Nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng công nghệ tự động xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời dựa theo vị trí địa lí lắp đặt nhằm nâng cao hiệu suất phát điện hệ thống pin mặt trời

81 849 1
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 20/06/2015, 12:22

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY VÀ MA SÁT HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CỬ NHÂN CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài NGHIÊN CỨU, CẢI TIẾN, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG XÁC ĐỊNH VÙNG CỰC ĐẠI NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DỰA THEO VỊ TRÍ ĐỊA LÍ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI Sinh viên thực hiện NGUYỄN ĐĂNG HÀ CN-CĐT 2 K55 Giáo viên hướng dẫn TS. ĐẶNG THÁI VIỆT Giáo viên duyệt HÀ NỘI, 6/2015 Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: NGUYỄN ĐĂNG HÀ Viện: CƠ KHÍ Ngành: CỬ NHÂN CƠ ĐIỆN TỬ Lớp: CỬ NHÂN CƠ ĐIỆN TỬ 2 – K55 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng công nghệ tự động xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời dựa theo vị trí địa lí lắp đặt nhằm nâng cao hiệu suất phát điện hệ thống pin mặt trời. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU Hệ thống dùng cho một hộ gia đình trong một ngày: 700W. Sử dụng tấm pin công suất 200W. NỘI DUNG THUYẾT MINH LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thiết kế hệ thống cơ khí Chương 3: Thiết kế hệ thống điện tử Chương 4: Lập trình điều khiển và giao diện người dùng KẾT LUẬN Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢN VẼ Tên bản vẽ Số lượng Kích thước Bản vẽ lắp ghép cơ khí 01 A0 Bản vẽ các chi tiết cơ khí 01 A0 Bản vẽ sơ đồ thuật toán hệ thống 01 A0 Bản vẽ sơ đồ thuật toán hệ thống thu gọn 01 A0 Bản vẽ sơ đồ mạch điện hệ thống 01 A0 Tổng số bản vẽ 05 TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN - TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN: - NỘI DUNG ĐỒ ÁN: - HÌNH THỨC TRÌNH BÀY: Thuyết minh: Bản vẽ: - NHẬN XÉT KHÁC: - Ý KIẾN ĐÁNH GIÁ: Ngày tháng năm 201 Giáo viên hướng dẫn (ký tên) Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ DUYỆT - NỘI DUNG ĐỒ ÁN: - HÌNH THỨC TRÌNH BÀY: Thuyết minh: Bản vẽ: - NHẬN XÉT KHÁC: Ngày tháng năm 201 Giáo viên duyệt (ký tên) Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC MỤC LỤC 6 MỤC LỤC HÌNH 8 MỤC LỤC BẢNG 11 LỜI NÓI ĐẦU 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 13 1.1. Đặt vấn đề 13 1.2. Mục tiêu của đề tài 13 1.3. Phạm vi nghiên cứu 14 1.4. Lựa chọn phương án thiết kế 14 1.5. Cơ sở lí thuyết của phương pháp bám mặt trời theo tọa độ địa lí 17 1.6. Tổng quan hệ thống 24 1.7. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 25 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 26 2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống cơ khí 26 2.2. Tính toán và lựa chọn công suất tấm pin 26 2.3. Thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí 28 2.4. Tính toán tỉ số truyền 30 2.5. Thiết kế trục 30 2.6. Các chi tiết cơ khí 35 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ 39 3.1. Mạch cảm biến 40 3.2. Mạch so sánh 44 3.3. Mạch xử lý trung tâm 50 3.4. Mạch công suất cho động cơ bước 54 Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.5. Động cơ 56 3.6. Mạch nguồn 59 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG 60 4.1. Nhiệm vụ công việc lập trình 60 4.2. Ngôn ngữ lập trình C cho STM32F103 62 4.3. Phần mềm lập trình Keil uVision5 67 4.4. Mạch và chương trình nạp vi điều khiển STM32F103 72 4.5. Code chương trình 75 4.6. Hoạt động của hệ thống 77 4.7. Giao diện người dùng 78 4.8. Vận hành hệ thống 78 KẾT LUẬN 80 1. Ý nghĩa khoa học và ứng dụng thực tiễn: 80 2. Định hướng phát triển: 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1: Biểu đồ so sánh hiệu suất giữa các phương pháp lắp đặt 15 Hình 1.2: Chuyển động quay theo 2 trục tọa độ 16 Hình 1.3: Sự chuyển động của mặt trời. 17 Hình 1.4: Sự thay đổi góc nghiêng trong năm 18 Hình 1.5: Góc nghiêng vào hạ chí, xuân phân – thu phân, đông chí. 18 Hình 1.6: Góc nhập xạ. 19 Hình 1.7: Góc nhập xạ bằng 0 độ và lên đỉnh đầu vào giữa trưa. 20 Hình 1.8: Minh họa các góc được sử dụng trong công thức 21 Hình 1.9: Góc phương vị 23 Hình 1.10: Sơ đồ tổng quan hệ thống 24 Hình 2.1: Biểu đồ lực tác dụng lên trục 1 31 Hình 2.2: Biểu đồ momen trục 1 32 Hình 2.3: Biểu đồ lực tác dụng lên trục 2 33 Hình 2.4: Biểu đồ momen tác dụng lên trục 2 33 Hình 2.5: Đế 35 Hình 2.6: Ốp trên 35 Hình 2.7: Giá đỡ 36 Hình 2.8: Trục đỡ khâu 2 36 Hình 2.9: Tấm ốp khâu 2 36 Hình 2.10: Bộ truyền trục vít - bánh vít 37 Hình 2.11: Bộ truyền bánh răng 37 Hình 2.12: Mô hình thiết kế 38 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống 39 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý mạch điện 40 Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến 40 Hình 3.4: Hình dạng thực tế và kí hiệu của quang điện trở. 41 Hình 3.5: Nguyên lý xác định hướng mặt trời 41 Hình 3.6: 4 cảm biến đặt tại 4 cạnh của khối lăng trụ 41 Hình 3.7: Bóng của khối trụ theo góc nghiêng của mặt trời 42 Hình 3.8: Cấp điện cho cặp cảm biến trong mạch so sánh. 42 Hình 3.9: Sơ đồ mạch cảm biến hoàn chỉnh 43 Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh 44 Hình 3.11: Các khoảng điện áp đầu vào. 46 Hình 3.12: Mạch so sánh dùng 2 opamp 47 Hình 3.13: Cầu phân áp 47 Hình 3.14: Sơ đồ mạch nguyên lý 49 Hình 3.15: Mạch in mạch so sánh 49 Hình 3.16: Hình 3D mạch so sánh 50 Hình 3.17: Vi điều khiển STM32F103 51 Hình 3.18: Cấu hình STM32F103 52 Hình 3.19: Sơ đồ khối mạch xử lý trung tâm. 52 Hình 3.20: Buttons 52 Hình 3.21: Text LCD 53 Hình 3.22: Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý trung tâm 53 Hình 3.23: Bản vẽ mạch in mạch xử lý trung tâm 54 Hình 3.24: Cấu tạo và kí hiệu transistor lưỡng cực 55 Hình 3.25: Sơ đồ nguyên lý mạch công suất 55 Hình 3.26: Cấu tạo động cơ bước 56 Hình 3.27: Stepper Motor KH42JM2-912 57 Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.28: Đồ thị quan hệ tốc độ - momen 58 Hình 3.29: Sơ đồ các cuộn dây 58 Hình 3.30: Nguồn 12V - 2A 59 Hình 3.31: Mạch ổn áp một chiều 5V 59 Hình 4.1: Phần mềm Keil C Uvision 5 67 Hình 4.2: Tạo project trong Keil C 68 Hình 4.3: Chọn chip 68 Hình 4.4: Cửa sổ project mới 69 Hình 4.5: Thêm file vào project 70 Hình 4.6: Cấu hình cho project 70 Hình 4.7: Nhập tần số thạch anh 71 Hình 4.8: Chọn đường dẫn thư viện 71 Hình 4.9: Viết chương trình trong phần mềm 72 Hình 4.10: Mạch nạp ST-LINK V2. 72 Hình 4.11: Giao diện phần mềm. 73 Hình 4.12: Giao diện cấu hình nạp chíp của ST Vitual Programmer 74 Hình 4.13: Giao diện 74 Nguyễn Đăng Hà CN CĐT 2 – K55 10 [...]... được áp dụng vào thực tế sản xuất và đời sống Vì vậy, nhóm sinh viên em đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng công nghệ tự động xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời dựa theo vị trí địa lí lắp đặt hệ thống pin mặt trời Đề tài là một sản phẩm có tính thực tế cao, được nghiên cứu, chế tạo dựa trên những kiến thức đã học, kế thừa và phát triển những kết quả của các công trình nghiên. .. động bám mặt trời theo tọa độ địa lí Dựa trên nguyên lý được trình bày trong [2] để áp dụng và thiết kế hệ thống trong đồ án tốt nghiệp nhằm nâng cao hiệu suất phát điện của hệ thống pin mặt trời a Sự chuyển động của mặt trời Chuyển động biểu kiến của mặt trời được tạo nên bởi trái đất tự quay quanh mình nó và nghiêng trục trái đất, làm thay đổi góc tới của các tia sáng mặt trời Từ một vị trí cố định trên... mặt trời vuông góc với mặt phẳng tấm pin Tuy nhiên, hệ thống pin mặt trời hiện nay thường được lắp cố định nên làm giảm hiệu suất thu năng lượng của tấm pin Vì vậy để duy trì được hiệu suất của tấm pin ở mức cao nhất giải pháp đưa ra là thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động của tấm pin mặt trời theo hệ vĩ độ của từng địa phương, từ hệ thống vĩ độ của từng địa phương, ta có được góc nhập xạ của mặt. .. chất phân vùng theo vĩ độ, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ tương đối cao, do đó sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam đang được khuyến khích và áp dụng trong lĩnh vực đời sống và sản xuất Muốn thu được năng lượng mặt trời và có thể truyền nó đi được xa hơn, chúng ta cần pin mặt trời để chuyển năng lượng mặt trời từ dạng quang năng sang điện năng Pin năng lượng mặt trời chỉ đạt hiệu suất lớn... theo vùng cực đại năng lượng mặt trời hay là di chuyển theo lịch trình đặt trước • Điều khiển liên tục hay ngắt quãng • Hoạt động cả năm hay loại trừ mùa đông a So sánh giữa các phương pháp lắp đặt tấm pin Đặt cố định Xoay theo 1 trục Xoay theo 2 trục Hiệu suất Thấp Trung bình Cao Độ tin cậy Cao Cao Cao Chi phí Cao Trung bình Thấp Bảng 1.1: So sánh giữa các phương pháp lắp đặt pin mặt trời • Hiệu suất: ... tục xác định vị trí, hướng di chuyển của mặt trời, điều khiển tấm pin luôn vuông góc với các tia nắng Các cảm biến được phủ 1 lớp plastic trong suốt, bền với điều kiện môi trường bên ngoài Do vậy, hệ thống làm việc rất tin cây • Chi phí: giá thành của một hệ thống pin mặt trời phụ thuộc chủ yếu vào số lượng tấm pin và mặt bằng lắp đặt Hệ thống định hướng mặt trời có hiệu suất cao nên sẽ giảm số lượng. .. mặt trời xuất hiện và di chuyển khắp bầu trời Vị trí của mặt trời trên bầu trời phụ thuộc vào điểm ta nhìn trên trái đất, thời gian trong ngày, ngày trong năm Chuyển động biểu kiến này được thể hiện ở hình dưới đây Hình 1.3: Sự chuyển động của mặt trời Chuyển động biểu kiến này có tác động lớn đến lượng điện năng ta thu được vào pin năng lượng mặt trời Khi tia sáng mặt trời chiếu vuông góc với bề mặt. .. tấm pin và mặt bằng lắp đặt so với các hệ thống khác nếu cùng công suất Do đó, chi phí hệ thống giảm • Từ những phân tích trên, ta thấy rằng một hệ thống định hướng mặt trời xoay theo hai trục ưu việt hơn so với các phương pháp khác về hiệu suất, độ tin cậy và chi phí lắp đặt b Phương pháp định hướng Có hai phương pháp khả thi cho việc điều khiển chuyển động Phương pháp thứ nhất là nghiêng tấm pin theo. .. yêu cầu của hệ thống cơ khí • Nhiệm vụ: Cơ cấu cơ khí bao gồm các chi tiết nâng đỡ, điều chỉnh tấm pin chuyển động hướng theo mặt trời • Yêu cầu: - Kết cấu đơn giản - Độ cứng vững và độ bền cao - Chuyển động êm, độ chính xác cao 2.2 Tính toán và lựa chọn công suất tấm pin Theo Cơ sở dữ liệu về bức xạ mặt trời của đài khí tượng NASA thường được dùng trong tính toán lắp đặt tấm điện mặt trời Thì tại... vực chủ yếu Thứ nhất là năng lượng mặt trời được biến đổi trực tiếp thành điện năng nhờ các tế bào quang điện bán dẫn hay còn gọi là pin mặt trời Lĩnh vực thứ hai đó là sử dụng năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt năng, ở đây ta dùng các thiết bị thu bức xạ nhiệt mặt trời và tích trữ nó dưới dạng nhiệt năng Tại Việt Nam, với ưu điểm là một nước có tiềm năng về năng lượng mặt trời, có lãnh thổ trải dài . THIẾT KẾ Nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng công nghệ tự động xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời dựa theo vị trí địa lí lắp đặt nhằm nâng cao hiệu suất phát điện hệ thống pin mặt trời. . và đời sống. Vì vậy, nhóm sinh viên em đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng công nghệ tự động xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời dựa theo vị trí địa lí lắp đặt hệ thống. tài NGHIÊN CỨU, CẢI TIẾN, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG XÁC ĐỊNH VÙNG CỰC ĐẠI NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DỰA THEO VỊ TRÍ ĐỊA LÍ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI Sinh viên thực hiện NGUYỄN ĐĂNG HÀ
- Xem thêm -

Xem thêm: Nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng công nghệ tự động xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời dựa theo vị trí địa lí lắp đặt nhằm nâng cao hiệu suất phát điện hệ thống pin mặt trời, Nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng công nghệ tự động xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời dựa theo vị trí địa lí lắp đặt nhằm nâng cao hiệu suất phát điện hệ thống pin mặt trời, Nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng công nghệ tự động xác định vùng cực đại năng lượng mặt trời dựa theo vị trí địa lí lắp đặt nhằm nâng cao hiệu suất phát điện hệ thống pin mặt trời,  Giải quyết vấn đề của hệ thống cũ, phát triển thêm tính năng để nâng cao hiệu suất hoạt động của tấm pin mặt trời., Hình 1.8: Các góc được sử dụng trong công thức, CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ, Bảng 2.2: Thông số tấm pin mặt trời, Hình 2.4: Biểu đồ momen tác dụng lên trục 2, CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ, - Buttons: gồm 5 phím: MODE, SET, NEXT, ENTER, RESET nhận lệnh từ người vận hành., Hình 3.31: Mạch ổn áp một chiều 5V, VÀ GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm