(Luận văn thạc sĩ hcmute) tối ưu công suất hệ thống pin mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THANH NHI TỐI ƯU CÔNG SUẤT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 S K C0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THANH NHI TỐI ƯU CÔNG SUẤT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ NGÀNH: 605270 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THANH NHI TỐI ƯU CÔNG SUẤT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ NGÀNH: 605270 Hướng dẫn khoa học:TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ & tên: Phan Thanh Nhi; Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 1979; Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Tiền Giang; Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Giảng viên, Trường Cao Đẳng Nghề Tiền Giang, Tiền Giang Chỗ riêng địa liên lạc: 227 Phan Thanh Giản, Phường 2, Thành phố Mỹ Tho, Tiền Giang Điện thoại quan: 0733.851.588; Điện thoại nhà riêng: 0972.736.246 Fax: E-mail: thanhnhicdn@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Cao đẳng: Hệ đào tạo: Chính quy; Thời gian đào tạo từ 10/1998 đến 03/2001 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Ngành học: Kỹ thuật điện - điện tử Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thi tốt nghiệp Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy; Thời gian đào tạo từ 08/2006 đến 08/2008 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Cơng Nghệ Sài Gịn Ngành học: Kỹ thuật điện - điện tử Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thiết kế thi cơng mơ hình bãi đậu xe Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 07/2008 Đại học Công Nghệ Sài Gòn Người hướng dẫn: Th.s Trần Quang Đạo Thạc sĩ: i Luan van Hệ đào tạo: Chính quy; Thời gian đào tạo từ 03/2010 đến 03/2012 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Ngành học: Kỹ thuật điện tử Tên luận văn: Tối ưu công suất hệ thống pin mặt trời Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Tháng 10 năm 2012 Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Phương Trình độ ngoại ngữ : Tiếng Anh-mức độ:B Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Bằng Kỹ sư Điện tử, cấp Trường Đại Học Cơng Nghệ Sài Gịn III Q TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian 03/08 – Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trường Cao Đẳng Nghề Tiền Giảng viên, Khoa Điện-Điện Giang tử ii Luan van CHÂN THÀNH CẢM TẠ Tác giả xin gửi lời tri ân chân thành đến: - Ban Giám Hiệu, Khoa Điện – Điện tử, Phòng ban liên quan thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện học tập nghiên cứu tốt cho toàn thể Học viên - Toàn thể Cán giảng dạy truyền đạt kiến thức trang bị cho Học viên nhiều kỹ làm việc quý giá - Ban Giám Hiệu, Khoa Điện-Điện tử Trường Cao Đẳng Nghề Tiền Giang tạo điều kiện tốt giúp thân hồn thành khóa học - Tiến sĩ Nguyễn Thanh Phương – nguyên Trưởng khoa Cơ - Điện - Điện tử Trường Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh tận tâm trình truyền đạt hướng dẫn sâu rộng nhiệt tình, đầy trách nhiệm suốt thời gian thực thi Luận văn tốt nghiệp - Tất người thân yêu Gia đình, thân hữu gần xa động viên tinh thần, giúp đỡ mặt suốt hai năm học tập nghiên cứu - Tất bạn Học viên khóa có nhiều ý kiến đóng góp lúc, kịp thời giúp Luận văn hoàn thành Trân trọng Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 Học viên thực Phan Thanh Nhi iii Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng … năm 2012 ( Ký tên ghi rõ họ tên ) Phan Thanh Nhi iv Luan van TÓM TẮT LUẬN VĂN
 Luận văn nghiên cứu phương pháp điều khiển tốt để tối ưu công suất hệ thống quang điện, điều kiện nhiệt độ cường độ sáng thay đổi Phương pháp sử dụng điều khiển logic mờ ứng dụng cho thiết bị chuyển đổi DCDC Trình tự bước thiết kế điều khiển mờ trình bày với mơ Kết mơ thu điều khiển mờ so sánh với điều khiển quan sát nhiễu loạn (P&O) Kết cho thấy điều khiển mờ làm việc với hiệu suất cao chắn Thi công hệ thống Solar Tracking hướng tới ứng dụng cho pano pin cố định xoay theo hướng mặt trời, nhằm giảm thiểu góc tới tia nắng pháp tuyến pin Điều làm tăng khả chuyển đổi quang – điện so với pin đặt cố định Một hệ tracking trục thực động bước kiểu lưỡng cực thông qua cấu truyền lực trục vít, bánh Tín hiệu điều khiển thực vi điều khiển AVR Atmelga16L nhằm xử lý liệu điện áp gửi từ cảm biến ánh sáng (LDR) từ pin Kết cho thấy công suất đạt tối ưu so với pano pin lượng mặt trời đặt cố định Tác giả Phan Thanh Nhi v Luan van ABSTRACT
 The thesis studies a good control method to improve the effectiveness of the maximum power point tracking (MPPT) of a photovoltaic system under variable temperature and insolation conditions A fuzzy logic controller (FLC) applied to a DC-DC converter device is used in the method The design process of this controller is presented together with its simulation The simulation results which are compared to those obtained by the perturbation and observation controller show that fuzzy controllers work with high performance and certainty The construction of solar tracking systems aims at the application of solar panels in the direction of the sun in order to decrease the angle between the light ray and the normal of solar panel It increases the ability of photo-electric transformation of tracking solar system in comparison with that of static solar panel The two-axes solar tracking system was operated by the two bipolar step motor with the mechanism of transfer force of screws and begel gears The control signals were done by the micro processor of AVR Atmelga16L to analyze the voltage levels obtained by light dependent resistors (LDR) and solar cell panels The results showed that the achieved performance is higher than that of the normal solar panel Author Phan Thanh Nhi vi Luan van MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cảm tạ iii Lời cam đoan iv Tóm tắt v Abstract vi Mục lục vii Danh sách hình xi Danh sách bảng xvi CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các thuật toán 1.2.1 Phương pháp P&O 1.2.2 Phương pháp INCond : 1.3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: 1.4 Nhiệm vụ giới hạn đề tài vii Luan van lcd_putsf("OK next OK"); l1=1; delay_ms(500) ; while(l1) { if (NO==0) {while(!NO);mode=0;l1=0;l2=0;} if (YES==0){while(!YES);mode=1;l1=0;l2=0;} if (ME==0){while(!ME);l1=0; l2=1;} } if (l2==1) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("4h-5h "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("EXIT next OK"); delay_ms(500) ; gio=4; ap=read_adc(1); //ap la adc-1 gio=4-17 while(l2) {ap=read_adc(1); lcd_gotoxy(7,0); sprintf(buff,"%d",alpha[gio]); lcd_puts(buff); lcd_putsf(" "); lcd_gotoxy(12,0); sprintf(buff,"%d",ap); lcd_puts(buff); lcd_putsf(" "); if (NO==0) {while(!NO);l2=0;} if (YES==0){while(!YES);save_T(); lcd_gotoxy(6,0);lcd_putsf("SAVED!");} if (ME==0) {while(!ME);gio=gio+1; if (gio>17){gio=4;}lcd_gotoxy(0,0); sprintf(buff,"%d",gio); lcd_puts(buff);lcd_putsf("h-");sprintf(buff,"%d",gio+1); lcd_puts(buff); lcd_putsf("h "); lcd_putsf(" ");delay_ms(300);} } } } } void doi_goc(unsigned x) { if (LIMIT>200) {goc=LIMIT/7.1;} if (LIMIT>330) {goc=LIMIT/6.6;} Luan van if (LIMIT>340) {goc=LIMIT/6.2;} if (LIMIT>350) {goc=LIMIT/5.83;} if (LIMIT>360) {goc=LIMIT/5.14;} if (LIMIT>380) {goc=LIMIT/4.75;} if (LIMIT>415) {goc=LIMIT/4.70;} //90 if (LIMIT>460) {goc=LIMIT/4.65;} if (LIMIT>480) {goc=LIMIT/4.5;} //4.8 if (LIMIT>500) {goc=LIMIT/4.4;} if (LIMIT>520) {goc=LIMIT/4.35;} if (LIMIT>535) {goc=LIMIT/4.3;} if (LIMIT>550) {goc=LIMIT/4.2;} if (LIMIT>560) {goc=LIMIT/4.15;} } // Timer overflow interrupt service routine interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) { // Place your code here PORTB.3=!PORTB.3; i=i+1; scan_key(); if (mode==0) { if (i>500) { m=m+1; //4-R4 5-R3 6-R2 7-R1 if (m==8) {m=4;} read_adc(m); //doc gia tri ADC tren kenh toi R[m]=ADCW; //gan gia tri ADC ghi ADCW vao Rm (m thay doi tu 47) if (m==7) {n=0;} if (m==6) {n=4;} if (m==5) {n=8;} if (m==4) {n=12;} lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" S1 S2 S3 S4 "); Luan van read_adc(1); LIMIT=ADCW; doi_goc(LIMIT); lcd_gotoxy(4,0); sprintf(buff,"%d",goc); lcd_puts(buff); lcd_putsf(" "); read_adc(2); MN=ADCW; read_adc(3); SEN=ADCW/2.5; lcd_gotoxy(8,0); sprintf(buff,"%d",SEN); lcd_puts(buff); lcd_putsf(" "); lcd_gotoxy(n,1); sprintf(buff,"%d",R[m]); lcd_puts(buff); lcd_putsf(" "); i=0; s1=0;s2=0;s3=0;s4=0; //left right if (R[7]>R[5]) { if (R[7]>(R[5]+SEN)) {s1=1;} } //left right if (R[5]>R[7]) { Luan van if (R[5]>(R[7]+SEN)) {s3=1;} } // UP DOWN if (R[6]>R[4]) { if (R[6]>(R[4]+SEN)) {s2=1;} } if (R[4]>R[6]) { if (R[4]>(R[6]+SEN)) {s4=1;} } } } if (mode==1) { if (i>10000) { rtc_get_time(&h,&p,&s); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("TIME: "); // delay_ms(1); lcd_putchar(0x30+h/10); lcd_putchar(0x30+h%10); // delay_ms(1); lcd_putsf(":"); lcd_putchar(0x30+p/10); lcd_putchar(0x30+p%10); // delay_ms(1); lcd_putsf(":"); lcd_putchar(0x30+s/10); Luan van lcd_putchar(0x30+s%10); lcd_putsf(" "); lcd_putsf(" "); // delay_ms(1) ; rtc_get_date(&nA,&t,&y); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("DATE: "); // delay_ms(1) ; lcd_putchar(0x30+nA/10); lcd_putchar(0x30+nA%10); // delay_ms(1) ; lcd_putsf(":"); lcd_putchar(0x30+t/10); lcd_putchar(0x30+t%10); // delay_ms(1) ; lcd_putsf(":20"); lcd_putchar(0x30+y/10); lcd_putchar(0x30+y%10); i=0; read_adc(1); LIMIT=ADCW; doi_goc(LIMIT); read_adc(2); MN=ADCW; } } } void up() { switch (x) { case 0: Luan van M1=1;M2=0;M3=0;M4=0; x=1; delay_ms(10); break; case 1: M1=1;M2=1;M3=0;M4=0; x=2; delay_ms(10); break; case 2: M1=0;M2=1;M3=0;M4=0; x=3; delay_ms(10); break; case 3: M1=0;M2=1;M3=1;M4=0; x=4; delay_ms(10); break; case 4: M1=0;M2=0;M3=1;M4=0; x=5; delay_ms(10); break; case 5: M1=0;M2=0;M3=1;M4=1; x=6; delay_ms(10); break; case 6: M1=0;M2=0;M3=0;M4=1; x=7; delay_ms(10); break; case 7: M1=1;M2=0;M3=0;M4=1; x=0; delay_ms(10); break;} } void down() { switch (x) { case 0: M1=0;M2=0;M3=0;M4=1; x=7; delay_ms(10); break; Luan van case 7: M1=0;M2=0;M3=1;M4=1; x=6; delay_ms(10); break; case 6: M1=0;M2=0;M3=1;M4=0; x=5; delay_ms(10); break; case 5: M1=0;M2=1;M3=1;M4=0; x=4; delay_ms(10); break; case 4: M1=0;M2=1;M3=0;M4=0; x=3; delay_ms(10); break; case 3: M1=1;M2=1;M3=0;M4=0; x=2; delay_ms(10); break; case 2: M1=1;M2=0;M3=0;M4=0; x=1; delay_ms(10); break; case 1: M1=1;M2=0;M3=0;M4=1; x=0; delay_ms(10); break;} } void right() { switch (u) { case 0: MA=1;MB=0;MC=0;MD=0; u=1; delay_ms(20); break; case 1: MA=1;MB=1;MC=0;MD=0; u=2; delay_ms(20); break; case 2: Luan van MA=0;MB=1;MC=0;MD=0; u=3; delay_ms(20); break; case 3: MA=0;MB=1;MC=1;MD=0;u=4; delay_ms(20); break; case 4: MA=0;MB=0;MC=1;MD=0;u=5; delay_ms(20); break; case 5: MA=0;MB=0;MC=1;MD=1;u=6; delay_ms(20); break; case 6: MA=0;MB=0;MC=0;MD=1; u=7; delay_ms(20); break; case 7: MA=1;MB=0;MC=0;MD=1; u=0; delay_ms(20); break; } } void left() { switch (u) { case 0: MA=0;MB=0;MC=0;MD=1; u=7; delay_ms(20); break; case 7: MA=0;MB=0;MC=1;MD=1; u=6; delay_ms(20); break; case 6: MA=0;MB=0;MC=1;MD=0; u=5; delay_ms(20); break; case 5: MA=0;MB=1;MC=1;MD=0; u=4; Luan van delay_ms(20); break; case 4: MA=0;MB=1;MC=0;MD=0; u=3; delay_ms(20); break; case 3: MA=1;MB=1;MC=0;MD=0; u=2; delay_ms(20); break; case 2: MA=1;MB=0;MC=0;MD=0; u=1; delay_ms(20); break; case 1: MA=1;MB=0;MC=0;MD=1; u=0; delay_ms(20); break;} } // Declare your global variables here void main(void) { // Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0x00; // Port B initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00; DDRB=0x00; PORTB.3=0; DDRB.3=1; Luan van // Port C initialization // Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out // State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0 PORTC=0x00; DDRC=0xFF; // Port D initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00; DDRD=0x00; PORTD.2=1; DDRD.2=0; PORTD.3=1; DDRD.3=0; PORTD.4=1; DDRD.4=0; PORTD.5=1; DDRD.5=0; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 8000.000 kHz // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x01; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer Stopped // Mode: Normal top=FFFFh Luan van // OC1A output: Discon // OC1B output: Discon // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: Off Luan van // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00; // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x01; // USART initialization // Communication Parameters: Data, Stop, No Parity // USART Receiver: On // USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600 UCSRA=0x00; UCSRB=0x98; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x33; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00; // ADC initialization // ADC Clock frequency: 125.000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC Auto Trigger Source: None ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x86; // I2C Bus initialization i2c_init(); Luan van delay_ms(500); // LCD module initialization lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("SOLAR AUTO DETECT"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("DESIGN BY MR.NHI"); delay_ms(1000); // Global enable interrupts lcd_clear(); #asm("sei") mode=1; //0-auto detect 1-realtime detect putchar(100); delay_ms(10); putchar(101); while (1) { if (SW==1) { if (MN>800) {left();} if (MN800) {if (LIMIT=4)&&(h