TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ NGUYỄN XUÂN HOÀNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN ĐIỆN TỬ ĐÀ NẴNG, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ GVHD : PGS.TS HÀ ĐẮC BÌNH SVTH : NGUYỄN XUÂN HOÀNG LỚP : K24-EDT MSSV : 24211708419 ĐÀ NẴNG, 2022 MỤC LỜI MỞ ĐẦU 6 PHẦN MỞ ĐẤU 8 1 Tính cấp thiết của đề tài: 8 2 Mục tiêu nghiên cứu: .8 3 Đối tượng nghiên cứu: .8 4 Phạm vi nghiên cứu : .8 5 Phương pháp nghiên cứu: 9 6 Kế hoạch thực hiện: 9 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 11 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ .11 1.2 :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TURBINE GIÓ VÀ MỘT SỐ HỆ THỐNG HIỆN NAY: 15 1.2.1: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Turbine gió trục ngang (HAWT): 18 1.2.2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Turbine gió trục đứng (VAWT): 21 1.3 MÁY PHÁT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU BRUSHLESS KHÔNG CHỔI THAN 3 PHA 24 1.3.1 Ðặt vấn đề .24 1.3.2 Máy phát điện xoay chiều .24 1.3.2.1 Nguyên lý máy phát điện xoay chiều .24 1.3.2.2 Máy phát điện xoay chiều 3 pha 25 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 25 CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ CÔNG SUẤT THẤP 26 2.1 CẤU TRÚC CHUNG 26 2.2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT 27 2.2.1 Đặt vấn đề .27 2.2.2.Tính toán phụ tải chung của một hộ gia đình 27 2.3.Lựa chọn và thiết kế thiết bị 28 2.3.1.Chọn máy máy phát : 28 2.3.2 Tính bán kính cánh quạt rotor 29 2.3.3 Chọn bộ chỉnh lưu : 30 2.3.4 LM7812_IC ổn áp 12v .32 2.3.5.Mach sạc xả và bảo vệ Pin 3s 34 2.3.6 Chọn pin dự trữ 35 CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 MÔI TRƯỜNG THỬ NGHIỆM: 41 3.2 CÁC KỊCH BẢN THỬ NGHIỆM .42 3.2.1 Điện áp khi qua inverter 42 3.2.2 Điện áp qua phụ tải 43 3.2.4 Nhận xét kết quả thực tế 43 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 DANH MỤC BẢNG BIỂUY Bảng 3.1 Bảng kết quả đo thực tế .42 Bảng 3.2 Bảng kết quả đo với đèn 60w 43 DANH MỤC HÌNH VẼY Hình 1-1: 3 trụ điện gió đầu tiên ở Ninh Thuận 14 Hình 1-2-1: hình ảnh cánh quạt thực tế 15 Hình 1-2-2: Turbine gió trục ngang – HAWT 16 Hình 1-2-3: Turbine gió trục đứng (H - rotor) – VAWT 16 Hình 1-2-4: Turbine gió trục đứng (Savonius) – VAWT 17 Hình 1-2-5: Turbine gió trục đứng (spiral) – VAWT 17 Hình 1-2-6: Turbine gió trục đứng (Darreius) – VAWT .18 Hình 1-2-1-1: Cấu tạo Turbine gió trục ngang 18 Hình 1-2-1-2: Nguyên lý làm việc của turbine 20 Hình1-2-2-1: Cấu tạo của Darreius wind turbine 21 Hình 1-2-2-2: Cấu tạo của Savonius wind turbine 22 Hình 1-3-2-1: Cấu tạo máy phát điện 3 pha 25 Hình 2-1: Cấu trúc chung của hệ thống 26 Hình 2.3.1.1 Động Cơ phát điện 28 Hình 2.3.3.1 DIODE cầu 3 pha 50A SQL50A1000V .30 Hình 2.3.3.2 Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển 31 Hình 2.3.3.3 Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha tải thuần trở SQL50A1000V 31 Hình 2.3.4.1Sơ đồ chân LM7812 32 Hình 2.3.4.2 Mạch ứng dụng điển hình LM7812 33 Hình 2.3.4.3: Mạch khử nhiễu dao động .33 Hình 2.3.4.4: Chuyển đổi điện áp 3 pha động cơ sang 1 pha thông qua mạch cầu diot 3 pha 33 Hình 2.3.4.4: Mạch lọc điện áp đầu ra của cầu đi diot 34 Hình 2.3.4.5: Mạch ổn áp sử dụng ic LM7812 để ổn định điện áp đầu ra 12v 34 Hình 2.3.4.5: Mạch sạc bin 3s 34 Hình 2-2-3-10: Pin lưu trữ 36 Hình 2.3.7.1 Mạch kích điện 12VDC lên 220VAC 38 Hình 2.3.7.2 Dạng sóng ngỏ ra của mạch kích điện inverter 39 Hình 2.3.7.3 Mạch nghịch lưu 12 lên 220 sử dụng Mosfet (sóng vuông) 40 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới, nhu cầu sử dụng năng lượng cũng tăng cao Việc phát triển năng lượng tái tạo, tìm ra các nguồn năng lượng sạch, nhất là năng lượng gió, thay thế nguồn năng lượng hóa thạch trở nên rất quan trọng và cần thiết Phát triển “năng lượng xanh” trở thành hướng đi thông minh và xu thế phát triển tất yếu của Việt Nam và cả thế giới Việt Nam được đánh giá là quốc gia có nhiều tiềm năng để phát triển năng lượng mới và năng lượng tái tạo Sự đa dạng của các nguồn năng lượng tái tạo có sẵn trong tự nhiên như mặt trời, gió, thủy điện, sinh khối, thủy triều, dòng chảy,… đã và đang được triển khai trên toàn cầu nhằm giảm thiểu các tác động của biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường Không chỉ ít gây ô nhiễm môi trường mà giảm bớt sự nóng lên của Trái Đất mà các nguồn năng lượng này sẽ không bao giờ cạn kiệt, có khả năng tái tạo và khai thác ở những nơi xa xôi nhất Sau thời gian hơn 4 năm học và tập nghiên cứu tại Trường Đại Học Duy Tân tôi đã được giao đề tài đồ án tốt nghiệp với nội dung: “Xây dựng mô hình hệ thống điện gió” Với sự giúp đỡ ủng hộ của các thầy cô giáo, các bạn bè, gia đình cũng như sự nỗ lực của bản thân đến nay tôi đã hoàn thành bản đồ án với đầy đủ nội dung của đề tài Tuy nhiên, do còn hạn chế về kiến thức, tài liệu tham khảo và trình độ ngoại ngữ, đồng thời thời gian nghiên cứu không dài cũng như đây là một lĩnh vực còn tương đối mới mẻ nên bản đồ án của tôi sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè và những ai quan tâm đến vấn đề này để đồ án tốt nghiệp được hoàn chỉnh và có ý nghĩa hơn Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các cán bộ giảng dạy thuộc Trường Đại học Duy Tân, và đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn và cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Hà Đắc Bình đã trang bị kiến thức, dẫn dắt, chỉ bảo và động viên tôi trong suốt thời gian qua 1 PHẦN MỞ ĐẤU 1 Tính cấp thiết của đề tài: Trong các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển kinh tế xã hội ở Việt Nam đó chính là hệ thống điện lưới Quốc gia Nó có ý nghĩa rất quan trọng song song với sự phát triển nhanh chóng của các lĩnh vực an ninh, quốc phòng, sản xuất, công nghiệp, du lịch, Nhu cầu về sản xuất và tiêu thụ điện năng tăng lên ngày một rõ rệt Trong những năm gần đây các hoạt động nghiên cứu, ứng dụng năng lượng mới và tái tạo để thiết kế những hệ thống phát điện ở nước ta đang phát triển khá mạnh mẽ và rộng khắp Đặc biệt từ lâu con người đã biết sử dụng năng lượng gió để tạo ra cơ năng thay thế cho sức lao động nặng nhọc, điển hình là các thuyền buồn chạy bằng sức gió, các cối xay gió xuất hiện từ thế kỉ XIV Hơn thế nữa từ vài chục năm gần đây với nguy cơ cạn kiệt dần những nguồn nhiên liệu khai thác được từ lòng đất và vấn đề ô nhiễm môi trường do việc đốt hàng ngày một khối lượng lớn các nguồn nhiên liệu hóa thạch Từ những điều kiện và tình hình thực tế trên việc nghiên cứu, sử dụng các dạng năng lượng tái tạo của thiên nhiên trong đó có năng lượng gió lại được nhiều nước trên thế giới đặc biệt được quan tâm Trên cơ sở áp dụng các thành tựu mới của nhiều ngành khoa học tiên tiến thì việc nghiên cứu sử dụng năng lượng gió đã đạt được những tiến bộ rất lớn cả về chất lượng các thiết bị và quy mô ứng dụng Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của sức gió là để tạo ra hệ thống phát điện Vì vậy đề tài “Xây dựng mô hình hệ thống điện gió” mang tính cấp thiết và có ý nghĩa rất quan trọng điều kiện tình hình kinh tế - xã hội ở Việt Nam hiện nay 2 Mục tiêu nghiên cứu: Việc nghiên cứu thực hiên mô hình nhằm mục đích: -Thiết kế, chế tạo tuabin gió trục đứng nhầm vào việc cung cấp năng lượng sạch cho hộ gia đình - Xây dựng và lắp đặt mô hình năng lượng gió gắn lền với thực tế có công xuất 60(w) 3 Đối tượng nghiên cứu: -Tuabine sử dụng năng lượng gió 4 Phạm vi nghiên cứu : 2 Mô hình này được chế tạo nhằm mục đích: - Nghiên cứu thiết kế tuabine gió trục sử dụng để phát điện - Nâng cao tay nghề cho sinh viên học hỏi kinh nghiêm - Biết rõ hơn về nguồn năng lượng tái tạo - Áp dụng vào đời sống 5 Phương pháp nghiên cứu: Để giải quyết được những vấn đề của đề tài đặt ra, sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau đây: - Nghiên cứu lý thuyết điều tuabine gió từ sách và nguồn tài liệu trên internet Nắm được ứng dụng của tuabine gió để thiết kế chế tạo tuabine gió công suất nhỏ Nghiên cứu quá trình làm việc của tuabine gió.Trên cơ sở đó xây dựng các yêu cầu cần thiết để thiết kế tuabine gió hoàn chỉnh - Tổng hợp đánh giá về các nguồn năng lượng mới và tái tạo - Phân tích tiềm năng về nguồn năng lượng gió ở Việt Nam để đưa ra biện pháp sử dụng một cách hợp lý và hiệu quả nhất - Xây dựng nghiên cứu cấu trúc tổng quát hệ thống phát điện bằng sức gió - Tính toán, thiết kế hệ thống phát điện sử dụng năng lượng gió công suất nhỏ ở vùng núi Việt Nam, 6 Kế hoạch thực hiện: Bước 1: Tìm hiểu lý thuyết về năng lượng gió Từ:23/8 Đến: 29/8 Bước 2: Khảo sát các mô hình có liên quan Từ:30/8 Đến:5/9 Bước 3: Thu thập các dữ liệu Từ:6/9 Đến:12/9 Bước 4: Tìm hiểu nguyên lí làm việc Từ:13/9 Đến:19/9 Bước 5: Lên ý tưởng thiết kế Từ:20/9 Đến:26/9 Bước 6: Thiết kế mô hình Từ:27/9 Đến:3/10 3