NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC BỘ BIẾN ĐỔI TĂNG ÁP DC-DC TRONG HỆ THỐNG NGUỒN PIN MẶT TRỜI
Kỹ thuật điện
Luận án "Nghiên cứu nâng cao hiệu quả làm việc bộ biến đổi tăng áp DC-DC trong hệ thống nguồn Pin Mặt trời" giải quyết những thách thức trong việc tối đa hóa công suất phát từ hệ thống pin mặt trời, vốn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường, hiệu suất bộ biến đổi và việc dò tìm điểm công suất cực đại (MPPT) trong các điều kiện vận hành biến đổi. Mục tiêu chính là đề xuất một cấu trúc bộ biến đổi tăng áp DC-DC mới nhằm cải thiện hiệu suất làm việc và hệ số biến đổi điện áp, đồng thời phát triển thuật toán MPPT cho các bộ biến đổi tăng áp DC-DC liên kết trong điều kiện chiếu sáng không đồng nhất.
Về mặt khoa học, nghiên cứu xác định mối quan hệ phụ thuộc giữa độ rộng xung điều chế, tần số đóng cắt và hiệu suất của bộ biến đổi. Luận án đề xuất một cấu trúc bộ biến đổi tăng áp DC-DC mới với hiệu suất cao, dễ điều khiển và hoạt động ổn định, cùng với thuật toán dò tìm điểm công suất cực đại được cải tiến, hướng tới tốc độ xử lý nhanh và đáp ứng quá độ tốt hơn trong điều kiện chiếu sáng không đồng nhất. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu có tiềm năng ứng dụng giúp các nhà thiết kế và sản xuất nâng cao hiệu quả làm việc của bộ nghịch lưu hòa lưới điện, góp phần cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng tái tạo.
Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bộ biến đổi tăng áp DC-DC trong hệ thống nguồn pin mặt trời công suất dưới 1kW, sử dụng các phương pháp phân tích, nghiên cứu lý thuyết, mô hình hóa, mô phỏng và thực nghiệm. Các kết quả đạt được bao gồm việc đánh giá ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến hiệu suất phát công suất, đề xuất cấu trúc bộ biến đổi tăng áp DC-DC dạng xếp tầng với hiệu suất cao (đạt 97,05% khi mô phỏng và 95,1% khi thực nghiệm ở tần số 15kHz) và hoạt động ổn định, cùng với việc xây dựng cấu trúc liên kết mạch DC-DC và thuật toán GMPPT hai giai đoạn. Thuật toán này đã chứng minh khả năng đạt hiệu suất 100% với thời gian hội tụ nhanh (0.0051s), vượt trội so với các giải pháp truyền thống, đặc biệt trong điều kiện bóng che từng phần, giúp nâng cao hiệu quả khai thác năng lượng mặt trời và giảm chi phí vận hành.
Nghiên cứu kết luận rằng việc lựa chọn tần số đóng cắt và độ rộng xung điều chế tối ưu là rất quan trọng để đạt hiệu suất cao. Các hướng nghiên cứu tiếp theo được kiến nghị bao gồm cải tiến mạch DC-DC với tải hỗn hợp, tích hợp bộ nghịch lưu DC-AC để nâng cao chất lượng điện năng đầu ra, và mở rộng quy mô công suất của nguồn pin mặt trời cho các bộ biến đổi phân tán.