TÊN TRƯỜNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN LẠNH Logo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN LỚP: KHÓA: TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015 www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam LỜI CẢM ƠN Trước khi vào nội dung đồ án tốt nghiệp nhóm đồ án xin chân thành cảm ơn đến thầy ?, giảng viên trường CĐKT Cao Thắng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ nhóm trong suốt quá trình thực hiện để hoàn thành đồ án. Cùng toàn thể thầy cô khoa Điện-Điện Lạnh đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, truyền đạt nguồn kiến thức sâu rộng và những kinh nghiệm quý báu cho nhóm trong suốt thời gian học tại trường. Trên hết nhóm đồ án xin bày tỏ sự kính trọng chân thành và sâu sắc đến gia đình, cha mẹ đã ủng hộ và tạo điều kiện cho nhóm hoàn thành đồ án này. Và cuối cùng nhóm xin cảm ơn đến tất cả bạn bè, những người đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian học tập cũng như trong quá trình thực hiện đồ án này. Mặc dù đã nổ lực hết mình, nhưng do khả năng, kiến thức và thời gian có hạn nên không thể tránh được những sai sót trong lúc thực hiện đồ án này, nhóm đồ án kính mong quý thầy cô chỉ dẫn, giúp đỡ nhóm để ngày càng hoàn thiện hơn kiến thức mình và có thể tự tin bước vào cuộc sống với vốn kiến thức có được! Cuối cùng nhóm đồ án xin chúc các thầy cô khoa Điện-Điện Lạnh dồi dào sức khỏe và luôn thành đạt trong công việc cũng như trong cuộc sống! www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam LỜI NÓI ĐẦU Trong tiến trình phát triển của con người, việc sử dụng năng lượng là đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng nhiều, nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay, chiếm phần chủ yếu là năng lượng tàn dư sinh học như than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên. Kế là năng lượng nước thủy điện, năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối (bio gas, …), năng lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn. Xã hội loài người sẽ không phát triển nếu không có năng lượng. Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế, xã hội và môi trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của các nhà khoa học, kinh tế, các chính trị gia, …và mỗi người chúng ta. Nguồn năng lượng thay thế đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (tái sinh) và đặc biệt là dễ sử dụng. Bạn không nên nghĩ rằng ứng dụng năng lượng mặt trời là công việc của riêng của các nhà khoa học, mà đây cũng chính là nơi bạn có thể phát huy óc sáng tạo, sự khéo léo và tính kiên nhẫn của bạn. Còn gì thú vị hơn khi bạn tự thực hiện và ứng dụng năng lượng mặt trời trong chính ngôi nhà của mình. Nhóm đồ án giới thiệu về các ứng dụng năng lượng mặt trời trong cuộc sống. Các thí nghiệm tương đối đơn giản, chi phí không quá cao và không đòi hỏi kiến thức quá cao nhưng đạt hiệu quả tốt! www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 3 LỜI CẢM ƠN 4 LỜI NÓI ĐẦU 5 MỤC LỤC 6 DANH MỤC BẢNG 10 DANH MỤC HÌNH 11 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG PIN MẶT TRỜI. 1 1.1 Khái niệm năng lượng mặt trời: 1 1.2 Mặt trời và nguồn bức xạ Mặt trời: 1 1.3 Ứng dụng của năng lượng Mặt Trời: 5 1.3.1Ứng dụng của pin mặt trời trong vũ trụ: 9 1.3.2 Ứng dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam: 10 1.4 Các lý do nên sử dụng pin mặt trời: 11 1.5 Những khó khăn khi sử dụng pin năng lượng mặt trời: 13 1.6 Pin mặt trời, cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 14 1.6.1 Cấu tạo : 15 1.6.2 Nguyên lý hoạt động: 19 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI. 23 2.1Thiết kế một hệ thống pin mặt trời: 23 2.2 Các bước thiết kế: 23 2.2.1 Lựa chọn sơ đồ khối: 23 2.2.2 Tính toán hệ nguồn điện pin mặt trời: 23 2.2.3 Tính phụ tải điện theo yêu cầu: 23 2.2.4 Tính năng lượng điện mặt trời cần thiết Ec: 24 2.2.5 Công suất của dàn pin mặt trời: 24 2.2.6 Tính số module mắc song song và nối tiếp: 24 www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam 2.2.7 Tính dung lượng của bộ Ắc-quy: 24 2.3 Thông số kỹ thuật của Pin sử dụng trong mô hình: 25 2.4.1 Thông số một tấm pin mặt trời SC – 140P: 25 2.4.2 Đặc tính tấm pin : 26 2.5 Tính toán giá đỡ khung Pin, chân đế: 27 2.6 Tính chọn hướng đặt pin: 28 2.7 Tính toán và lựa chọn đèn cao áp thay thế năng lượng mặt trời: 31 2.8 Chế tạo khung pin: 32 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH CẢM BIẾN 36 3.1 Mục đích: 36 3.2 Khái quát chung về các linh kiện trong bộ cảm biến: 36 3.2.2 Cảm biến nhiệt độ LM35: 38 3.2.3 Quang trở: 39 3.3 Sơ đồ mô hình, bản vẽ mạch điện, sơ đồ nối dây: 41 3.3.1 Mạch cảm biến: 41 3.3.2 Mạch hiển thị LCD: 42 3.4 Nguyên lý hoạt động của bộ cảm biến: 43 3.5 Nguyên lý hoạt động của mạch hiển thị LCD: 45 3.6 Mô đun cảm biến: 45 3.7 Đánh giá thiết bị 46 CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐO LƯỜNG V-I-P: 47 4.1 Tìm hiểu về MPPT: 47 4.1.1 Giới thiệu chung về MPPT: 47 4.2 Phương pháp điều khiển MPPT: 48 4.2.1 Phương pháp điều khiển PI: 48 4.2.2 Phương pháp điều khiển trực tiếp: 49 4.2.3 Phương pháp điều khiển đo trực tiếp tín hiệu ra: 51 4.3 Giới hạn của MPPT: 53 4.4 Thiết kế module đo lường: 54 www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam 4.4.1 Sơ đồ khối: 54 4.4.2 Sơ đồ nguyên lý: 54 4.4.3 Sơ đồ mạch in: 55 4.5 Nguyên lý hoạt động: 55 4.6 Mạch nguồn 55 4.7 Mạch đo áp: 56 4.7.1 Tìm điện trở: 56 4.8.1 Tìm hiểu về cảm biến dòng: 57 4.8.2 Đo dòng : 58 4.9 Vi xử lý : 58 4.11 Xây đựng và thiết kế module đo lường và module sạc có tích hợp MPPT: 61 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN ẮC-QUY VÀ INVERTER: 62 5.1 Ắc-quy: 62 5.1.1 Giới thiệu về Ắc-quy: 62 5.1.2 Cấu tạo của Ắc-quy 63 5.1.3 Phân loại và nguyên lý hoạt động của Ắc-quy: 63 5.1.3.1 Phân loại: 63 5.1.3.2 Nguyên lý hoạt động của Ắc-quy: 64 5.1.4 Các phương pháp phóng và nạp Ắc-quy: 66 5.1.4.1 Phóng điện Ắc-quy: 66 5.1.4.2 Phóng điện Ắc-quy: 67 5.1.4.2.1 Nạp với dòng điện không đổi: 67 5.1.4.2.2 Nạp với dòng điện giảm dần: 67 5.1.4.2.3 Nạp với điện thế không đổi: 67 5.1.4.2.4 Nạp thay đổi với điện thế không đổi: 68 5.1.5 Các chế độ vận hành: 68 5.1.5.1 Chế độ nạp thường xuyên: 68 5.1.5.2 Chế độ phóng nạp xen kẽ: 69 5.1.6 Tuổi thọ Ắc-quy: 69 5.1.7 Các phương pháp kết nối của Ắc-Quy: 70 www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam 5.1.8 Tính toán battery: 71 5.2. Inverter: 72 5.2.1 Giới thiệu chung về inverter: 72 5.2.2 Nguyên lý hoạt động và phân loại của inverter: 73 5.2.2.1 Nguyên tắc hoạt động: 73 5.2.2.2 Phân loại inverter: 73 5.2.3 Một số nguyên lý kích điện của inverter trong dân dụng: 75 5.2.4. Tính toán bộ inverter : 79 5.2.5 Ưu nhược điểm và phương hướng phát triển của Inverter: 79 5.2.5.1 Ưu điểm: 79 5.2.5.2 Nhược điểm: 79 5.2.5.4 Ví dụ cụ thể về tính toán lựa chọn Ắc-quy và inverter : 79 CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TẢI CHO MÔ HÌNH. 81 6.1. Cơ sở thiết kế máy bơm và hệ thống đèn chiếu sáng: 81 6.2 Tính toán thiết kế tải: 81 6.2.1 Tính toán công suất máy bơm: 81 6.2.2Tính toán, thiết kế hệ thống đèn chiếu sáng: 83 6.2.3. Tính toán thiết kế bộ phận nguồn điện: 84 6.3 Vận hành thiết bị 85 6.3.1 Vận hành thí nghiệm với đèn chiếu sáng, đo các thông số dòng điện, điện áp, công suất tải 85 6.3.2 Vận hành thí nghiệm với đèn chiếu sáng, đo các thông số dòng điện, điện áp, công suất tải 88 6.4. Kết luận 91 6.4.1. Đánh giá 91 6.4.1.1 Ưu điểm 91 6.4.1.2 Nhược điểm 91 6.4.2 Ứng dụng, hướng phát triển của đề tài 92 www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1:Thông số Pin 25 Bảng 2.2: Bảng tra thông số thép (Theo tiêu chuẩn Việt Nam 1656- 1993) 28 Bảng 2.3 Thông số thiết kế giàn khung. 28 Bảng 2.4: Số thứ tự ngày đầu tiên trong tháng 29 Bảng 2.5: Góc đặt pin vào các tháng trong năm. 30 Bảng 5: Số liệu về bức xạ Mặt trời ở Việt Nam 32 Bảng 6.1 Bảng thông số kỹ thuật máy bơm. 82 Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật thiết bị đèn chiếu sáng 83 Bảng 6.3 Thông số Pin. 85 Bảng 6.3.1 Kết quả đo mô đun cấp nguồn trực tiếp từ acquy 86 Bảng 6.3.2 Kết quả đo mô đun cup cấp nguồn cho tải DC thông qua bộ sạc 88 Bảng 6.3.3 Kết quả đo mô đun cup cấp nguồn cho tải DC không kết nối Pin 88 Bảng 6.3.4 Kết quả đo mô đun cấp nguồn trực tiếp từ acquy của tải máy bơm 89 Bảng 6.3.5 Kết quả đo mô đun cup cấp nguồn cho tải máy bơm thông qua bộ sạc 90 Bảng 6.3.6 Kết quả đo mô đun cup cấp nguồn cho tải máy bơm không kết nối Pin 90 www.7gio.com www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam [...]... w Hình1 .8: Nguồn năng lượng mặt trời 11 Hình 1.9: Năng lượng dùng tại chỗ 12 w Hình1 .10: Các phương pháp ứng dụng tiết kiệm 12 Hình 1.12: Cánh đồng pin mặt trời 13 Hình1 .13: Một cell pin mặt trời 14 7 Hình 1.14: Cấu tạo của pin mặt trời .15 Hình 1.15: Các loại cấu trúc tinh thể của pin mặt trời 16 gi Hình 1.16: Một số loại panel pin mặt trời. .. trời 17 Hình1 .17: Quá trình tạo một panel pin mặt trời 18 o Hình 1.18:Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời 19 Hình 1.19: Hệ thống 2 mức năng lượng trong đó E1 < E2 19 Hình 1.20: Các vùng năng lượng 20 co Hình 1.21: Pin mặt trời 22 Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống pin mặt trời 23 Hình 2.2: Sơ đồ tương đương đơn giản của pin mặt trời bao gồm nguồn... dòng mắc m song song và một diode lý tưởng 26 Hình 2.3: Pin mặt trời khi ngắn mạch .26 Hình2 .4: Pin mặt trời khi hở mạch .26 Hình 2.5: Pin mặt trời khi hở mạch, ngắn mạch và khi mắc với tải 27 Hình 2.6: Góc lệch năng lượng và góc tối ưu của Mặt trời và Trái đất 29 Hình 2.7: Góc lệch năng lượng và góc tối ưu của Mặt trời và Trái đất vào buổi trưa.29 www.7gio.com - Diễn... 88 Hình 6.3.4 Sơ đồ kết nối các mô đun cup cấp nguồn cho tải máy bơm thông qua bộ w sạc 89 m co o gi 7 www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam Khoa Điện - Điện Lạnh SVTH: ? CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG PIN MẶT TRỜI 1.1Khái niệm năng lượng mặt trời: Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời, ... Phần năng lượng bức xạ mặt trời truyền tới bề mặt trái đất trong những ngày quang đãng (không có mây) ở thời điểm cao nhất vào khoảng 1000W/m2 1.3 Ứng dụng của năng lượng Mặt Trời: w Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng w quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, ... gần 1000 W/m² năng lượng Mặt Trời tới Trái Đất trong điều kiện trời quang đãng Năng lượng này có thể dùng vào các quá trình tự nhiên hay nhân tạo Quá trình quang hợp trong cây sử dụng ánh sáng mặt trời và chuyển đổi CO2 thành ôxy và hợp chất hữu cơ, trong khi nguồn nhiệt trực tiếp là làm nóng các bình đun nước dùng năng lượng Mặt Trời, hay chuyển thành điện năng bằng các pin năng lượng Mặt Trời GVHD:... phát điện Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lượng mặt trời qua 7 thiết bị biến đổi quang điện Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ và có thể lắp đặt bất kì ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ,ứng dụng năng lượng gi mặt trời dưới dạng này được phát triễn với tốc độ nhanh,nhất là ở các nước phát triễn Ngày nay con người đã ứng dụng Pin mặt trời trong... được w w Hình 1.21: Pin mặt trời m co o gi 7 w GVHD: ? www.7gio.com - Diễn đàn Chia sẻ - Học tập - Giải trí hàng đầu Việt Nam 22 Khoa Điện - Điện Lạnh SVTH: ? CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.1Thiết kế một hệ thống pin mặt trời: Thiết kế một hệ thống pin mặt trời là xây dựng một quan hệ tương thích giữa các thành phần của hệ về mặt định tính và định lượng để... năng lượng từ các hạt nguyên tử khác phóng ra từ mặt w trời 1.2 Mặt trời và nguồn bức xạ Mặt trời: w Mặt trời là một khối khí hình cầu có đường kính 1,390.106km (lớn hơn 110 lần đường kính trái đất), cách xa trái đất 150.106km (bằng một đơn vị thiên văn AU ánh sáng mặt trời cần khoảng 8 phút để vượt qua khoảng này đến trái đất) Khối lượng w mặt trời khoảng Mo = 2.1030kg Nhiệt độ T ở trung tâm mặt trời. .. trong vũ trụ: Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kì đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng không vũ trụ Ứng dụng của pin mặt trời phát triển rất nhanh, nhất là ở các nước phát triển Ngày nay pin mặt trời được ứng dụng trong nhiều dụng cụ cá nhân như máy tính, đồng hồ và các đồ dùng hằng ngày Pin mặt trời còn được dùng để chạy xe ôtô thay thế dần các nguồn năng lượng truyền . VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG PIN MẶT TRỜI. 1.1Khái niệm năng lượng mặt trời: Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời, cộng với một phần nhỏ năng. 12 Hình 1.12: Cánh đồng pin mặt trời. 13 Hình1 .13: Một cell pin mặt trời. 14 Hình 1.14: Cấu tạo của pin mặt trời. 15 Hình 1.15: Các loại cấu trúc tinh thể của pin mặt trời. 16 Hình. MỤC HÌNH 11 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG PIN MẶT TRỜI. 1 1.1 Khái niệm năng lượng mặt trời: 1 1.2 Mặt trời và nguồn bức xạ Mặt trời: 1 1.3 Ứng dụng của năng lượng