Thiết kế chế tạo biến tần một pha thuần sin để khai thác năng lượng tái tạo

i

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



TRẦN MẠNH QUÂN



THIẾT KẾ CHẾ TẠO BIẾN TẦN MỘT PHA THUẦN SIN
ĐỂ KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 60 52 02.16


NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC



PGS.TS. Lại Khắc Lãi

Thái Nguyên, 2015
ii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện luận văn, Em đã nhận đƣợc sự quan tâm rất
lớn của nhà trƣờng, các khoa, các phòng ban chức năng, các Thầy, Cô giáo và
các bạn học viên.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa sau đại học, các giảng
viên đã tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập ở trƣờng.
Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến Thầy giáo PGS.TS
Lại Khắc Lãi. Trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã tận tình
hƣớng dẫn trong quá trình thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong khoa Điện, bộ
môn Điều khiển tự động hóa, trung tâm thí nghiệm của trƣờng Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất
để em hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã rất cố gắng, song do thời gian, thiết bị, trình độ và kinh
nghiệm còn hạn chế nên luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những
thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của các thầy, cô
giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện và có ý nghĩa ứng
dụng trong thực tế.
Thái nguyên, ngày 25 tháng 12 năm 2014

Tác giả luận văn


Trần Mạnh Quân

iii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Trần Mạnh Quân.
Sinh ngày: 01 tháng 12 năm 1984.
Nơi sinh: Hùng Sơn - Đại Từ - Thái Nguyên.
Học viên lớp Cao học khóa K14 - chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển
và Tự động hóa - Trƣờng Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại
học Thái Nguyên.
Hiện đang công tác tại: Trƣờng Cao đẳng nghề số 1 – Bộ Quốc Phòng.
Địa chỉ: Tổ 27- Phƣờng Quang Trung TP Thái nguyên.
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận khoa học của luận văn
chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi thông tin trích dẫn trong luận văn đều chỉ rõ
nguồn gốc.
Thái nguyên, ngày 25 tháng 12 năm 2014
Tác giả luận văn


Trần Mạnh Quân

iv

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN iii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH VẼ vi
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
1. Mục tiêu luận văn 1
3. Nội dung luận văn 2
CHƢƠNG 1 3
3
3
1.1.1. Năng lƣợng mặt trời 3
1.1.2 . Phổ bức xạ mặt trời 4
7
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHAI THÁC, SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT
TRỜI 7
8
1.2.2. Bếp nấu dùng NLMT 8
9
10
10
1.2.6. 11
11
12

1.3. HƢỚNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 13
1.4. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 16
19
1.5.1. Khái niệm 19
v

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


20
CHƢƠNG 2 22
THIẾT KẾ INVERTER MỘT PHA THUẦN SIN ĐỘC LẬP (IOG -
INVERTER OFF GRID ) 22
2.1. TỔNG QUAN VỀ INVERTER 22
2.1.1. Định nghĩa 22
Inverter hay Inverter 22
2.1.2.Phân loại các bộ Inverter 22
2.2. INVERTER ÁP MỘT PHA 23
2.2.1. Sơ đồ khối Inverter áp một pha 23
2.2.2. Một số sơ đồ Inverter áp một pha 24
2.3. INVERTER ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG HÌNH SIN (SPWM) 28
2. 3.1. . 31
2.3.2. 33
2.3.3.Inverter sử dụng nhiều cấp điện áp một chiều 34
2.4. THIẾT KẾ INVERTE ĐỘC LẬP MỘT PHA THUẦN SIN 37
37
2.4.2. Mạch động lực 44
CHƢƠNG 3 48
BỘ INVERTER THUẦN SIN 48
3.1. Sơ đồ lắp ráp 48

3.2. Kết quả thử nghiệm. 59
PHỤ LỤC 1: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 66


vi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Định nghĩa các vĩ tuyến (a) và kinh tuyến (b)
4
Hình 1.2 : Phổ bức xạ mặt trời bên trong và ngoài bầu khí quyển
5
Hình 1.3. Thái dƣơng năng
8
Hình 1.4. Bếp nấu dùng NLMT
9

9

10
Hình 1.7. Lò sấy sử dụng hệ thống NLMT
10
Hình 1.8. Nhà máy sử dụng Năng lƣợng mặt trời
12
Hình 1.7. Lò sấy sử dụng hệ thống NLMT
12
Hình 1.8. Nhà máy sử dụng Năng lƣợng mặt trời
12

Hình 1.9: Mô hình hệ thống điện mặt trời làm việc độc lập
17
Hình 1.10: Mô hình hệ thống điện mặt trời nối lƣới
18
Hình 1.11: Mô hình hệ thống điện măt trời độc lập.
20
Hình 2.1: Sơ đồ khối inverter áp một pha có biến áp
23
Hình 2.2: Sơ đồ khối inverter áp một pha không có biến áp
24

25

26
Hình 2.5: Đồ thị điện áp ra của sơ đồ hình 2.4
27
Hình 2.6: Sơ đồ Inverter áp một pha dạng cầu chuyển mạch phụ
thuộc theo nhánh (theo pha)
27
Hình

28

30
vii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

30
Hình 2.10: Nghich lƣu sóng vuông
31
Hình 2.11: Dạng sóng của Inverter sóng vuông so với sóng sin
32
Hình 2.12: Sơ đồ ghép bộ lọc LC ở ngõ ra
33
Hình 2.13: Dạng sóng của Inverter sóng vuông với bộ lọc LC
34
Hình 2.14: Biến đổi DC-AC
34
Hình 2.15: Dạng sóng ra
35
Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý
37

38

39
Hình
39

40

40

41

41

42

44

44

46
Hình 3.1: Mạch in chƣa lắp ráp linh kiện
52
Hình 3.2: IC Atmega8
52
Hình 3.3: IC khuếch đại thuật toán LM324N
53
Hình 3.4: Hình ảnh Mosfet công suất IRF3205
53
Hình 3.5: Tranzitor 2N2907 và 2N222
53
viii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


Hình 3.6: Đi ốt chỉnh lƣu và đi ốt ổn áp
54
Hình 3.7: Hình ảnh về tụ điện
54
Hình 3.8: Hình ảnh về Jắc cắm trong mạch
54
Hình 3.9: Hình ảnh rơ le 5 chân
55

55
Hình 3.11: Điện trở
55
Hình 3.12: Phía dƣới của mạch điện
56
Hình 3.13: Phía trên của mạch điện
56
Hình 3.14: Tôn silic làm biến áp công suất
57
Hình 3.15: Khung của biến áp
57
Hình 3.16: Cuộn dây của biến áp công suất
58
Hình 3.17. Kết nối mạch lực
59
Hì
59
100W
60
Hình 3.20: Hình chụp riêng dạng sóng của hình 3.19
60
Hình 3.21: Dạng sóng ra trên tải khi tải là quạt điện 45W
61
Hình 3.22: Hình chụp riêng dạng sóng của hình 3.21
61
30W
62
Hình 3.24: Hình chụp riêng dạng sóng của hình 3.23
62

30W
63
Hình 3.26: Hình chụp riêng dạng sóng của hình 3.25
63
1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thiên nhiên đã ƣu đãi cho loài ngƣời chúng ta một nguồn năng lƣợng
tái tạo vô tân với trữ lƣợng lớn đó là nguồn năng lƣợng mặt trời. Đặc biệt
Việt Nam nằm ở vị trí từ vĩ độ 23023’ Bắc đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm
trong khu vực có cƣờng độ bức xạ mặt trời tƣơng đối cao. Trong đó, nhiều
nhất phải kể đến thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai
Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà
Tĩnh)…
Nguồn năng lƣợng mặt trời có ƣu điểm sạch. Phát triển ngành công
nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lƣợng hóa
thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trƣờng. Vì thế đây đƣợc coi là
nguồn năng lƣợng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lƣợng cũ và
chuyền thống đang ngày càng cạn kiệt.
Để khai thác và sử dụng đƣợc các nguồn năng lƣợng tái tạo một cách
hiệu quả cần có một hệ thống biến đổi nguồn năng lƣợng này thành năng
lƣợng điện truyền thống(AC 220V- 50HZ; 110V- 60HZ) để cung cấp điện
cho các thiết bị điện trong gia đình. Hiện nay trên thị trƣờng thƣờng chỉ có
các bộ biến đổi DC/AC với chất lƣợng điện không cao, các mạch sử dụng
trong bộ biến đổi thƣờng là mạch đa hài với dạng xung vuông sau đó lọc tần
và sửa dạng sóng bằng cấu trúc biến áp và tụ điện nên dạng sóng ra không

chuẩn hình sin. Khi nguồn điện này cung cấp cho các thiết bị điện với thời
gian lâu và công suất lớn sẽ gây cháy và hỏng thiết bị.
Bởi thế thiết kế và chế tạo một hệ thống biến tần OFF GIRD để khai
thác nguồn năng lƣợng tái tạo là việc làm thiết thực, cần thiết và cấp bách.
1. Mục tiêu luận văn
Thiết kế và lắp đặt và thử nghiệm bộ Inverter thuần sin công suất 400-
500W phục vụ khai thác năng lƣợng tái tạo làm việc độc lập
2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


3. Nội dung luận văn
Luận văn bao gồm các chƣơng sau:
 Chƣơng 1: Hệ thống điện mặt trời
 Chƣơng 2: Thiết kế inverter thuần sin một pha độc lập (IOG -
Inverter Off Grid)
 Chƣơng 3: C inverter thuần sin trong IOG
 Kết luận và kiến nghị










3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ

1.1.1. Năng lƣợng mặt trời
Năng lƣợng mặt trời là một trong các nguồn năng lƣợng tái tạo quan
trọng nhất mà thiên nhiên ban tặng cho hành tinh chúng ta. Đồng thời nó
cũng là nguồn gốc của các nguồn năng lƣợng tái tạo khác nhƣ năng lƣợng
gió, năng lƣợng sinh khối, năng lƣợng các dòng sông,… Năng lƣợng mặt trời
có thể nói là vô tận. Tuy nhiên, để khai thác, sử dụng nguồn năng lƣợng này
cần phải biết các đặc trƣng và tính chất cơ bản của nó, đặc biệt khi tới bề mặt
quả đất.
Năng lƣợng khổng lồ từ mặt trời đƣợc xác định là sản phẩm của các phản
ứng nhiệt hạt nhân. Theo thuyết tƣơng đối của Anhstanh và qua phản ứng
nhiệt nhiệt hạt nhân khối lƣợng có thể chuyển thành năng lƣợng. Nhiệt độ mặt
ngoài của mặt trời khoảng 60000K, còn ở bên trong mặt trời nhiệt độ có thể
lên đến hàng triệu độ. Áp suất bên trong mặt trời cao hơn 340.108 MPa. Do
nhiệt độ và áp suất bên trong mặt trời cao nhƣ vậy nên vật chất đã nhanh
chóng bị ion hoá và chuyển động với năng lƣợng rất lớn. Chúng va chạm vào
nhau và gây ra hàng loạt các phản ứng hạt nhân. Ngƣời ta đã xác định đƣợc
nguồn năng lƣợng của mặt trời chủ yếu do hai loại phản ứng hạt nhân gây ra.
Đó là các phản ứng tuần hoàn giữa các hạt nhân Cacbon và Nitơ (C.N) và
phản ứng hạt nhân Proton.Proton.
Khối lƣợng của mặt trời xấp xỉ 2.1027 tấn. Nhƣ vậy để mặt trời chuyến
hoá hết khối lƣợng của nó thành năng lƣợng cần một khoảng thời gian là
15.1013 năm. Từ đó có thể thấy rằng nguồn năng lƣợng mặt trời là khổng lồ
và lâu dài.

4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


1.1.2 . Phổ bức xạ mặt trời
Bức xạ mặt trời có bản chất là sóng điện từ, là quá trình truyền các dao
động điện từ trƣờng trong không gian. Trong quá trình truyền sóng, các vectơ
cƣờng độ điện trƣờng và cƣờng độ từ trƣờng luôn luôn vuông góc với nhau và
vuông góc với phƣơng truyền của sóng điện từ. Quãng đƣờng mà sóng điện từ
truyền đƣợc sau một chu kỳ dao động điện từ đƣợc gọi là bƣớc sóng .
Qủa đất bị bao bọc xung quanh bởi một tầng khí quyển có chiều dày H
khoảng 7991 km bao gồm các phân tử khí, hơi nƣớc, các hạt bụi, các hạt
chất lỏng, chất rắn và các đám mây, Vì vậy, khi bức xạ mặt trời xuyên qua
lớp khí quyển đó để đến đƣợc mặt đất thì năng lƣợng và phổ của nó bị thay
đổi đáng kể.






(a) (b)

Ở bên ngoài lớp khí quyển quả đất, năng lƣợng bức xạ mặt trời là hằng số
và có giá trị là 1353 W/m
2
hằng số mặt trời. Phổ của
bức xạ mặt trời là một đƣờng cong liên tục có năng lƣợng chủ yếu nằm trong
vùng bƣớc sóng từ 0,1 m đến ngoài 3 m (hình 1.3). Đƣờng phân bố phổ

này gần giống đƣờng phân bố phổ bức xạ của một vật đen tuyệt đối ở nhiệt
độ 5726 K. Cực đại của phổ bức xạ mặt trời nằm ở bƣớc sóng 0,48 m và ứng
với mật độ năng lƣợng 2 074W/m
2
.
Kinh tuyÕn gèc
(qua GreenWich)
Kinh tuyÕn
Cùc B¾c
Cùc Nam
O
L
§-êng xÝch
®¹o vÜ tuyÕn 0
VÜ tuyÕn
Cùc B¾c
VÜ ®é
Cùc Nam
O
Hình 1.1: Định nghĩa các vĩ tuyến (a) và kinh tuyến (b)

5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


Khi các tia mặt trời xuyên vào lớp khí quyển quả đất, gặp các phân tử
khí, hơi nƣớc, các hạt bụi, các hạt chất lỏng, … bị tán xạ, phản xạ và hấp thụ
nên một phần năng lƣợng của nó không tới đƣợc mặt đất. Đối với những
ngày trong sáng thì sự suy giảm năng lƣợng của các tia bức xạ mặt trời do ba

quá trình vật lý sau đây xảy ra một cách đồng thời:
. Sự hấp thụ chọn lọc do các phân tử hơi nƣớc H
2
O, O
2
, O
3
và CO
2

. Sự tán xạ Rayleith trên các phân tử khí, các hạt bụi,…
. Tán xạ Mie.
Tán xạ Rayleith là sự tán xạ của tia mặt trời lên các phân tử khí hay các
hạt bụi có kích thƣớc rất nhỏ so với bƣớc sóng của bức xạ. Theo lý thuyết
Rayleith thì hệ số tán xạ trong quá trình này tỷ lệ với
.4
. Một cách gần đúng,
có thể đánh giá rằng, 50% năng lƣợng của các tia bức xạ tán xạ bị mất đi khi
qua lớp khí quyển trái đất, chỉ còn 50% đến đƣợc quả đất theo các hƣớng
khác nhau, và đƣợc gọi là bức xạ nhiễu xạ hay bức xạ tán xạ. Sự tán xạ xảy
ra trên các hạt bụi nói chung có kích thƣớc lớn hơn nhiều so với kích thƣớc
các phân tử khí nên việc tính toán trở nên rất khó khăn. Vì kích thƣớc và mật
độ của chúng biến đổi từ vùng này sang vùng khác, và còn phụ thuộc cả vào
độ cao và thời gian.

Hình 1.2 : Phổ bức xạ mặt trời bên trong và ngoài bầu khí quyển
Bƣớc sóng
( m)
m=0, E
0
=1353W/m
2

Vật đen bức xạ ở T=5726K,
chuẩn về E
0
=1353W/m
2
m=2, E=691,2W/m
2
m=2, không bị hấp thụ
phân tử

240
0

160
0


800

0

0,2

0,8

1,4

2,0

2,6

O
3

H
2
O
O
2

H
2
O
H
2
O
H
2

O,CO
2

H
2
O,
CO
2

Bức xạ phổ (W/m
2
. m)
UV
Nhìn
thấy
6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


Tán xạ Mie là tán xạ xảy ra khi kích thƣớc của các hạt bụi lớn hơn bƣớc
sóng của bức xạ, khi đó sự suy giảm cƣờng độ bức xạ do hai nguyên nhân: do
sự tán xạ thực sự (phân bố lại năng lƣợng tới) và do sự hấp thụ bức xạ bởi
các hạt bụi. Trong nguyên nhân thứ 2, một phần năng lƣợng của bức xạ biến
thành nhiệt. Phần bức xạ còn lại sau tán xạ Mie, hƣớng đến quả đất nên cũng
đƣợc gọi là bức xạ nhiễu xạ.
Do bức xạ bị hấp thụ bởi các phân tử khí O
2
, O
3

ở các vùng cao của lớp
khí quyển nên vùng bƣớc sóng tử ngoại < 0,29 m trong phổ mặt trời đã bị
biến mất khi đến mặt đất. Trong vùng hồng ngoại, sự hấp thụ xảy ra chủ yếu
do hơi nƣớc H
2
O và CO
2
. Kết quả của các quá trình nói trên làm cho cƣờng
độ bức xạ mặt trời tới mặt đất yếu đi rất nhiều so với ở ngoài vũ trụ và đƣờng
cong phân bố phổ của nó ở mặt đất không còn đƣợc liên tục nhƣ ở ngoài khí
quyển quả đất, mà bị “xẻ” thành nhiều “rãnh” hoặc các “vùng rãnh” nhƣ đã
chỉ ra trên hình 1.2.
Trong các ngày mây mù, sự suy giảm bức xạ mặt trời xảy ra còn mạnh
hơn. Một phần đáng kể bức xạ mặt trời bị phản xạ trở lại vũ trụ từ các đám
mây, một phần khác bị các đám mây hấp thụ, phần còn lại truyền đến quả đất
nhƣ là bức xạ nhiễu xạ. Tổng các bức xạ mặt trời bị phản xạ trở lại vũ trụ do
phản xạ và tán xạ từ các đám mây, từ các phân tử khí, từ các hạt bụi và phản
xạ từ mặt đất (bao gồm các vật cản nhƣ nhà cửa, cây cối, ) đƣợc gọi là
Albedo của hệ khí quyển quả đất, và có giá trị vào khoảng 30%.
Tóm lại ở mặt đất nhận đƣợc hai thành phần bức xạ:
. Bức xạ trực tiếp (còn gọi là Trực xạ) là các tia sáng mặt trời đi thẳng từ
mặt trời đến mặt đất, không bị thay đổi hƣớng khi qua lớp khí quyển.
. Bức xạ Nhiễu xạ hay bức xạ khuếch tán gọi tắt là tán xạ là thành phần
các tia mặt trời bị thay đổi hƣớng ban đầu do các nguyên nhân nhƣ tán xạ,
phản xạ,
7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Hƣớng của tia trực xạ phụ thuộc vào vị trí của mặt trời trên bầu trời, tức
là phụ thuộc vào thời gian và địa điểm quan sát. Trong khi đó đối với bức xạ
nhiễu xạ không có hƣớng xác định mà đến điểm quan sát từ mọi điểm trên
bầu trời.
Tổng hai thành phần bức xạ này đƣợc gọi là tổng xạ, nó chiếm khoảng
70% toàn bộ bức xạ mặt trời hƣớng về quả đất.
1.1.3. Tiềm năng năng lƣợng m t trời ở Việt Nam
Việt Nam có bức xạ Mặt Trời vào loại cao trên thế giới, với số giờ nắng
dao động từ 1.600 - 2.600 giờ/năm, đặc biệt là khu vực phía Nam. Việt Nam
hiện có trên 100 trạm quan trắc toàn quốc để theo dõi dữ liệu về năng lƣợng
mặt trời. Tính trung bình toàn quốc thì bức xạ Mặt Trời dao động từ 3,8-5,2
kWh/m2/ngày.
Tiềm năng điện Mặt Trời là tốt nhất ở các vùng từ Thừa Thiên Huế trở
vào miền Nam (bức xạ dao động từ 4,0-5,9 kWh/m2/ngày). Tại miền Bắc,
bức xạ Mặt Trời dao động khá lớn, từ 2,4-5,6 kWh/m2/ngày, trong đó vùng
Đông Bắc trong đó có Đồng bằng sông Hồng có tiềm năng thấp nhất, với thời
tiết thay đổi đáng kể theo mùa[xiv]. Theo các tính toán gần đây, tiềm năng kỹ
thuật cho các hệ hấp thu nhiệt Mặt Trời để đun nƣớc là 42,2 PJ, tiềm năng hệ
điện Mặt Trời tập trung hòa mạng (intergrated PV system) là 1.799 MW và
tiền năng lắp đặt các hệ điện Mặt Trời cục bộ/gia đình (SHS: solar home
sytem) là 300.000 hộ gia đình, tƣơng đƣơng với công suất là 20 MW.
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHAI THÁC, SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT
TRỜI
8

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


:

.






Hình 1.3. Thái dương năng


.
60
o
.
1.2.2. Bếp nấu dùng NLMT

.
9

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN



Hình 1.4. Bếp nấu dùng NLMT
năm –
-
.
1.2.3.
p
.

Hình 1.5
10

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN





–
.
1.2.4.
v
.







Hình 1.6

1.2.5. Th
iệ

. Hình 1.7. Lò sấy sử dụng hệ thống NLMT
11

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


1.2.6.
.
1.2.7.


12

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


.
ng
.
1.2.8
.
400
0
1500
0
– Solar power tower ”

Tháp năng lượng mặt trời Nhà máy điện mặt trời
Hình 1.8. Nhà máy sử dụng Năng lượng mặt trời
13

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


1.3. HƢỚNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI
.
–
.

100 –
175 kcal/cm
2
,năm do đ
, c
: Chƣng
14

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

.
:
-
.
-
85
o
.
-
15

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


nhƣ sử dụng cho các khu dân cƣ.
Để khai thác và sử dụng NLMT một cách hiệu quả cần có một hệ thống
lƣới điện thông minh. Khi có ánh sáng mặt trời sẽ tạo ra năng lƣợng một
chiều (DC), Nguồn năng lƣợng một chiều này đƣợc chuyển đổi thành điện
năng xoay chiều (AC) bởi bộ Inverter. Bộ điều khiển có chức năng truyền
năng lƣợng này đến phụ tải chính để cung cấp điện cho các thiết bị điện trong
gia đình. Đồng thời, điện năng dƣ thừa đƣợc bán trở lại lƣới điện qua đồng hồ
đo để giảm thiểu hóa đơn tiền điện.
Dòng điện sinh ra từ hệ thống pin mặt trời đƣợc sử dụng cho các thiết bị
điện trong nhà để thay cho điện lƣới. Nếu công suất điện sinh ra lớn hơn công
suất điện tiêu thụ thì lƣợng điện thừa sẽ đƣợc nạp vào hệ thống tồn trữ (ắc
quy). Ngƣợc lại, khi lƣợng điện tiêu thụ lớn hơn lƣợng điện mặt trời sinh ra
(vào ban đêm, hay lúc trời nhiều mây…) thì dòng điện sẽ đƣợc lấy thêm từ
lƣới điện nhƣ bình thƣờng, hoặc từ hệ thống tồn trữ (nếu điện lƣới bị cắt).
Về năng lƣợng mặt trời dùng để sản xuất điện hiện nay chủ yếu là
nguồn điện pin mặt trời đƣợc lắp đặt ở khu vực nông thôn, miền núi, hải đảo.

Các hệ thống pin mặt trời đã có mặt ở các tỉnh, thành trong cả nƣớc. Năng
lƣợng mặt trời đƣợc sử dụng chủ yếu cho các mục đích nhƣ: Đun nƣớc nóng,
Phát điện và các ứng dụng khác nhƣ sấy, nấu ăn Với tổng số giờ nắng cao
lên đến trên 2.500 giờ/năm, tổng lƣợng bức xạ trung bình hàng năm vào
khoảng 230-250 kcal/cm2 theo hƣớng tăng dần về phía Nam là điều kiện tốt
cho phát triển các công nghệ năng lƣợng mặt trời.
Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, do đó nhu cầu năng lƣợng
ngày càng tăng với tốc độ tăng trƣởng khoảng (15-20)%. Hiện tại chính sách
quốc gia của Việt Nam về nhu cầu năng lƣợng dựa vào việc thiết lập hệ thống
16

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


các nhà thủy điện, nhà máy nhiệt điện tua bin hơi và tua bin khí, một số nhà
máy điện nguyên tử…
Tuy nhiên, để đảm bảo phát triển bền vững và đặc biệt cân bằng đƣợc
năng lƣợng của quốc gia trong tƣơng lai, Việt Nam đã và đang tập trung
nghiên cứu phát triển các nguồn năng lƣợng mới trong đó Năng lƣợng mặt
trời vẫn là một nguồn năng lƣợng tối ƣu trong tƣơng lai cho điều kiện Việt
Nam đứng về phƣơng diện địa dƣ và nhu cầu phát triển kinh tế. Nguồn năng
lƣợng này sẽ góp phần vào:
+ Hạn chế hiệu ứng nhà kính và sự hâm nóng toàn cầu.
+ Giải quyết ô nhiễm môi trƣờng do việc gia tăng dân số và phát triển xã
hội của quốc gia trên thế giới.
+ Bổ túc vào sự thiếu hụt năng lƣợng trong tƣơng lai khi nguồn năng
lƣợng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt.
Vị trí địa lý đã ƣu ái cho Việt Nam nguồn năng lƣợng tái tạo vô cùng lớn,
đặc biệt là năng lƣợng mặt trời. Việt Nam nằm trong khu vực có cƣờng độ bức
xạ mặt trời tƣơng đối cao, trong đó nhiều nhất phải kể đến TPHCM, tiếp đến

.
1.4. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
Hệ thống điện mặt trời là tổ hợp các thiết bị làm nhiệm vụ biến đổi
năng lƣợng mặt trời thành điện năng, nó bao gồm pin mặt trời biến đổi trực
tiếp bức xạ mặt trời thành điện năng và nhà máy nhiệt điện sử dụng năng
lƣợng mặt trời nhƣ đã trình bày ở chƣơng 1. Trong phạm vi luận văn chỉ đi
sâu phân tích hệ thống điện mặt trời ở dạng thứ nhất, để tiện lợi trong luận
văn vẫn gọi chúng là hệ thống điện mặt trời.
17

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN


Cấu trúc chung của hệ thống điện mặt trời đƣợc mô tả trên các hình 2.1
và hình 2.2. Trong đó Hình 2.1a,b. là hệ thống điện mặt trời làm việc độc lập.
Năng lƣợng mặt trời đƣợc biến đổi thành điện năng cất giữ trong acqui hoặc
biến đổi thành dòng điện xoay chiều cung cấp cho các phụ tải. Hệ thống này
thƣờng có công suất nhỏ, phân bố nhỏ lẻ phục vụ khai thác năng lƣợng mặt
trời ở qui mô hộ gia đình


Hình 1.9: Mô hình hệ thống điện mặt trời làm việc độc lập