặt trời là cực đại. Tuy nhiên, điểm vận hành C H tối ưu này không cố định mà nó thay đổi theo các điều kiện môi trường đặc biệt là bức xạ mặt trời và nhiệt độ pin. Vì vậy tìm điểm làm việc cực đại (MPPT) của pin mặt trời là một phần không thể thiếu của hệ thống pin mặt trời để đảm bảo rằng các mô đun pin mặt trời luôn vận hành trong điều kiện tối ưu. U TE Có rất nhiều phương pháp MPPT đã được nghiên cứu và công bố. Các phương pháp khác nhau ở nhiều khía cạnh như mức độ phức tạp, thông số đo lường, số lượng cảm biến yêu cầu, tốc độ chuyển đổi và giá thành. Đề tài sẽ nghiên cứu các phương pháp MPPT. Mục đích của nghiên cứu của đề tài là đề xuất phương pháp MPPT tối ưu với khả năng đáp ứng dưới các điều kiện môi trường H bức xạ thay đổi và có thể thực hiện mô hình vật lý với chi phí thấp. 1.3. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài - Nghiên cứu phân tích mô hình pin mặt trời, phân tích các đặc tuyến I-V, PV của pin mặt trời, sự phụ thuộc các đặc tính của pin mặt trời dưới các điều kiện môi trường. - Phân tích tính cần thiết của điểm làm việc cực đại của pin mặt trời. - Nghiên cứu các giải thuật MPPT của pin mặt trời, đề xuất phương pháp MPPT khả dụng. - Dùng phần mềm Matlab/Simulink nghiên cứu mô hình mô dò tìm điểm làm việc cực đại của phỏng pin mặt trời. 5 - Thiết kế thi công bộ MPPT kiểm tra giải thuật. 1.4. Phương pháp nghiên cứu - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu. - Nghiên cứu các mô hình toán học của pin mặt trời. Đề nghị mô hình tính toán cụ thể. - Nghiên cứu bộ tăng áp DC- DC - Thực hiện mô hình mô phỏng pin mặt trời và các giải thuật MPPT. - Thiết kế thi công bộ MPPT kiểm tra giải thuật đề xuất. C H - Phân tích các kết quả nhận được và các kiến nghị. - Đánh giá tổng quát toàn bộ bản luận văn. U TE - Đề nghị hướng phát triển của đề tài. 1.5. Nội dung luận văn: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Chọn giải thuật bộ dò tìm điểm công suất cực đại H Chương 4 : Kết quả mô phỏng Chương 5: Kết quả thực nghiệm Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài 6 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Mô hình pin mặt trời Từ khi hiệu ứng quang điện được phát hiện bởi nhà vật lí Edmund Becquere năm 1838 và pin mặt trời đầu tiên được phát minh bởi Charles Fritts vào năm 1883, kỹ thuật pin mặt trời (PV) đã phát triển đáng kể. Sự phát triển đó là: cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng, thúc đẩy quá trình sản xuất, giảm chi C H phí sản xuất và thậm chí cũng giới thiệu của một số thế hệ mới của PV. Quá trình phát triển kỹ thuật PV được mô tả trong hình 1.4. Hiện nay, hiệu suất cao nhất của PV (khoảng 40%) đã đạt được trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, U TE hiệu suất module PV thương mại còn thấp, khoảng 15%. Việc giảm chi phí sản xuất lớn cũng đạt được. Hiệu suất pin là tỉ số của năng lượng điện từ ánh sáng mặt trời. Vào buổi trưa một ngày trời trong, ánh mặt trời tỏa nhiệt khoảng 1000 W/m². Trong đó, 10% hiệu suất của 1 module 1 m² cung cấp năng lượng khoảng 100 W. Hiệu H suất của pin mặt trời thay đổi từ 6% từ pin mặt trời làm từ silic không thù hình, và có thể lên đến 30% hay cao hơn nữa, sử dụng pin có nhiều mối nối nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Có một số loại pin mặt trời như: đơn tinh thể, đa tinh thể, vô định hình, nhiều mối nối, tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ và pin mặt trời màng mỏng, và một số loại khác. Tuy nhiên, nhìn chung pin thương mại được phân thành 3 thế hệ: a) Thế hệ đầu tiên: lát silic (đơn và đa tinh thể). b) Thế hệ thứ hai: màng mỏng (cadmium telluride [CdTe], copper indium gallium diselenide [CIGS], và amorphous silicon [a-Si]). c) Thế hệ thứ ba: polyme/hữu cơ, quang điện hóa.