kết hợp điện mặt trời cung cấp cho hệ thống máy điện hàng hải trên tàu qna90170

1 LỜI CẢM ƠN Lời em xin phép cảm ơn thầy cô khoa điện điện tử toàn thể giảng viên Trường Đại Học Nha Trang truyền đạt kiến thức suốt bốn năm qua đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Trần Tiến Phức giảng viên hướng dẫn em trình làm chuyên đề Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn ủng hộ có ý kiến qua trình làm chuyên đề Khánh hòa, tháng năm 2015 Đan Xuân Kiên SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC DANH SÁCH HÌNH SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT - V: Volt đơn vị điện áp A: Ampe đơn vị dòng điện CRT: Cathode ray tube – hình phóng tia cattot LCD: Liquid – crystal display – hình hiển thị tinh thể lỏng B/Z: Botton/Zoom – phóng đại đáy AC: Altanating Current – dòng điện xoay chiều DC: Direct Current – dòng điện chiều PWR: Power – nguồn HF: High frequency – tần số cao LOW: Loow frequency – tần số thấp AM: Điều chế biên độ USB: Điều chế biên LSB: Điều chế biên GPS: Global Positioning System KT: Tốc độ tàu (hải lý/ giờ) VEO: Nhớ tần số NR: Khử nhiễu NB: Nasi blanker – cân nhiễu ANL: Automatic nose limiter – tự động đặt mức hạn chế nhiễu AT: Bộ tự động phối hợp trở kháng an ten NNSS: Navy Navigation Satellite System CV: Checaux Vapeur – mã lực đơn vị công suất động tàu MỞ ĐẦU Biển đông đóng vai trò quan trọng tới phát triển kinh tế, an ninh – quốc phòng đất nước Với đường bờ biển chạy dài từ bắc tới nam đất nước SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC với chiều dài 3.260 Km 1.000.000 Km lãnh hải nguồn lợi từ biển vô to lớn tới thúc đẩy phát triển kinh tế đất nước Biển đông vùng biển giàu tài nguyên thuộc vào vị trí chiến lược quan trọng an ninh – quốc phòng, vận tải biển Có 29/64 tỉnh thành phố ven biển với số dân chiếm khoảng ½ dân số nước Vì để khai thác hiệu tài nguyên biển phát triển nghề đánh bắt ngư dân Tàu cá ngư dân hoạt động đánh bắt gần bờ có đóng góp quan trọng việc nâng cao hiệu khai thác tài nguyên biển góp phần không nhỏ việc phát triển kinh tế đất nước Dưới quan tâm Đảng Nhà nước với sách ưu đãi, ngày tàu khai thác ngư dân bước đầu trang bị thiết bị điện tử hàng hải nhằm nâng cao suất đánh bắt, đạt hiệu kinh tê cao Với chuyên đề “kết hợp điện Mặt Trời cung cấp cho hệ thống máy điện hàng hải tàu đánh cá QNA 090170” Sẽ đưa hệ thống nguồn kết hợp điện mặt trời cung cấp cho hệ thống máy điện hàng hải nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị hàng hải tàu lần khơi đánh bắt cá, nhằm nâng cao suất đánh băt cá mang lại hiệu kinh tế cao ngư nghiệp góp phần phát triển kinh tế đất nước Sau báo cáo Chuyên đề tốt nghiệp em sau tháng thực Với hiểu biết hạn chế, chắn báo cáo em nhiều khiếm khuyết, em mong thầy cô, bạn bè giúp đỡ để báo cáo em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TỔNG QUAN Trong chuyên đề “KẾT HỢP ĐIỆN MẶT TRỜI CUNG CẤP CHO HỆ THỐNG MÁY ĐIỆN HÀNG HẢI TRÊN TÀU QNA90170” nghiên cứu SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC nhằm tìm biện pháp sử dụng thiết bị máy điện hàng hải tàu cách tối ưu hiệu nhằm nâng cao hiệu sử dụng thiết bị máy điện hàng hải tàu Nội dung chuyên đề gồm chương: Chương 1: Thiết bị điện tử hàng hải tàu QNA90170 tỉnh Quảng Nam Chương 2: Thực trạng lắp đặt sử dụng thiết bị điện tử hàng hải tàu QNA90170 Chương 3: Phương án cấp nguồn kết hợp với điện Mặt Trời Trong chuyên đề việc sử dụng kết hợp điện mặt trời cung cấp cho hệ thông máy điện hàng hải giúp người sử dụng tiết kiệm nhiên liệu phải vận hành động tàu qua tạo tính kinh tế cao việc sử dụng các thiết bị máy điện hàng hải trì liên tục tạo độ an toàn cao nâng cao suất đánh bắt cá trình khơi đánh bắt ngư dân SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC CHƯƠNG THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ HÀNG HẢI TRÊN TÀU QNA90170 TỈNH QUẢNG NAM Trên tàu đánh cá QNA90170 có sử dụng thiết bị máy điện hàng hải sau: - Máy đo sâu, dò cá: máy dò cá đứng FURUNO (FCV - 668) Máy đàm thoại: máy đàm thoại tầm gần galaxy bard galaxy Neptune iii - máy tầm xa ICOM IC – 718 Máy định vị: Máy định vị FURUNO (GP - 31) máy định vị HAIYANG (HGP - 31) 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐO SÂU, MÁY DÒ CÁ Mắt người nhìn nhận vật thông qua ánh sánh phát hay phản xạ từ nguồn sáng khác chiếu vào Nếu nước nguồn sáng chiếu vào đủ mạnh nhìn xa hàng chục mét môi trường nước Trong đêm tối, môi trường nước đục mắt người nhìn xa Từ lâu người mơ ước nhìn nước với điều kiện thời tiết, điều kiện môi trường, ngày, đêm Để giải mong ước nguyên lý ánh sáng hoàn toàn không kinh tế Ngày phát triển khoa học người có biện pháp làm điều nhờ sóng siêu âm 1.1.1 Sóng siêu âm Tiếng nói người, tiếng kêu động vật, tiếng động đồ dùng va chạm vào nhau,… phát rung động học (còn gọi tiếng sóng đàn hồi) lan truyền vào môi trường vật chất đàn hồi Xung quanh ta, từ không khí, nước, đất, đá, kim loại,… môi trường vật chất có khả dẫn truyền dao động học mức độ khác Dựa vào tần số, người ta phân chia sóng đàn hồi (sóng âm) thành vùng sau đây: - Vùng hạ âm: tần số dao động 16Hz (tai người không nghe vùng tần số này) Vùng âm: tần số từ 16Hz đến 16KHz (có tài liệu phân chia tới 20KHz) (vùng tai người nghe được) SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC - Vùng siêu âm tần: tần số dao động từ 16KHz đến 10MHz (dùng cho máy dò cá) Vùng cực siêu âm dao động từ 10MHz trở lên tới tần số dao động mạng tinh thể Như vậy, tần số siêu âm có tần số dao động từ 16KHz tới 10MHz 1.1.2 Các tham số đặc trưng cho sóng siêu âm nước 1.1.2.1 Vân tốc Trong không khí, vận tốc sóng siêu âm vào khoảng 330m/s Trong nước biển, vân tốc siêu âm vào khoảng 1500m/s Nhìn chung môi trường rắn (hay môi trường có số đàn hồi lớn) vận tốc truyền sóng siêu âm cao Trong thực tế, nước biển môi trường không đồng mặt cấu trúc nên vận tốc truyền sóng âm không cố định số nói mà thay đổi theo quy luật phức tạp Trị số xác vận tốc tùy thuộc vào điều kiện môi trường vùng biển cụ thể Tham số ảnh hưởng nhiều đến vận tốc truyền sóng siêu âm nước biển nhiệt độ Nhiệt độ cao vận tốc sóng siêu âm tăng theo Tham số thứ hai độ mặn nước biển ảnh hưởng đến vận tốc sóng siêu âm Càng xuống sâu, áp suất thủy tĩnh cao, vận tốc sóng siêu âm tăng song mức độ ảnh hưởng không lớn so với hai tham số đầu Thông thường máy đo sâu dò cá phương pháp siêu âm hoạt động giới hạn yêu cầu độ xác phù hợp với nghề khai thác người ta bỏ qua ảnh hưởng nói sai số chúng gây bé nhiều lần so với nguyên nhân khác Một số máy đo sâu dò số hãng hiệu chỉnh tham số vận tốc sóng siêu âm MENU nhằm nâng cao độ xác Tuy nhiên, việc tính số vận tốc cụ thể để hiệu chỉnh không dễ nên cần thẩn trọng Dò đàn cá để khai thác nên để số vận tốc sóng siêu âm 1500m/s 1.1.2.2 Cường độ âm SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC Cường độ âm sóng siêu âm lượng qua đơn vị diện tích mặt phẳng vuông góc với phương truyền đơn vị thời gian Khi lan truyền nước biển kéo theo suy giảm cường độ âm theo khoảng cách Vì xa chùm tia mở rộng nên lượng bị phân tán kèm theo hấp thụ môi trường p.c.w A2 I= 2 Đơn vị tính: w/m hay dB Ở w mật độ khối lượng vật chất môi trường truyền âm tần số sóng siêu âm A: biên độ dịch chuyển phần tử c: vận tốc truyền sóng ρ: trở âm Mặc dù sóng siêu âm có số tính chất khác với sóng âm song môi trường, vận tốc truyền chúng lại Sự khác thể khả truyền xa chúng môi trường Ở tần số thấp khả truyền xa lớn, có nghĩa bị hấp thụ Điều nói lên máy dùng tần số thấp, khả đo sâu lớn so với máy dùng tần số cao Tuy nhiên dùng tần số thấp bước sóng dài, độ phân giải thấp Với công suất máy phát sóng tần số siêu âm đất đá, nham thạch sóng truyền từ vài mét tới vài chục mét, môi trường nước biển truyền xa tới hàng chục ki-lô-mét Như hấp thụ sóng phụ thuộc vào chất môi trường Đặc trưng cho môi trường truyền sóng người ta dùng khái niệm trở âm Trở âm môi trường tích số mật độ khối lượng vật chất với vận tốc truyền sóng siêu âm môi trường Z = ρ.c Z: trở âm c : vận tốc ρ : mật độ SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 10 Bảng 1.1: Trở âm môi trường ST T Môi trường Không khí Nhan thạch đáy biển Cát đáy biển Bang ngầm nước biển Trở âm g/m s Nước biển 1,56.10 492 6,5.10 3,2.10 1,9.10 1.1.2.3 Tính chất phản xạ Sóng siêu âm truyền từ môi trường qua môi trường khác bị phản xạ khúc xạ theo quy luật quang hình học Nhìn chung phản xạ khúc xạ phụ thuộc vào chất môi trường, vào phương truyền tần số sóng siêu âm Giá trị môi trường thứ có z1 = ρ1.c1 chiều sóng tới vuông góc đến mặt phân chia cách với môi trường thứ hai có z2 = ρ2.c2 Nếu hai môi trường có trở âm khác sóng phản xạ hoàn toàn biên giới phân chia chúng Ngược lại hai môi trường truyền sóng có trở âm xấp xỉ sóng siêu âm truyền qua hoàn toàn mà ko có tượng phản xạ Mức độ phản xạ phụ thuộc vào khác trở âm hai môi trường Nghiên cứu kỹ vấn đề giúp nhà chế tạo vỏ bọc đầu dò làm việc môi trường nước biển Vỏ bọc đầu dò vừa cách điện với nước, giảm sức cản, chống lại va chạm gây vỡ mà cho phép sóng siêu âm truyền qua dễ dàng Biết hệ số phả xạ sóng siêu âm từ nước không khí từ nước vào chất đáy, hệ số phản xạ sóng siêu âm loài cá khác có ý nghĩa quan trong máy dò thị màu Khi hệ số phản xạ khác thị lên hình có màu khác nhau, điều giúp ta nhận biết tính chất đáy, loài khác phân biệt chúng Bảng 1.2: Hệ số phản xạ sóng siêu âm truyền từ nước vào môi trường khác Môi trường Nước Biển SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN Môi trường Nham thạch Cát đáy biển Bang ngầm Thép vỏ tàu Gỗ Cá (tùy loại) Hệ số phản xạ Khoảng 0.33 Khoảng 0.33 0.01 ÷ 0.12 0.08 0.21 0.15 GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 85 Máy báo khoảng cách hướng đến điểm tuyến đường, máy tự động chuyển sang điểm thứ hết quãng đường tàu điểm thứ Dừng hành trình tuyến đường Bước 1: Ấn nút GOTO Bước 2: Ấn nút ENTER Đánh dấu hải đồ Trong trình hành trình hay khai thác tàu ta đánh dấu điểm quan trọng tuyến đường đi, điều giúp cho người lái tàu nhớ điểm quan trọng hành trình tàu, giúp ích nhiều trình khai thác tàu đạt hiệu Với 10000 điểm đánh dấu máy lưu lại được, điều giúp ta lưu thoải mái hải đồ, sau cần thiết ta xem lại điểm nhớ dấu máy - Đánh dấu trỏ Bước 1: dùng nút ▲, ▼, ►, ◄ đưa trỏ tới vị trí cần đánh dấu Bước 2: Ấn nút MARK/MOB lần máy đánh dấu điểm hải đồ Đánh dấu vị trí tàu Bước 1: Ấn nút MARK/MOB lần Hiệu chỉnh đồ Bước 1: dùng nút ▲, ▼, ►, ◄ đưa trỏ đến vị trí cần hiệu chỉnh Bước 2: Ấn nút MENU để mở MENU Bước 3: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Nhập nhanh Bước 4: Ấn nút ENTER Bước 5: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Sửa vị trí trỏ Bước 6: Ấn nút ENTER lần SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 86 Bước 7: Ấn nút MAIN SCREEN nhiều lần để thoát hải đồ Chọn tên điểm hình hải đồ: to – nhỏ Bước 1: Ấn nút MENU để mở MENU Bước 2: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Cài đặt Bước 3: Ấn nút ENTER Bước 4: Ấn nút MENU chọn cài đặt 2/2 Bước 5: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Cỡ chữ tên điểm Bước 6: Ấn nút ►, ◄ chọn to nhỏ Bước 7: Ấn nút MAIN SCREEN để thoát Reset lại máy Bước 1: Ấn nút MENU để mở MENU Bước 2: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Cài đặt Bước 3: Ấn nút MENU chọn cài đặt 2/2 Bước 4: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Khởi động Bước 5: Ấn nút ENTER lần máy tự động tắt khởi động lại Nếu khởi động ấn nút MAIN SCREEN để thoát Máy khởi động lại hệ thống số liệu không bị xóa Chú ý: - thực từ bước đến bước Ấn nút GOTO, ấn nút ENTER Máy tự động tắt khởi động lại Máy khởi động lại hệ thống, số liệu bị xóa Cài đặt sau RESET máy Bước 1: Ấn nút MENU để mở MENU SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 87 Bước 2: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Cài đặt GPS Bước 3: Ấn nút ENTER Bước 4: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Chỉnh trung bình, chọn kiểu Bước 5: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Hướng trung bình, ấn nút ►, ◄ chọn 012 Bước 6: dùng nút ▲, ▼ chọn dòng Tốc độ trung bình, ấn nút ►, ◄ chọn 014 SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 88 CHƯƠNG PHƯƠNG ÁN CẤP NGUỒN VỚI ĐIỆN MẶT TRỜI 3.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TÀU QNA90170 TỈNH QUẢNG NAM Tàu QNA90170 tầu tỉnh Quảng Nam chạy máy với tổng công suất lên đên 1.100CV Gồm máy hai máy phụ với công suất máy có công suất 470CV hai máy phụ với tổng công suất 630CV Tàu có đến hầm chứa thủy sản đánh bắt với tổng sản lượng dung nạo lên đến 30 Mỗi lần khơi hoạt động đánh bắt cá chuẩn bị đủ lượng nhiên lieu qua trinh hoạt động xa bờ không gặp cố tàu khơi liên tục từ 1,5 – tháng Ngoài nhiệm vụ đánh bắt cá tàu QNA90170 có nhiệm vụ cứu tàu gặp nạn biển, tuần tra biển bảo đảm vấn đề chủ quyền biển đảo Việt Nam Hình 3.1: tàu QNA90170 tỉnh quảng nam Khi tàu hoạt động khơi xa nguồn điện cung cấp từ động tàu để trì hoạt động sinh hoạt, sử dụng thiết bị hàng hải, đèn chiếu sáng sinh hoạt, đèn đánh cá, đèn hải trình, thiết bị điện sinh hoạt khác tàu SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 89 Do tồn dủi động tàu không hoạt động nguồn cung cấp điện cho hệ thống tải tàu đặc biệt điện cung cấp cho thiết bị điện tử hàng hải tàu máy đàm thoại ICOM – 718, GLAXY Neptune III, máy định vị FURUNO GP – 31, HAIYANG HGP – 320, máy đo sâu, dò cá FURUNO FCV – 668 Độ rủi cao trình hoạt động khơi Hoạt động đánh bắt cá khơi xa bờ, vấn đề tiết kiệm lượng quan tâm trọng nhằm nâng cao sản lượng tiết kiệm tri phí nhiên liệu lần tàu khơi đánh bắt cá, đem lại lợi ích lớn kinh tế cho ngư dân Để giải vấn đề việc dùng nguồn với điện mặt trời giải pháp phù hợp, đáp ứng yêu cầu đặt là: • Tiết kiệm điện năng, chi phí nhiên liệu bỏ để chạy động tàu từ tạo hiệu kinh tê cao cho ngư dân • Duy trì hoạt động thiết bị hàng hải tàu, nâng cao xuất đánh bắt Đảm bảo hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống định vị giúp tàu hạn chế rủi hoạt động an toàn biển Phương án đưa kết hợp với nguồn điện từ động tàu với hệ thống điện cung cấp từ pin lượng mặt trời 3.2 NGUỒN ĐIỆN MẶT TRỜI Nguyên lý hoạt động Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng biến đổi thành điện năng, tạo dòng điện chiều (DC) Dòng điện dẫn tới điều khiển thiết bị điện tử có chức điều hòa tự động trình nạp điện vào ắc quy phóng điện từ ắc-quy thiết bị điện tử hàng hải dùng nguồn điện chiều (DC) tàu SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 90 Hình 3.2: Sơ đồ khối nguồn điện mặt trời Tấm pin mặt trời (Module) biến đổi quang hấp thụ từ mặt trời để biến thành điện Bộ điều khiển sạc thiết bị thực chức điều tiết sạc cho ắc-quy, bảo vệ cho ắc-quy chống nạp tải xả sâu nhằm nâng cao tuổi thọ bình ắc-quy, giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu lâu dài.Bộ điều khiển cho biết tình trạng nạp điện pin mặt trời vào ắc-quy giúp cho người sử dụng kiểm soát phụ tải.Bộ điều khiển thực việc bảo vệ nạp điện (lớn 13.8 V) điện thấp (nhỏ 10.5 V) Mạch bảo vệ điều khiển thực việc ngắt mạch điều khiển xác nhận bình ắc-quy nạp đầy điện áp bình thấp Battery (ắc- quy) Là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm lúc trời không ánh nắng.Ắc-quy có nhiều loại, kích thước dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công suất đặc điểm hệ thống pin panel mặt trời Hệ thống có công suất lớn cần sử dụng ắc-quy có dung lượng lớn dùng nhiều bình ắc-quy kết nối lại với Vấn đề đặt tàu có thiết bị điện tử hàng hải hoạt động với điện áp 13,8VDC, mà cục Battery mác nối tiếp tạo điện áp 24VDC ta dùng trực tiếp nguồn từ Battery vào thiết bị dẫn đến hỏng thiết bị tính tiết kiệm lượng không cao Để khắc phục điều ta dùng thiết bị ổn áp xung (mạch Buck) hạ áp từ 24VDC xuống 13,8VDC cho thiết bị đàm thoại mà cụ thể máy đàm thoại galaxy bard galaxy Neptune III máy Icom IC – 718 Hình 3.3: thiết bị ổn áp xung (mạch Buck) 3.3 ỔN ÁP XUNG Chức ổn DC biến đổi SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN áp điện GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 91 áp vào DC thành điện áp DC xác định, ổn đinh trì điện áp không đổi tầm rộng điều kiện điện áp vào dòng tải Ổn áp xung gọi ổn áp đóng ngắt, ổn áp dựa nguyên lý hồi tiếp (nguyên lý bù), phần tử điều chỉnh làm việc chế độ xung Ổn áp xung có ưu điểm vượt trội so với ổn áp tuyến tính sau: - Có tổn hao nên hiệu suất cao (thường 80%) Độ ổn định cao phần điều kiện làm việc chế độ xung Thể tích trọng lượng nguồn nhỏ Nhực điểm: - Phân tích thiết kế phức tạp Bức xạ sóng cam nhiễu dải tần số rộng cần có lọc xung ngõ vào nguồn phận phải bọc kín 3.2.1 nguyên lý hoạt động ổn áp xung Nguồn DC chưa ổn định Phần tử điều chỉnh (công tắc) Nguồn xung Điều chế Mạc h lọc Tải (Vo) So sán h Lấy mẫu Điện áp chuẩn Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý nguồn ổn áp xung Nguyên lý hoạt động: Nguồn DC chưa ổn định đưa đên phần tử điều chỉnh làm việc khóa điện tử Khi khóa dẫn nguồn nối đến ngõ Khi khóa tắt cắt nguồn DC khỏi mạch tín hiệu ngõ khóa dãy xung, muốn có tín hiệu DC tải phải dùng lọc LC Tùy thuộc vào tần số độ rộng xung ngõ khóa mà trị số điện áp chiều tải lớn hay nhỏ Để ổn định điện áp DC tải, người ta thường so sánh với mức điện SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 92 áp chuẩn Sự sai lệch biến đổi thành tín hiệu xung để điều khiển khóa điện tử Khi công tắc hở, lượng tích trữ ban đầu mạch lọc cấp cho tải.Khi điện áp tải giảm dần đến lúc ngõ mạch so sáng đổi trạng thái, công tắc đóng lại Dòng điện từ nguồn vào Vs cung cấp lượng cho tải tích trữ mạch lọc Do VL tăng, làm ngõ mạch so sánh đảo trạng thái để mở công tắc Tương tự dòng tải tăng, mạch so sánh điều khiển công tắc thời gian lâu so với thới gian mở công tắc để trì điện áp ổn định; ngược lại, thời gian công tắc mở lâu thời gian đóng dòng tải bé - - - - Phần tử điều khiển (transistor) nối tiếp lái dòng nguồn ổn áp xung hoạt động chế độ đóng ngắt nên công suất tiêu tán bé so với transistor lái dòng nguồn ổn áp tuyến tính phải dẫn điện liên tục, điện áp vào lớn điện áp Do hiệu suất nguồn ổn áp xung (khoảng 85%) cao hiệu suất nguồn ổn áp tuyến tính Việc chọn transistor lái dòng tỏa nhiệt cho nguồn ổn áp xung đơn giản nhiều so với nguồn ổn áp tuyến tính, với mức công suất tải Trong thực tế, công tắc transistor điều khiển nguồn dao động tần số cố định, có chu kỳ nhiệm vụ D=Ton/T điều biến điện áp ngõ mạch so sánh Tần số đóng mở cố định công tắc transistor cho phép tối ưu hóa thành phần lọc, giảm độ gợn sóng ngõ Tần số dao động từ vài Khz đến vài chục Khz, tùy theo đáp ứng transistor lái Ngày nay, ta có loại MOS BJT công suất lớn có đáp ứng cao 500Khz, nên tăng tần số dao đông cao để giảm kích thước mạch lọc ngõ Khối so sánh khuếch điện áp sai lệch thực việc so sánh điện áp Vo với điện áp chuẩn Vref tạo tín hiệu Ve Tín hiệu với điện áp hình cưa Vosc tạo sóng tạo (có fo=1/T) so sánh với khối điều khiển độ rộng xung tạo chuổi Ve dùng để điều khiển đóng mở khóa transistor T=Ton+Toff T: chu kỳ đóng ngắt Ton: thời gian đóng Toff: thời gian ngắt SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 93 - Như điện áp Vo có khuynh hướng tăng dòng tải bé, điện áp Ve tăng, Ton giảm Do đó, khóa transistor tắt thời gian dài hơn, khiến Vo giảm xuống Ngược lại điện áp Vo giảm dòng tải tăng, Ton tăng lúc công tắc (transistor ) đóng thời gian dài Khiến Vo tăng lên Có phương pháp thay đổi tín hiệu điều khiển: - Điều chế độ rộng xung: Giữ tần số tín hiệu xung không đổi thay đổi độ rộng xung làm thay đổi ddienj áp Điều chế tần số xung: Giữ độ rộng xung không đổi thay đổi chu kỳ tín hiệu xung làm thay đổi điện áp Điều chế xung: Vừa thay đổi độ rộng xung, vừa thay đổi tần số xung Phân loại ổn áp xung: Có loại ổn áp xung - Ổn áp Buck: Là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ nhỏ ngõ vào (hạ áp) Ổn áp Boost: Là loại ổn áp có điện áp trung bình ngõ lơn ngõ vào (tăng áp) Ổn áp Buck Boost: Là loại ổn áp có điện áp ngõ lớn nhỏ điện áp ngõ vào Ổn áp Cuk: Là ổn áp có điện áp ngõ lớn nhỏ điện áp ngõ vào cực tính ngược với điện áp ngõ vào Trong chuyên đề đề cập đến ổn áp Buck (hạ áp) để tạo điện áp nhỏ điện áp vào, dùng cho thiết bị điện tử hàng hải 3.2.3 Ổn áp Buck Hình 3.5: Sơ đồ mạch ổn áp Buck - DCK: Transistor ngắt dẫn làm việc điều chế độ rộng xung (điều chế xung) Control circuit : khối điều khiển transistor SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 94 - L: cuộn cảm kháng tích lũy điện - C: Tụ điện tích lũy điện - Dsb: Diode san dòng, giúp cho dòng điện qua L liên tục dòng điện cung cấp qua transistor ĐCX không liên tục -Vs: Nguồn điện chiều ngõ vào.Nguồn chỉnh lưu, cần có tụ điện Cv vừa để lọc vừa để tiếp nhận lượng từ phụ tải trả Vì chỉnh lưu không nhận dòng trả Nguyên lý hoạt động mạch ổn áp Buck đơn giản Khi transistor dẫn, nguồn điện chảy cách trực tiếp đến đầu Điện áp phải qua cuộn dây Khi transistor ngắt, dòng lưu trữ cuộn làm cho diode phân cực thuận cho phép dòng trở tải 3.4 CẤP NGUỒN VỚI ĐIỆN MẶT TRỜI Hệ thống điện mặt trời nguồn cung cấp điện cho thiết bị điện tử hàng hải tàu với công suất máy sau: Bảng 3.1: Công suất số sử dụng trung bình thiết bị điện tử hàng hải tàu tên máy Công suất (W) Máy định vị FURUNO GP-31 Máy định vị HAIYANG HGP-320 Máy đo sâu, dò cá FCV668 Máy ICOM IC-718 Số hoạt động trung bình ngày (giờ) 24 8,4 24 50 Công suất phát 276 23,2 Công suất thu 27,6 24 phút Máy Galxy Neptine 69 24 Vì trình sử dụng ta sử dụng loại thiết bị điện tử hàng hải máy định vị vệ tinh HAIYANG HGP-320, máy đàm thoại IOM IC-718 phần lớn thời gian hoạt động chế độ thu đôi lúc máy hoạt động chế độ phát , máy dò cá FURUNO 668 hoạt động lúc ta tiến hành đánh bắt vào ban đêm nên công suất tải tàu là: (8,4x24)+(50x3)+(27,6x23,2)+(276x0,4)= 895,32Wh SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 95 Trên tàu QNA90170 lắp đặt pin mặt trời với công suất 65Wp, tổng công suất từ pin mặt trời 390Wp Vậy ta tính toán tổng công suât tài mà với hệ thống pin mặt trời lắp đặt tàu đáp 390.4,58 = 1374 1,3 ứng là: Wh Với: 4,48 mức hấp thu pin lượng mặt trời Việt Nam 1,3 hệ số an toàn Kết luận: hệ thống pin lượng mặt trời thiết kế tàu đáp ưng đủ nhu cầu điện tải thiết bị điện tử hàng hải tàu Hình 3.6 Hệ thống pin mặt trời lắp tàu QNA90170 SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 96 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý cấp nguồn với điện mặt trời Nguyên lý sau: Dùng hệ thống điện mặt trời nặp đầy hai bình Battery để dùng cho thiết bị hàng hải tàu Những hôm thời tiết âm u nắng pin mặt trời lắp tàu tạo điện dùng điện xoay chiều qua chỉnh lưu điện áp chiều 13,8VDC cho thiết bị hàng hải tàu Những hôm có nắng pin mặt trời nạp điện áp hai bình ác quy qua mạch nạp pin mặt trời, từ cấp trực tiếp vào máy định vị HGP – 31 máy đo sâu, dò cá FCV – 668 nguồn qua máy đàm thoại ICOM IC – 718 GALAXY Neptine III cấp qua ổn áp (Buck) tạo điện áp 13,8 VDC Như trình tiến hành khai thác đánh bắt xa bờ tàu tiết kiệm chi phí nhiên liệu tạo điều kiện làm việc tăng nắng suất thu hoạch cá, tạo hiệu kinh tế cao SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 97 Hình 3.8: Triển khai sơ đồ cấp nguồn với điện mặt trời Khi ta muốn dùng nguồn điện từ nguồn điện mặt trời ta gặt công tắc sang bên ACU, ta dùng nguồn điện từ nguồn xoay chiều gặt công tắc sang bên AC Khi tàu cá sử dụng nguồn điện kết hợp với điện mặt trời sau chuyến tàu khơi đánh bắt cá khoảng tháng tiết kiệm khoảng triệu đồng chi phí mua nhiên liệu cho động tàu chạy phục vụ điện sinh hoạt tàu SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 98 KẾT LUÂN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong thời gian nghiên cứu thực chuyên đề tốt nghiệp phòng thí nghiệm Máy điện hàng hải, Trường Đại Học Nha Trang, hướng dẫn tận tình thầy cô khoa Điện Điện Tử Trường Đại Học Nha Trang đặc biệt hướng dẫn tận tình giảng viên tiến sĩ Trần Tiến Phức với nỗ lực thân em hoàn thành chuyên đề tốt nghiệp thời gian quy định - Thiết bị điện tử hàng hải tàu QNA90170 tỉnh Quảng Nam Thực trạng lắp đặt sử dụng thiết bị điện tử hàng hải tàu QNA90170 Phương án cấp nguồn kết hợp với điện mặt trời Đánh giá kết đạt Trong trình thực nghiên cứu chuyên đề tốt nghiệp dịp để em củng cố kiến thức lý thuyết Qua em giúp thân em có nhiều kinh nghiệm trình tiến hành nghiên cứu thực chuyên đề tốt nghiệp, hành trang cho em để tới trường tiếp cận với công việc thực tế Tuy cố gắng nhiều song tránh khỏi sai sót hạn chế thiếu sót, mong đóng góp thầy cô để chuyên đề hoàn thiện KIẾN NGHỊ Đối với bạn sinh viên khóa sau tiếp tục tìm hiểu sâu thiết bị hàng hải Nhà trường nên tạo điều kiện để sinh viên tiếp cân thực tế nhiều qua nắm bắt thiết bị điện tử hàng hải phổ biến TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC 99 [1] Ngô Văn Khá (2014) Nghiên cứu dàn trải máy đo sâu – dò cá phục vụ thí nghiệm thực hành môn học điện tử hàng hải, Đồ án tốt nghiệp, Đại Học Nha Trang [2] Trần Tiến Phức, Bài giảng máy điện hàng hải, Đại Học Nha Trang [3] http: //www.haiyang.co.kr/eng/html/intro_history_3.php, truy cập cuối ngày 3/6/2015 [4] http://www.furuno.com/en/products/chartplotter/GP-31, truy cập cuối ngày 2/3/2015 [5] http://tietkiemnangluong.vn/Bi-kip/Danh-cho-san-xuat/Pin-nang-luong-mattroi-cho-tau-ca-Giai-phap-tiet-kiem-chi-phi-di-bien.aspx, truy cập cuối ngày 11/06/2015 SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC ... “KẾT HỢP ĐIỆN MẶT TRỜI CUNG CẤP CHO HỆ THỐNG MÁY ĐIỆN HÀNG HẢI TRÊN TÀU QNA90170 nghiên cứu SVTH: ĐAN XUÂN KIÊN GVHD: Ts TRẦN TIẾN PHỨC nhằm tìm biện pháp sử dụng thiết bị máy điện hàng hải tàu. .. án cấp nguồn kết hợp với điện Mặt Trời Trong chuyên đề việc sử dụng kết hợp điện mặt trời cung cấp cho hệ thông máy điện hàng hải giúp người sử dụng tiết kiệm nhiên liệu phải vận hành động tàu. .. máy điện hàng hải tàu đánh cá QNA 090170” Sẽ đưa hệ thống nguồn kết hợp điện mặt trời cung cấp cho hệ thống máy điện hàng hải nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị hàng hải tàu lần khơi đánh