I. Cải tiến bộ biến đổi công suất
Nghiên cứu tập trung vào cải tiến sơ đồ bộ biến đổi công suất cho hệ truyền động của cương heliostat. Mục tiêu là tối ưu hóa hiệu suất và giảm tổn thất năng lượng trong hệ thống. Bộ biến đổi công suất truyền thống sử dụng bộ chopper bốn khóa được thay thế bằng bộ chopper ba bậc NPC. Cải tiến này giúp điều chỉnh điện áp ngõ ra linh hoạt hơn, giảm độ vọt lố và sai số xác lập, từ đó tăng hiệu quả sử dụng năng lượng.
1.1. Bộ biến đổi công suất truyền thống
Bộ chopper bốn khóa trong mô hình truyền thống có ưu điểm là giá thành thấp và điều khiển đơn giản. Tuy nhiên, nó gặp hạn chế về khả năng điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ DC, dẫn đến tổn thất năng lượng lớn. Điện áp ngõ ra chỉ có hai mức (-24V và +24V), làm giảm hiệu quả điều khiển động cơ.
1.2. Bộ biến đổi công suất cải tiến
Bộ chopper ba bậc NPC được đề xuất thay thế, với điện áp ngõ ra linh hoạt hơn (-24V, -12V, 0V, 12V, 24V). Cải tiến này giúp động cơ vận hành hiệu quả hơn, giảm độ vọt lố và sai số xác lập. Ngoài ra, bộ chopper ba bậc NPC sử dụng hai nguồn điện áp thấp 12V, giúp tăng tuổi thọ nguồn và linh hoạt trong cung cấp năng lượng.
II. Hệ truyền động cương heliostat
Hệ truyền động của cương heliostat sử dụng hai động cơ DC để điều khiển gương phản xạ theo hai trục: phương vị và cao độ. Hệ thống điều khiển được cải tiến để tối ưu hóa hiệu suất và giảm năng lượng tiêu thụ. Bộ biến đổi công suất cải tiến giúp động cơ hoạt động ổn định hơn, giảm tổn thất năng lượng và tăng độ chính xác trong điều khiển vị trí gương.
2.1. Cấu trúc hệ truyền động
Mỗi gương định nhật trong hệ thống năng lượng mặt trời là một hệ thống độc lập, tự vận hành và tự cấp nguồn bằng tấm PV. Hệ truyền động bao gồm hai động cơ DC, được điều khiển bởi bộ biến đổi công suất. Cải tiến bộ biến đổi công suất giúp tăng hiệu quả vận hành và giảm năng lượng tiêu thụ.
2.2. Tối ưu hóa hiệu suất
Việc sử dụng bộ chopper ba bậc NPC giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ truyền động. Điện áp ngõ ra linh hoạt hơn giúp động cơ hoạt động ổn định, giảm độ vọt lố và sai số xác lập. Kết quả là năng lượng tiêu thụ giảm đáng kể, đồng thời tăng tuổi thọ của các thiết bị điện tử công suất.
III. Ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời tập trung. Cương heliostat là thành phần chính trong hệ thống, và việc cải tiến bộ biến đổi công suất giúp giảm chi phí vận hành và bảo trì. Công nghệ năng lượng tái tạo được nâng cao, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành năng lượng.
3.1. Giảm chi phí vận hành
Việc sử dụng bộ chopper ba bậc NPC giúp giảm tổn thất năng lượng, từ đó giảm chi phí vận hành của hệ thống năng lượng mặt trời. Thiết bị điện tử công suất được cải tiến cũng giúp tăng tuổi thọ hệ thống, giảm chi phí bảo trì.
3.2. Phát triển bền vững
Nghiên cứu này góp phần vào sự phát triển bền vững của công nghệ năng lượng tái tạo. Hệ thống năng lượng tái tạo được cải thiện hiệu suất, giúp giảm phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch và hướng tới một tương lai xanh hơn.
