Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Năng lượng điện đóng vai trò thiết yếu đối với sự phát triển kinh tế, văn hóa và xã hội. Trước thực trạng nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng cao từ các khu công nghiệp và hộ gia đình, việc nghiên cứu khai thác các nguồn năng lượng tái tạo—đặc biệt là năng lượng mặt trời—trở thành một giải pháp quan trọng nhằm giảm tải cho hệ thống điện lưới quốc gia, hạn chế hiệu ứng nhà kính và giảm thiểu sự cạn kiệt của tài nguyên hóa thạch.

Việt Nam nằm ở khu vực có tiềm năng bức xạ mặt trời dồi dào với số ngày nắng trung bình tại miền Trung và miền Nam đạt khoảng 300 ngày mỗi năm. Tuy nhiên, việc khai thác năng lượng từ các tấm pin quang điện (Photovoltaic - PV) gặp phải thách thức lớn do đặc tính dòng điện - điện áp ($I-V$) và công suất - điện áp ($P-V$) của pin mặt trời có tính phi tuyến mạnh, phụ thuộc chặt chẽ vào cường độ bức xạ và nhiệt độ môi trường. Điểm công suất cực đại (Maximum Power Point - MPP) liên tục dịch chuyển. Trong các hệ thống nối trực tiếp tấm pin với tải, hệ thống PV buộc phải thiết kế dư thừa công suất (oversize), gây lãng phí và tăng chi phí đầu tư. Đồng thời, việc sạc lưu trữ vào bình acquy nếu không được kiểm soát tối ưu sẽ dẫn đến các hiện tượng quá dòng, quá nạp, sôi bình, cạn dung dịch hoặc tự xả sâu làm giảm tuổi thọ của hệ thống lưu trữ.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế bộ chuyển đổi DC-DC cho hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời" do sinh viên Võ Văn Thành và Nguyễn Sỹ Bảo thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Hồ Sĩ Hùng và cô Mai Thị Đoan Thanh tại Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng đã xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Nghiên cứu tổng quan về nguồn năng lượng mặt trời, cấu tạo, nguyên lý làm việc của pin quang điện và đặc tính tích trữ năng lượng của bình acquy chì.
  2. Khảo sát, phân tích và so sánh các thuật toán bám điểm công suất cực đại (MPPT) bao gồm: Nhiễu loạn và quan sát (P&O), Điện dẫn gia tăng (INC), Leo đồi (HC), Tối ưu bầy đàn (PSO) và Điều khiển mờ (Fuzzy Logic).
  3. Xây dựng, tối ưu hóa và áp dụng thuật toán P&O vào bài toán bám điểm công suất cực đại cho hệ pin quang điện.
  4. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống PV và thuật toán MPPT trên phần mềm MATLAB/Simulink dưới các điều kiện bức xạ và nhiệt độ xác định.
  5. Thiết kế và chế tạo phần cứng bộ biến đổi giảm áp DC-DC (Buck Converter), mạch điều khiển tích hợp vi điều khiển, mạch lái khóa công suất và mạch đo lường.
  6. Hiện thực hóa quy trình sạc acquy tự động 3 giai đoạn (sạc ổn dòng, sạc ổn áp, sạc thả nổi) kết hợp các chức năng bảo vệ chống quá nạp, quá dòng, xả sâu và tự xả.
  7. Thực nghiệm kiểm chứng hoạt động của toàn bộ hệ thống trên mô hình thực tế.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là giải thuật bám điểm công suất cực đại P&O, bộ biến đổi DC-DC kiểu Buck, pin quang điện và acquy axit chì. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở mô hình thực nghiệm sử dụng 02 tấm pin năng lượng mặt trời công suất 10W (điện áp 18V, dòng điện 0,56A) kết nối nạp cho acquy chì 12V, thực hiện trong khung thời gian từ tháng 09/2024 đến tháng 01/2025 tại Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình toán học

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý biến đổi năng lượng quang điện, điện tử công suất và động học hóa điện trong acquy:

  • Hiệu ứng quang điện trong và mô hình pin PV: Hoạt động của pin mặt trời dựa trên hiệu ứng quang dẫn trong chất bán dẫn Silic (loại N và P). Dòng điện đầu ra của pin quang điện được mô tả qua phương trình toán học của mạch điện tương đương: $$I_{PV} = I_{PH} - I_S \left[ \exp\left( \frac{q(V + I_{PV} R_S)}{k T_C A} \right) - 1 \right] - \frac{V + I_{PV} R_S}{R_{SH}}$$ Trong đó, dòng quang điện $I_{PH}$ phụ thuộc trực tiếp vào bức xạ mặt trời $\lambda$ và nhiệt độ tế bào quang điện $T_C$: $$I_{PH} = [I_{SC} + K_i (T_C - T_{ref})] \lambda$$ Nhiệt độ vận hành danh định của tế bào quang điện (NOCT) được tính theo nhiệt độ môi trường $T_{Amb}$: $$T_C = T_{Amb} + \left( \frac{T_{NOCT} - 20}{0,8} \right) \lambda$$
  • Nguyên lý phối hợp trở kháng và bộ biến đổi Buck: Để hệ thống truyền công suất cực đại, tổng trở tải nhìn từ nguồn ($R_{IN}$) phải bằng tổng trở tối ưu của tấm pin ($R_{OPT} = V_{MPP} / I_{MPP}$). Thông qua việc điều chỉnh chu kỳ xung (Duty cycle $D$) của bộ biến đổi Buck, tỷ số biến đổi điện áp và trở kháng được xác lập: $$V_{OUT} = D \cdot V_{IN}$$ $$R_{IN} = \frac{R_{OUT}}{D^2}$$
  • Hóa học nạp - xả của acquy axit chì: Quá trình điện hóa thuận nghịch diễn ra trên hai bản cực: $$PbO_2 + Pb + 2H_2SO_4 \rightleftharpoons 2PbSO_4 + 2H_2O$$ Quy trình nạp tiêu chuẩn gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 nạp ổn dòng ($I_n = 0,1 C_{10}$) đưa dung lượng lên 80%; Giai đoạn 2 nạp ổn áp ở mức 14,6V – 14,8V (với acquy kín khí AGM VRLA) hoặc không quá 14,2V – 14,3V (với acquy Gel); Giai đoạn 3 sạc thả nổi duy trì ở mức điện áp 13,8V với dòng nạp nhỏ để bù năng lượng tự xả.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài phối hợp các phương pháp nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng số và thực nghiệm kỹ thuật:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết: Phân tích các tài liệu kỹ thuật về pin mặt trời, đặc tính acquy, phân loại các giải thuật MPPT (P&O, INC, PSO, Hill Climbing, Fuzzy Logic).
  • Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng: Ứng dụng phần mềm MATLAB/Simulink để mô phỏng đường đặc tính pin quang điện $I-V$, $P-V$ và kiểm nghiệm thuật toán P&O tại điều kiện bức xạ $G = 1000 \text{ W/m}^2$, nhiệt độ $t = 25^\circ\text{C}$.
  • Phương pháp tính toán và thiết kế mạch: Tính toán các phần tử động lực (cuộn cảm, tụ điện, khóa bán dẫn MOSFET), thiết kế mạch nguyên lý và mạch in PCB 3D.
  • Phương pháp thực nghiệm: Lắp ráp mô hình thực tế, lập trình nhúng thuật toán MPPT trên vi điều khiển và đo đạc các thông số vận hành.

Nguồn dữ liệu sử dụng

Dữ liệu nghiên cứu bao gồm số liệu bức xạ mặt trời tại Việt Nam và thế giới, dữ liệu kỹ thuật từ datasheet linh kiện (vi điều khiển ESP32 WROOM, IC lái MOSFET IR2184, cảm biến dòng ACS712-30A, IC ổn áp 7805, 7812) và các thông số thực nghiệm đo đạc từ hệ thống phần cứng.

Vùng địa lý tại Việt Nam Giờ nắng trong năm (giờ) Cường độ bức xạ mặt trời ($\text{kW/m}^2/\text{ngày}$) Khả năng ứng dụng điện mặt trời
Đông Bắc 1.750 3,3 – 4,1 Trung bình
Tây Bắc 1.800 4,1 – 4,9 Trung bình
Bắc Trung Bộ 1.000 4,6 – 5,2 Tốt
Tây Nguyên và Nam Trung Bộ 2.600 4,9 – 5,7 Rất tốt
Nam Bộ 2.500 4,3 – 4,9 Rất tốt
Trung bình cả nước 1.500 4,6 Tốt

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế dưới dạng một thiết bị điều khiển sạc thông minh sử dụng bộ biến đổi Buck Converter tích hợp vi điều khiển, gồm các khối chức năng chính:

[Mảng Pin PV: 2 x 10W (18V - 0.56A)]
  • Khối nguồn và mạch động lực:
    • Cấu trúc biến đổi: Mạch giảm áp Buck Converter và Buck đồng bộ, chuyển đổi mức điện áp từ pin mặt trời (18V) xuống cấp điện áp sạc cho acquy (12V – 14,8V).
    • Khóa đóng cắt: Sử dụng linh kiện bán dẫn MOSFET công suất.
    • Mạch lái (Gate Driver): Tích hợp IC chuyên dụng IR2184 để khuếch đại và cách ly tín hiệu điều khiển đóng cắt từ vi điều khiển tới cực cổng của MOSFET.
    • Khối ổn áp nguồn phụ: IC 7812 cấp nguồn 12V cho mạch lái IR2184; IC 7805 cấp nguồn 5V cho vi điều khiển và module cảm biến.
  • Khối đo lường và xử lý trung tâm:
    • Vi điều khiển: Sử dụng vi điều khiển ESP32 WROOM (lập trình trên nền tảng Arduino), thực hiện đọc tín hiệu tương tự (ADC), tính toán giải thuật P&O và phát xung điều chế độ rộng PWM.
    • Đo dòng điện: Sử dụng cảm biến dòng Hall ACS712 loại 30A mắc nối tiếp với mạch để đo dòng điện phát ra từ mảng pin quang điện.
    • Đo điện áp: Thiết kế mạch chia điện trở để hạ mức điện áp đầu vào tấm pin ($V_{PV}$) và điện áp bình acquy ($V_{BAT}$) về dải đo an toàn của ADC vi điều khiển.
  • Quy trình điều khiển thuật toán P&O:
    1. Vi điều khiển định kỳ đo giá trị điện áp $V(k)$ và dòng điện $I(k)$ từ pin PV, tính công suất $P(k) = V(k) \times I(k)$.
    2. Tính độ sai lệch công suất $\Delta P = P(k) - P(k-1)$ và điện áp $\Delta V = V(k) - V(k-1)$.
    3. Nếu $\Delta P > 0$, hệ thống giữ nguyên hướng thay đổi điện áp (nếu $\Delta V > 0$ thì tăng $D$, ngược lại giảm $D$).
    4. Nếu $\Delta P < 0$, hệ thống đảo chiều thay đổi điện áp (nếu $\Delta V > 0$ thì giảm $D$, ngược lại tăng $D$).
    5. Cập nhật giá trị chu kỳ xung $D$ tới chân phát PWM của vi điều khiển để điều khiển MOSFET.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về năng lượng Mặt Trời và acquy

Chương này trình bày tổng quan về năng lượng bức xạ mặt trời, phân bố bức xạ tại Việt Nam và thế giới, nguyên lý chuyển đổi quang điện của tế bào năng lượng mặt trời. Nội dung phân tích cấu tạo 8 bộ phận của tấm pin mặt trời (khung nhôm, kính cường lực, màng EVA, solar cell, tấm nền, hộp đấu dây, cáp điện DC, jack MC4) và xây dựng mô hình toán học tương đương của pin quang điện.

Về hệ thống lưu trữ, chương 1 phân loại các dạng acquy kiềm, acquy chì (axit hở khí, kín khí AGM, Gel) và acquy Lithium; phân tích chi tiết nguyên lý phản ứng hóa học nạp/xả của acquy chì. Tác giả so sánh ba phương pháp sạc (ổn dòng, ổn áp, dòng áp kết hợp), làm rõ quy trình sạc tiêu chuẩn 3 giai đoạn cùng các hiện tượng kỹ thuật như quá nạp, tự xả (<5%/tháng ở acquy mới). Đồng thời, chương 1 so sánh hai phương thức điều khiển sạc: phương pháp PWM (làm hao phí khoảng 20% lượng điện sạc) và phương pháp MPPT (giúp tăng hiệu quả thu nhận năng lượng từ 10% đến 40% trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, nhiệt độ dưới $45^\circ\text{C}$ hoặc trên $75^\circ\text{C}$).

Chương 2: Tổng quan về các phương pháp tối ưu hóa công suất năng lượng Mặt Trời sử dụng thuật toán bắt điểm công suất cực đại

Chương 2 phân tích sự phụ thuộc phi tuyến của đặc tuyến $I-V$ và $P-V$ theo cường độ bức xạ và nhiệt độ, khẳng định sự cần thiết của việc điều khiển bám điểm cực đại MPP. Chương này tiến hành đánh giá và so sánh các thuật toán MPPT:

  • Thuật toán tối ưu bầy đàn (PSO): Xây dựng trên hành vi bầy đàn của các cá thể trong không gian tìm kiếm đa chiều, cập nhật vị trí và vận tốc theo nghiệm tốt nhất cá nhân ($P_{best}$) và nghiệm tốt nhất toàn đàn ($G_{best}$) qua công thức: $$V_{i,j}^{k+1} = w V_{i,j}^k + c_1 r_1 (P_{best,i,j}^k - X_{i,j}^k) + c_2 r_2 (G_{best,j}^k - X_{i,j}^k)$$
  • Thuật toán Nhiễu loạn và quan sát (P&O): Hoạt động theo nguyên lý tạo bước nhảy thay đổi điện áp và quan sát sự biến thiên của công suất đầu ra.
  • Thuật toán Điện dẫn gia tăng (INC): Dựa trên đạo hàm công suất theo điện áp ($dP/dV = 0$ tại MPP, tương đương $dI/dV = -I/V$).
  • Thuật toán Leo đồi (Hill Climbing): Tạo nhiễu loạn trực tiếp trên chu kỳ độ rộng xung $D$.
  • Thuật toán Điều khiển mờ (Fuzzy Logic): Sử dụng các tập mờ và luật điều khiển thông minh để tăng tốc độ hội tụ và giảm dao động xác lập.

Chương 3: Giới thiệu các linh kiện và mô phỏng Matlab Simulink

Chương 3 giới thiệu chi tiết các thông số kỹ thuật của linh kiện phần cứng được lựa chọn: vi điều khiển ESP32 WROOM, cảm biến dòng điện Hall ACS712-30A, IC điều khiển khóa bán dẫn IR2184, IC ổn áp 7805 và 7812. Tác giả tiến hành xây dựng mô hình hệ thống pin quang điện và bộ điều khiển MPPT P&O trên phần mềm MATLAB/Simulink. Kết quả mô phỏng tại bức xạ $G = 1000 \text{ W/m}^2$ và nhiệt độ $t = 25^\circ\text{C}$ xác nhận giải thuật P&O bám chính xác điểm làm việc có công suất cực đại, thiết lập cơ sở tham số để triển khai trên mạch thực tế.

Chương 4: Thiết kế, chế tạo mạch sạc và mạch động lực điều hướng pin Mặt Trời

Chương 4 tập trung vào việc tính toán, thiết kế và chế tạo phần cứng:

  • Tính toán các thông số linh kiện cho mạch động lực Buck Converter và Buck đồng bộ.
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh bao gồm khối nguồn, khối vi điều khiển, khối đo lường và khối công suất.
  • Thiết kế bản vẽ bố trí linh kiện và mạch in PCB 3D.
  • Xây dựng lưu đồ thuật toán chương trình chính và lưu đồ giải thuật P&O lập trình trực tiếp cho vi điều khiển.
  • Lắp ráp hoàn thiện mô hình thực tế của bo mạch điều khiển sạc MPPT.

Chương 5: Kết quả thực nghiệm và hướng phát triển

Chương 5 trình bày các kết quả thử nghiệm mô hình phần cứng sau khi chế tạo hoàn chỉnh. Hệ thống được kết nối với nguồn phát gồm 2 tấm pin 10W và tải acquy chì. Tác giả ghi nhận các thông số vận hành thực tế hiển thị trên hệ thống đo đạc, đánh giá khả năng bám điểm công suất cực đại của giải thuật P&O và hoạt động chuyển đổi của các chế độ sạc acquy. Trên cơ sở đó, chương này đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu suất và hướng mở rộng nghiên cứu.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Hoàn thành việc tính toán, thiết kế và chế tạo thành công mạch phần cứng bộ chuyển đổi DC-DC Buck Converter tích hợp mạch đo lường (ACS712-30A, mạch phân áp) và mạch lái khóa bán dẫn (IR2184).
  • Ứng dụng thành công vi điều khiển ESP32 WROOM để lập trình thực thi giải thuật MPPT P&O và thuật toán quản lý sạc 3 giai đoạn cho acquy chì.
  • Kiểm chứng sự tương thích giữa kết quả mô phỏng trên MATLAB/Simulink và hoạt động thực nghiệm của mô hình thực tế với nguồn pin mặt trời công suất 20W ($2 \times 10\text{W}$, $18\text{V}$, $0,56\text{A}$).
  • Tích hợp thành công các chức năng bảo vệ acquy: chống quá nạp, ngăn dòng tự xả ngược từ acquy về pin vào ban đêm, bảo vệ xả sâu và quá dòng nạp.
Hạng mục / Thông số Giá trị kỹ thuật trong đồ án
Nguồn cấp đầu vào (Pin PV) 02 tấm pin mặt trời, mỗi tấm $10\text{W} - 18\text{V} - 0,56\text{A}$
Đối tượng sạc lưu trữ Bình acquy axit chì $12\text{V}$
Cấu trúc bộ biến đổi Buck Converter / Buck đồng bộ
Vi điều khiển trung tâm ESP32 WROOM (nền tảng Arduino)
IC lái MOSFET IR2184
Cảm biến đo dòng điện Cảm biến Hall ACS712 – 30A
Nguồn phụ trợ nội bo mạch Ổn áp 5V (IC 7805) và 12V (IC 7812)
Thuật toán MPPT chính Nhiễu loạn và quan sát (P&O)
Thuật toán lý thuyết khảo sát P&O, INC, PSO, Hill Climbing, Fuzzy Logic
Môi trường mô phỏng MATLAB/Simulink ($G = 1000\text{ W/m}^2, T = 25^\circ\text{C}$)

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về các thuật toán MPPT hiện đại từ các phương pháp kinh điển (P&O, INC, HC) đến các phương pháp tính toán tiến hóa và điều khiển thông minh (PSO, Fuzzy Logic).
  • Xây dựng thành công giải pháp phần cứng sạc MPPT chi phí thấp, sử dụng các linh kiện phổ thông, có khả năng nâng cao hiệu suất thu nhận năng lượng so với phương pháp PWM truyền thống (vốn thất thoát khoảng 20%).
  • Hiện thực hóa quy trình nạp acquy 3 giai đoạn tối ưu giúp bảo vệ và kéo dài tuổi thọ bình tích năng trong các hệ thống điện mặt trời độc lập quy mô nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Thử nghiệm thực tế mới dừng lại ở quy mô công suất nhỏ ($20\text{W}$ gồm 2 tấm pin $10\text{W}$), chưa được kiểm nghiệm ở các dải công suất công nghiệp lớn hơn.
  • Thuật toán P&O nguyên bản tồn tại hiện tượng dao động công suất quanh điểm MPP ở trạng thái xác lập và có nguy cơ bám sai hướng khi cường độ bức xạ thay đổi nhanh đột ngột.
  • Chưa khảo sát thực nghiệm trong điều kiện pin bị che khuất bóng râm một phần (Partial Shading Condition), dẫn đến hiện tượng xuất hiện nhiều điểm cực đại cục bộ.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nghiên cứu kết hợp thuật toán tối ưu bầy đàn (PSO) hoặc điều khiển mờ (Fuzzy Logic) với P&O để tạo ra giải thuật lai (hybrid), giúp bám chính xác điểm cực đại toàn cục (GMPP) khi bị che bóng.
  • Nâng công suất định mức của mạch động lực Buck Converter để ứng dụng cho các hệ thống pin mặt trời và tổ hợp acquy dung lượng lớn.
  • Hoàn thiện và tích hợp cơ cấu mạch động lực điều hướng tấm pin mặt trời (Solar Tracker) bám theo hướng di chuyển của bức xạ mặt trời trong ngày để tối ưu hóa lượng quang năng thu nhận.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Điện công nghiệp, Năng lượng tái tạo và Tự động hóa đang thực hiện các đồ án liên quan đến điện tử công suất và năng lượng mặt trời.
  • Kỹ sư thiết kế mạch nhúng và phần cứng nguồn cần tham khảo sơ đồ nguyên lý bộ biến đổi Buck, mạch điều khiển MOSFET bằng IR2184 và mạch đo dòng/áp với ESP32.
  • Những người nghiên cứu phát triển thuật toán bám điểm công suất cực đại (MPPT) và các thuật toán quản lý nạp acquy chuyên dụng.

Các phần đáng tham khảo nhất trong tài liệu gồm: phần xây dựng công thức toán học pin PV (Chương 1), phương pháp lập trình giải thuật P&O và quy trình sạc 3 giai đoạn (Chương 4), cùng mô hình mô phỏng Simulink (Chương 3).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lựa chọn bộ biến đổi Buck Converter thay vì Boost Converter?

Đồ án sử dụng nguồn phát gồm 2 tấm pin quang điện đấu nối có điện áp làm việc danh định khoảng 18V, trong khi đối tượng nạp là bình acquy chì 12V (điện áp sạc dao động từ 12V đến 14,8V). Do điện áp nguồn luôn cao hơn điện áp tải nạp, bộ biến đổi giảm áp Buck Converter là lựa chọn phù hợp nhất về mặt động lực học để hạ áp và điều chỉnh dòng nạp tối ưu.

2. Sự khác biệt cốt lõi giữa phương pháp sạc MPPT và sạc PWM được nêu trong đồ án là gì?

Bộ sạc PWM hoạt động như một công tắc đóng cắt liên tục để hạ áp, ép điện áp của tấm pin bằng điện áp acquy, dẫn đến lãng phí công suất khoảng 20%. Trong khi đó, bộ sạc MPPT liên tục dò tìm điểm làm việc có tích số $V \times I$ lớn nhất thông qua việc thay đổi chu kỳ xung $D$, giúp hiệu suất thu nhận năng lượng cao hơn từ 10% đến 40%, đặc biệt trong các điều kiện thời tiết khắc nghiệt (nhiệt độ dưới $45^\circ\text{C}$ hoặc trên $75^\circ\text{C}$ hoặc bức xạ thấp).

3. Giải thuật PSO được xây dựng dựa trên nguyên lý nào và áp dụng công thức cập nhật ra sao?

Thuật toán tối ưu bầy đàn (PSO) phỏng theo hành vi xã hội tìm kiếm thức ăn của các loài sinh vật trong không gian đa chiều. Mỗi cá thể cập nhật vận tốc và vị trí qua từng thế hệ dựa trên vị trí tốt nhất lịch sử của chính nó ($P_{best}$) và vị trí tốt nhất của toàn bộ bầy đàn ($G_{best}$), có xét đến trọng số quán tính $w$, các hệ số tăng tốc $c_1, c_2$ và số ngẫu nhiên $r_1, r_2 \in [0, 1]$.

4. Quy trình sạc acquy chì 3 giai đoạn trong đồ án được thiết lập với các thông số nào?

Quy trình sạc gồm:

  • Giai đoạn 1 (Sạc ổn dòng): Giữ dòng sạc không đổi $I_n = 0,1 C_{10}$ để nạp nhanh acquy lên khoảng 80% dung lượng.
  • Giai đoạn 2 (Sạc ổn áp): Giữ điện áp sạc không đổi ở mức 14,6V – 14,8V (với bình AGM VRLA) và dòng nạp giảm dần đến khi bình đạt xấp xỉ 100% dung lượng.
  • Giai đoạn 3 (Sạc thả nổi - Float Charge): Duy trì điện áp cố định 13,8V với dòng nạp rất nhỏ để bù lượng điện năng tổn thất do hiện tượng tự xả.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế bộ chuyển đổi DC-DC cho hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời" đã giải quyết thành công bài toán tối ưu hóa công suất cho hệ pin quang điện quy mô thực nghiệm thông qua giải thuật MPPT P&O và cấu trúc mạch Buck Converter. Nhóm tác giả đã hoàn thiện từ cơ sở lý thuyết, mô phỏng MATLAB/Simulink đến chế tạo bo mạch phần cứng nhúng hoàn chỉnh với vi điều khiển ESP32, IC lái IR2184 và cảm biến dòng ACS712. Hệ thống thực thi hiệu quả quy trình nạp acquy 3 giai đoạn tiêu chuẩn kèm các cơ chế bảo vệ an toàn, mở ra nền tảng ứng dụng thiết thực cho các hệ thống năng lượng mặt trời độc lập.