THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN ĐIỆN DẪN GIA TĂNG (INC) TRÊN NỀN TẢNG ARDUINO
DOI:
https://doi.org/10.62985/j.huit_ojs.vol26.no4.675Từ khóa:
Điểm công suất cực đại (MPPT), điện dẫn gia tăng (INC), ACS712, điểm công suất cực đại (MPP), pin mặt trời.Tóm tắt
Bài báo trình bày quá trình thiết kế và triển khai một hệ thống điều khiển năng lượng mặt trời tích hợp thuật toán theo dõi điểm công suất cực đại MPPT (Maximum Power Point Tracking), sử dụng phương pháp điện dẫn gia tăng INC (Incremental Conductance). Hệ thống bao gồm phần cứng sử dụng vi điều khiển Arduino, cảm biến dòng ACS712, mạch điều khiển MOSFET và màn hình LCD, cùng phần mềm mô phỏng trên MATLAB/Simulink. Mô hình được đánh giá trong ba điều kiện bức xạ ánh sáng và tải điện khác nhau nhằm kiểm chứng khả năng thích nghi và ổn định của hệ thống. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy hệ thống phản ứng nhanh trước các biến động môi trường; trong thử nghiệm với tấm pin định mức 50 W, công suất đầu ra đo được đạt 19,45-20,66 W ở điều kiện chiếu sáng khảo sát, minh chứng cho khả năng ứng dụng thực tiễn của thuật toán INC. Ngoài ra, thuật toán INC thể hiện ưu thế vượt trội so với các phương pháp MPPT truyền thống như P&O (Perturb and Observe) trong việc giảm dao động công suất, thời gian hội tụ nhanh hơn và nâng cao độ chính xác khi xác định điểm MPP phù hợp cho các ứng dụng năng lượng tái tạo quy mô nhỏ.
Tài liệu tham khảo
[1] M. Derbeli, C. Napole, O. Barambones, J. Sanchez, I. Calvo, and P. Fernández-Bustamante, “Maximum power point tracking techniques for photovoltaic panel: A review and experimental applications,” Energies, vol. 14, no. 22, Art. no. 7806, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/en14227806
[2] H. Abbes, H. Abid, and K. Loukil, “An improved MPPT incremental conductance algorithm using T-S fuzzy system for photovoltaic panel,” International Journal of Renewable Energy Research, vol. 5, pp. 160-167, 2015, https://izlik.org/JA48DX73BY
[3] B. Abdelilah, A. Mouna, N. Kouider M’Sirdi, and A. El Hossain, “Implementation of maximum power point tracking (MPPT) solar charge controller using Arduino,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 353, Art. no. 012024, 2018, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/353/1/012024
[4] L. Bouselham, M. Hajji, B. Hajji, and H. Bouali, “A new MPPT-based ANN for photovoltaic system under partial shading conditions,” Energy Procedia, vol. 111, pp. 924-933, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.255
[5] M. B. Olajide, S. Adeyoye, K. Otesile, D. S. Kuponiyi, and C. S. Odeyemi, “Design and implementation of an Arduino-based MPPT solar charge controller,” NIU Journal of Humanities, vol. 9, pp. 51-60, 2024, doi: https://doi.org/10.58709/niujhu.v9i4.2049
[6] U. U. Khan, M. Raheem, S. Ata, and Z. H. Khan, “Design and implementation of a low-cost MPPT controller for solar PV system,” in Proc. 10th IEEE Int. Conf. Open Source Systems and Technologies (ICOSST), Lahore, Pakistan, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/ICOSST.2016.7838594
[7] B. Subudhi and R. Pradhan, “A comparative study on maximum power point tracking techniques for photovoltaic power systems,” IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 4, no. 1, pp. 89-98, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TSTE.2012.2202294
[8] T. Esram and P. L. Chapman, “Comparison of photovoltaic array maximum power point tracking techniques,” IEEE Trans. Energy Convers., vol. 22, no. 2, pp. 439-449, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/TEC.2006.874230
[9] V. Salas, E. Olías, A. Barrado, and A. Lázaro, “Review of the maximum power point tracking algorithms for stand-alone photovoltaic systems,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 90, no. 11, pp. 1555-1578, 2006, doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2005.10.023
[10] H. Patel and V. Agarwal, “MATLAB-based modeling to study the effects of partial shading on PV array characteristics,” IEEE Trans. Energy Convers., vol. 23, no. 1, pp. 302-310, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/TEC.2007.914308
