ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG
HOẠT ĐỘNG CỦA INVERTER PVH-L2550E
CỦA NHÀ SẢN XUẤT TMEIC
ĐỀ TÀI ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI CÔNG TY EPC SOLAR VN

Người hướng dẫn: TS. GIÁP QUANG HUY
KS. PHẠM HỮU THÀNH
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN THÀNH ĐẠT
Số thẻ sinh viên: 105190380
Sinh viên thực hiện : ĐẶNG VĂN NGHIÊM
Số thẻ sinh viên: 105190401
Lớp: 19TDHCLC5

Đà Nẵng, 7/2023


{Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người hướng dẫn, hoặc thay trang
này bằng Nhận xét của người hướng dẫn}


{Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người phản biện, hoặc thay trang
này bằng Nhận xét của người phản biện}

TĨM TẮT
Tên đề tài: Nghiên cứu khảo sát và mơ phỏng hoạt động của biến tần PVH-L2550E
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt
Số thẻ SV: 105190380 Lớp: 19TDHCLC5
Nội dung tóm tắt: Inverter PVH-L2550E cơng suất 2550kw của nhà sản xuất
TMEIC là loại inverter trung tâm được lắp đặt khá phổ biến tại nhiều dự án solar farm
ở Việt Nam. Việc nghiên cứu khảo sát, mô phỏng hoạt động inverter loại này nhằm
tìm hiểu nguyên lý cấu tạo, hoạt động và các tính năng của nó trong cơng việc
commissioning (cài đặt chảy thử), vận hành, bảo trì và sửa chữa cho các dự án solar
farms tại Việt Nam. Việc nghiên cứu chun sâu hệ inverter cịn giúp cho cơng việc
chẩn đoán và khắc phục lỗi hiệu quả hơn.


{Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người phản biện, hoặc thay trang
này bằng Nhận xét của người phản biện}


LỜI NÓI ĐẦU
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của Thầy TS.
Giáp Quang Huy. Thầy đã hướng dẫn trực tiếp, luôn luôn theo sát và tận tình chỉ dẫn
chúng em từng bước trong suốt quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp này, giúp chúng
em có thể hồn thành Đồ án một cách hoàn thiện nhất và đúng thời hạn. Em xin được
gửi đến tất cả các quý thầy, cô trong trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt là
bộ môn Kỹ Thuật Điều Khiển và Tự Động Hoá, khoa Điện, lời biết ơn chân thành nhất,
những người đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm q báu
của mình cho sinh viên chúng em để hồn thành tốt chương trình học cũng như trong
cơng việc sau này. Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn thầy Đoàn Văn Long (giám đốc
công ty), anh Phạm Hữu Thành các anh kỹ sư khác ở công ty EPC Solar VN đã giúp đỡ

trong quá trình nghiên cứu, khảo sát và tham gia vào các dự án thực tế.

i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu khảo sát và mơ phỏng q trình hoạt động
của biến tần PVH-L2550E của nhà sản xuất TMEIC” là kết quả cơng trình nghiên
cứu của nhóm em. Các số liệu kết quả trong nghiên cứu này là trung thực, chính xác
và chưa từng được cơng bố ở bất kì cơng trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ trong q trình nghiên cứu hồn thành đồ
án này đều đã được cảm ơn và mọi trích dẫn trong đồ án này đều được ghi rõ nguồn
gốc.

Đà Nẵng, ngày 04 tháng 7 năm 2023
Sinh viên thực hiện

ii


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii
DANH SÁCH BẢNG, HÌNH ẢNH .............................................................................vii
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮC ...................................................... xii
Mở đầu ............................................................................................................................1
Chương 1 : Tổng quan về hệ thống điện mặt trời.........................................................3
1.1. Tổng quan về hệ thống điện mặt trời: ..................................................................3
1.1.1. Hệ thống điện mặt trời là gì? .........................................................................3

1.1.2. Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời: .............................................................3
1.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời: .........................................3
1.2. Khảo sát về hệ thống điện mặt trời: ......................................................................4
1.2.1. Hệ thống điện mặt trời nối lưới: ....................................................................4
1.2.2. Hệ thống điện mặt trời không nối lưới: .........................................................4
1.2.3. Hệ thống điện mặt trời lai: .............................................................................4
1.2.4. Chọn lựa hệ thống phù hợp với quy mô: .......................................................4
1.3. Tổng quan về pin quang điện (PV): .....................................................................5
1.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PV: ......................................................5
1.3.2. Tấm PV: .........................................................................................................5
1.3.3. Hệ thống dãy PV: ..........................................................................................6
1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến PV: ......................................................................7
1.3.5. Điểm làm việc công suất cực đại (MPP) và điều khiển MPPT: ....................8
1.4. Tổng quan biến tần trong hệ thống điện mặt trời: ..............................................10
1.4.1. Khái niệm biến tần trong hệ thống điện mặt trời: .......................................10
1.4.2. Phân loại biến tần trong hệ thống điện mặt trời: .........................................11
1.4.3. Nguyên lý hoạt động của biến tần mặt trời: ................................................12
Chương 2 : Nghiên cứu và khảo sát bộ biến tần mặt trời ba pha nối lưới PVH-L2550E
.......................................................................................................................................13
2.1. Tổng quan ...........................................................................................................13
2.1.1. Loại mạch chính: .........................................................................................13
iii


2.1.2. Phương pháp điều khiển: .............................................................................13
2.1.3. Thông số kỹ thuật: .......................................................................................14
2.1.4. Chức năng bảo vệ: .......................................................................................14
2.1.5. Tính năng kết nối lưới: ................................................................................14
2.1.6. Đường cong giảm nhiệt độ: .........................................................................15
2.1.7. Phương pháp nối đất: ...................................................................................15

2.1.8. Cấu tạo: ........................................................................................................16
Chương 3 : Bộ nghịch lưu đa bậc kiểu T và phương pháp điều khiển .....................18
3.1. Tổng quan về bộ nghịch lưu đa bậc: ..................................................................18
3.1.1. Khái niệm : ..................................................................................................18
3.1.2. Phân loại : ....................................................................................................18
3.2. Cấu hình bộ nghịch lưu kiểu T: ..........................................................................19
3.2.1. Cấu trúc liên kết: .........................................................................................19
3.2.2. Cấu hình cơng tắc: .......................................................................................19
3.2.3. Q trình chuyển mạch:...............................................................................20
3.3. Phương pháp điều chế cho bộ nghịch lưu kiểu T: ..............................................21
3.3.1. Phương pháp điều chế vector không gian: ..................................................21
3.3.2. Khái niệm vector không gian: .....................................................................21
3.3.3. Trạng thái hoạt động:...................................................................................21
3.3.4. Xác định vị trí của vector trung bình:..........................................................23
3.3.5. Xác định các vector cơ bản để tạo thành vector trung bình: .......................25
3.3.6. Xác định chu kỳ đóng cắt của linh kiện bán dẫn: ........................................25
Chương 4 : Khảo sát thực tế Inverter PVH-L2550E của nhà sản xuất Tmeic .........31
4.1. Mô tả trạm AC: ...................................................................................................31
4.2. Trang thiết bị của trạm điện mặt trời: .................................................................32
4.3. Quá trình vận hành: ............................................................................................ 33
4.3.1. Vận hành hàng ngày: ...................................................................................33
4.3.2. Khởi động vận hành trạm AC: ....................................................................34
4.3.3. Dừng vận hành: ...........................................................................................35
4.3.4. Trường hợp dừng khẩn cấp: ........................................................................37
iv


4.3.5. Trạng thái vận hành của bộ biến tần: ..........................................................38
4.3.6. Màn hình LCD và chỉ báo đèn LED: ..........................................................40
4.4. Hoạt động của màn hình chính: ..........................................................................42

4.4.1. Màn hình chính (MAIN): ............................................................................42
4.4.2. Màn hình đo:................................................................................................43
4.4.3. Màn hình hoạt động(OPERATION): ..........................................................44
4.4.4. Màn hình trạng thái: ....................................................................................44
Chương 5 : Mơ phỏng hoạt động của biến tần PVH-L2550E bằng phần mềm
Matlab/Simulink ...........................................................................................................45
5.1. Phần mềm Matlab: .............................................................................................. 45
5.2. Mô phỏng và đánh giá chất lượng điều chế biến tần ba pha : ............................ 45
5.2.1. Cấu trúc mô phỏng: .....................................................................................45
5.2.2. Tấm pin PV: ................................................................................................46
5.2.3. Bộ Buck&MPPT: ........................................................................................47
5.2.4. Bộ nghịch lưu IGBT: ...................................................................................51
5.2.5. Mạch lọc nguồn ba pha LC: ........................................................................53
5.2.6. Phần điều khiển: ..........................................................................................55
5.2.7. Đánh giá chất lượng điều chế: .....................................................................59
5.3. Mô phỏng các trạng thái của biến tần:................................................................ 61
5.3.1. Chế độ Dừng:...............................................................................................63
5.3.2. Chế độ chờ: ..................................................................................................64
5.3.3. Trạng thái AC-ARV: ...................................................................................65
5.3.4. Trạng thái DC-ARV: ...................................................................................67
5.3.5. Chế độ chờ kết nối lưới: ..............................................................................67
5.3.6. Lỗi lưới điện hoặc lối ít nghiêm trọng: .......................................................69
5.3.7. Lỗi nghiêm trọng: ........................................................................................70
5.3.8. Nhận xét: .....................................................................................................71
Chương 6 : Xây dựng cơng cụ chẩn đốn hỏng hóc của biến tần.............................72
6.1. Tổng quan: ..........................................................................................................72
6.2. Phân tích lỗi: .......................................................................................................72
v



6.2.1. Phân tích dịng điện đầu ra ở các điều kiện lỗi: ...........................................74
6.2.2. Phân tích điện áp tụ điện DC-link ở các điều kiện bị lỗi: ...........................75
6.3. Đề xuất phương pháp chẩn đốn lỗi: ..................................................................76
6.4. Xây dựng cơng cụ chẩn đoán lỗi trên Matlab/Simulink:....................................79
6.4.1. Thiết kế luật logic mờ trên Matlab ..............................................................79
6.4.2. Xây dựng cơng cụ tính tốn thành phần đầu vào cho bộ Logic mờ: ...........83
6.4.3. Kết quả mô phỏng: ......................................................................................86
6.4.4. Nhận xét kết quả: .........................................................................................88
Kết luận chung và hướng phát triển ............................................................................89

vi


DANH SÁCH BẢNG, HÌNH ẢNH
Bảng 2.1: Loại mạch chính của biến tần .......................................................................13
Bảng 2.2: Phương pháp điều khiển của biến tần ...........................................................13
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của biến tần .....................................................................14
Bảng 3.1: Bảng trạng thái hoạt động của nghịch lưu kiểu T .........................................22
Bảng 3.2: Bảng biểu diễn các giá trị Vector ..................................................................23
Bảng 3.3: Bảng tổ hợp các vector trung bình ................................................................25
Bảng 3.4: Bảng tính thời gian của Sector A ..................................................................27
Bảng 3.5: Tính tốn pha cho mỗi vùng .........................................................................29
Bảng 3.6: Giá trị điện áp mỗi Sector ứng với từng pha.................................................29
Bảng 4.1: Bảng thiết bị trong trạm AC..........................................................................33
Bảng 4.2: Các cấp độ lỗi của biến tần ...........................................................................33
Bảng 4.3: Quá trình khởi động trạm AC .......................................................................35
Bảng 4.4: Quá trình dừng vận hành trạm AC ................................................................36
Bảng 4.5: Trường hợp dừng khẩn cấp trạm AC ............................................................37
Bảng 4.6: Bảng trạng thái vận hành ..............................................................................39
Bảng 4.7: Đèn báo các trạng thái...................................................................................40

Bảng 4.8: Chỉ báo trạng thái hoạt động .........................................................................41
Bảng 4.9: Bảng ký hiệu trên màn hình chính ................................................................42
Bảng 4.10: Bảng ký hiệu trên màn hình Đo đạc ...........................................................43
Bảng 4.11: Bảng ký hiệu trong màn hình hoạt động .....................................................44
Bảng 4.12: Bảng ký hiệu trên màn hình trạng thái ........................................................44
Bảng 5.1: Thông số của hệ thống ..................................................................................46
Bảng 5.2: Thông số tấm PV trong Simulink .................................................................47
Bảng 5.3: Bảng thông số biến tần ..................................................................................47
Bảng 5.4: Quy định đầu vào, đầu ra của khối Chart .....................................................62
Bảng 6.1: Điện áp cực đầu ra theo lỗi cơng tắc .............................................................73
Bảng 6.2: Tóm tắt cơ sở mờ của thành phần đầu vào và đầu ra ....................................79
Bảng 6.3: Giá trị đầu ra của bộ Logic mờ tương ứng với vị trí lỗi từng cơng tắc.........82

vii


Hình 1.1: Cấu tạo các lớp PV ..........................................................................................5
Hình 1.2: Hình dạng Cell, Module và Array của PV ......................................................6
Hình 1.3: Array PV mắc nối tiếp .....................................................................................6
Hình 1.4: Đường đặc tính I-V của Array PV nối tiếp .....................................................6
Hình 1.5: Array PV nối song song và Đường đặc tính I-V của Array PV song song .....7
Hình 1.6: Array PV nối kết hợp song song và nối tiếp ...................................................7
Hình 1.7: Đường đặc tính I-V của Array PV nối tiếp kết hợp song song .......................7
Hình 1.8: Những điểm công suất cực đại theo độ chiếu sáng .........................................8
Hình 1.9: Sơ đồ khối bộ MPPT điều khiển biến đổi DC-DC ..........................................9
Hình 1.10: Bộ biến đổi Buck ...........................................................................................9
Hình 1.11: Thuật tốn MPPT P&O ...............................................................................10
Hình 1.12: Biến tần mặt trời chuỗi ................................................................................11
Hình 1.13: Biến tần mặt trời vi mơ ................................................................................11
Hình 1.14: Biến tần mặt trời chuỗi kết hợp tối ưu.........................................................12

Hình 1.15: Nguyên lý hoạt động của biến tần ...............................................................12
Hình 2.1: Phương pháp nối đất nổi................................................................................15
Hình 2.2: Phương pháp N-cực .......................................................................................15
Hình 2.3: Cấu tạo của biến tần PVH-L2550E ...............................................................16
Hình 3.1: Cấu trúc liên kết của biến tần 3 pha kiểu T ...................................................19
Hình 3.2: Chuyển đổi hai chiều đến điểm giữa có thể được thực hiện với hai IGBT trong
.......................................................................................................................................20
Hình 3.3: Chuyển mạch hiện tại trong quá trình chuyển đổi chuyển mạch (P → 0) đối
với ..................................................................................................................................21
Hình 3.4: Sơ đồ vectơ khơng gian của bộ biến đổi ba cấp ............................................23
Hình 3.5: Phép chuyển đổi từ hệ trục toạ độ abc sang hệ trục 𝛼 − 𝛽 ...........................24
Hình 3.6: Mẫu xung đóng cắt đối xứng .........................................................................28
Hình 3.7: Mẫu xung đóng cắt tính tốn cho pha B........................................................28
Hình 3.8: Hai Sector lệch pha nhau một góc 60o ..........................................................29
Hình 4.1: Nhà máy điện mặt trời TTC Phong Điền ......................................................31
Hình 4.2: Sơ đồ thiết bị trạm điện mặt trời....................................................................31
Hình 4.3: Hình ảnh bên ngồi trạm 5.1MW AC ...........................................................32
Hình 4.4: Vị trí đặt các thiết bị trong Trạm AC ............................................................32
Hình 4.5: Trạng thái chuyển trạng thái vận hành của biến tần PVH-L2550E ..............38

viii


Hình 4.6: Màn hình LCD và LED .................................................................................40
Hình 4.7: Màn hình chính của biến tần .........................................................................42
Hình 4.8: Màn hình hiển thị thơng số đo đạc ................................................................43
Hình 4.9: Màn hình hoạt động .......................................................................................44
Hình 4.10: Màn hình trạng thái .....................................................................................44
Hình 5.1: Mơ phỏng biến tần trên Matlab/Simulink .....................................................46
Hình 5.2: Thơng số tấm pin PV trong Simulink............................................................46

Hình 5.3: Mơ phỏng bộ Buck&MPPT trong Matlab/Simulink .....................................48
Hình 5.4: Code thuật tốn P&O trong Matlab ...............................................................48
Hình 5.5: Điện áp đầu ra khi tấm pin PV có cường độ ánh sáng tối đa ........................49
Hình 5.6: Điện áp đầu ra khi cường độ ánh sáng thay đổi ............................................49
Hình 5.7: Công suất đầu ra khi cường độ ánh sáng đạt cực đại ....................................50
Hình 5.8: Cơng suất đầu ra với cường độ ánh sáng thay dổi ........................................50
Hình 5.9: Hệ số cơng suất của bộ biến tần ....................................................................50
Hình 5.10: Mơ phỏng mạch nghịch lưu IGBT ba pha kiểu T .......................................51
Hình 5.11: Điện áp trên tụ điện DC-link 1 ....................................................................51
Hình 5.12: Điện áp trên tụ điện DC-link 2 ....................................................................52
Hình 5.13: Điện áp đầu ra pha A ...................................................................................52
Hình 5.14: Điện áp đầu ra pha B ...................................................................................53
Hình 5.15: Điện áp đầu ra pha C ...................................................................................53
Hình 5.16: Mạch lọc nguồn ba pha LC trong Simulink ................................................54
Hình 5.17: Điện áp ba pha đầu ra ..................................................................................54
Hình 5.18: Dịng điện ba pha đầu ra ..............................................................................55
Hình 5.19: Biến đổi vector điện áp theo trục toạ độ 𝛼 − 𝛽 trong Simulink..................55
Hình 5.20: Tính tốn vector điện áp Vref và góc 𝜃 ........................................................56
Hình 5.21: Tính tốn vector trung bình đang nằm ở Sector nào ...................................56
Hình 5.22: Tính tốn chỉ số điều chế trong Simulink ...................................................57
Hình 5.23: Xác định vùng tam giác chứa vector trung bình trong Matlab....................57
Hình 5.24: Tính tốn thời gian các vùng trong Simulink ..............................................58
Hình 5.25: Tính các giá trị thanh ghi PWM ..................................................................58
Hình 5.26: Tính tốn thời gian đóng cắt của Sector A ..................................................59
Hình 5.27: Sử dụng chức năng FFT trong Simulink .....................................................60
Hình 5.28: Khối đồ thị được mơ phỏng trong Simulink ...............................................61
Hình 5.29: Quy định trạng thái và điều kiện chuyển trạng thái trong khối Chart .........62
Hình 5.30: Giao diện bảng trạng thái ............................................................................63
Hình 5.31: Giao diện màn hình chính ...........................................................................63


ix


Hình 5.32: Mơ phỏng đo đạc các thơng số ....................................................................63
Hình 5.33: Bảng trạng thái chế độ dừng........................................................................64
Hình 5.34: Màn hình chính ở chế độ dừng ....................................................................64
Hình 5.35: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC ở trạng thái dừng .....................64
Hình 5.36: Bảng trạng thái ở chế độ Chờ ......................................................................65
Hình 5.37: Màn hình chính ở chế độ Chờ .....................................................................65
Hình 5.38: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC ở trạng thái dừng .....................65
Hình 5.39: Bảng trạng thái ở chế độ AC-ARV .............................................................65
Hình 5.40: Màn hình chính ở chế độ AC-ARV.............................................................66
Hình 5.41: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC khi chuyển từ chế độ chờ sang
AC-ARV ........................................................................................................................66
Hình 5.42: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC khi chuyển từ chế độ AC-ARV
sang chờ .........................................................................................................................66
Hình 5.43: Bảng trạng thái ở chế độ DC-ARV .............................................................67
Hình 5.44: Màn hính chính ở chế độ DC-ARV.............................................................67
Hình 5.45: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC ở chế độ AC-ARV ...................67
Hình 5.46: Bảng trạng thái ở chế độ chờ kết nối lưới ...................................................68
Hình 5.47: Màn hình chính ở chế độ chờ kết nối lưới ..................................................68
Hình 5.48: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC khi chuyển từ chế độ DC-ARV
sang chế độ chờ kết nối lưới ..........................................................................................68
Hình 5.49: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC chuyển từ chế độ chờ kết nối lưới
sang chế độ DC-ARV ....................................................................................................69
Hình 5.50: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC chuyển từ chế độ chờ kết nối lưới
sang chế độ chờ .............................................................................................................69
Hình 5.51: Bảng trạng thái khi có lỗi lưới điện hoặc ít nghiêm trọng ..........................69
Hình 5.52: Màn hình chính khi gặp lối lưới điện hoặc lỗi ít nghiêm trọng ..................70
Hình 5.53: Điện áp đầu ra AC khi biến tần đang ở chế độ vận hành và có lỗi xảy ra ..70

Hình 5.54: Màn hình trạng thái khi gặp lỗi nghiêm trọng .............................................70
Hình 5.55: Màn hình chính khi gặp lỗi nghiêm trọng ...................................................71
Hình 5.56: Điện áp DC của tấm pin PV và đầu ra AC khi biến tần đang ở chế độ vận
hành xảy ra lỗi ...............................................................................................................71
Hình 5.57: Biến tần ba pha kiểu-T nối lưới ...................................................................73

x


Hình 6.1: Các đường dẫn ở điều kiện bình thường và bị lỗi trong cơng tắc S1a (a)Dịng
điện lưới dương b) Dịng điện lưới âm ..........................................................................74
Hình 6.2: Dịng điện đầu ra ở các trường hợp lỗi khác nhau (a) Lỗi S1a (b) Lỗi S1b ..75
Hình 6.3: Ảnh hưởng của các vectơ không gian chuyển mạch khác nhau đối với điện áp
của tụ điện liên kết một chiều. .......................................................................................75
Hình 6.4: Điện áp trên hai tụ điện Dc-link ở các lỗi khác nhau ....................................76
Hình 6.5: Quỹ đạo của dịng điện trong mặt phẳng α-β trong các điều kiện lỗi khác nhau
.......................................................................................................................................78
Hình 6.6: Thành phần đầu vào và đầu ra của bộ Fuzzy Logic đề xuất .........................79
Hình 6.7: Luật logic mờ được thiết trong Matlab .........................................................80
Hình 6.8: Thiết kế thành phần đầu vào Id ở bộ Logic mờ ............................................80
Hình 6.9: Thiết kế thành phần đầu vào 𝜙 của bộ Logic mờ..........................................81
Hình 6.10: Thiết kế thành phần đầu vào 𝛥𝑉𝑑𝑐 của bộ Logic mờ .................................81
Hình 6.11: Thiết kế thành phần đầu ra FO của bộ Logic mờ ........................................82
Hình 6.12: Thiết kế Luật cho bộ Logic mờ ...................................................................83
Hình 6.13: Giá trị thành phần đầu vào μId khi có lỗi ....................................................83
Hình 6.14: Tính tốn góc lệch pha bằng tính năng Callback trong Simulink ...............85
Hình 6.15: Đo điện áp chênh lệch 𝛥𝑉𝑑𝑐 trong Simulink ..............................................85
Hình 6.16: Mạch nghịch lưu bị lỗi hở mạch ở công tắc S1a .........................................86
Hình 6.17: Giá trị RMS khi mạch nghịch lưu bị lỗi hở mạch cơng tắc S1a .................86
Hình 6.18: Giá trị đầu ra khi mạch nghịch lưu có lỗi ở cơng tắc S1a ...........................87

Hình 6.19: Giá trị góc lệch pha khi mạch nghịch lưu khi có lỗi cơng tắc S1a ..............87
Hình 6.20: Giá trị điện áp chênh lệch giữa hai bản tụ ...................................................87
Hình 6.21: Kết quả đầu ra sau bộ Fuzzy mờ ứng với trường hợp bị lỗi công tắc S1a ..88

xi


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
CHỮ VIẾT TẮT:
NLMT: Năng lượng mặt trời
PV: Quang điện
MPPT: MPPT viết tắt của Maximum Power Point Tracker, là thuật ngữ trong ngành
điện công nghiệp có nghĩa là theo dõi điểm cơng suất tối đa.
AC: Xoay chiều
DC: Một chiều

xii


Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động Inverter PVH-L2550E

Mở đầu
1. Lý do chọn và mục tiêu của dự án:
- Ngày nay, việc khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng đang trở thành một
vấn đề cấp bách mang tính tồn cầu.
-

Mặt trời là nguồn năng lượng lớn nhất mà con người có thể tận dụng được; với
nhiều ưu điểm như: sạch, đáng tin cậy, gần như vô tận, và có ở khắp nơi dù ít
hay nhiều.


-

Trong một hệ thống điện mặt trời biến tần là bộ phận trung tâm, quan trọng
nhất. Biến tần giúp biến đổi điện áp một chiều từ các tấm pin mặt trời thành
điện áp xoay chiều đưa vào sử dụng.

-

Với các lí do trên, đề tài “Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động biến tần
PVH-L2550E của nhà sản xuất Tmeic” có thể giúp nghiên cứu nhiều hơn về
biến tần mặt trời, có thể thử nghiệm những cải tiến, những trường hợp bị lỗi
cũng như những phương pháp chẩn đoán lỗi.

2. Mục tiêu:
-

Nêu ra các thành phần của hệ thống điện mặt trời.

-

Nêu ra cấu tạo, nguyên lý hoạt động của biến tần PVH-L2550E đặc biệt là mạch
nghịch lưu kiểu T

-

Khảo sát quá trình vận hành thực tế của biến tần PVH-L2550E

-


Đưa ra phương pháp chẩn đoán lỗi cho biến tần.

3. Phương pháp tiến hành:
-

Xem xét lại toàn bộ cơ sở lý thuyết về hệ thống pin NLMT để đưa vào ứng dụng

-

Xây dựng biến tần PVH-L2550E

-

Mô phỏng hoạt động biến tần PVH-L2550E bằng phần mềm Matlab/Simulink

-

Mô phỏng trạng thái lỗi và chẩn đoán lỗi trên mạch nghịch lưu bằng phần mềm
Matlab/Simulink

4. Đối tượng:
-

Inverter PVH-L2550E

1
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt_Đặng Văn Nghiêm

Hướng dẫn: Giáp Quang Huy



Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động Inverter PVH-L2550E

5. Cấu trúc đồ án tốt nghiệp:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về hệ thống điện mặt trời
Chương 2: Nghiên cứu và khảo sát bộ biến tần mặt trời ba pha nối lưới PVHL2550E
Chương 3: Bộ nghịch lưu đa bậc kiểu T và phương pháp điều khiển
Chương 4: Khảo sát thực tế Inverter PVH-L2550E của nhà sản xuất Tmeic
Chương 5: Mô phỏng hoạt động của biến tần PVH-L2550E bằng phần mềm
Matlab/Simulink
Chương 6: Xây dựng cơng cụ chuẩn đốm hỏng hóc của biến tần
Kết luận chung và hướng phát triển.

2
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt_Đặng Văn Nghiêm

Hướng dẫn: TS.Giáp Quang Huy


Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động Inverter PVH-L2550E

Chương 1 : Tổng quan về hệ thống điện mặt trời
1.1. Tổng quan về hệ thống điện mặt trời:
1.1.1. Hệ thống điện mặt trời là gì?
Hệ thống điện mặt trời là hệ thống có tác dụng biến đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp
thành điện năng thông qua các tấm pin mặt trời. Năng lượng mặt trời cung cấp một
nguồn năng lượng vơ hạn, khơng sinh ra khí thải CO2 và đặc biệt là khơng mất chi phí
khi sử dụng, bởi vậy đây là nguồn năng lượng tái tạo vô cùng sạch, đáng tin cậy và mang
nhiều giá trị cho con người.

1.1.2. Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời:
Các thành phần cơ bản tạo nên hệ thống điện mặt trời bao gồm: Các tấm pin mặt trời,
biến tần chuyển đổi điện, hệ thống ắc quy lưu trữ. Mỗi bộ phận đều đóng vai trị quan
trọng khác nhau tạo nên một hệ thống điện mặt trời hiệu quả nhất:
 Hệ thống pin năng lượng mặt trời: Thành phần chính trong pin mặt trời là silic
tinh khiết. Trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng có nhiệm vụ
thu nhận và chuyển hoá năng lượng mặt trời thành điện năng, sau đó cung cấp
nguồn điện cho cả hệ thống hoạt động.
 Bộ biến tần (Inverter): Có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều DC của
pin mặt trời sang điện xoay chiều AC để sử dụng.
 Hệ thống ắc quy lưu trữ: Vì điện mặt trời khơng được sản xuất liên tục do thời
gian chiếu sáng cố định, bởi vậy các bình ắc quy khi này được sử dụng để lưu
trữ nguồn điện. Khi điện lưới bị mất hoặc hệ thống điện mặt trời không sản
xuất ra điện thì các bình ắc quy lưu trữ này sẽ cung cấp cho các tải tiêu thụ từ
hệ thống điện lưới.
1.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời:
Hệ thống điện năng lượng mặt trời dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý học. Hệ
thống những tấm pin năng lượng mặt trời được lắp lên mái nhà hoặc những vị trí có
nhiều ánh sáng mặt trời nhiều nhất. Những tấm pin sẽ có tác dụng hấp thu các photon
trong ánh sáng mặt trời và sản sinh thành dòng điện một chiều.
Dịng điện một chiều này thơng qua bộ chuyển đổi inverter sẽ chuyển dòng điện một
chiều thành dòng điện xoay chiều. Dịng điện xoay chiều này có cùng cơng suất và cùng
tần số với điện hịa lưới.
Tiếp đến, hệ thống này sử dụng sạc năng lượng mặt trời để sạc đầy các ắc quy lưu
trữ, rồi hòa vào mạng lưới điện của nhà nước. Từ đó, cả hai nguồn điện này sẽ cùng lúc
cung cấp điện cho các tải tiêu thụ. Tuy nhiên hệ thống sẽ tự động ưu tiên sử dụng nguồn
3
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt_Đặng Văn Nghiêm

Hướng dẫn: TS.Giáp Quang Huy



Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động Inverter PVH-L2550E

điện mặt trời chỉ khi hệ thống điện mặt trời không sản sinh và cung cấp đủ nguồn điện
sử dụng thì sẽ chuyển sang sử dụng nguồn điện lưới.
1.2. Khảo sát về hệ thống điện mặt trời:
Tất cả các loại hệ thống điện mặt trời đều hoạt động trên nguyên tắc giống nhau. Tuỳ
vào nhu cầu, nơi lắp đặt mà có thể chọn được loại hệ thống phù hợp. Có ba loại hệ thống
năng lượng mặt trời là nối lưới (On-grid), không nối lưới (Off-Grid) và lai (Hybrid).
1.2.1. Hệ thống điện mặt trời nối lưới:
Hệ thống mặt trời nối lưới được kết nối với lưới điện của công ty điện lực. Hệ thống
này lý tưởng cho việc cân bằng sản xuất điện, năng lượng mặt trời biến động dựa trên
điều kiện thời tiết, thời gian trong này và theo mùa. Nếu năng lượng mặt trời thấp, có
thể sử dụng lưới điện để cung cấp năng lượng cho người sử dụng mà không cần lo lắng
đủ năng lương khi mà sản lượng năng lượng thấp. Nếu năng lượng mặt trời tạo ra dư
thừa, có thể chuyển năng lượng này trở lại lưới điện và được trả tiền trong biểu giá từ
công ty điện lực.
1.2.2. Hệ thống điện mặt trời không nối lưới:
Hệ thống không nối lưới không được kết nối với lưới điện và do đó yêu cầu bộ lưu
trữ pin để cân bằng nhu cầu năng lượng. Hệ thống không nối lưới hoàn toàn dựa vào
năng lượng mặt trời. Pin là cần thiết với những hệ thống như vậy, một ngơi nhà hoặc
doanh nghiệp khơng có hệ thống lưu trữ pin sẽ không thể sử dụng điện vào ban đêm. Hệ
thống pin lưu trữ dữ lượng điện dư thừa sẽ sản xuất vào ban ngày, sau đó có thể sử dụng
vào ban đêm để giữ sáng cho đèn. Các hệ thống này hoàn toàn độc lập về năng lượng,
nên rất hạn chế khả năng cung cấp năng lượng cho một nhu cầu lớn.
1.2.3. Hệ thống điện mặt trời lai:
Hệ thống năng lượng mặt trời lai là sự kết hợp giữa nối lưới và không nối lưới. Các
hệ thống này được kết nối với lưới điện và được trang bị hệ thống lưu trữ pin riêng. Các
hệ thống hybrid là tuỳ chọn linh hoạt nhất hiện có, cung cấp khả năng lấy năng lượng

vượt quá khả năng sản xuất năng lượng. Đây là hệ thống duy nhất có thể khả năng trộn
3 nguồn từ lưới điện, pin mặt trời và hệ thống lưu trữ.
1.2.4. Chọn lựa hệ thống phù hợp với quy mơ:
Tuỳ vào nhu cầu, diện tích lắp đặt mà có các giải pháp về hệ thống năng lượng mặt
trời khác nhau.
Đối với hộ gia đình ở các khu vực khó khăn về lưới điện hoặc chưa có lưới điện quốc
gia thì hệ thống điện mặt trời khơng nối lưới sẽ rất phù hợp, những hộ gia đình ở nơng
thơn có diện tích lắp đặt lớn cũng có thể sử dụng hệ thống này. Cịn đối với những hộ
gia đình ở trong hoặc gần thành phố có diện tích lắp đặt tấm pin năng lượng bị giới hạn
4
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt_Đặng Văn Nghiêm

Hướng dẫn: TS.Giáp Quang Huy


Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động Inverter PVH-L2550E

không gian trên mái nhà. Lựa chọn tốt nhất là một hệ thống nối lưới, việc kết nối với
lưới điện là điều quan trọng khi hệ thống năng lượng mặt trời không tạo ra đủ năng
lượng.
Đối với thương mại và công nghiệp, hệ thống nối lưới và hệ thống lai là được chọn
lựa nhiều nhất. Trong công nghiệp và thương mại việc mất điện sẽ ảnh hưởng rất nhiều
đến doanh thu và lợi nhuận của công ty nên việc sử dụng 2 nguồn độc lập hoặc các
nguồn trộn vào nhau sẽ có lợi rất nhiều trong những lúc điện mặt trời khơng sản xuất
kịp. Ngồi ra ở hai hệ thống này nếu điện được sản xuất vượt quá nhu cầu sử dụng thì
sẽ trả ngược lại vào lưới điện để có thể kiếm thêm lợi nhuận từ các nguồn điện dư thừa
đó.
1.3. Tổng quan về pin quang điện (PV):
1.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PV:
Pin quang điện sử dụng chất bán dẫn để biến đổi quang năng thành điện năng. Kỹ

thuật tạo PV rất giống với kỹ thuật tạo ra các linh kiện bán dẫn như transistor, diode…
Nguyên liệu dùng làm pin PV cũng giống như các linh kiện bán dẫn khác thông
thường là tinh thể silicon thuộc nhóm IV.

Hình 1.1: Cấu tạo các lớp PV
1.3.2. Tấm PV:
Một trở ngại của pin PV là điện áp và dịng điện làm việc rất nhỏ. Một pin PV
có điện áp làm việc khoảng 0.6V. Do đó muốn có điện áp làm việc cao đòi hỏi phải
mắc nối tiếp các pin PV lại, muốn có dịng điện làm việc lớn phải mắc song song.

5
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt_Đặng Văn Nghiêm

Hướng dẫn: TS.Giáp Quang Huy


Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động Inverter PVH-L2550E

Hình 1.2: Hình dạng Cell, Module và Array của PV
1.3.3. Hệ thống dãy PV:
- Kết nối nhiều môđun PV sẽ được Array PV. Muốn tăng áp ngõ ra cần nối nối
tiếp nhiều mơđun PV.

Hình 1.3: Array PV mắc nối tiếp

Hình 1.4: Đường đặc tính I-V của Array PV nối tiếp

6
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt_Đặng Văn Nghiêm


Hướng dẫn: TS.Giáp Quang Huy


Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động Inverter PVH-L2550E

-

Nối song song nhiều mơđun PV để tăng dịng điện

Hình 1.5: Array PV nối song song và Đường đặc tính I-V của Array PV
song song
Kết nối hỗn hợp để tăng cả áp và dịng như ở hình

Hình 1.6: Array PV nối kết hợp song song và nối tiếp

Hình 1.7: Đường đặc tính I-V của Array PV nối tiếp kết hợp song song
1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến PV:
Đặc tính của PV bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như cường độ chiếu sáng, nhiệt
độ mơi trường, hiện tượng bóng râm, v.v. Cường độ chiếu sáng càng lớn, thì cơng

7
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt_Đặng Văn Nghiêm

Hướng dẫn: TS.Giáp Quang Huy


Nghiên cứu khảo sát và mô phỏng hoạt động Inverter PVH-L2550E

suất thu được của PV càng cao, dòng Isc tăng lên. Nhưng ngược lại nhiệt độ cao thì
V0 bị suy giảm.

1.3.5. Điểm làm việc công suất cực đại (MPP) và điều khiển MPPT:
1.3.5.1. Điểm làm việc công suất cực đại (MPP):
Điểm công suất cực đại MPP (Maximun Power Point ), tức là điểm làm việc hiệu
quả nhất của PV theo các mức độ bức xạ hấp thu được. Do sự thay đổi theo nhu cầu
của từng loại tải cũng như biến động áng sáng của môi trường nên trong quá trình làm
việc của PV khơng phải lúc nào cũng ở điểm MPP. Xét một đường cong đặc trưng của
PV ở điều kiện chuẩn, nếu cung cấp cho một tải tiêu thụ là điện trở thuần R, thì đường
cong đặt trưng của tải là một đường thẳng qua góc tọa độ và có độ dốc với trục 0V với
tgα =I/R; và điểm giao nhau giữa đường cong PV và R là điểm làm việc. Và điểm làm
việc này suy ra được công suất của PV cung cấp cho tải, nhưng không có nghĩa là tồn
bộ cơng suất của PV được cung cấp cho tải. Như vậy vấn đề đặt ra là sử dụng như thế
nào là hiệu quả nhất.
Do đó, ở mỗi điểm làm việc khác nhau ta sẽ có một công suất khác nhau, vấn đề là
phải xác định vị trí làm việc mà tại đó cơng suất thu được là lớn nhất.

Hình 1.8: Những điểm cơng suất cực đại theo độ chiếu sáng
1.3.5.2. Bộ điều khiển MPPT:
Để thu được công suất cực đại cần xác định điểm MPP, và để đạt được điều này
người ta dùng bộ dị tìm MPPT để tính tốn điểm làm việc cực đại, sau đó điều khiển
bộ DC/DC để đạt được điểm làm việc này.
Thực tế bộ MPPT là một khối nhận lấy các tín hiệu của pin PV (dịng, áp) sau đó
dùng các thuật toán khác nhau để xác định điểm làm việc MPP và truyền các tín hiệu
điều khiển này điều khiển đóng cắt bộ biến đổi điện áp một chiều DC/DC để thu được
công suất lớn nhất.

8
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành Đạt_Đặng Văn Nghiêm

Hướng dẫn: TS.Giáp Quang Huy