Thiết kế và gia công bộ chuyển đổi điện dùng trong năng lượng mặt trời

Đồ án môn học LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, q trình cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước nhu cầu sản xuất, sinh hoạt sử dụng đến máy móc thiết bị điện Khi nhu cầu lượng ngày tăng, tải hay bảo trì lưới điện hệ thống điện lưới quốc gia làm thường bị điện Khi gặp lúc điện,việc làm phải cần đến nguồn điện dự trữ để mang sử dụng Ngày nay, hầu hết nguồn điện dự trữ lưu trữ nguồn điện chiều (DC) 6V, 12V 16V hay 24V, hầu hết thiết bị điện sử dụng nguồn điện xoay chiều (AC) 220V Để sử dụng thiết bị điện, ta cần mạch biến đổi điện áp 12V DC thành 220V AC Thiết bị gọi chung nghịch lưu Mạch dùng với pin mặt trời để tạo hệ thống pin lượng mặt trời phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt nơi hải đảo, vùng sâu vùng xa nơi chưa có nguồn điện lưới quốc gia phục vụ Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nêu đề tài “ Thiết kế gia công chuyển đổi điện dùng lượng mặt trời” hi vọng đem lại phần lợi ích cho cá nhân tập thể việc sử dụng nguồn lượng góp phần phát triển đất nước ngày tốt đẹp Đồ án môn học LỜI CẢM ƠN Trước vào nội dung đồ án em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt q trình thực để hồn thành đồ án Cùng tồn thể thầy mơn tận tình giảng dạy, bảo, truyền đạt nguồn kiến thức sâu rộng kinh nghiệm quý báu cho em suốt thời gian học trường Xin cảm ơn đến tất bạn bè, người giúp đỡ em suốt thời gian học tập thực đồ án học phần Và cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình ủng hộ tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Mặc dù nỗ lực hết mình, khả năng, kiến thức thời gian có hạn nên khơng thể tránh sai sót lúc thực đồ án này, em kính mong q thầy dẫn, giúp đỡ em để ngày hồn thiện kiến thức tự tin bước vào sống với vốn kiến thức có Đồ án mơn học MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG iv DANH SÁCH CÁC HÌNH v Chương 1: TỔNG QUAN .7 1.1.Đặt vấn đề: 1.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu: 1.3 Mục tiêu nghiên cứu: 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm pin mặt trời: 2.2 Khái niệm điều khiển sạc: .9 2.3 Khái niệm đổi điện - INVERTER: 10 2.4 Khái niệm BATTERY (Ắc-quy): .10 Chương 3: TÌM HIỂU LINH KIỆN VÀ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH NẠP ACQUY .11 3.1.Tìm hiểu chung Arduino: 11 3.1.1 Khái niệm Arduino: 11 3.1.2 Các thông số Arduino: 12 3.2 Tìm hiểu biến trở: 13 3.3 Tìm hiểu transistor công suất: 14 3.4 Tìm hiểu xung PWM: 15 3.4.1 Khái niệm xung: 15 Đồ án môn học 3.4.2 Xung PWM: .16 3.5 Relay (Rơ-le): 18 3.6 Đồng hồ hiển thị điện áp hiệu điện (V-A): 21 Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH NẠP CHO BOAR ARDUINO 23 4.1 Hướng dẫn cách nạp chương trình : 23 4.2 Chương trình băm xung cho mạch nạp acquy: .29 Chương V: KẾT LUẬN .30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 Đồ án môn học DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1 Thông số Arduino Uno R3…………………………….13 Bảng 3.2 Chu kì xung tương ứng sử dụng hàm analogWrite……………17 Đồ án môn học DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống pin mặt trời………………………………………… Hình 2.2 Hình ảnh pin mặt trời…………………………………………………9 Hình 2.3 Hình ảnh điều khiển sạc………………………………………… Hình 2.4 Hình ảnh chuyển đổi DC-AC INVERTER………………………10 Hình 2.5 Hình ảnh battery chuyên dùng cho điện lượng mặt trời………10 Hình 3.1 Hình ảnh số loại Arduino………………………………………12 Hình 3.2 Một số hình ảnh biến trở…………………………………………14 Hình 3.3 Hình dạng transistor D718………………………………… 15 Hình 3.4 Hình ảnh xung sử dụng với hàm analogWrite Arduino….17 Hình 3.5 Hình dáng rơ-le………………………………………………….19 Hình 3.6 Thơng số rơ-le………………………………………………… 19 Hình 3.7 Đồng hồ hiển thị vơn-ampe chiều (DC)……………………… 21 Hình 3.8 Sơ đồ đấu dây đồng hồ………………………………………………21 Đồ án môn học Chương 1: TỔNG QUAN 1.1.Đặt vấn đề: Ngày nay, lượng mặt trời ngày trở nên quen thuộc với người Ngoài việc sưởi ấm cho người động vật trình chuyển hóa vật chất lượng, nguồn lượng mặt trời sản xuất điện (thơng qua pin lượng mặt trời) Tuy nhiên hệ thống pin lượng sản xuất điện với hiệu điện nhỏ (6V-24V) nguồn điện chiều (DC) Trong thiết bị điện gia đình sử dụng có điện áp khoảng 220V nguồn xoay chiều (AC) Vì cần phải có chuyển đổi điện áp từ 12VDC – 220VAC để thiết bị sử dụng điện từ nguồn pin lượng mặt trời hoạt động tốt 1.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Đồ án thực với công suất tương đối nhỏ 1.3 Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu nguồn lượng mặt trời ngày ứng dụng rộng rãi ưu điểm vượt trội có sẵn tự nhiên dồi khơng cạn kiệt, khơng phát sinh khí thải Từ thiết kế gia cơng chuyển đổi điện áp dụng vào trình vận hành chung hệ thống pin lượng mặt trời 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Ở Việt Nam pin lượng mặt trời phát triển, ứng dụng nhiều với công suất khác phục vụ cho nhu cầu chiếu sáng, sinh hoạt hoạt động sản xuất hay vùng biên giới hải đảo xa xơi khơng có lưới điện Từ tự trang bị cho riêng lượng mặt trời sử dụng cho chiếu sáng gia đình vào buổi tối hay lúc điện Đồ án môn học Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống pin mặt trời (Nguồn: Theo solarpower.vn) 2.1 Khái niệm pin mặt trời: Pin lượng 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 lượng lớn cảm biến ánh sáng điốt quang, thực biến đổi lượng ánh sáng thành lượng điện Cường độ dòng điện, hiệu điện điện trở pin mặt trời thay đổi phụ thuộc lượng ánh sáng chiếu lên chúng Tế bào quang điện ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60 72 tế bào quang điện pin mặt trời) Tế bào quang điện có khả hoạt động ánh sáng mặt trời ánh sáng nhân tạo Chúng dùng cảm biến ánh sáng (ví dụ cảm biến hồng ngoại) phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy đo cường độ ánh sáng Đồ án mơn học Hình 2.2 Hình ảnh pin mặt trời (Nguồn: Theo pv complete zendesk.com) 2.2 Khái niệm điều khiển sạc: - Là thiết bị thực chức điều tiết sạc cho ắc-quy, bảo vệ cho ắcquy 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 Panel mặt trời vào ắc-quy giúp cho người sử dụng kiểm soát phụ tải - Bộ điều khiển thực việc bảo vệ nạp điện (>13,8V) điện thấp ( Programmer -> chọn AVR ISP 26 Đồ án môn học  Bước 5: Mở nạp mã nguồn chương trình mẫu: Nạp chương trình mẫu cách vào menu File -> Examples -> 01.Basics -> chọn Blink Ta thấy Arduino IDE mở cửa sổ chứa mã nguồn Blink Mã có chức điều khiển đèn LED màu cam mạch Arduino Uno R3 nhấp nháy với chu kì giây 27 Đồ án mơn học Bấm tổ hợp phím Ctrl + U để tải chương trình lên mạch Arduino Uno R3 Bạn thấy IDE xác nhận lập trình thành cơng hình 28 Đồ án mơn học 4.2 Chương trình băm xung cho mạch nạp acquy: 29 Đồ án môn học Chương V: KẾT LUẬN Ngày nay, nguồn lượng từ pin mặt trời ngày sử dụng cách phổ biến từ quy mơ gia đình cơng nghiệp Bởi tính an toàn trở nên nguồn lượng thay cho nguồn lượng hóa thạch Mặt khác dùng nguồn dự phòng Trong suốt q trình tìm hiểu gia cơng mạch việc áp dụng arduino vào việc điều khiển xung cho thấy ta đỡ tốn thời gian cho việc thiết kế gia công mạch băm xung lựa chọn linh kiện vẽ mạch in phíp đồng Việc áp dụng arduino vào lĩnh vực điều khiển ngày sử dụng rộng rãi xem bước đột phá kĩ thuật điện tử Qua tự thay đổi sáng tạo chương trình máy tính mà khơng phải bận rộn cho việc lắp đặt mạch điện cầu kì Tuy nhiên, bên cạnh việc thuận lợi gặp khơng khó khăn cách sử dụng ngơn ngữ lập trình tính nhiễu đa phần gặp phải hầu hết thiết bị điện tử vi điều khiển Vì kiến thức hạn chế nên việc thực chưa thật hoàn thành tốt yêu cầu đề ra, em tiếp tục phát triển đề tài thời gian tới để làm cho đồ án hoàn thiện hơn, mong q thầy người góp ý để làm tốt 30 Đồ án môn học TÀI LIỆU THAM KHẢO * Web tham khảo: https://www.arduino.cc/ - Diễn đàn arduino https://www.arduino.vn/ - Cộng đồng arduino Việt Nam http://solarpower.vn/ http://pinsolar.net/san-pham/acquy-megasun-chuyen-dung-cho-dien-nang-luongmat-troi http://www.dientu4u.com/product/9783/Von-ke-+-Ampe-ke-100V-10A.html https://store.nerokas.co.ke/index.php?route=product/product&product http://banhangdientu.com/shops/Linh-kien-Ampli/D718-155/ http://www.elprocus.com/elprocus-staging/different-types-of-arduino-boards/ 31 ... nay, lượng mặt trời ngày trở nên quen thuộc với người Ngoài việc sưởi ấm cho người động vật q trình chuyển hóa vật chất lượng, nguồn lượng mặt trời sản xuất điện (thông qua pin lượng mặt trời) ... thống pin lượng sản xuất điện với hiệu điện nhỏ (6V-24V) nguồn điện chiều (DC) Trong thiết bị điện gia đình sử dụng có điện áp khoảng 220V nguồn xoay chiều (AC) Vì cần phải có chuyển đổi điện áp... điốt quang, thực biến đổi lượng ánh sáng thành lượng điện Cường độ dòng điện, hiệu điện điện trở pin mặt trời thay đổi phụ thuộc lượng ánh sáng chiếu lên chúng Tế bào quang điện ghép lại thành