Nghiên cứu cấu hình mạch boost DC-DC trong bộ nghịch lưu nối lưới tại HCMUTE

• Tác giả: Trần Văn Phụng
• Người hướng dẫn: PGS. Trương Việt Anh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện – Điện Tử
• Đề tài: Nghiên cứu cấu hình mạch boost dc-dc converter trong bộ nghịch lưu nối lưới
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về vấn đề năng lượng mặt trời ở nước ta
• 1.2. Tổng quan về các kỹ thuật tăng áp khác nhau và ứng dụng của bộ tăng áp DC-DC
• 1.3. Các loại mạch chuyển đổi tăng áp
• 1.4. Các ứng dụng của mạch tăng áp DC-DC hiện nay
• 1.5. Các cách để nâng cao hiệu suất của hệ thống pin năng lượng mặt trời
• 1.6. Dò điểm công suất cực đại cho pin mặt trời. Nâng cao hiệu quả nối lưới của pin năng lượng mặt trời
• 1.7. Tăng hiệu suất sử dụng bằng nguồn hybrid
• 1.8. Lý do chọn đề tài
• 1.9. Mục đích của đề tài
• 1.10. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu
• 1.11. Phương pháp nghiên cứu đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Mặt trời và năng lượng mặt trời
• 2.2. Pin mặt trời
• 2.3. Xây dựng mô hình điều khiển nối lưới sử dụng pin mặt trời
• 2.4. Bộ biến đổi DC/DC
• 2.5. Mạch Buck – Boost
• 2.6. Điều khiển bộ biến đổi DC/DC
• 2.7. Hạn chế của bộ chuyển đổi tăng áp truyền thống
• 3. CHƯƠNG 3: CHỌN LINH KIỆN VÀ THIẾT KẾ MẠCH
• 3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp DC-DC. Điều khiển ổn áp
• 3.2. Xác định yêu cầu thiết kế. Thông số kỹ thuật
• 3.3. Dòng điện lớn nhất trên khóa điện
• 3.4. Chọn diode chỉnh lưu
• 3.5. Chọn tụ điện. Mạch kích cho bộ Boost DC
• 3.6. Thiết kế mạch đo lường
• 3.7. Thiết kế mạch dùng phần mềm Proteus. Thiết kế mạch lọc thông thấp LC
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ MẠCH TĂNG ÁP DC-DC TRÊN PSIM
• 4.1. Mô hình hệ thống
• 4.2. Bộ mô phỏng pin năng lượng mặt trời Chroma
• 4.3. Mạch Boost DC-DC. Bộ điều khiển trung tâm
• 4.4. Mạch lọc LC. Thi công mạch in
• 4.5. Mạch tăng áp DC-DC trên PSIM
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM
• 5.1. Trường hợp cấu trúc mạch boost DC-DC dùng một MOSFET
• 5.2. Trường hợp cấu trúc mạch boost DC-DC dùng hai MOSFET mắc song song
• 5.3. Trường hợp hai bo mạch boost DC-DC ghép song song
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

I. Tổng quan về vấn đề năng lượng mặt trời ở nước ta

Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo quan trọng, đặc biệt tại Việt Nam với cường độ bức xạ mặt trời cao. Nước ta có vị trí địa lý thuận lợi, với nhiều ngày nắng trong năm, tạo điều kiện lý tưởng cho việc khai thác năng lượng mặt trời. Năng lượng mặt trời không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững. Theo báo cáo, năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để sản xuất điện và cung cấp nhiệt, với nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp. Việc phát triển công nghệ pin mặt trời sẽ giúp giảm phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, đồng thời bảo vệ môi trường. "Năng lượng mặt trời được coi là nguồn năng lượng sạch, an toàn và có chi phí thấp".

1.1. Tình hình khai thác năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Việt Nam hiện đang khai thác năng lượng mặt trời với nhiều hình thức khác nhau, từ hệ thống điện mặt trời độc lập đến hệ thống nối lưới. Các tỉnh miền Trung và miền Nam có tiềm năng lớn trong việc phát triển năng lượng mặt trời. "Số ngày nắng trung bình ở miền Trung và miền Nam là khoảng 300 ngày/năm", cho thấy khả năng khai thác năng lượng mặt trời rất cao. Việc phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ tạo ra nhiều cơ hội việc làm và thúc đẩy kinh tế địa phương.

II. Tổng quan về các kỹ thuật tăng áp khác nhau và ứng dụng của bộ tăng áp DC DC

Các bộ biến đổi điện áp DC-DC với khả năng tăng điện áp được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng chuyển đổi năng lượng. Các kỹ thuật tăng áp như tụ điện chuyển mạch, nhân áp, và cuộn cảm chuyển mạch đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. "Mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng tùy vào ứng dụng, về chi phí, độ phức tạp, mật độ công suất, độ tin cậy và hiệu suất". Việc lựa chọn kỹ thuật phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời.

2.1. Các loại mạch chuyển đổi tăng áp

Mạch tăng áp có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau như mạch Buck, Boost, và Cuk. Mỗi loại mạch có cấu trúc và nguyên lý hoạt động riêng, phù hợp với các ứng dụng cụ thể. "Một số yêu cầu này có thể đạt được một cách đơn giản bằng việc sử dụng bộ chuyển đổi dc-dc PWM thứ hai, thứ ba và thứ tư". Việc hiểu rõ về các loại mạch này sẽ giúp trong việc thiết kế và tối ưu hóa hệ thống năng lượng mặt trời.

III. Nghiên cứu cấu hình mạch boost DC DC trong bộ nghịch lưu nối lưới

Nghiên cứu cấu hình mạch boost DC-DC là một phần quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời. Mạch boost DC-DC giúp nâng cao điện áp đầu ra, từ đó cải thiện khả năng cung cấp điện cho lưới điện. "Mạch boost DC-DC có khả năng chuyển đổi điện áp từ mức thấp lên mức cao, rất cần thiết trong các ứng dụng năng lượng mặt trời". Việc nghiên cứu và phát triển các cấu hình mạch này sẽ giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

3.1. Mô phỏng và thực nghiệm mạch boost DC DC

Mô phỏng và thực nghiệm là bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu cấu hình mạch boost DC-DC. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng như PSIM giúp đánh giá hiệu suất của mạch trong các điều kiện khác nhau. "Kết quả mô phỏng cho thấy mạch boost DC-DC có thể đạt được hiệu suất cao trong việc chuyển đổi điện áp". Thực nghiệm trên mô hình thực tế cũng giúp xác nhận tính khả thi và hiệu quả của các cấu hình mạch đã nghiên cứu.