Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nâng cao hiệu quả bộ biến đổi tăng áp DC-DC cho hệ thống pin mặt trời

• Tác giả: Nguyễn Đức Minh
• Người hướng dẫn: TS. Trịnh Trọng Chưởng
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên cứu nâng cao hiệu quả làm việc bộ biến đổi tăng áp DC-DC trong hệ thống nguồn Pin Mặt trời
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái quát chung về nguồn Pin mặt trời
• 1.2. Đặc tính của Pin mặt trời
• 1.3. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến đặc tính của Pin mặt trời
• 1.4. Cấu trúc của hệ thống Pin mặt trời
• 1.5. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về Pin mặt trời
• 1.6. Về bài toán thiết kế cấu trúc bộ biến đổi DC-DC
• 1.7. Về bài toán lựa chọn cấu trúc ghép nối bộ tăng áp DC-DC
• 1.8. Về bài toán tìm điểm công suất cực đại
• 1.9. Hướng nghiên cứu về thiết kế bộ tăng áp DC-DC có tích hợp thuật toán tìm điểm công suất cực đại MPPT
• 1.10. Cách tiếp cận. Đề xuất hướng giải quyết
• 1.11. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ LÀM VIỆC CỦA BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC NGUỒN PIN MẶT TRỜI
• 2.1. Mô hình hệ thống nguồn Pin mặt trời
• 2.2. Mô hình Pin mặt trời
• 2.3. Mô hình bộ tăng áp DC-DC
• 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến bộ biến đổi DC-DC
• 2.5. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến đặc tính PV Cell
• 2.6. Ảnh hưởng của hiện tượng bóng che một phần
• 2.7. Ảnh hưởng của linh kiện điện tử công suất
• 2.8. Ảnh hưởng của tần số điều chế và độ rộng xung đến hiệu suất bộ biến đổi
• 2.9. Hiệu suất của hệ PV với mạch boost truyền thống
• 2.10. Ảnh hưởng của tần số điều chế và độ rộng xung tới hiệu suất mạch boost truyền thống
• 2.11. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CẤU TRÚC BỘ BIẾN ĐỔI TĂNG ÁP DC-DC NGUỒN PIN MẶT TRỜI
• 3.1. Giá trị một số phần tử trong mạch tăng áp DC-DC
• 3.2. Cấu trúc mạch Boost DC-DC
• 3.3. Đề xuất cấu trúc mạch DC-DC
• 3.4. Xác định tỷ số biến đổi điện áp và tổn thất công suất trong mạch DC-DC
• 3.5. Mô phỏng đánh giá cấu trúc bộ tăng áp DC-DC đề xuất
• 3.6. Mô hình thực nghiệm cấu trúc mạch DC-DC đề xuất
• 3.7. Cấu trúc các khối trong mô hình thực nghiệm mạch tăng áp DC-DC
• 3.8. Giải thuật và phần mềm
• 3.9. Kết quả mô hình thực nghiệm
• 3.10. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CẤU TRÚC LIÊN KẾT CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TĂNG ÁP DC-DC NGUỒN PIN MẶT TRỜI
• 4.1. Đặc tính của Pin mặt trời khi làm việc trong điều kiện đồng nhất
• 4.2. Đặc tính của Pin mặt trời khi làm việc trong điều kiện không đồng nhất
• 4.3. Cấu trúc liên kết đề xuất
• 4.4. Xây dựng giải thuật xác định điểm công suất cực đại
• 4.5. Phương pháp tối ưu bầy đàn PSO. Giải thuật đề xuất
• 4.6. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về bộ biến đổi tăng áp DC DC và hệ thống năng lượng mặt trời

Bộ biến đổi tăng áp DC-DC đóng vai trò quan trọng trong hệ thống năng lượng mặt trời, giúp tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Nghiên cứu này tập trung vào việc nâng cao hiệu quả của bộ biến đổi thông qua tối ưu hóa hiệu suất và công nghệ tăng áp. Hệ thống điện mặt trời phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường, do đó, việc quản lý năng lượng và ứng dụng năng lượng tái tạo là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu suất tối đa.

1.1. Khái niệm và vai trò của bộ biến đổi tăng áp DC DC

Bộ biến đổi tăng áp DC-DC là thiết bị chuyển đổi điện áp một chiều từ mức thấp lên mức cao, phù hợp với yêu cầu của hệ thống. Trong hệ thống năng lượng mặt trời, bộ biến đổi này giúp tối ưu hóa năng lượng thu được từ các tấm pin mặt trời. Chuyển đổi năng lượng hiệu quả là yếu tố quyết định đến hiệu suất tổng thể của hệ thống.

1.2. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến hiệu suất

Điều kiện môi trường như bức xạ mặt trời, nhiệt độ và bóng che ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời. Nghiên cứu công nghệ đã chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa các thông số điều khiển như tần số đóng cắt và độ rộng xung có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của bộ biến đổi tăng áp DC-DC.

II. Phương pháp nghiên cứu và tối ưu hóa hiệu suất

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp mô hình hóa và mô phỏng để đánh giá hiệu suất của bộ biến đổi tăng áp DC-DC. Tối ưu hóa hiệu suất được thực hiện thông qua việc điều chỉnh các thông số kỹ thuật như tần số đóng cắt và độ rộng xung. Kết quả cho thấy, việc áp dụng công nghệ tăng áp tiên tiến giúp cải thiện đáng kể hiệu suất chuyển đổi năng lượng.

2.1. Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống

Nghiên cứu sử dụng phần mềm mô phỏng để phân tích hiệu suất của bộ biến đổi tăng áp DC-DC trong các điều kiện khác nhau. Hệ thống điện mặt trời được mô hình hóa để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến hiệu suất chuyển đổi năng lượng.

2.2. Tối ưu hóa thông số điều khiển

Việc tối ưu hóa các thông số điều khiển như tần số đóng cắt và độ rộng xung giúp cải thiện hiệu suất của bộ biến đổi tăng áp DC-DC. Nghiên cứu công nghệ đã chỉ ra rằng, việc điều chỉnh các thông số này có thể giảm thiểu tổn thất năng lượng và tăng hiệu suất chuyển đổi.

III. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng công nghệ tăng áp tiên tiến và tối ưu hóa hiệu suất giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời. Ứng dụng năng lượng tái tạo trong thực tế đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp được đề xuất. Nghiên cứu này đóng góp quan trọng vào việc nâng cao hiệu suất và độ ổn định của các hệ thống năng lượng mặt trời.

3.1. Triển khai thực nghiệm

Nghiên cứu đã triển khai thực nghiệm để kiểm chứng hiệu quả của các giải pháp đề xuất. Bộ biến đổi tăng áp DC-DC được thiết kế và chế tạo để đánh giá hiệu suất trong các điều kiện thực tế. Kết quả cho thấy, hiệu suất chuyển đổi năng lượng được cải thiện đáng kể.

3.2. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng

Kết quả nghiên cứu được đánh giá dựa trên hiệu suất và độ ổn định của hệ thống năng lượng mặt trời. Quản lý năng lượng hiệu quả và ứng dụng năng lượng tái tạo là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu suất tối đa. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các hệ thống năng lượng mặt trời bền vững.