Hệ thống điện mặt trời phục vụ hộ gia đình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI PHỤC VỤ HỘ GIA ĐÌNH GVHD: TS.QUÁCH THANH HẢI SVTH : HÀ ĐẠO BIÊN NGUYỄN CÔNG TRƯỜNG SKL009996 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2017 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI PHỤC VỤ HỘ GIA ĐÌNH GVHD: TS Quách Thanh Hải SVTH: Hà Đạo Biên MSSV: 13141012 Nguyễn Công Trường MSSV: 13141399 Tp Hồ Chí Minh – 8/2017 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH Tp HCM, ngày 20 tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hà Đạo Biên MSSV: 13141012 Nguyễn Công Trường MSSV: 13141399 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: D510302 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2013 Lớp: 13141DT2C I TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI PHỤC VỤ HỘ GIA ĐÌNH II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: Các tài liệu thông số cần thiết nghịch lưu  Nội dung thực hiện: NỘI DUNG 1: Phân tích Bộ nghịch lưu pha PWM sử dụng bán dẫn công suất IGBT FGA25N120ANTD  NỘI DUNG 2: Phương pháp điều chế xung PWM  NỘI DUNG 3: Thiết kế mạch nghịch lưu pha  NỘI DUNG 4: Thiết kế, lập trình Card điều khiển DSP TMS320F28335 Experimenter Kit  NỘI DUNG 5: Chạy thử nghiệm, đánh giá kết khắc phục cố III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS Quách Thanh Hải BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 20 tháng năm 2017 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Hà Đạo Biên Lớp: 13141DT2C MSSV: 13141012 MSSV: 13141399 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Công Trường Lớp: 13141DT2C Tên đề tài: HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI PHỤC VỤ HỘ GIA ĐÌNH Tuần 1&2 Xác nhận Nội dung GVHD Tìm đọc hiểu tài liệu liên quan: Tài liệu điện tử công suất (linh kiện bán dẫn, nghịch lưu pha, …) Card điều khiển DSP TMS320F28335 Thiết kế sơ đồ khối phân tích chức khối hệ thống 4&5 Thi công phần cứng hệ thống bao gồm Board mạch 6&7 Thiết kế mạch nghịch lưu pha PWM 8&9 Mô lập trình card DSP 10 11, 12, 13, 14, 15 Cân chỉnh hệ thống Lấy số liệu viết báo cáo Bảo vệ đồ án GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài nghiên cứu thân hướng dẫn TS Quách Thanh Hải Các kết nghiên cứu kết luận nêu đề tài trung thực không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo yêu cầu Người thực đề tài Hà Đạo Biên – Nguyễn Công Trường iv LỜI CẢM ƠN Được phân công khoa Điện – Điện tử trường Đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đồng ý thầy giáo hướng dẫn TS Quách Thanh Hải Sau thời gian nghiên cứu, thực đến đề tài: “Hệ thống điện mặt trời phục vụ hộ gia đình” hồn thành Nhóm sinh viên chúng em gồm thành viên Nguyễn Công Trường Hà Đạo Biên xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Quách Thanh Hải, người tận tình hướng dẫn vạch hướng cho chúng em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp Trong khoảng thời gian tháng thực đề tài, chúng em gặp nhiều khó khăn, nhờ có bảo ân cần thầy, chúng em khắc phục khó khăn Khơng vậy, sau khó khăn, chúng em học tập nhiều kiến thức bổ ích rút nhiều học kinh nghiệm quý cần thiết thực tế đời sống Để đạt kết hôm nay, chúng em không quên cám ơn thầy anh làm việc phịng thí nghiệm D405, tạo điều kiện cho chúng em học tập nghiên cứu Trong q trình tìm hiểu, chúng em cịn hạn hẹp kiến thức lẫn chuyên môn nên luận văn cịn nhiều sai sót, chúng em mong nhận thơng cảm từ phía thầy Hội đồng Chúng em xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Hà Đạo Biên Nguyễn Công Trường v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii TÓM TẮT xiii Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN ́ 1.5 BÔ CUC̣ .3 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT ́ 2.1 NGUYÊN TĂC NGHICḤ LƯU MÔṬ PHA .4 2.1.1 Sơ đồ nửa cầu dùng nguồn đôi 2.1.2 Sơ đồcầu 2.1.3 Sơ đồ đẩy kéo nghịch lưu áp ̀ ́ 2.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIÊU CHÊ XUNG PWM .7 2.3 TẠO XUNG PWM DỰA TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PSIM, CCS VÀ CARD DSP 320F28335 ̀ 2.4 GIỚI THIÊỤ PHÂN CỨNG 10 2.1.1 Pin lượng mặt trời 10 2.1.2 Các linh kiện phục vụ nghịch lưu 11 2.5 MẠCH KÍCH 17 2.6 CARD DSP 320F28335 – THIẾT BỊ XỬ LÝ TRUNG TÂM 18 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 20 3.1 GIỚI THIỆU 20 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 20 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 20 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 21 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 32 4.1 THI CÔNG HỆ THỐNG 32 4.1.1 Giá đỡ Pin mặt trời 32 vi 4.1.2 Thi công module nguồn 33 4.2.2 Thi cơng mạch kích 35 4.2.3 Mạch hồi tiếp 36 4.2.4 Mạch nghịch lưu cầu 37 4.4 LẬP TRÌNH PHẦN MỀM 39 4.4.1 Giải thuật điều khiển 39 4.4.2 Lưu đồ giải thuật 41 Chương KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 43 5.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG NGUỒN PIN MẶT TRỜI 43 5.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM DÙNG NGUỒN DC THAY THẾ 45 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 6.1 KẾT LUẬN 54 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 57 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Trang Hinh̀ Sơ đồ nguyên lý mạch nửa cầu dùng nguồn đôi Hinh̀ 2 Sơ đồnguyên lim ́ acḥ cầu Hinh̀ Mạch điều chế PWM Hinh̀ Sơ đồđẩy kéo bô ̣nghicḥ lưu áp Điện áp điều khiển (Vsin), điện áp sóng mang điện áp tải với cấu hình nghịch lưu nửa cầu .8 Hinh̀ Hinh̀ Sơ đồ nguyên lý tạo xung PWM PSIM Hinh̀ Thiết lập thông số cho xung PWM 10 Hinh̀ Dạng sóng PWM tạo 10 Hinh̀ BJT, MOSFET IGBT 12 Hinh̀ 10 Đặc tuyến ngõ BJT 12 Hinh̀ 11 Biểu đồ đóng cắt BJT 13 Hinh̀ 12 Hình 13 MOSFET kênh N MOSFET kênh P 14 Biểu đồđóng cắt vàđăc̣ tuyến ngõra MOSFET 14 Hinh̀ 14 Cấu trúc IGBT 15 Hinh̀ 15 Hình ảnh thực tế ký hiệu IGBT FGA25N120 .17 Hinh̀ 16 Card DSP TMS320F28335 18 Hinh̀ 17 Giao diện khởi động Code Composer Studio 19 Hinh̀ 18 Giao diện làm việc Code Composer Studio 19 Hinh̀ Sơ đồ khối hệ thống 20 Hinh̀ Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu áp cầu pha 22 Hinh̀ 3 Sơ đồ khối mạch kích 23 Hinh̀ Phần mạch lái cho IGBT nhánh 23 Hinh̀ Chiều dòng điện ghép nối quang OK1 dẫn .24 Hinh̀ Chiều dòng điện ghép nối quang OK2 dẫn .24 Hinh̀ Sơ đồ nguyên lí mạch DeadTime 26 Hinh̀ Sơ đồ nguyên lí mạch kích 27 Hinh̀ Tính tổng dịng tiêu thụ nguồn 5V 28 Hinh̀ 10 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn ± 15VDC 29 Hinh̀ 11 Dạng sóng điện áp hồi tiếp mong muốn 30 Hinh̀ 12 Sơ đồ nguyên lí mạch hồi tiếp 30 Hinh̀ 13 Sơ đồ đấu nối phần cứng 31