SLIDE thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời làm việc độc lập

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
COMPANY LOGO
www.themegallery.com
Nội dung trình bày:
Tổng quan về hệ thống điện năng lượng mặt trời
1
Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc quy, tính
toán máy biến áp
2
Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển
3
Thiết kế và lắp ráp mô hình
4
Kết luận
5
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 tăng áp (boost)



Bộ đảo dấu điện áp (buck – 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

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.



II. Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc

quy, tính toán máy biến áp
COMPANY LOGO
www.themegallery.com

Số vòng dây cuộn thứ cấp:
Nsc = (K*Utc)/S + δ (δ là sai số).
= 18,33*220/7,6 = 530,61 (vòng).
Ta chọn 531 vòng.


Tổng hợp tính toán ở trên thì cần biến áp 40W có các thông số sau:
+ chiều dài lõi 3,8 cm ; rộng 2 cm
+ cuộn dây sơ cấp 29 vòng dây với đường kính 1,2 mm
+ cuộn dây sơ cấp 531 vòng dây với đường kính 0,3 mm
II. Giới thiệu về các bộ biến đổi bán dẫn, mạch nạp ắc
quy, tính toán máy biến áp
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 hiển thị
Mạch tổng thể hệ thống
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
Mạch
nghịch
lưu
III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển
COMPANY LOGO
www.themegallery.com
* 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
III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển

COMPANY LOGO
www.themegallery.com
Sơ đồ khối vi điều khiển
PIC16F877A
III, Thiết kế phần cứng, phần mềm mạch điều khiển
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
+ 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.
V, Kết luận