LOGO ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LÀM VIỆC ĐỘC LẬP Giáo viên hướng dẫn : Lê Văn Quyện Giáo viên duyệt : ThS Nguyễn Văn Tấn Sinh viên thực hiện : Ngô Quang Vinh Lớp : 10D2 Khoa : Điện Kỹ Thuật Ngành : Điện Công Nghiệp www.themegallery.com Nội dung trình bày: 1 Tổng quan về hệ thống điện năng lượng mặt trời 2 Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính toán máy biến áp 3 Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển 4 Thiết kế và lắp ráp mô hình 5 Kết luận COMPANY LOGO www.themegallery.com I Tổng quan về hệ thống điện năng lượng mặt trời  Pin mặt trời còn gọi là pin quang điện là thiết bị ứng dụng hiệu ứng quang điện trong bán dẫn (thường gọi là hiệu ứng quang điện trong – quang dẫn) để tạo ra dòng điện một chiều từ ánh sáng mặt trời Hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập COMPANY LOGO www.themegallery.com II Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính toán máy biến áp 1, Bộ biến đổi DC/DC: Bộ giảm áp (buck) Bộ đảo dấu điện áp (buck – boost) Bộ tăng áp (boost) Bộ biến đổi tăng – giảm áp Cúk COMPANY LOGO www.themegallery.com II Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính toán máy biến áp 2, Điều khiển bộ biến đổi DC/DC: Mạch vòng điều khiển điện áp Mạch vòng dòng điện phản hồi COMPANY LOGO www.themegallery.com II Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính toán máy biến áp 3, Bộ biến đổi DC/AC: Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp dạng nửa cầu Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp dạng cầu COMPANY LOGO www.themegallery.com II Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính toán máy biến áp 4, Mạch nạp ắc quy: a) Chế độ làm việc của ắc quy: - Nạp ắc quy: + Chế độ nạp bình thường + Chế độ nạp hoàn thiện + Chế độ nạp cân bằng - Ắc quy phóng: + Độ sâu phóng điện + Mức độ tự phóng điện - Các chế độ của bộ nguồn nạp acquy: Gồm 3 chế độ: + Nạp với dòng không đổi + Nạp với áp không đổi + Nạp nổi COMPANY LOGO www.themegallery.com II Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính toán máy biến áp b) Các tiêu chí lựa chọn acquy: Việc lựa chọn acquy cho hệ PV có thể dựa vào những tiêu chí sau đây: + Phóng sâu (phóng sâu khoảng 70 đến 80%) + Dòng điện nạp/phóng thấp + Thời gian nạp và thời gian phóng + Độ ổn định khi nạp hay phóng + Thời gian tự phóng + Tuổi thọ + Yêu cầu bảo trì + Hiệu quả lưu giữ năng lượng + Giá thành thấp COMPANY LOGO www.themegallery.com II Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính toán máy biến áp 5, Tính toán máy biến áp:   Thiết diện có ích S của lõi thép, tính bằng cm2: bằng thiết diện vật lý ( dài * rộng) nhân với hệ số ghép S = a * b * kg (Với: kg từ 0,85 đến 0,95)  Công suất MBA: S = 1,2 * suy ra P = S2/1,44  Vậy để công suất tầm 40W trở lên thì thiết diện lõi sẽ là: S = 1,2 * = 7,6 (cm2)  Chiều dài và chiều rộng lần lượt là 2cm và 3,9cm  Dòng cuộn sơ cấp: Is = P/Us = 40/12 = 3,33 (A)  Thiết diện dây sơ cấp : Asc = π * dsc2/4 = I1/3 = 3,33/3 = 1,11 (mm2)  Nên đường kính của dây là: dsc = = = 1,19 (mm)  Vậy t chọn dây 1,2 mm COMPANY LOGO www.themegallery.com II Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính toán máy biến áp  Từ mối quan hệ giữa các đại lượng I, U và N ta có:U1   = = suy ra dòng thứ cấp: I2 = 12 x 3,33/220 = 0,182 (A)  Thiết diện dây sơ cấp : Atc = π * dtc2/4 = I2/3 = 0,182/3 = 0,061 (mm2)  Nên đường kính của dây là: dsc = = = 0,278 (mm)  Vậy t chọn dây 0,3 mm  Số vòng dây cần quấn cho cuộn sơ cấp: Ntc = (K*Usc)/S + δ (δ là sai số) = 18,33*12/7,6 = 28,94 (vòng)  Ta chọn 29 vòng COMPANY LOGO www.themegallery.com III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển Sơ đồ toàn hệ thống điều khiển COMPANY LOGO www.themegallery.com III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển Mạch tổng thể hệ thống Mạch hiển thị COMPANY LOGO www.themegallery.com III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển Mạch đo điện áp của pin Mạch đo điện áp, dòng điện phản hồi từ acquy COMPANY LOGO www.themegallery.com III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển Mạch tạo nguồn nuôi cho vi điều khiển Mạch điều khiển động cơ COMPANY LOGO www.themegallery.com III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển Mạch nghịch lưu COMPANY LOGO www.themegallery.com III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển * Giới thiệu chung về PIC 16F877A PIC là gì? PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển đầu tiên của họ: PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A COMPANY LOGO www.themegallery.com III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A COMPANY LOGO www.themegallery.com III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển Thuật toán điều khiển chính Thuật toán nạp ắc quy Thuật toán điều hướng pin COMPANY LOGO www.themegallery.com IV, Thiết kế và lắp ráp mô hình 1 Hệ thống khung đỡ: Cấu tạo khung đỡ tấm pin: 1: Trục quay chính đường kính ngoài Ø 20 2: Pyly truyền động bởi động cơ gắn với khung đỡ phía dưới 3: Ổ bi Ø 17-47, hai ổ bi này sẽ được hàn chặt với khung đỡ 4: Khung đỡ pin Cấu tạo khung đỡ chính 5: Vòng gắn động cơ Đế đỡ III: chiều dài 90 cm, chiều rộng là 35 cm COMPANY LOGO www.themegallery.com IV, Thiết kế và lắp ráp mô hình Mô hình hệ thống năng lượng mặt trời làm việc độc lập COMPANY LOGO www.themegallery.com IV, Thiết kế và lắp ráp mô hình Mạch nghịch lưu Mạch đo dòng, nạp ắc quy và hiển thị COMPANY LOGO www.themegallery.com IV, Thiết kế và lắp ráp mô hình Mạch điều khiển PIC 16F877A Mạch điều khiển động cơ COMPANY LOGO www.themegallery.com V, Kết luận 1 Kết quả: Đề tài đã hoàn thành tốt các nhiệm vụ đặt ra bao gồm tính toán, thiết kế phần cứng và phần mềm điều khiển hệ thống Hệ thống đã điều khiển được hầu hết các thiết bị như: Động cơ, quá trình nạp acquy tự động và đã hoạt động tốt + Ưu điểm : - Đã điều khiển được nạp acquy theo phương pháp nạp ổn dòng và ổn áp đề ra ban đầu - Mạch hoạt động ở chế độ vòng kín, giá trị điện áp, dòng điện acquy được hồi tiếp để đảm bảo điện áp và dòng điện giữ không đổi trong từng giai đoạn nạp - Mạch có chế độ kiểm tra áp acquy đầy thì ngắt Nếu điện áp acquy giảm dưới giá trị cho phép là 10,5V thì nạp tự động trở lại - Mạch điều khiển còn hiển thị tình trạng ắc quy từng thời điểm, tạo thuận lợi cho việc giám sát và điều khiển hệ thống cũng như kịp thời can thiệp trong tình huống xấu nhất COMPANY LOGO www.themegallery.com V, Kết luận + Khuyết điểm : - Mặc dù điều khiển được việc phóng/nạp acquy tuy nhiên cũng khó có thể đạt được chính xác hoàn toàn - Nguồn điện xoay chiều ra khỏi bộ nghịch lưu chưa tốt - Giải pháp về cơ khí chưa phát huy hết hiệu quả, còn rất nhiều hạn chế cần khắc phục 2, Nhận xét : - Đề tài đã hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian thi công, giải pháp công nghệ về cơ khí chưa tốt nên chỉ thi công mô mình với acquy có dung lượng nhỏ 2Ah 3, Hướng phát triển : - Nếu được tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài, nhóm chúng em sẽ hoàn thiện hơn nữa về giải pháp cơ khí, nghiên cứu phát triển mô hình Cụ thể là thiết kế tạo dòng ra là xung hình sin thay cho xung vuông để đáp ứng nhiều nhu cầu sử dụng hơn nữa COMPANY LOGO LOGO Thank You ! ... quan hệ thống điện lượng mặt trời  Pin mặt trời gọi pin quang điện thiết bị ứng dụng hiệu ứng quang điện bán dẫn (thường gọi hiệu ứng quang điện – quang dẫn) để tạo dòng điện chiều từ ánh sáng mặt. .. COMPANY LOGO www.themegallery.com IV, Thiết kế lắp ráp mơ hình Mơ hình hệ thống lượng mặt trời làm việc độc lập COMPANY LOGO www.themegallery.com IV, Thiết kế lắp ráp mơ hình Mạch nghịch lưu Mạch... bày: Tổng quan hệ thống điện lượng mặt trời Giới thiệu biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính tốn máy biến áp Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển Thiết kế lắp ráp mơ hình Kết luận COMPANY