Mc lc
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẠC ACQUY SỬ DỤNG
NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI. 2
1.1. Pin mt tri 2
1.1.1. Gii thiu chung. 2
1.1.2. Nguyên lý hot ng 2
1.1.3. u kin n pin mt tri. 2
1.1.4. ng dng ca pin mt tri 4
1.2. H thng pin mt tri 4
1.3. p acquy 5
1.3.1. p acquy 5
1.3.2. Các ch  sc 5
1.4. Bài toán thit k. 6
CHƢƠNG 2: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN BÁM CÔNG SUẤT
CỰC ĐẠI (MPPT) 8
2.1. P 8
2.2. Thut toán MPPT. 8
2.2.1. Thuu khin t l n áp h mch . 9
2.2.2. Thut toán nhiu lon và quan sát. 9
2.2.3 n d 10
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC. 11
3.1. Phân tích yêu cu thit k. 11
3.2. La chn cu trúc mch và nguyên lý làm vic. 11
3.3. Tính toán và chn các tham s n 13
Mc lc


Toàn b công vic c  c thc hii s ng dn ca thy giáo
Nguy
ng quan v b sc acquy s dng mt tri.
u khin bám công sut ci
 bii DC-DC
t toán ghép ni .
ng .
Do thi gian có h   ng hn ch v kin th  u kin thc
nghi án chc chn không tránh khi thiu sót. Vì th, nhóm chúng em kính mong
nhc nhng li nha các th chúng em khc phc
và ci tin các v còn tn ti ca  án.
Em xin trân trng c
Hà Nội, ngày 30 tháng 12 năm 2013
Sinh viên thực hiện Nguyn Mnh Tun

i thiu chung v sc acquy s dng mt tri.

2

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẠC ACQUY SỬ DỤNG
NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI.
1.1. Pin mặt trời.
1.1.1. Giới thiệu chung.
Tng mt tri là mt sn phm công ngh c phát tri tn

[12]
Dc tính ta có th d dang nhn th chiu sáng càng cao
công sut pin càng ln.
ng ca nhi chiu t n áp
công sut s c th hin trên hình 1.2:

Hình 1.2. c tính P-I (a) và P-V (b) khi
nhi i 0  100
0
C
[12]
i thiu chung v sc acquy s dng mt tri.

4

1.1.4. Ứng dụng của pin mặt trời
- ng dng ca pin mt tri rt ph bin ng dng ri sng hng
ngày p tích hp ngun cho các thit b ng
h, robot,mt s thit b dân dng to cho các thit b có tính hiu qu ng
dng và kinh t cao, tit king .
- Ngung b sng mt tri, ng dng cung cn cho
các h c bit có ng dng rt cao  o, các
n quc  chiu sáng cao.
- c bit ng dng lng dng mt tri có
th n quc gia cung cn cho mi min t quc.
1.2. Hệ thống pin mặt trời.
Pin mt tri không th cung cc trc tip cho các thit b mà ta cn thông qua
mt h thng.

Hình 1.3. H thng pin mt tri

u tiên (bulk charge) dc cp vi mt giá tr an toàn cho ti
t 80 -n áp nn áp nn này có t 20
n 25 volts, không có mn áp nn nng b
gii hn ci mà acquy có th chc.
n th hai (absorbtion charge) ic gi  n
 t khi ni tr p. Trong sun
áp ra ca b ngun np là ci là 24V.
n th c np n áp nc gim
xu gim s i th n áp có th to ra bng k thut
u ch  r.
i thiu chung v sc acquy s dng mt tri.

6 Hình 1.4. Các ch  sc acquy
[14]
1.4. Bài toán thiết kế.
Thit k b sc acquy t ng mt tri thông qua mt b bii DC-DC.
- u vào: Pin mt trn áp ti MPPT 20V.
- u ra: 2 acquy LEAD-ACID 12V mc ni tip.
- Công sut: 80W. i thiu chung v sc acquy s dng mt tri.

7


2. c tính làm vic ca pin và ti thun tr có giá tr n tr i
c.
[15]

m làm vi có công sut ln nht iy ti phi phù h
pin có th làm vic  u này là rt khó. Vy cn thu u chnh
n tr vào pin cho phù h pin làm vim ci.
2.2. Thuật toán MPPT.
Thuc s dng có th bám công sut ci là :
- Thuu khin t l n áp h mch (Open Circuit Voltage method).
u khin bám công sut ci (MPPT)

9

- Thun dtal Conductance method).
- Thut toán nhiu lon và quan sát (Perturb and Observe method).
2.2.1. Thuật toán điều khiển tỉ lệ điện áp hở mạch .
Thuc thc hin áp tm công sut ci V
MPP
t
l vn áp h mch V
OC

V
MPP
=k.V
OC
Vi giá tr k là mt hàm logarith c   chiu sáng, giá tr  ng
khong t n 0.8.

- Cho kt qu tt ngay c khi thi tii liên tc.
- Công sung so v
* m:
- Mu khin phc tp.
- S dng hai cm bin nên chi phí l

 bii DC-DC

11

CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC.
3.1. Phân tích yêu cầu thiết kế.
- Thông s u vào :
in
V 20V
, tn s t
sw
f 100kHz
.
- Thông s u ra:
out
V 24V
,
out
P 100W
,  ng cn trên
cun cm
LL
I 10%I
.

g
vi chi, cun
kháng L, van S thc hit, t lc C, trong thc t ngoài thành phn chính là t C
n tr ni ti
ESR
, ti tr Ru ra c ly  u t
v(t)n qua cun cm i
L
(t) và t n i
C
(t) có chi. Do
tn s chuyn mch cao
sw
f 100kHz
nên khóa S có th là các van 
1
và
diode D.
Xét mt chu k T
s
: trong khong thi gian
s
0 t DT
, MOSFET Q
1
 trng thái
o mc biu dii
L
(t) s chy
qua MOSFET

R
ESR
R
L
a)
b)
v
L
(t)
v(t)
R
ESR
R
v(t)
i
L
(t)
i
C
(t)
i
L
(t)
i
C
(t)
C

Hình 3.2.  mch thay th a) khi MOSFET Q
1

(t)
V
g
DT
s
D’T
s
V
g
-V
t
i
C
(t)
DT
s
D’T
s
t
-V/R
I-V/R

Hình 3.3. a) Dn áp trên cun cm, b) Dn trên t n.
c lp li vi nhng chu kì tip theo.
 bii DC-DC

13

Do thi gian chuyn mch ngn ng bin thiên theo thi gian
g


(3.6)
3.3. Tính toán và chọn các tham số cơ bản
3.3.1. Tính toán tụ lọc đầu ra.

Hình 3.4. Du ra
[1]
.
Trong khong thi gian
s
0 t DT
 dc ca dn áp trên t là:
cc
dv (t) i (t)
V
dt C RC
  
(3.7)
còn trong khong
ss
DT t T
 dc ca dn áp trên t:
cc
dv (t) i (t)
IV
dt C C RC
  
(3.8)
n th nht s n áp trong t c tính:
s

ESR
R
và
0
ESR
R

[6]
.
T  th trên datasheet có th c t s gia
ESR
R
và
0
ESR
R
khong 
vi
0
ESR
R
n tr i nhi 20
o
C  tn s 100Hz.
Tra bng datasheet ta có
0
ESR ESR
R 0,16 R 0,1    
.
3.3.3. Tính toán điện trở.

Còn trong khong thi gian
ss
DT t T
 dn trên cun cm s là:
g
LL
VV
di (t) v (t)
dt L L


(3.13)
S n trong cun cm  n
s
0 t DT
là:
g
Ls
V
2. I DT
L

(3.14)
T c giá tr cun cm:
g
s
L
V
L DT
2I

  
(3.18)
 bii DC-DC

16

y ta phi chn MOSFET chc dòng 5n áp trên 24V.
Xét các tiêu chí trên ta chn MOSFET IRF540N có th chc dòng t
110n áp t55 trong nh
DS(on)
R 8m
.
- Diode: tn s   c chn là 100kHz là l i vi diode bình
ng nên ta phi chn diode có th t vi tn s ln. Dòng ci qua diode
là 3.3A. Vy diode Schottky chc chn.

t toán ghép ni.

17

CHƢƠNG 4: THUẬT TOÁN GHÉP NỐI
            nh   
khi DC-DC

i DC-DC
Tn s cp nht MPPT t 40Hz-100Hz s m bo các yêu cu thit k.
Dòng sc acquy nh nht (Ibatmin) :C/100
Dòng sc ác quy ln nht (Ibatmax) :C/10
Dòng Itricker (Itricker) 0.2A
in áp nh nht ca acquy (Vbatmin) 25.4V

20 CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG.
Thc hin mô phng vi phn mm Matlab 7.11 sc acquy vi các ch  sc kt hp dò
m công sut ci. Hình 5 mô phng

ng.

21 Hình 5.2. Bám công xut ci

Hình 5.3 Dòng sc  ch   công sut
Nhn xét : Công suc công sut cn tht trên các phn t
ca mch.
ng.

22 Hình 5n áp sc  ch  2

Hình 5ng hp thiu công sut.

ng.