I. Thiết kế bộ điều khiển sạc pin mặt trời
Thiết kế bộ điều khiển sạc là trọng tâm của đề tài, tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí cho hệ thống điện mặt trời độc lập. Bộ điều khiển này được thiết kế để quản lý quá trình sạc pin từ nguồn năng lượng mặt trời, đảm bảo hiệu suất cao và độ bền của hệ thống. Phương pháp thiết kế sử dụng bộ biến đổi DC/DC bán cộng hưởng, giúp giảm tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển đổi.
1.1. Phương pháp ước lượng trạng thái điện lượng
Phương pháp ước lượng trạng thái điện lượng (SOC) được đề xuất nhằm đơn giản hóa quá trình tính toán và giảm chi phí thực hiện. Phương pháp này sử dụng mô hình mạch tương đương của ắc quy chì axit, kết hợp với thuật toán thích nghi để đạt độ chính xác cao với sai số dưới 5%. Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp này hiệu quả trong việc giám sát và cảnh báo nguồn điện cho hệ thống độc lập.
1.2. Bộ biến đổi DC DC bán cộng hưởng
Bộ biến đổi DC/DC bán cộng hưởng được nghiên cứu và thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Phương pháp này giúp giảm tổn thất năng lượng trong quá trình chuyển mạch, đặc biệt ở tần số cao (100kHz). Kết quả thực nghiệm cho thấy hiệu suất của bộ biến đổi đạt khoảng 90%, phù hợp với các hệ thống điện mặt trời công suất nhỏ.
II. Tích hợp cảnh báo nguồn cho hệ thống độc lập
Tích hợp cảnh báo nguồn là một tính năng quan trọng trong đề tài, giúp đảm bảo tính liên tục và ổn định của hệ thống điện mặt trời độc lập. Hệ thống cảnh báo được thiết kế để giám sát trạng thái điện lượng của ắc quy và đưa ra cảnh báo kịp thời khi nguồn điện yếu hoặc sắp hết. Tính năng này đặc biệt hữu ích cho các hệ thống hoạt động ở vùng sâu, vùng xa không có lưới điện.
2.1. Giám sát trạng thái điện lượng
Hệ thống giám sát trạng thái điện lượng (SOC) được tích hợp vào bộ điều khiển sạc, sử dụng phương pháp ước lượng đề xuất để theo dõi và dự đoán tình trạng của ắc quy. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống này có khả năng đưa ra cảnh báo chính xác, giúp người dùng chủ động trong việc quản lý nguồn điện.
2.2. Ứng dụng trong hệ thống độc lập
Hệ thống cảnh báo nguồn được thiết kế để phù hợp với các hệ thống điện mặt trời độc lập công suất nhỏ (dưới 250W). Tính năng này giúp tăng cường độ tin cậy và an toàn cho hệ thống, đặc biệt trong các ứng dụng như hệ thống đo lường, quan trắc môi trường và thủy văn.
III. Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập
Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập là đối tượng nghiên cứu chính của đề tài, tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí cho các hệ thống công suất nhỏ. Hệ thống bao gồm pin mặt trời, ắc quy dự trữ, bộ điều khiển sạc và tải tiêu thụ. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống này có khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả trong các điều kiện thực tế.
3.1. Pin mặt trời và ắc quy dự trữ
Pin mặt trời và ắc quy dự trữ là hai thành phần chính của hệ thống. Pin mặt trời được sử dụng để thu năng lượng từ mặt trời, trong khi ắc quy dự trữ đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hệ thống. Phương pháp ước lượng SOC được áp dụng để quản lý hiệu quả năng lượng dự trữ trong ắc quy.
3.2. Tối ưu hóa hiệu suất hệ thống
Đề tài nghiên cứu và đề xuất các phương pháp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống, bao gồm việc sử dụng bộ biến đổi DC/DC bán cộng hưởng và tích hợp hệ thống cảnh báo nguồn. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống này có khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả trong các điều kiện thực tế.
