Cải tiến thuật toán INC trong điều khiển bám điểm công suất cực đại hệ thống pin mặt trời cấp điện độc lập

iến thuêt toán INC vĆi kích thþĆc bþĆc 
tă điều chînh. 
4.2. Câi tiến thuật toán INC với kích thước 
bước tự điều chînh 
Để khíc phýc nhþợc điểm cûa thuêt toán 
INC vĆi kích thþĆc bþĆc cù định nhþ đã trình 
bày ć trên, sau đåy bài báo sẽ trình bày một câi 
tiến cûa thuêt toán INC vĆi kích thþĆc bþĆc tă 
điều chînh. PhþĄng pháp xác địch kích thþĆc 
bþĆc sẽ đþợc trình bày cý thể nhþ sau: 
Tÿ đþąng đðc tính P - U hình 7 có thể thçy 
lþợng thay đúi dP/dU có liên hệ vĆi kích thþĆc 
bþĆc cûa thuêt toán INC. Giá trị D cûa bộ biến 
đúi DC/DC cûa chu kỳ này sẽ đþợc tëng hoðc 
giâm một lþợng dP/dU cûa chu kỳ trþĆc đó. 
Điều này đþợc thể hiện nhþ sau: 
( ) ( 1) *
dP
D k D k n
dU
   (8) 
Trong đó: n là tham sù. Tham sù này sẽ 
quyết định kích thþĆc bþĆc trong thuêt toán 
INC. Ta có thể viết läi (8): 
( ) ( 1)
( ) ( 1) *
( ) ( 1)
P k P k
D k D k n
U k U k
 
  
 
 (9) 
Khi hệ thùng trong quá trình khći động, vì 
điểm làm việc còn xa so vĆi MPP, nên kích thþĆc 
bþĆc lúc này cæn phâi lĆn để tëng tùc độ cûa hệ 
MPPT. Bći vêy, täi thąi điểm ban đæu, thuêt 
toán có thể să dýng kích thþĆc bþĆc step = 
Dmax. Khi hệ thùng đã gæn đến điểm MPP, 
kích thþĆc bþĆc phâi điều chînh nhô đi để giâm 
să dao động cûa hệ thùng quanh điểm MPP. Và 
để đâm bâo tính høi quy cûa hệ thùng, kích 
thþĆc bþĆc phâi đþợc giĆi hän nhþ sau: 
max
( ) ( 1)
* max
( ) ( 1)
step D
P k P k
n D
U k U k

 
 
 
(10) 
Trong đó: 
max
( ) ( 1)
( ) ( 1)
step D
P k P k
U k U k

 
 
là trị giá 
đþợc xác định täi thąi điểm khći động cûa 
phþĄng pháp INC vĆi kích thþĆc bþĆc cù định. 
Tÿ c÷ng thĀc (10) ta có thể xác định đþợc tham 
sù n theo c÷ng thĀc sau (Fangrui Liu, 2008): 
max
max
( ) ( 1)
:
( ) ( 1)
step D
P k P k
n D
U k U k

 
 
 
 (11) 
Xác định đþợc tham sù n chính là bþĆc then 
chùt trong việc câi tiến phþĄng pháp INC vĆi 
kích thþĆc bþĆc tă điều chînh. Täi thąi điểm 
khći động, tham sù n càng lĆn thì hệ thùng càng 
nhanh đät đến träng thái MPP. Khi gæn đến 
điểm MPP, hệ thùng sẽ tă điều chînh n để kích 
thþĆc bþĆc nhô đi nhìm giâm độ dao động cûa 
hệ thùng quanh điểm MPP, qua đó nång cao 
chçt lþợng cûa hệ MPPT. Đåy chính là điểm þu 
việt cûa să câi tiến trong phþĄng pháp INC vĆi 
kích thþĆc bþĆc tă điều chînh này. 
5. THIẾT LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG VÀ 
PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 
5.1. Thiết lập mô phỏng 
Để kết hợp đþợc þu điểm cûa câ hai phþĄng 
pháp CVT và INC câi tiến vĆi kích thþĆc bþĆc tă 
điều chînh, th÷ng qua phæn mềm MATLAB - 
SIMULINK, bài báo tiến hành thiết lêp m÷ hình 
m÷ phông vĆi sĄ đø nguyên lý nhþ hình 9 và lþu 
đø thuêt toán kết hợp hai phþĄng pháp nhþ 
hình 11. M÷ phông sā dýng mäch tëng áp Boost 
vĆi các th÷ng sù nhþ bâng 1. 
Đỗ Vũ Lực, Kang Jin-song 
793 
Bâng 1. Giá trị thông số mạch tăng áp Boost 
Tham số Đơn vị Giá trị 
Điện áp vào Uin V 220 
Điện áp ra Uout V 500 
Điện áp khởi tạo Uoc V 311 
Điện dung C F 980 
Điện cảm L mH 12,8 
Hình 11. Lưu đồ thuật toán CVT kết hợp INC câi tiến 
Trong giai đoän khći täo ban đæu, hệ thùng 
sā dýng thuêt toán CVT để tëng điện áp đến 
gæn điểm MPP. Sau đó hệ thùng sẽ tiếp týc việc 
điều khiển MPPT vĆi thuêt toán INC câi tiến để 
bám điểm MPP. Kích thþĆc bþĆc sẽ tă điều 
chînh th÷ng qua việc so sánh và lçy giá trị nhô 
hĄn giĂa giá trị Dmax và tích tham sù n vĆi giá 
trị P/U cûa chu kỳ trþĆc. 
M÷ hình m÷ phông hệ thùng điều khiển 
MPPT cûa hệ PV nhþ hình 12. 
5.2. Kết quâ mô phỏng và phân tích 
Kết quâ m÷ phông phþĄng pháp INC vĆi step 
cù định Dmax = 0.5 đþợc thể hiện trong hình 13 và 
kết quâ m÷ phông cûa phþĄng pháp câi tiến INC 
vĆi step tă điều chînh đþợc thể hiện trong hình 14. 
Cải tiến thuật toán INC trong điều khiển bám điểm công suất cực đại hệ thống pin mặt trời cấp điện độc lập 
794 
(a) Mô hình mô phỏng toàn hệ PV 
(b) Mô hình mô phỏng chi tiết bộ điều khiển MPPT 
Hình 12. Mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển MPPT của hệ PV 
trên phần mềm Matlab - Simulink 
Đỗ Vũ Lực, Kang Jin-song 
795 
(a) Tín hiệu điện áp 
(b) Tín hiệu dòng điện 
(c) Tín hiệu công suất 
Hình 13. Kết quâ mô phỏng trường hợp CVT kết hợp INC step cố định Dmax = 0,5 
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
100
200
300
400
500
600
t (s)
D
ie
n
 A
p
 U
 (
V
)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
1
2
3
4
5
6
7
t (s)
D
o
n
g
 d
ie
n
 I
 (
A
) 
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
t (s)
C
o
n
g
 S
u
a
t 
P
 (
W
)
Cải tiến thuật toán INC trong điều khiển bám điểm công suất cực đại hệ thống pin mặt trời cấp điện độc lập 
796 
(a) Tín hiệu điện áp 
(b) Tín hiệu dòng điện 
(c) Tín hiệu công suất 
Hình 14. Kết quâ mô phỏng trường hợp CVT kết hợp INC step tự điều chînh 
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
100
200
300
400
500
600
t(s)
 D
ie
n
 a
p
 U
 (
V
) 
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
1
2
3
4
5
6
7
 t(s)
D
o
n
g
 D
ie
n
 I
 (
A
)
0
100
200
300
400
500
600
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0
100
200
300
400
500
600
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
 t (s)
C
o
n
g
 S
u
a
t 
P
 (
W
)
Đỗ Vũ Lực, Kang Jin-song 
797 
Tÿ kết quâ m÷ phông ta có thể nhên 
thçy đþợc: 
- Trong câ hai trþąng hợp thí nghiệm m÷ 
phông, hệ thùng đều bít đæu làm việc vĆi thuêt 
toán CVT cho đến thąi điểm t = 0,3(s) thì hệ 
thùng đät tĆi träng thái ún định. Tuy nhiên, 
điểm làm việc chþa phâi là điểm MPP bći vêy 
hệ thùng tiếp týc khći täo quá trình dò tìm điểm 
MPP vĆi thuêt toán INC täi thąi điểm t = 0,5(s). 
- Việc kết hợp hai phþĄng pháp CVT và 
INC trong câ 2 thí nghiệm m÷ phông đều đã thu 
đþợc hiệu quâ tùt trong việc đþa hệ nhanh 
chóng đät đến träng thái MPP. 
- Đùi chiếu kết quâ m÷ phông thu đþợc tÿ 
hình 13 và hình 14, nhên thçy phþĄng pháp câi 
tiến thuêt toán INC vĆi kích thþĆc bþĆc tă điều 
chînh có hiệu quâ tùt hĄn. So sánh tín hiệu c÷ng 
suçt thu đþợc tÿ hình 14 và hình 13 cüng thçy 
đþợc phþĄng pháp câi tiến INC vĆi kích thþĆc 
bþĆc tă điệu chînh giúp hệ PV sĆm đät đến điểm 
MPP (t = 1,8s) hĄn so vĆi phþĄng pháp INC vĆi 
kích thþĆc bþĆc cù định (t = 2s). 
- Ngoài ra, quan sát tín hiệu điện áp và 
c÷ng suçt đþợc phóng to cûa 2 thí nghiệm m÷ 
phông trên hình 15 dþĆi đåy ta cüng thçy đþợc 
độ dao động cûa hệ thùng đùi vĆi trþąng hợp 
dùng thuêt toán INC câi tiến cüng đþợc giâm đi 
rõ rệt so vĆi khi dùng thuêt toán INC vĆi step cù 
định. Điều này chĀng minh đþợc tính þu việt 
cûa phþĄng pháp câi tiến thuêt toán INC vĆi 
kích thþĆc bþĆc tă điều chînh so vĆi thuêt toán 
INC vĆi kích thþĆc bþĆc cù định. 
(a) Tín hiệu điện áp và công suất đối với trường hợp dùng thuật toán INC có step cố định 
(b) Tín hiệu điện áp và công suất đối với trường hợp dùng thuật toán INC có step tự điều chỉnh 
Hình 15. Tín hiệu điện áp và công suất phóng to của 2 trường hợp thí nghiệm mô phỏng 
495
500
505
510
515
Uo/V
0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2
3150
3170
3190
3210
3230
3250
t/s
Po/W
490
500
510
520
Uo/V
0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2
3100
3150
3200
3250
3300
t/s
Po/W
Cải tiến thuật toán INC trong điều khiển bám điểm công suất cực đại hệ thống pin mặt trời cấp điện độc lập 
798 
6. KẾT LUẬN 
Bài báo đã xåy dăng đþợc m÷ hình m÷ 
phông cûa hệ PV, khâo sát đþợc să ânh hþćng 
cûa cþąng độ bĀc xä mðt trąi và nhiệt độ đến 
c÷ng suçt phát cûa hệ PV. Mýc tiêu cûa bài toán 
điều khiển MPPT đó là khi sā dýng hệ PV, cho 
dù ć bçt kỳ điều kiện thąi tiết nhþ thế nào, dòng 
c÷ng suçt phát tÿ hệ PV tĆi tâi lu÷n là căc đäi. 
Bài báo đã giĆi thiệu hai thuêt toán điều khiển 
bám điểm c÷ng suçt căc đäi đþợc sā dýng rộng 
rãi CVT và INC, đi såu nghiên cĀu để câi tiến 
thuêt toán INC và kết hợp hai thuêt toán läi täo 
thành một phþĄng pháp điểu khiển MPPT vĆi 
chçt lþợng điều khiển tùt hĄn. Th÷ng qua phæn 
mềm Matlab - Simulink thiết lêp đþợc hệ m÷ 
phông. Kết quâ m÷ phông chĀng minh đþợc tính 
þu việt khi sā dýng phþĄng pháp điều khiển 
dùng câ hai thuêt toán CVT kết hợp INC câi 
tiến có kích thþĆc bþĆc tă điều chînh. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Fangrui Liu, Shanxu Duan, Fei Liu, Bangyin Liu, Yong 
Kang (2008). A Variable Step-size INC MPPT 
Method for PV Systems [J]. IEEE Transactions 
on Industrial Electronics, 55(7): 2622-2628. 
Femia N., G. Petrone, G. Spagnuolo, and M. Vitelli 
(2005). “Optimization of perturb and observe 
maximum power point tracking method” IEEE 
Trans. Power Electron, 20(4): 963-973. 
Nguyen Viet Ngu, Le Thi Minh Tam, Tran Thi 
Thuong, Nguyen Xuan Truong (2015). 
Comparison of INC and P&O Algorithms in 
Maximum Power Point Tracking Control of 
Independently PV System. J. Sci. & Devel, 13. 
Mei Qiang, Mingwei Shan, Liying Liu, J.M. Guerrero 
(2011). A Novel Improved Variable Stepsize 
Incremental resistance MPPT Method for PV 
Systems [J]. IEEE Transactions on Industrial 
Electronics, 58(6): 2427-2434. 
Schoeman J. J. and J. D. Wyk (1982). A simplified 
maximal power controller for Terrestrial 
Photovoltaic panel arrays. in Proc. 13
th
 Annu. 
IEEE Power Electronic Spec. Conf., pp. 361-367. 
Tafticht T., K.Agbossou (2008). An improved 
maximum power point tracking method for 
photovoltaic systems. [J] Renewable Energy, 
33: 1508-151. 
Wang Liping, ZHANG Jiancheng (2011). The 
comparative research and improvement of PV 
maximum power point tracking control methods 
[J]. Power System and Clean Energy, 27(2): 52-55. 
Wu Libo, ZHAO Zheng ming, LIU Jianzheng (2006). 
Research on the stability of MPPT strategy applied 
in single stage grid connected photovoltaic system 
[J]. Proceedings of the CSEE, 26(6): 73-77.