Nghiên Cứu Thuật Toán Tìm Điểm Công Suất Lớn Nhất Cho Hệ Thống Điện Mặt Trời Sử Dụng Logic Mờ

LỜI CẢM ƠN

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG

1.1. Giới thiệu chung

1.2. Các dạng năng lượng tái tạo cơ bản

1.2.1. Năng lượng gió

1.2.1.1. Nguyên lý hoạt động tạo năng lượng từ gió

1.2.2. Năng lượng mặt trời

1.2.2.1. Nguyên lý hoạt động tạo năng lượng từ bức xạ mặt trời sử dụng các Parabol

1.2.2.2. Các tấm pin năng lượng mặt trời

1.2.3. Năng lượng thủy điện

1.2.3.1. Nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện

1.2.4. Năng lượng sinh khối

1.2.4.1. Nguyên lý hoạt động tạo năng lượng sinh khối

1.2.5. Năng lượng địa nhiệt

1.2.5.1. Nguyên lý hoạt động của năng lượng địa nhiệt

1.2.6. Năng lượng sóng biển

1.3. Sử dụng năng lượng mặt trời

1.3.1. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời

1.3.2. Lợi ích của năng lượng mặt trời

1.3.3. Ứng dụng năng lượng mặt trời

2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH MÔ PHỎNG PIN PV VÀ CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-DC

2.1. Mô hình pin mặt trời

2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

2.3. Đặc tính làm việc của pin mặt trời

2.3.1. Sơ đồ tương đương của pin mặt trời

2.3.2. Phương trình Kirchoff dòng điện

2.4. Mô phỏng pin mặt trời bằng phần mềm Matlab/Simulink

2.4.1. Sơ đồ mô phỏng pin năng lượng mặt trời

2.4.2. Ảnh hưởng của cường độ sáng đến pin năng lượng mặt trời

2.4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến pin năng lượng mặt trời

2.5. Bộ chuyển đổi DC-DC

2.5.1. Giới thiệu chung

2.5.2. Phân loại các bộ biến đổi DC-DC

2.5.2.1. Bộ biến đổi giảm áp (Buck)

2.5.2.2. Bộ biến đổi tăng áp (Boost)

2.5.2.3. Bộ biến đổi tăng – giảm áp (Buck – Boost)

3. CHƯƠNG 3: THUẬT TOÁN TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT LỚN NHẤT CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI SỬ DỤNG LOGIC MỜ

3.1. Điểm theo dõi công suất cực đại

3.1.1. Giới thiệu về đặc tính tải

3.1.2. Điều khiển chọn điểm công suất cực đại (MPPT)

3.2. Các phương pháp tìm điểm công suất cực đại MPPT

3.2.1. Phương pháp nhiễu loạn và quan sát (P&O)

3.2.2. Phương pháp điện dẫn gia tăng INC

3.2.3. Phương pháp Logic mờ

3.2.3.1. Khái niệm về logic mờ

3.2.3.2. Định nghĩa tập mờ

3.2.3.3. Biến ngôn ngữ

3.2.3.4. Các phép toán trên tập mờ

3.3. Cấu trúc một bộ điều khiển mờ

3.3.1. Nguyên lý điều khiển

3.3.2. Chức năng của từng khối

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT LỚN NHẤT CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI SỬ DỤNG LOGIC MỜ BẰNG MATLAB/SIMULINK

4.1. Thiết kế bộ điều khiển mờ

4.1.1. Trình tự thiết kế

4.1.2. Thuật toán logic mờ

4.2. Quy tắc điều khiển mờ

4.3. Mô phỏng thuật toán tìm điểm công suất lớn nhất cho hệ thống điện mặt trời sử dụng logic mờ bằng phần mềm Matlab – Simulink

4.3.1. Mô phỏng kịch bản 1

4.3.2. Mô phỏng kịch bản 2

4.4. Kiến nghị và hướng phát triển đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu thuật toán tìm điểm công suất lớn nhất

Nghiên cứu về thuật toán tìm điểm công suất lớn nhất cho hệ thống điện mặt trời sử dụng logic mờ đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành năng lượng tái tạo. Năng lượng mặt trời, với tiềm năng vô hạn, cần được khai thác hiệu quả để tối ưu hóa công suất. Việc áp dụng các thuật toán như MPPT (Maximum Power Point Tracking) giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống điện mặt trời. Luận văn này sẽ trình bày tổng quan về các phương pháp hiện có và sự cần thiết của việc nghiên cứu thuật toán mới.

1.1. Giới thiệu về năng lượng mặt trời và hệ thống điện mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo quan trọng, có khả năng cung cấp điện năng cho nhiều ứng dụng. Hệ thống điện mặt trời bao gồm các tấm pin PV, bộ biến đổi DC-DC và các thiết bị điều khiển. Việc hiểu rõ về cấu trúc và hoạt động của hệ thống này là cần thiết để áp dụng các thuật toán tối ưu.

1.2. Tầm quan trọng của việc tìm điểm công suất cực đại

Tìm điểm công suất cực đại (MPP) là yếu tố quyết định trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điện mặt trời. Các phương pháp như P&O và INC có thể không đạt hiệu quả tối ưu trong mọi điều kiện, do đó cần nghiên cứu thêm các thuật toán mới như logic mờ.

II. Thách thức trong việc tối ưu hóa công suất hệ thống điện mặt trời

Mặc dù năng lượng mặt trời có nhiều lợi ích, nhưng việc tối ưu hóa công suất vẫn gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như cường độ bức xạ, nhiệt độ và điều kiện thời tiết có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống. Việc áp dụng các thuật toán tìm điểm công suất cực đại hiện tại vẫn chưa hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu thực tiễn.

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

Cường độ bức xạ và nhiệt độ là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của tấm pin PV. Khi cường độ bức xạ giảm, công suất đầu ra của hệ thống cũng giảm theo. Điều này đòi hỏi các thuật toán phải có khả năng điều chỉnh linh hoạt để tối ưu hóa công suất.

2.2. Hạn chế của các phương pháp MPPT hiện tại

Các phương pháp MPPT như P&O và INC có nhiều hạn chế, bao gồm khả năng bám sát điểm công suất cực đại không cao và tần số dao động lớn. Điều này dẫn đến việc cần thiết phải phát triển các thuật toán mới, như logic mờ, để cải thiện hiệu suất.

III. Phương pháp nghiên cứu thuật toán logic mờ cho MPPT

Luận văn này sẽ trình bày phương pháp nghiên cứu và phát triển thuật toán logic mờ để tìm điểm công suất lớn nhất cho hệ thống điện mặt trời. Phương pháp này được kỳ vọng sẽ cải thiện hiệu suất và độ ổn định của hệ thống trong các điều kiện khác nhau.

3.1. Khái niệm về logic mờ và ứng dụng trong MPPT

Logic mờ là một phương pháp điều khiển thông minh, cho phép xử lý thông tin không chắc chắn và mơ hồ. Ứng dụng của logic mờ trong MPPT giúp cải thiện khả năng bám sát điểm công suất cực đại, đặc biệt trong điều kiện thay đổi nhanh chóng.

3.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ cho hệ thống điện mặt trời

Bộ điều khiển mờ được thiết kế dựa trên các quy tắc điều khiển mờ, cho phép điều chỉnh công suất đầu ra của hệ thống một cách linh hoạt. Việc mô phỏng bộ điều khiển này bằng phần mềm Matlab/Simulink sẽ được trình bày chi tiết trong luận văn.

IV. Kết quả mô phỏng và ứng dụng thực tiễn của thuật toán

Kết quả mô phỏng cho thấy thuật toán logic mờ có khả năng tối ưu hóa công suất đầu ra của hệ thống điện mặt trời tốt hơn so với các phương pháp truyền thống. Việc áp dụng thuật toán này trong thực tiễn sẽ giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

4.1. Kết quả mô phỏng với kịch bản khác nhau

Mô phỏng được thực hiện với nhiều kịch bản khác nhau để đánh giá hiệu suất của thuật toán. Kết quả cho thấy thuật toán logic mờ có khả năng bám sát điểm công suất cực đại tốt hơn, giảm thiểu sự dao động trong công suất đầu ra.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của thuật toán trong hệ thống điện mặt trời

Thuật toán logic mờ có thể được áp dụng trong các hệ thống điện mặt trời quy mô lớn, giúp tối ưu hóa công suất và giảm thiểu chi phí vận hành. Điều này mở ra cơ hội mới cho việc phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam.

V. Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng thuật toán logic mờ có thể cải thiện hiệu suất của hệ thống điện mặt trời. Hướng nghiên cứu tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa hơn nữa thuật toán và áp dụng vào các hệ thống năng lượng tái tạo khác.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy thuật toán logic mờ có khả năng tối ưu hóa công suất đầu ra của hệ thống điện mặt trời, góp phần vào việc phát triển năng lượng tái tạo bền vững.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể bao gồm việc phát triển các thuật toán mới kết hợp với logic mờ, nhằm nâng cao hiệu suất và khả năng ứng dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo khác.