Slide Thiết kệ sạt Pin mặt trời
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH BỘ NẠP ẮC QUY TỪ PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DÙNG PHƯƠNG PHÁP DỊ TÌM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI (MPPT) GVHD : Th.s Bùi Tấn Lợi SVTH : Lê Văn Vũ Trần Quốc Bảo Lê Võ Viết Thịnh GIỚI THIỆU VỀ NL MẶT TRỜI KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN MPPT KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC CONVERTER ĐẶC ĐIỂM PIN NL MẶT TRỜI PHƯƠNG PHÁP DỊ TÌM ĐIỂM CỰC ĐẠI TỔNG QUAN VỀ PIC BỘ LƯU TRỮ NL ĐIỆN I GIỚI THIỆU VỀ NL MẶT TRỜI Nhu cầu lượng ngày tăng Các nguồn cung cấp truyền thống cạn kiệt Năng lượng mặt trời Yêu cầu lượng sạch, bền vững I GIỚI THIỆU VỀ NL MẶT TRỜI Khái niệm NLMT hay xạ mặt trời NL phát ánh nắng mặt trời, có bước sóng từ 0,28 đến 3,0 µm Ứng dụng NLMT o Một nguồn NL tái tạo,vĩnh cữu o NL khơng có khí thải o NLMT chuyển đổi NL điện thực theo hai cách • Quang điện • Nhiệt I GIỚI THIỆU VỀ NL MẶT TRỜI TT Khu vực Cường độ xạ MT (kWh/m2.Ngày) Giờ nắng trung bình (giờ/năm) Khu vực đông bắc 3,3 - 4,1 1500 – 1800 Khu vực Tây Bắc 4,1 - 4,9 1890 - 2102 Khu vực Trung Bộ 4,6 - 5,2 1700 – 2000 Khu vực TB & Tây Nguyên 4,9 - 5,7 2000 – 2600 Khu vực Nam Bộ 4,3 - 4,9 2200 - 2500 4,6 2000 => Khu vực Trung Bộ Tây Nguyên có số nắng cường độ xạ mặt trời lớn KháiII.niệm: ĐẶC ĐIỂM PIN NL MẶT TRỜI Pin Mặt Trời thiết bị sử dụng biến đổi trực tiếp NLMT thành NL điện nhờ vào tế bào quang điện Các Panel sản xuất NL chừng có xạ Mặt Trời chiếu tới - Cấu tạo Bán dẫn loại n gồm tinh thể Si Photpho hóa trị gọi Donor Bán dẫn loại P gồm Si Bo hóa trị gọi Acceptor Khi chiếu sáng 1000W/m2, Voc = 0,55V, Isc = 30mA/cm2 II ĐẶC ĐIỂM PIN NL MẶT TRỜI Modun pin quang điện Mạch điện tương đương cho pin mặt trời I = IPH - IS[ exp( (V+IRs) -1) - ] (2.1) Đối với pin mặt trời lý tưởng RSH = ∞, Rs = I = IPH - IS[ exp( – 1)] (2.2) Thông thường P = 2W V= 0,5V I = NpIPH - NsIs[ exp( – 1) ] (2.3) II ĐẶC ĐIỂM PIN NL MẶT TRỜI Đặc tuyến I-V với xạ khác Đặc tuyến P-V với xạ khác III PHƯƠNG PHÁP DỊ TÌM ĐIỂM TỐI ĐA MPPT (Maximum Power Point Tracker) phương pháp dò tìm điểm làm việc có cơng suất tối đa hệ thống nguồn điện pin mặt trời qua việc điều khiển chu kỳ đóng mở khố điện tử dùng DC/DC Phương pháp xác định xác đến 97% điểm MPP III PHƯƠNG PHÁP DỊ TÌM ĐIỂM TỐI ĐA CÁC PHƯƠNG PHÁP CỦA THUẬT TỐN MPPT Các thuật tốn MPPT điều khiển biến đổi DC/DC sử dụng nhiều tham số, thường tham số dòng PV, điện áp PV, dòng điện áp DC/DC Các phương pháp chính: • Phương pháp điện dẫn gia tăng INC • Phương pháp điện áp số • Phương pháp nhiễu loạn quan sát P&O 10 IV BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC CONVERTER Tính chọn Mosfet: Dòng điện lớn qua van: Imax = Im ≈ 12,5 (A) Ta sử dụng pin: Itt = 2.Imax = x 12,495 ≈ 25 (A) Ta chọn van loại IRFP9540N hãng IR với thông số: Loại vỏ: TO-220AB Kênh dẫn: P Id max =76A Rds = 0,011Ω td on = 20 ns td off = 70 ns 17 IV BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC CONVERTER Công suất tiêu tốn van Mosfet tính cơng thức: PΣM = Pon + PSW (4.3) Trong đó: Pon - Cơng suất tổn hao dẫn Mosfet Psw- Công suất chuyển mạch Công suất tổn hao dẫn van mosfet: Pon = I2 x Rds = 202 x 0,011 = 4,4 (W) Công suất tổn hao q trình đóng cắt Mosfet tính bằng: PSW = = = 3,42(W) Vậy công suất tổn hao van là: PΣ M = PON + PSW = 4,4 + 3,42 = 7,82 (W) 18 IV BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC CONVERTER Tính chọn Diot: Dòng điện lớn qua mà diode phải chịu Imax = = = 12,97 (A) Điện áp ngược lớn mà diod phải chịu UN max = x 21,8 = 30,83 (V) Với thông số mạch ta chọn Diode loại: 1N3913 có thơng số sau: Imax = 30A 1000C Un = 400V Thời gian phục hồi: 200 ns fD = 25 khz Công suất tổn thất Diode: PD = (1-D) IΔUD =10 (W) 19 IV BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC CONVERTER Tính chọn Tụ: Dựa vào hệ số đập mạch dòng điện cuộn cảm: ΔICout = (4.4) ΔICout: Tổng vecto dòng điện đập mạch ΔQCout = = (4.5) Điện áp đầu tụ C ΔVCout = = (4.6) => = = ≈ 3200 (µF) Chọn tụ 1800 (µF)/ 25 V 20 V BỘ LƯU TRỮ NL ĐIỆN Tại cần phải thiết kế chọn Acquy? Hệ thống quang điện làm việc độc lập cần khâu giữ điện để phục vụ thời gian thiếu ánh nắng, ánh sáng yếu hay vào ban đêm Chế độ làm việc acquy: Cho ngăn có độ đồng I = const, U↑ Nạp cân Theo chu kì Nạp acquy 80-100% Bắt đầu acquy gần đầy Tăng dần U => giảm I Nạp hoàn thiện 0-80% Bắt đầu lúc Với dòng nạp < dòng sinh Nạp bình thường 21 V BỘ LƯU TRỮ NL ĐIỆN • Chế độ phóng điện: o Độ sâu phóng điện (15 – 25%) o Mức độ phóng điện (10 – 15% 200C) Chế độ nguồn nạp Nạp với dòng khơng đổi Nạp với áp không đổi - Chế độ sạt đến 80-90% - Nạp đưa đến 100% dung lượng acquy - U= const (2,4V) - U < 1,8-1,9V - I giảm dần - I = C/10 22 Nạp thả - U = 2,25V -I - Bù dòng rò acquy V BỘ LƯU TRỮ NL ĐIỆN • o o o o o o o o o Chọn acquy: Phóng sâu 70-80% Dòng điện nạp/dòng điện phóng Thời gian nạp/thời gian phóng Độ ổn định nạp, phóng Thời gian tự phóng Tuổi thọ u cầu bảo trì Hiệu lưu giữ lượng Giá thành thấp 23 VI TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC Vi điều khiển 16F886A • Thuộc họ Pic16Fxxxx • 35 lệnh (14bit) • 28 chân • Tốc độ hoạt động = 20 MHz (T1= 200ns) 24 V.II KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Pin mặt trời thực tế Công suất đỉnh ( Pp) 22W Điện áp đỉnh (Vpp) 17,46V Dòng điện đỉnh (Ipp) 1,27A Dòng điện ngắn mạch (Isc) 1,34A Điện áp hở mạch (Voc) 21,5V 25 V.II KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Sơ đồ mạch nguyên lý 26 V.II KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Sơ đồ mạch in 27 V.II KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Kết thực tế 28 VIII KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hiệu phương pháp MPPT Kết Luận Tăng tính ứng dụng pin mặt trời Tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời 29 VIII KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Thực so sánh với pp MPPT khác Hướng phát triển Nâng cao hiệu suất MPPT Hệ thống pin mặt trời hòa lưới 30 Cảm ơn thầy cô bạn lắng nghe! 31 ... xạ mặt trời lớn KháiII.niệm: ĐẶC ĐIỂM PIN NL MẶT TRỜI Pin Mặt Trời thiết bị sử dụng biến đổi trực tiếp NLMT thành NL điện nhờ vào tế bào quang điện Các Panel sản xuất NL chừng có xạ Mặt Trời. .. 0,55V, Isc = 30mA/cm2 II ĐẶC ĐIỂM PIN NL MẶT TRỜI Modun pin quang điện Mạch điện tương đương cho pin mặt trời I = IPH - IS[ exp( (V+IRs) -1) - ] (2.1) Đối với pin mặt trời lý tưởng RSH = ∞, Rs = I... pháp MPPT Kết Luận Tăng tính ứng dụng pin mặt trời Tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời 29 VIII KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Thực so sánh với pp MPPT khác Hướng phát triển Nâng cao hiệu suất MPPT