Nghiên cứu cấu trúc bộ biến đổi DC AC sử dụng trong hệ thống pin năng lượng mặt trời

MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI 1.1 Nguồn lƣợng mặt trời 1.2 Giới thiệu pin mặt trời 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Ứng dụng 1.2.3 Tấm lƣợng mặt trời 1.2.4 Cách ghép nối lƣợng mặt trời 1.3 Giới thiệu hệ thống pin lƣợng mặt trời CHƢƠNG CẤU TRÚC MẠCH CÔNG SUẤT CỦA BỘ BIẾN ĐỔI DC-AC TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 12 2.1 Giới thiệu van công suất IGBT 12 2.1.1 Cấu tạo 12 2.1.2 Nguyên lý làm việc 12 2.1.3 Van công suất IGBT SPW20N60C3 14 2.2 Bộ biến đổi DC/DC 15 2.2.1 Các loại biến đổi DC/DC 15 2.2.2 Điều khiển biến đổi DC/DC 21 2.3 Bộ biến đổi DC/AC 23 2.4 Cấu trúc điều khiển 23 2.5 Cấu trúc mạch công suất 26 2.5.1 Giới thiệu nghịch lƣu 26 2.5.2 Bộ nghịch lƣu áp pha 26 2.5.3 Nguyên lý làm việc 27 CHƢƠNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 29 3.1 Cấu tạo biến đổi DC - AC 29 3.2 Điều khiển điều kiện không nối lƣới 31 3.3 Thiết lập phần cứng kết nối toàn hệ thống 32 3.3.1 Cài đặt mạch DC-DC với mạch nạp DSP 32 3.3.2 Cài đặt mạch chuyển đổi DC-AC phụ tải 32 3.4 Cấu trúc điều khiển thực phần mềm CCS 33 3.4.1 Giới thiệu khối 33 3.4.2 Các bƣớc thiết kế 36 3.5 Giao diện điều khiển biến đổi DC/AC hệ thống pin lƣợng mặt trời 41 3.5.1 Giới thiệu tổng quan giao diện 41 3.3.2 Kiểm tra tình trạng mạch chuyển đổi DC-AC 43 3.5.3 Bật/Tắt 43 3.5.4 Dƣ̃ liê ̣u thời gian thƣ̣c 43 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong sinh hoạt đời sống việc sử dụng lƣợng ngày nhiều khiến cho nguy kiệt quệ nguồn lƣợng, với nhiễm mơi trƣờng làm gia tăng hiệu ứng nhà kính gây tác hại xấu đến ngƣời Từ nhu cầu cấp thiết ngƣời cần chuyển dần sang sử dụng nguồn lƣợng sạch, lƣợng tái tạo Một nguồn lƣợng xanh lƣợng mặt trời Việc biến đổi sử dụng nguồn lƣợng mặt trời đƣợc thử nghiệm, nghiên cứu đƣợc đƣa vào lắp đặt sử dụng nhiều nơi giới Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Giúp sinh viên tự tìm tòi học hỏi, hiểu đƣợc quy trình hệ pin lƣợng mặt trời vấn đề điều khiển có liên quan, từ làm tảng nguồn kiến thức dồi cho sinh viên hoạt động cơng tác chun ngành hoạt động đời sống lĩnh vực thiết kế, thi công, quản lý hệ thống pin lƣợng mặt trời Lý chọn đề tài: Từ vai trò quan trọng pin lƣợng mặt trời vấn đề chuyển đổi lƣợng điện từ hệ pin mặt trời Dƣới hƣớng dẫn thầy: T.S Phạm Tâm Thành, em sâu “Nghiên cứu cấu trúc điều khiển biến đổi DC/AC hệ thống pin lượng mặt trời’’ Nội dung gồm ba chƣơng với nội dung tổng quát nhƣ sau: Chƣơng Tổng quan hệ thống pin lƣợng mặt trời Chƣơng Cấu trúc nguyên lý hoạt động biến đổi DC/AC hệ thống pin lƣợng mặt trời Chƣơng Hệ thống thực nghiệm kết thực nghiệm Trong trình thực đồ án đƣợc bảo tận tình thầy hƣớng dẫn, em hiểu đƣợc học trƣớc đây, đồng thời rút cho nhiều kinh nghiệm bổ ích q trình thực mạch Em xin chân thành cảm ơn thầy giúp em hoàn thành đồ án CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI 1.1 Nguồn lƣợng mặt trời Năng lƣợng mặt trời, xạ ánh sáng nhiệt từ mặt trời đƣợc ngƣời khai thác từ thời cổ đại Bức xạ mặt trời, với tài nguyên thứ cấp lƣợng mặt trời nhƣ sức gió sức sóng, sức nƣớc sinh khối làm thành hầu hết lƣợng tái tạo có sẵn trái đất Chỉ phần nhỏ lƣợng mặt trời có sẵn đƣợc sử dụng Điện mặt trời nghĩa phát điện dựa động nhiệt pin quang điện Ngày nay, ngƣời sử dụng loại điện để ứng dụng nhiều lĩnh vực nhƣ sƣởi ấm không gian làm mát thông qua kiến trúc lƣợng mặt trời, chƣng cất nƣớc uống khử trùng, chiếu sáng ánh sáng ban ngày, bình nƣớc nóng lƣợng mặt trời, nấu ăn lƣợng mặt trời Để thu lƣợng mặt trời, cách phổ biến sử dụng lƣợng mặt trời 1.2 Giới thiệu pin mặt trời 1.2.1 Định nghĩa Pin lƣợng Mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel) bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) - phần tử bán dẫn có chứa bề mặt số lƣợng lớn cảm biến ánh sáng điốt quang, thực biến đổi lƣợng ánh sáng thành lƣợng điện - Lợi ích lƣợng mặt trời: Lợi ích kinh tế:  Sau đầu tƣ ban đầu, lƣợng mặt trời đƣợc tạo hoàn toàn khơng phí nhƣ xăng dầu, nhiên liệu, …  Giai đoạn thu hồi vốn ngắn phụ thuộc vào lƣợng điện sử dụng  Giúp giảm lƣợng điện tiêu thụ từ mạng điện lƣới quốc gia nhà máy điện  Giúp tiết kiệm chi phí hóa đơn tiền điện  Năng lƣợng mặt trời không yêu cầu chất đốt hay nhiên liệu  Năng lƣợng mặt trời không ảnh hƣởng tới cung cầu nhiên liệu  Năng lƣợng mặt trời đƣợc dùng gián tiếp Lợi ích mơi trường:  Năng lƣợng mặt trời tái sử dụng, giúp bảo vệ môi trƣờng  Năng lƣợng mặt trời không làm nhiễm bẩn khơng khí (khơng tạo khí CO2, SO2, NO2, thủy ngân)  Năng lƣợng mặt trời giảm nóng lên toàn cầu, mƣa axit, hay sƣơng mù  Năng lƣợng mặt trời giảm lƣợng khí thải gây hiệu ứng nhà kính Hệ thống lƣợng hệ độc lập hệ lai:  Năng lƣợng mặt trời đƣợc dùng để cân lƣợng tiêu thụ, khơng giúp giảm chi phí tiền điện mà cung cấp điện cho hộ gia đình, cho khu sản xuất điện lƣới  Hệ thống lƣợng mặt trời làm việc hồn tồn độc lập, không cần kết nối tới nguồn điện lƣới  Việc sử dụng lƣợng mặt trời giúp giảm phụ thuộc vào vốn đầu tƣ nƣớc ngoài, ảnh hƣởng thảm họa tự nhiên, biến cố toàn cầu Lợi ích cơng nghệ:  Hệ thống lƣợng mặt trời hầu nhƣ không cần bảo dƣỡng  Hệ thống đƣợc cài đặt lần, không yêu cầu chi phi kiểm tra định kì  Hệ thống pin mặt trời làm việc n tĩnh, khơng có phận chuyển động nên bị hƣ hỏng khí  Hệ thống pin mặt trời dễ dàng lắp đặt thêm vào tƣơng lai cần thiết 1.2.2 Ứng dụng Pin mặt trời đƣợc ứng dụng nhiều nơi giới Chúng đặc biệt thích hợp cho vùng lƣới điện khơng đến đƣợc Pin mặt trời sử dụng tích hợp vào thiết bị từ đồng hồ đeo tay nhỏ bé, điện thoại dắt túi quần xe điện mặt trời chạy mặt đất hay robot Hỏa Sự tích hợp Pin Mặt Trời mang lại khác biệt cho thiết bị: Vừa thẩm mỹ, vừa tiện dụng thân thiện với môi trƣờng Nguồn điện di động: Nguồn điện cấp điện cho thiết bị điện nơi đâu, đặc biệt nơi khơng có điện lƣới nhƣ vùng sâu vùng xa, hải đảo, biển Các ứng dụng nguồn điện di động kể đến Bộ sạc lƣợng mặt trời, cặp lƣợng mặt trời, áo lƣợng mặt trời, trạm điện mặt trời di động Nguồn điện cho tòa nhà: Nguồn điện cho tòa nhà giải pháp vừa giúp giảm hóa đơn tiền điện hàng tháng, vừa giúp giảm đầu tƣ xã hội cho cơng trình nhà máy điện Sử dụng nguồn điện mặt trời gia đình vừa giúp bảo vệ môi trƣờng, vừa thể phong cách sống đại xã hội đại Nhà máy điện mặt trời: Bằng cách kết nối nhiều nguồn điện mặt trời với tạo đƣợc tổ hợp nguồn điện mặt trời có đủ khả thay nhà máy phát điện 1.2.3 Tấm lƣợng mặt trời Để tạo đƣợc lƣợng mặt trời ngƣời ta sử dụng 36 – 72 pin mặt trời mắc nối tiếp với Qua pin mặt trời, lƣợng mặt trời đƣợc chuyển hoá thành điện Mỗi pin cung cấp lƣợng nhỏ lƣợng, nhƣng nhiều pin ghép với cho nguồn lƣợng lớn đủ để sử dụng mục đích khác Hình 1.1 Tấm pin mặt trời nguyên lý tạo điện Do lƣợng mặt trời thay đổi theo vùng miền nên hiệu suất điện khác Hiệu suất pin mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Chất liệu bán dẫn làm pin - Vị trí đặt panel mặt trời - Thời tiết khí hậu, mùa năm - Thời gian ngày: sáng, trƣa, chiều Các lƣợng mặt trời đƣợc lắp đặt trời nên thiết kế sản xuất đảm bảo đƣợc thay đổi khí hậu, thời tiết, mƣa bão, ăn mòn nƣớc biển, oxi hoá… Tuổi thọ pin khoảng 25 đến 30 năm 1.2.4 Cách ghép nối lƣợng mặt trời Để tạo công suất điện theo yêu cầu phải ghép nối nhiều mơdun lại với Có hai cách ghép bản: - Ghép nối tiếp mođun lại cho điện áp lớn - Ghép song song mơđun lại cho dòng điện lớn Trong thực tế phƣơng pháp ghép hỗn hợp đƣợc sử dụng nhiều để đáp ứng yêu cầu điện áp dòng điện a Phương pháp ghép nối tiếp mơdun mặt trời Hình 1.2 Hai môđun pin mặt trời ghép nối tiếp đường đặc trưng V - A môđun hệ Giả sử môđun giống hệt nhau, có đƣờng đặc tính V-A giống hết nhau, thơng số dòng đoản mạch ISC, hở mạch VOC độ chiếu sáng đồng Khi ghép nối tiếp môđun ta có: I = I1 = I2 = … = Ii (1.1) (1.2) (1.3) (1.4) Trong đó: I, P, V: dòng điện, cơng suất hiệu điện hệ Ii, Vi, Pi: dòng điện, công suất, hiệu điện môđun thứ i hệ Iopi, Vopi, Popi: dòng điện làm việc tối ƣu, điện làm việc tối ƣu, công suất làm việc tối ƣu môđun thứ i hệ Iop, Vop, Pop: dòng điện làm việc tối ƣu, điện làm việc tối ƣu, công suất làm việc tối ƣu hệ Khi tải có giá trị < R <  , Các môđun làm việc nhƣ máy phát tƣơng đƣơng Đƣờng đặc tính vơn – ampe hệ tổng hình học hai đƣờng đặc trƣng môđun b Ghép song song môđun mặt trời Cách ghép này, ta giả sử mơđun giống hệt nhau, có đƣờng đặc tính V-A giống hết nhau, thơng số dòng đoản mạch ISC, hở mạch VOC cƣờng độ chiếu sáng đồng Hình1.3 Hai mơđun pin mặt trờ ghép song song đường đặc trưng VA môđun hệ Khi ta có: U = U1 = U2 = … = Ui (1.5) (1.6) (1.7) (1.8) Đƣờng đặc tính VA hệ đƣợc suy cách cộng giá trị dòng điện I ứng với giá trị điện V không đổi Trong trƣờng hợp này, pin làm việc nhƣ máy phát điện tải có giá trị < R <  1.3 Giới thiệu hệ thống pin lƣợng mặt trời Hệ pin mặt trời (hệ PV – photovoltaic system) nhìn chung đƣợc chia thành loại bản: - Hệ PV làm việc độc lập - Hệ PV làm việc với lƣới Hệ PV độc lập thƣờng đƣợc sử dụng vùng xa xôi hẻo lánh, nơi mà lƣới điện không kéo đến đƣợc Sơ đồ khối hệ nhƣ sau: Pin mặt trời Bộ biến đổi DC/DC Ắc quy Bộ biến đổi DC/AC Tải xoay chiều Tải chiều MPPT Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ quang điện làm việc độc lập Còn hệ PV làm việc với lƣới, mạng lƣới pin mặt trời đƣợc mắc với lƣới điện qua biến đổi mà không cần dự trữ lƣợng Trong hệ này, biến đổi DC/AC làm việc với lƣới phải đồng với lƣới điện tần số điện áp a Hệ quang điện làm việc độc lập Hệ PV làm việc độc lập gồm có thành phần là: - Thành phần lƣu giữ lƣợng - Các biến đổi bán dẫn + Thành phần lưu giữ lượng Hệ quang điện làm việc độc lập cần phải có khâu lƣu giữ điện để phục vụ cho tải thời gian thiếu nắng, ánh sáng yếu hay vào ban đêm Có nhiều phƣơng pháp lƣu trữ lƣợng hệ PV Phổ biến sử dụng ắc quy để lƣu trữ lƣợng Ắc quy cần phải có điều khiển nạp để bảo vệ đảm bảo cho tuổi thọ ắc quy b Hệ quang điện làm việc với lưới Hệ thống cho phép tự trì hoạt động tải nguồn lƣợng dự trữ đồng thời bơm phần lƣợng dƣ thừa vào lƣới điện để bán Khi nguồn pin mặt trời (hay máy phát pin mặt trời) sinh nhiều lƣợng nguồn lƣợng dƣ thừa đƣợc chuyển vào lƣới điện, điều kiện thời tiết xấu, khơng có nắng hay mây mƣa, máy phát pin mặt trời không sinh đủ lƣợng để đáp ứng cho phụ tải hệ 10 Nếu sử dụng nguồn 15 V cho mạch điều khiển, bật nguồn nạp bật S1và đƣợc tác động vào nguồn DC, điều tiết nguồn điện áp DC khoảng 300V để điều khiển mơ-đun lƣợng Sau tăng điện áp, ta thấy đèn LED biến đổi sáng dần lên Kiểm tra LD2 cổng điều khiển card ta thấy đèn nhấp nháy giây Điều khiển nguồn điện áp DC 380V Nhấn SW1 khoảng giây để điều khiển biến đổi, bật thành công, LD2 luôn sáng Nếu không thành công, LD3 sáng Kiểm tra đầu dạng sóng Nếu chạy bình thƣờng, điện áp đầu 120VAC đầu có khoảng 2.71A RMS 3.3 Thiết lập phần cứng kết nối toàn hệ thống 3.3.1 Cài đặt mạch DC-DC với mạch nạp DSP Sử dụng nguồn DC +12 VDC cung cấp JP1, mạch điều khiển DC-DC EVM Piccolo điều khiển đƣợc kích hoạt để khởi động từ Flash chạy HV Solar DC-DC code Bật công tắc SW, điều cho phép sử dụng nguồn +12 VDC Kiểm tra đèn LED LD3 card điều khiển Nếu đèn LED nhấp nháy tiếp tục làm bƣớc Nếu không, kiểm tra lại nguồn ngồi nạp lại chƣơng trình cho card điều khiển 3.3.2 Cài đặt mạch chuyển đổi DC-AC phụ tải Mạch chuyển đổi DC-AC đƣợc điều khiển card điều khiển Piccolo (CC2803x) card điều khiển Concerto (CCF28M35xx) Chọn card điều khiển kết bối card với khe cắm 100 chân có kí hiệu U vẽ Kết nối kết nối USB với card điều khiển mạch DC-AC Sử dụng cáp nối để kết nối 10 chân CN5 với 10 chân H2 mạch DC-DC Đảm bảo cáp đƣợc cài đặt cách để tất 10 chân hai đƣợc kết nối với Sử dụng nguồn +15 VDC nguồn đƣợc cung cấp công tắc để J1, tồn hệ thống đƣợc điều khiển mạch DCAC Bộ điều khiển (Piccolo Concerto) đƣợc kích hoạt để khởi động từ 32 Flash chạy HV Solar DC-AC Inverter code r Bật công tắc sang S1 để sử dụng nguồn +15 VDC Kiểm tra LD2 card điều khiển, đèn nhấp nháy giây sau tiến hành làm bƣớc Nếu khơng, kiểm tra nguồn ngồi nạp lại chƣơng trình cho thẻ điều khiển Ngồi ra, vào thời điểm LD2 mạch DC-DC nên bắt đầu nhấp nháy cho biết thông tin liên lạc hai mạch Nếu không, cần kiểm tra lại cáp nối hai mạch Kết nối tải công suất phù hợp với mạch DC- AC đầu CON2 Nhƣ ví dụ trên, mạch nạp DSP đƣợc có cơng suất 165W vào thời điểm MPPT, sau chọn giá trị điện trở tải 100 ohm Điều làm cho điện áp đầu EVM tăng khoảng 120Vrms công suất đầu 165W, điện trở tải phải có giá trị 200W Kết nối đầu mạch DC-DC Vo -R GND -S để kết nối với đầu vào (CON1) mạch DC-AC Nhƣ thể hình 3.4, kết nối nguồn ngồi AC biến áp cách ly tải điện trở 100 ohm Thiết lập nguồn AC đầu 120V, 60Hz nhƣng không bật nguồn điện AC thời điểm 3.4 Cấu trúc điều khiển thực phần mềm CCS 3.4.1 Giới thiệu khối a Khối ADCDRV_5CH m n p q s Khối ADCDRV_5CH mô-đun điều khiển ADC lấy mẫu, đƣợc sử dụng để có đƣợc kênh mẫu Hình 3.6 Khối ADCDRV_5CH Có kênh ADC đƣợc sử dụng: 33 -ADCA1 đƣợc gán cho cảm biến dòng điện, dwInv_Current_1 dùng để đặt tên cho kênh phần mềm, định dạng dwInv_Current_1 Q24 -ADCA2 đƣợc gán cho cảm biến điện áp, dwInv_Voltage dùng để đặt tên cho kênh phần mềm, định dạng dwInv_Voltage Q24 -ADCA3 đƣợc gán cho cảm biến điện áp chiều, dwBus_Voltage_Fbk dùng để đặt tên cho kênh phần mềm, định dạng dwBus_Voltage_Fbk Q24 -ADCA4 đƣợc gán cho cảm biến tham chiếu 1.65V, dwMid_Ref_Volt dùng để đặt tên cho kênh phần mềm, định dạng dwMid_Ref_Volt Q24 -ADCA0 đƣợc dành riêng cho ứng dụng PLC tƣơng lai b Khối GEN_SIN_COS : n Các GEN_SIN_COS : n đƣợc sử dụng để tạo sóng sóng cosin Hình 3.7 Khối GEN_SIN_COS : n - Ws đầu vào tần số máy phát, dwPll_Trace_Freq đƣợc gán cho đầu vào này, định dạng Q20 - Ts đầu vào tần số mẫu máy phát ,dwPll_Sample_Time đƣợc gán cho đầu vào này, định dạng Q24 - Sin_0 giá trị ban đầu giá trị sin Các dwPll_Sin_0 đƣợc gán cho đầu vào này, định dạng Q22 Giá trị mặc định dwPll_Sin_0 34 - Cos_0 giá trị ban đầu giá trị sin Các dwPll_Cos_0 đƣợc gán cho đầu vào này, định dạng Q22 Giá trị mặc định dwPll_Cos_0 IQ22 ( 0.99 ) - Max giá trị tối đa điện áp đầu Các dwPll_Sin_Cos_Max đƣợc gán cho đầu vào này, định dạng Q22 Giá trị mặc định dwPll_Sin_0 _IQ22(0.99) - Min giá trị tối thiểu giá trị điện áp đầu Các dwPll_Sin_Cos_Min đƣợc gán cho đầu vào này, định dạng Q22 Giá trị mặc định dwPll_Sin_Cos_Min c Khối INV_ICMD : n Các INV_ICMD : n đƣợc sử dụng để tính tốn dòng điện tham chiếu Hình 3.8 Khối INV_ICMD : n - Vcmd1 biên độ dòng điện tham chiếu, mà thƣờng vòng lặp điều khiển điện áp đầu Các dwBus_Voltage_Loop_Out đƣợc gán cho đầu vào Định dạng Q24 - Vac1 đơn vị sóng sin, dwSine_Ref đƣợc gán cho đầu vào Định dạng Q24 - Comp1 bù cho tổn hao điện áp Giá trị mặc định - Max , Min giới hạn đầu - Out1 đầu khối, dwInv_Curr_Ref đƣợc gán cho đầu vào Định dạng Q24 d Khối PWMDRV : n Các PWMDRV : n đƣợc sử dụng để tính tốn CMPR theo đầu điều khiển, bên cạnh đó, update đăng ký CMPR kết thúc việc tính tốn 35 Hình 3.9 Khối PWMDRV : n Duty đầu điều khiển, thƣờng đầu điều khiển vòng lặp dòng điện Các dwDuty_Cal_out đƣợc gán cho đầu vào này, định dạng Q24 - Tỷ số tỷ lệ chuyển đổi nhiệm vụ giá trị CMPR Định dạng Q8 Tỷ lệ đƣợc tính theo phƣơng pháp sau Tỷ lệ = Thời gian * 1000 / VDC -Temp đƣợc dành riêng cho gỡ lỗi e CNTL_2P2Z : n Tƣơng tự với khối thƣ viện Digital Power f DLOG_4CH : n Tƣơng tự với khối thƣ viện Digital Power, nhƣng bắt đầu đăng nhập khác Ở đây, wDataEnable biến 1, khối bắt đầu đăng nhập liệu 3.4.2 Các bƣớc thiết kế Bảng 3.1 Gia tăng lựa chọn xây dựng Mở vòng lặp thiết kế INCR_BUILD == Xây dựng vòng lặp khơng có vòng INCR_BUILD == khóa pha PLL Xây dựng vòng lặp có vòng khóa INCR_BUILD == pha PLL a Chương trình điều khiển biến đổi DC-AC với phần mềm CCS Kết nối cáp USB vào thẻ kiểm soát ISO PiccoloB Ngắn mạch jumper JP2, JP4, JP5, JP6, mở jumper JP3, JP1 36 Chèn nguồn 15 V adapter chế độ J1, sau chuyển sang S1 để chuyển sang sử dụng nguồn Sử dụng phần mềm CCSV5, tạo không gian làm việc Khi IDE đƣợc mở ra, làm theo bƣớc sau: Project\Import Existing CCS\CCE Eclipse Project and under Select root directory navigate to and select \controlSUITE\development_kits\Solar HV Kit\DC-AC board Khi giao diện đƣợc mở thành cơng, bạn nhìn thấy khơng gian làm việc sau: Hình 3.10 Khơng gian làm việc Thay đổi lựa chọn thiết kế gia tăng cách thiết lập giá trị cho INCR_BUILD Hình 3.11 Thay đổi lựa chọn thiết kế 37 Thiết lập cấu hình thiết kế cách nhấn vào menu: Project\Active Build Configuration Nếu ngƣời dùng muốn chạy code nhớ RAM, chọn RAM option, FLASH option Xây dựng lại dự án cách nhấn vào menu: Project\Rebuild All Nếu khơng có lỗi, tập tin đƣợc tạo Trong tập tin ccxml, mở chọn kết nối nhƣ " Texas Instruments XDS100v2 USB Emulator " theo thiết bị, di chuyển xuống chọn " TMS320F28035 ", sau lƣu lại Bắt đầu chƣơng trình gỡ lỗi TI cách nhấn vào Target\Debug Active Project 10 Khi code đƣợc nạp thành công, bạn thấy cửa sổ gỡ lỗi nhƣ dƣới Hình 3.12 Cửa sổ gỡ lỗi 11 Sử dụng tùy chọn gỡ lỗi thời gian thực cách nhấn vào nút công cụ 12 Chạy code cách nhấn vào nút "run" công cụ 38 b Xây dựng vòng lặp Bƣớc xây dựng vòng lặp Trong bƣớc này, GEN_SIN_COS khối PWMDRV đƣợc sử dụng để tạo SPWM Bên cạnh đó, DLOG_4CH ADCDRV_5CH đƣợc sử dụng, kiểm tra liệu mẫu theo thời gian thực giao diện đồ họa ( giao diện đồ họa đƣợc sử dụng phải chạy code flash) Hình 3.13 Xây dựng vòng lặp Các vòng lặp xây dựng có sẵn đặt INCR_BUILD = file SolarHv_DCAC - Settings.h Khi chạy, thiết lập nguồn đầu vào DC khoảng 400V, sau xin nhấn SW1 để chạy mạch c Xây dựng vòng lặp khơng có PLL Khi lƣới điện không kết nối với mạch điện, mạch điện chạy vòng lặp mà khơng có PLL Nó cho giá trị dòng điện tải Trƣớc xây dựng bƣớc này, phải kiểm tra vòng lặp mở thành cơng hay khơng Bên cạnh đó, phải đƣợc kết nối với điện trở cơng suất đầu Các điện trở công suất 25ohm/1000W Hình 3.14 Xây dựng mạch vòng kín khơng có PLL 39 Các vòng lặp khơng có PLL có sẵn đặt INCR_BUILD = file SolarHv_DCAC - Settings.h, mạch DC-DC không đƣợc kết nối, vòng lặp điện áp đƣợc vơ hiệu hóa tự động Các dw_Bus_Voltage_Loop_Out đƣợc đƣa dwVoltageLoopOutConst Có thể thay đổi dwVoltageLoopOutConst thời gian thực để có đƣợc giá trị dòng điện khác d Xây dựng mạch vòng kín có PLL Nếu tất bƣớc thực xong, thực xây dựng bƣớc cuối để kiểm tra nối lƣới Kết nối công cụ kiểm tra cho mạch nhƣ sơ đồ sau Hình 3.15 Các kết nối thử nghiệm Hình 3.16 Xây dựng vòng lặp có PLL 40 Đóng vòng lặp có PLL có sẵn đặt INCR_BUILD = file SolarHv_DCAC - Settings.h, mạch DC-DC không đƣợc kết nối, vòng lặp điện áp bị vơ hiệu hóa tự động Các dw_Bus_Voltage_Loop_Out đƣợc đƣa dwVoltageLoopOutConst Có thể thay đổi dwVoltageLoopOutConst thời gian thực để có đƣợc giá trị khác 3.5 Giao diện điều khiển biến đổi DC/AC hệ thống pin lƣợng mặt trời 3.5.1 Giới thiệu tổng quan giao diện Hình 3.17 Hình ảnh giao diện Giao diện EVM biến đổi DC/AC hệ thống pin lƣợng mặt trời đƣợc sử dụng để đánh giá hoạt động mạch chuyển đổi DC-DC DC-AC, thực lần lƣợt lệnh on/off, nhận đƣợc giá trị thời gian thực mạch chuyển đổi DC-AC Sau bƣớc thực hiện: Bƣớc 1: Kết nối cáp USB với mạch DC-AC Thiết lập thông tin liên lạc cách nhấn vào nút cài đặt Comm, sau chọn cổng COM, cổng COM phụ thuộc vào driver máy tính đƣợc kết nối 41 Hình 3.18 Thiết lập thơng tin liên lạc Bƣớc 2: Kết nối mạch giao diện cách nhấn vào nút Connect Nếu bảng đƣợc kết nối thành cơng,nếu kết nối thành cơng hộp trạng thái kết nối có màu xanh, hộp trạng thái hết nối có màu vàng kết nối bị ngắt Hình 3.19 Kết nối với mạch 42 3.3.2 Kiểm tra tình trạng mạch chuyển đổi DC-AC Nếu mạch DC-AC đƣợc kết nối thành cơng với máy tính, giao diện hiển thị giá trị mạch DC-AC Hình 3.20 Kiểm tra tình trạng mạch chuyển đổi DC-AC 3.5.3 Bật/Tắt Nếu tình trạng mạch DC-AC bình thƣờng, ngƣời dùng bật để khảo sát mạch DC-AC cách nhấp vào nút Turn On / Off a Bật Khi thông tin chạy mạch DC-AC chế độ chờ, Turn On mạch DC-AC để khảo sát Khi click nút Turn On thơng tin hoạt động mạch DC-AC đƣợc hiển thị b Tắt Khi nút Turn On/Off cho thấy Turn Off, ta click vào nút Turn Off để tắt trình khảo sát mạch DC-AC 3.5.4 Dƣ̃ liêụ thời gian thƣ̣c Mô phỏng lƣơ ̣ng mă ̣t trời bằ ng phầ n mề m plexim ta thu đƣơ ̣c kế t nhƣ sau: 43 Hình 3.21 Sơ đồ mô phỏng plexim Kế t quả thu đƣơ ̣c: - Điê ̣n áp, dòng điê ̣n, cơng ś t đầ u ra: Hình 3.22 Điê ̣n áp, dòng điện, công suấ t đầ u Ta thấ y điê ̣n áp có da ̣ng sóng sin giố ng với điê ̣n áp lƣới biǹ h thƣờng Nhƣ vâ ̣y thấ y đƣơ ̣c điê ̣n áp tƣ̀ pin lƣơ ̣ng mă ̣t trời có thể đáp ƣ́ng đƣơ ̣ c yêu cầu sử dụng lƣợng nhƣ điện áp lƣới thông thƣờng 44 KẾT LUẬN Sau 12 tuầ n thƣ̣c hiê ̣n đồ án , với sƣ nỗ lƣ̣c của bản thân và sƣ̣ giúp đỡ , bảo tận tình thầy giáo em hoàn thành đồ án Các nội dung đạt đƣơ ̣c: + Tổ ng quan về pin lƣơ ̣ng mă ̣t trời + Đƣa cấ u trúc ma ̣ch công suấ t của bô ̣ biế n đổ i DC – AC ̣ thố ng + Nghiên cƣ́u thƣ̣c nghiê ̣m và cha ̣y thuầ n thu ̣c máy tiń h, đƣa kế t quả Tuy nhiên đồ án vẫn còn thiế u sót: + Module phầ n cƣ́ng còn ̣n chế + Chƣa thu đƣơ ̣c đă ̣c tin ́ h rõ ràng giao diê ̣n thiế u phầ n cƣ́ng Đồ án tốt nghiệp em hồn thành với bảo tận tình TS Phạm Tâm Thành Bằ ng kiế n thƣ́c đã trang bi ̣trên trƣờng lớp và tim ̀ hiể u mô ̣t số tài liệu liên quan Tuy nhiên triǹ h đô ̣ còn ̣n chế , kinh nghiê ̣ thƣ̣c tế còn yế u nên đề tài của em còn nhiề u khiế m khuyế t Qua em mong muố n nhâ ̣n đƣơ ̣c ý kiến đóng góp thầy giáo bạn đề đồ án em đƣợc hoàn thiê ̣n Em xin cảm ơn thầ y giáo TS Phạm Tâm Thành tận tình giúp đỡ em suố t quá trin em kiế n thƣ́c, ̣ ̀ h làm đồ án và tấ t cả các thầ y cô đã trang bi cho kinh nghiê ̣m trình học tập Em xin chân thành cảm ơn! đã trang bi ̣cho em kiế n thƣ́c , kinh nghiê ̣m trình học tập Em xin chân thành cảm ơn! 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thân Ngo ̣c Hoàn , Năng lƣơ ̣ng mă ̣t trời và nhƣ̃ng phƣơng pháp nâng cao chấ t lƣơ ̣ng và hiê ̣u suấ t, Tạp chí Khoa học công nghệ Hàng Hải, số 18 – 6/2009 [2] Nguyễn Bính (2000), Điện tử cơng suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Phạm Quốc Hải - Dƣơng Văn Nghi (2000), Phân tích giải mạch điện tử cơng suất, Nhà suất Giáo dục [4] T.S Hoàng Dƣơng Hùng (2007), Năng lƣợng mặt trời lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Đặng Đình Thống (2005), Pin mặt trời ứng dụng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [6] Trịnh Quang Dũng (1992), Năng lƣợng điện mặt trời, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [7] F28xxx User Guide http://www.ti.com/f28xuserquides [8] HV Solar Inverter System GUI Overview January 2012 [9] Quick Start Guide for High Voltage Solar Inverter Dc-Ac Board EVM 46 ... vào biến đổi DC-AC Bộ biến đổi DC- DC điều khiển đầu DC dùng làm đầu vào cho biến đổi DC-AC 24 Hình 2.13 Cấu trúc bộ biến đổi điện áp hệ thơng pin lượng mặt trời điển hình Điện áp chiều đầu biến. .. VỀ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI 1.1 Nguồn lƣợng mặt trời Năng lƣợng mặt trời, xạ ánh sáng nhiệt từ mặt trời đƣợc ngƣời khai thác từ thời cổ đại Bức xạ mặt trời, với tài nguyên thứ cấp lƣợng mặt trời. .. nguồn điện mặt trời có đủ khả thay nhà máy phát điện 1.2.3 Tấm lƣợng mặt trời Để tạo đƣợc lƣợng mặt trời ngƣời ta sử dụng 36 – 72 pin mặt trời mắc nối tiếp với Qua pin mặt trời, lƣợng mặt trời đƣợc