đồ án pin mặt trời điều khiển tấm kim mặt trời tự động bằng cảm biến ánh sáng, tấm pin mặt trời tự quay về nơi có ánh sáng mạnh nhất Đồ án mang tính công nghệ cao, cần lập trình và sử dụng các công cụ, phần mềm, cơ khí chính xác
Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 Tên Hình Hậu nghiêm trọng việc sử dụng lượng mức Các pin lượng mặt trời 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 4.1 Sơ đồ nguyên lý lắp đặt cảm biến Các dòng khơng khí theo mùa Cánh đồng Tuabin gió Hà Lan Vật liệu chủ yếu làm pin mặt trời Một tế bào pin mặt trời Nguyên lý hoạt động pin mặt trời Pin mặt trời nhạy cảm chất màu DSC Hoạt động pin DSC Pin mặt trời dạng keo nước ( nhân tạo ) Cơ cấu hệ thống điều hướng pin mặt trời Cơ cấu hệ thống điều hướng pin mặt trời Vị trị cảm biến quang Cảm biến điều hướng pin mặt trời Arduino Uno R3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều hướng pin mặt trời Khối cảm biến Khối điều khiển động Khối nguồn Sơ đồ mạch in Mạch in mơ 3d Mạch thực tế Mơ hình pin lượng mặt trời Vị trí cảm biến quang mơ hình thực tế Vị trí moto điều chỉnh hướng quay theo ánh sáng mặt trời Công tắc hành trình đảm bảo góc quay pin mặt trời Mạch AUNO R3 thực tế Cấu tạo tuabin gió Các loại tuabin trục trang thường gặp Tua bin darrieus Tuabin savonius Tuabin trục ngang ( mơ hình thực tế ) Máy phát điện 24V, công suất 20W Bộ phận cánh quạt ( cánh dài ) Sơ đồ khối phần sạc ắc quy Lớp: ĐH Điện – K8 Trang 12 13 19 20 21 23 24 26 27 28 28 29 29 31 32 32 33 34 34 35 36 37 38 38 39 39 43 46 48 50 51 51 52 53 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành 4.2 Mạch boost 4.3 IC UC3843 4.4 Cấu tạo IC UC3843 Sơ đồ mạch boost sử dụng IC UC3843 4.5 4.6 Mạch buck 4.7 IC XL4016 4.8 Cấu tạo IC XL4016 4.9 Sơ đồ mạch buck sử dụng IC XL4016 4.10 Sơ đồ nguyên lý mạch buck - boost 4.11 Sơ đồ nguyên lý mạch buck - boost 4.12 Sơ đồ mạch in buck – boost 4.13 Mạch buck – boost thực tế 4.14 Sơ đồ nguyên lý mạch bảo vệ ắc quy 4.15 Sơ đồ mạch in bảo vệ ắc quy 5.1 Sơ đồ khối mạch inverter 5.2 Sơ đồ khối mạch biến đổi DC-DC 5.3 Khối tụ lọc nguồn đầu vào 5.4 Khối IC điều khiển lái mosfet công suất 5.5 Sơ đồ chân IC SG3525 5.6 Khối công suất biến áp xung 5.7 Khối công suất - biến áp xung 5.8 Xung chân 11 14 IC SG3525 Khối chỉnh lưu, lọc đầu hồi tiếp 5.9 5.10 Sơ đồ tổng thể mạch chuyển đổi DC-DC kiểu đẩy kéo 5.11 Cách xác định tiết diện mặt cắt nhánh trung tâm lõi ferrite 5.12 Vòng trễ từ bị nghiêng với lõi có khe hở 5.13 Sơ đồ khối mạch inverter 5.14 Sơ đồ khối mạch biến đổi DC-AC sử dụng module EGS002 5.15 Sơ đồ tổng thể mạch băm xung 5.16 Module tạo xung EGS002 5.17 Module EGS002 5.18 Sơ đồ nguyên lý mạch biến đổi DC-AC sử dụng module EGS002 5.19 Dạng xung chân điều khiển Mosfet Độ rộng xung 5.20 5.21 Mạch nguồn sử dụng IC LM7805 5.22 Sơ đồ nguyên lý tổng thể mạch chuyển đổi DC-AC 5.23 Mạch in mạch chuyển đổi DC-AC 5.24 Mạch thực tế chuyển đổi DC-AC Sơ đồ khối toàn hệ thống 6.1 6.2 Tổng quan mơ hình thực tế 6.3 Mơ hình thực tế tuabin gió trục ngang Lớp: ĐH Điện – K8 54 56 56 57 58 60 60 61 61 62 63 64 65 66 67 69 70 71 72 74 74 75 76 76 78 78 81 81 82 82 83 84 85 85 86 87 88 88 89 90 91 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 GVHD:Trần Kim Thành Mơ hình hệ thống điều hướng pin lượng mặt trời Sơ đồ nguyên lý mạch buck – boost Hiệu chỉnh phần buck Hiệu chỉnh phần boost Sơ đồ nguyên lý mạch inverter Hiệu chỉnh phần DC-DC Hiệu chỉnh phần DC-AC Dạng sóng có tải 92 93 94 96 97 98 99 101 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Thông số mạch Arduino Uno R3 Các loại bình ắc quy mức điện áp tiêu chuẩn Chức chân IC Chức chân IC XL4016 Ưu nhược điểm phương pháp chuyển đổi điện áp Lớp: ĐH Điện – K8 Trang 31 53 57 60 67 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu khoa Điện, TrƣờngĐại học Cơng Nghiệp Hà Nội, dƣới hƣớng dẫn tận tình Trần Kim Thành, chúng em hồn thành nội dung đề tài tốt nghiệp “Xây dựng mơ hình cung cấp lƣợng tái tạo sử dụng cho thiết bị tiêu thụ điện hộ gia đình” Trong q trình thực hiện, chúng em gặp khơng khó khăn thời gian gấp rút, trình độ có hạn vàđây vấn đề tƣơng đối phức tạp Tuy nhiên, với nỗ lực củacả nhóm, giúp đỡ tận tình cơTrần Kim Thành giúp đỡ thầy cô khoa, chúng em hoàn thành đề tài tốt nghiệp thu đƣợc số kết nghiên cứu nhấtđịnh Chúng em xin chân thành cảmơn thầy cô khoa Điện, trƣờngĐại học Công Nghiệp Hà Nộiđã tạo mọiđiều kiện cho chúng em vừa học tập vừa nghiên cứu tạiđây Chúng em xin chân thành cảmơn cô giáo Trần Kim Thànhđã nhận hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình để chúng em hồn thành đề tài tốt nghiệp Do thời gian có hạn hạn chế trình độ thân nên chắcchắn đồán không tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận đƣợc thơng cảm nhữngđóng góp q báu q thầy giáo bạn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2017 Nhóm sinh viên thực Tạ Văn Ân Phạm Văn Công Đỗ Tuấn Trƣờng Phạm Tuấn Minh Lớp: ĐH Điện – K8 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam trình hội nhập phát triển, năm gần đây, dƣới lãnh đạo đảng nhà nƣớc đƣa đất nƣớc hội nhập ngày sâu rộng với giới, mở hội phát triển nhanh chóng cho đất nƣớc Để tận dụng tốt hội này, đòi hỏi Việt Nam phải có sở hạ tầng vững Trong đó, đảm bảo an ninh lƣợng, đƣa công nghiệp lƣợng trƣớc bƣớc phát triển kinh tế vấn đề bách đƣợc đảng phủ đặc biệt quan tâm , gặp nhiều khó khăn Việc tiêu thụ lƣợng tăng lên với phát triển kinh tế Trong tình hình tại, đất nƣớc phát triển với tốc độ nhanh dự đốn nhanh nữa, thời gian tới , nhƣng ngành điện chƣa đáp ứng đủ nhu cầu lƣợng đất nƣớc Năng lƣợng yếu tố thiết yếu cho phát triển xã hội Việc sử dụng lƣợng hóa thạch gây nhiều vấn đề nghiêm trọng cho môi trƣờng, an ninh lƣợng bị cạn kiệt tƣơng lai Vì vậy, việc đa dạng hóa nguồn lƣợng , việc phát triển nguồn lƣợng tái tạo điều tất yếu cần phải làm Điều đƣợc thể chế hóa văn đảng nhà nƣớc Với mong muốn đóng góp cho phát triển đất nƣớc , đƣợc giới thiệu hƣớng dẫn tận tình cơ, nhóm em thực đề tài “Xây dựng mơ hình cung cấp lƣợng tái tạo sử dụng cho thiết bị tiêu thụ điện hộ gia đình” Với mong muốn góp phần phát triển sử dụng nguồn lƣợng tái tạo Việt Nam đảm bảo cho phát triển bền vững đất nƣớc giải vấn đề lƣợng Lớp: ĐH Điện – K8 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO Năng lƣợng vai trò lƣợng Từ xa xƣa, ngƣời bắt đầu sáng tạo công cụ để nâng cao suất lao động, cải tạo tự nhiên nâng cao chất lƣợng sống, lƣợng trở thành nhu cầu tất yếu, không ngừng gia tăng số lƣợng chất lƣợng ngƣời Nó nguồn nguyên liệu, nhiên liệu động lực cho phát triển toàn nhân loại Mỗi cách mạng xã hội lồi ngƣời có tảng cách mạng triệt để rộng khắp lƣợng Tổ tiên biết sử dụng lửa từ hàng trăm nghìn năm trƣớc Khi ngƣời sống hang động, lửa đƣợc sử dụng để chiếu sáng, sƣởi ấm nấu nƣớng Sau đó, nhờ sử dụng lửa, tổ tiên làm đƣợc đồ gốm công cụ kim loại, với cơng cụ đó, ngƣời thực đƣợc hoạt động sản xuất nhƣ canh tác, trồng trọt chăn ni, qua cộng đồng xã hội đƣợc hình thành Có thể nói rằng, lửa xuất phát điểm văn minh nhân loại Vào cuối kỷ 18, Anh phát minh máy nƣớc dùng nhiên liệu than đá Từ đó, cách mạng động lực bùng nổ dẫn đến cách mạng công nghiệp Hơn nữa, với kỹ thuật động đốt sử dụng điện kỷ 19, nhiều phát minh có tính bƣớc ngoặt đời, đẩy mạnh phát triển khoa học kỹ thuật, tạo xã hội thịnh vƣợng tiện nghi nhƣ ngày Trong kỉ 20, dầu mỏ trở thành nguồn lƣợng quan trọng Trên hết thảy, đóng vai trò nhiên liệu cho động đốt cách mạng hóa ngành giao thông, sản xuất sống hàng ngày Tiêu chuẩn sống ngày cao hàng triệu ngƣời dựa tiêu thụ lƣợng mạnh dần “Các xã hội lƣợng cao” xuất Hiện tại, nƣớc phát triển tiên tiến, tiêu thụ lƣợng bình quân đầu ngƣời cao 50 lần so với xã hội cổ đại cao 10 lẩn so với thời điểm trƣớc cách mạng công nghiệp Cho đến nay, ngƣời sử dụng lƣợng lớn nhiên liệu hóa thạch nhƣ than đá dầu để đẩy mạnh trình phát triển kinh tế phải phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, chiếm khoảng 80% nguồn cung cấp lƣợng sơ cấp I Lớp: ĐH Điện – K8 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Tuy nhiên nhiên liệu hóa thạch khơng phải vơ hạn - Ngƣời ta cho khai thác dầu 40 năm Số năm khai thác đƣợc tính cách chia trữ lƣợng biết cho sản lƣợng khai thác hàng năm - Số năm khai thác khí tự nhiên dự đốn khoảng 60 năm Tài ngun khí tự nhiên, so với tài nguyên dầu có ƣu điểm đảm bảo đƣợc lƣợng định trongkhu vực Đông Nam Á thời gian khai thác lâu Việc sử dụng lƣợng hóa thạch gây nhiều hậu : + Mƣa axit: SOx, NOx khơng khí thải từ nhà máy tô lục địa tạo phản ứng hóa học khơng khí, sau di chuyển, tạo mƣa axít làm tiêu trụi cánh rừng, tiêu diệt sinh vật ao hồ, gây tác hại to lớn cho sản xuất nông nghiệp + Sự nóng lên tồn cầu : Những loại khí nhƣ C02, CH4, N20 thải trình đốt nhiên liệu hóa thạch nguyên nhân lớn cho vấn đề ấm lên Trái Đất + Đối với ngƣời: loại khí thải q trình đốt nhiên liệu độc hại sức khoẻ ngƣời sinh vật + Năng lƣợng hóa thạch nguyên nhân dẫn đến tranh chấp, dẫn đến bất ổn tồn giới ảnh hƣởng lớn đến hòa bìnhthế giới + Ngồi ra, giá loại nhiên liệu hóa thạch ngày tăng cao gia tăng chóng mặt nhu cầu lƣợng, khan hiếm, khó khai thác chúng Hình 1.1: Hậu nghiêm trọng việc sử dụng lượng mức Lớp: ĐH Điện – K8 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Chính lý dẫn đến việc cần phải tìm nguồn lƣợng khác dồi hơn, đa dạng hơn, thân thiện để thay nguồn lƣợng hóa thạch nguồn lƣợng tái tạo lựa chọn hợp lý II Năng lƣợng tái tạo Khái niệm lƣợng tái tạo Trong cách nói thơng thƣờng, lƣợng tái tạo đƣợc hiểu nguồn lƣợng hay phƣơng pháp khai thác lƣợng mà đo chuẩn mực ngƣời vơ hạn Vơ hạn có hai nghĩa: Hoặc lƣợng tồn nhiều đến mức mà trở thành cạn kiệt sử dụng ngƣời (thí dụ nhƣ lƣợng Mặt Trời) lƣợng tự tái tạo thời gian ngắn liên tục (thí dụ nhƣ lƣợng sinh khối) quy trình diễn tiến thời gian dài Trái Đất Theo ý nghĩa vật lý, lƣợng không đƣợc tái tạo mà trƣớc tiên Mặt Trời mang lại đƣợc biến đổi thành dạng lƣợng hay vật mang lƣợng khác Tùy theo trƣờng hợp mà lƣợng đƣợc sử dụng tức khắc hay đƣợc tạm thời dự trữ Việc sử dụng khái niệm "tái tạo" theo cách nói thơng thƣờng dùng để đến chu kỳ tái tạo mà ngƣời ngắn nhiều (thí dụ nhƣ khí sinh học so với lƣợng hóa thạch) Trong cảm giác thời gian ngƣời Mặt Trời nguồn cung cấp lƣợng thời gian gần nhƣ vô tận Mặt Trời nguồn cung cấp lƣợng liên tục cho nhiều quy trình diễn tiến bầu sinh Trái Đất Những quy trình cung cấp lƣợng cho ngƣời mang lại gọi nguyên liệu tái tăng trƣởng Luồng gió thổi, dòng nƣớc chảy nhiệt lƣợng Mặt Trời đƣợc ngƣời sử dụng khứ Quan trọng thời đại cơng nghiệp sức nƣớc nhìn theo phƣơng diện sử dụng kỹ thuật theo phƣơng diện phí tổn sinh thái Ngƣợc lại với việc sử dụng quy trình việc khai thác nguồn lƣợng nhƣ than đá hay dầu mỏ, nguồn lƣợng mà ngày đƣợc tiêu dùng nhanh đƣợc tạo nhiều Theo ý nghĩa định nghĩa tồn "vơ tận" phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), thực bình diện kỹ thuật, phản ứng phân rã hạt nhân (phản ứng phân hạch) với lò phản ứng tái sinh lƣợng hao tốn lúc khai thác uranium hay Lớp: ĐH Điện – K8 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành thorium đƣợc giữ mức thấp, nguồn lƣợng tái tạo thƣờng chúng khơng đƣợc tính vào loại lƣợng Năng lƣợng Mặt Trời Năng lƣợng Mặt Trời thu đƣợc Trái Đất lƣợng dòng xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất Chúng ta tiếp tục nhận đƣợc dòng lƣợng phản ứng hạt nhân Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng tỷ năm Có thể trực tiếp thu lấy lƣợng thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển lƣợng photon Mặt Trời thành điện năng, nhƣ pin Mặt Trời Năng lƣợng photon đƣợc hấp thụ để làm nóng vật thể, tức chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nƣớc Mặt Trời, làm sơi nƣớc máy nhiệt điện tháp Mặt Trời, vận động hệ thống nhiệt nhƣ máy điều hòa Mặt Trời Hình 1.2: Các pin lượng mặt trời Năng lƣợng photon đƣợc hấp thụ chuyển hóa thành nănglƣợng liên kết hóa học phản ứng quang hóa Lớp: ĐH Điện – K8 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Một phản ứng quang hóa tự nhiên q trình quang hợp Quá trình đƣợc cho dự trữ lƣợng Mặt Trời vào nguồn nhiên liệu hóa thạch khơng tái sinh mà cơng nghiệp kỷ 19 đến 21 tận dụng Nó q trình cung cấp lƣợng cho hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc củi đốt, nguồn lƣợng sinh học tái tạo truyền thống Trong tƣơng lai, q trình giúp tạo nguồn lƣợng tái tạo nhiên liệu sinh học, nhƣ nhiên liệu lỏng (diesel sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn Năng lƣợng Mặt Trời đƣợc hấp thụ thủy Trái Đất khí Trái Đất để sinh tƣợng khí tƣợng học chứa dạng dự trữ lƣợng khai thác đƣợc Trái Đất, mơ hình lƣợng này, gần giống bình đun nƣớc động nhiệt đầu tiên, chuyển hóa nhiệt hấp thụ từ photon Mặt Trời, thành động dòng chảy nƣớc, nƣớc khơng khí, thay đổi tính chất hóa học vật lý dòng chảy Thế nƣớc mƣa đƣợc dự trữ đập nƣớc chạy máy phát điện công trình thủy điện Một dạng tận dụng lƣợng dòng chảy sơng suối có trƣớc thủy điện đời cối xay nƣớc Dòng chảy biển làm chuyển động máy phát nhà máy điện dùng dòng chảy biển Dòng chảy khơng khí, hay gió, sinh điện làm quay tuốc bin gió Trƣớc máy phát điện dùng lƣợng gió đời, cối xay gió đƣợc ứng dụng để xay ngũ cốc Năng lƣợng gió gây chuyển động sóng mặt biển Chuyển động đƣợc tận dụng nhà máy điện dùng sóng biển Đại dƣơng Trái Đất có nhiệt dung riêng lớn khơng khí thay đổi nhiệt độ chậm khơng khí hấp thụ nhiệt lƣợng Mặt Trời Đại dƣơng nóng khơng khí vào ban đêm lạnh khơng khí vào ban ngày Sự chênh lệch nhiệt độ đƣợc khai thác để chạy động nhiệt nhà máy điện dùng nhiệt lƣợng biển Khi nhiệt hấp thụ từ photon Mặt Trời làm bốc nƣớc biển, phần lƣợng đƣợc dự trữ việc tách muối khỏi nƣớc mặn biển Nhà máy điện dùng phản ứng nƣớc - nƣớc mặn thu lại phần lƣợng đƣa nƣớc dòng sơng trở biển Lớp: ĐH Điện – K8 10 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Sau hiệu chỉnh phần buck, để điện áp đầu mạch đạt 14,1v ta phải chỉnh phần boost Tính tốn khoảng điều chỉnh điện áp đầu xoay biến trở VR2: Vì điện áp hồi tiếp IC UC3843 2.5v nên ta tính toán nhƣ sau: Umin = 2,5 Umax = 2,5 = 2,5 = 2,5 = 13 (v) = 15,5 (v) Vậy khoảng điều chỉnh đầu mạch tƣ 13V đến 15.5V Phù hợp với yêu cầu sạc ắc quy 14.1v Các bược tiến hành hiệu chỉnh sau: - Đặt thang đo DC - Đƣa que đo vào đầu mạch buck – boost - Nếu điện áp đo đƣợc nhỏ 12v vặn biến trở VR1 theo chiều kim đồng hồ - Nếu điện áp đo đƣợc lớn 14.1v vặn biến trở VR1 ngƣợc chiều kim đồng hồ - Đến quan sát thấy điện áp hiển thị đồng hồ đạt 14.1v ta dừng lại (Quan sát hình bên dƣới) Lớp: ĐH Điện – K8 95 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Hình 6.7: Hiệu chỉnh phần boost Lớp: ĐH Điện – K8 96 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Hiệu chỉnh mạch inverter Với mạch inverter ta có phần cần hiệu chỉnh để mạch hoạt động ổn định Hình 6.8: Sơ đồ nguyên lý mạch inverter - Hiệu chỉnh mạch DC-DC Ta dùng đồng hồ đo đầu tụ lọc nguồn đầu mạch DC-DC (Tụ C9) Sau xoay biến trở R5 theo chiều kim đồng hồ để tăng điện áp ngƣợc lại Đến ta thấy điện áp hiển thị đồng hồ 310v dừng lại Lớp: ĐH Điện – K8 97 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Hình 6.9: Hiệu chỉnh phần DC-DC Hiệu chỉnh phần DC-AC Điện áp đầu mạch điện xoay chiều Biến trở VR1 có tác dụng chỉnh điệu áp đầu Ta tiến hành nhƣ sau: Đặt thang đo AC Đặt que đo vào đầu mạch DC-AC (Ổ cắm) Khi điều chỉnh VR1 theo chiều kim đồng hồ, điện áp tăng ngƣợc lại Ta điều chỉnh đến điện áp đạt 220V dừng lại Lớp: ĐH Điện – K8 98 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Hình 6.10: Hiệu chỉnh phần DC-AC Lớp: ĐH Điện – K8 99 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Kiểm tra dạng sóng có tải: Lớp: ĐH Điện – K8 100 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Hình 6.11: Dạng sóng có tải Trong mơ hình thực nghiệm ta sử dụng thiết bị có thơng số nhƣ sau: - Ắc quy 12V – 7A - Pin mặt trời: + Pmax = 10W + Umax=17.9V + Imax = 0.56A - Tuabin gió: + Pmax = 20W + Umax = 24V + Imax = 0.83A Qua thực nghiệm ta thấy: Ở điều kiện bình thƣờng, tuabin gió pin mặt trời hoạt động sạc đầy ắc quy khoảng 4-5h Khi dùng ắc quy cho qua mạch chuyển đổi DC-AC điện 220v xoay chiều thắp sáng bóng đèn cơng suất 25w 2h Lớp: ĐH Điện – K8 101 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp III GVHD:Trần Kim Thành Định hƣớng phát triển Mơ hình nhƣ thực nghiệm nhỏ hệ thống cung cấp điện từ lƣợng tái tạo Trong thực tế, ta sử dụng pin mặt trời với cơng suất lớn cho vùng có số nắng năm lớn Tuabin gió cơng suất lớn với vùng ven biển hệ thống cung cấp phần toàn điện cho hộ gia đình Nếu có tiềm lớn hòa vào lƣới điện quốc gia Ở Việt Nam, lƣợng tái tạo bắt đầu đƣợc phát triển Điển hình nhƣ nhà máy điện gió Đầm Nại Ninh Thuận với công suất 40MW khởi công xây dựng vào ngày 28/4 năm 2017 dự định đến tháng 10/2018 tất tuabin gió nhà máy vào hoạt động Với tình hình nhiên liệu hóa thách cạn kiệt nhƣ ngày phát triển lƣợng tái tạo tƣơng lai nguồn lƣợng giúp thúc đẩy phát triển đất nƣớc nhƣ nhu cầu điện ngày cao ngƣời Lớp: ĐH Điện – K8 102 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Phụ lục // - Khai bao cam bien dau vao -int trentrai = 1; int trenphai = 2; int duoitrai = 0; int duoiphai = 3; // Khai bao ten dieu khien dong co #define lenxuong_1 10 #define lenxuong_2 11 #define quay_1 #define quay_2 void setup() { pinMode(lenxuong_1,1); pinMode(lenxuong_2,1); pinMode(quay_1,1); pinMode(quay_2,1); } void loop() { // Khai bao gia tri vung on dinh cac dong co se khong hoat dong -int giatri_ondinh=50; // Phan tinh toan cac gia tri cam bien -int lt = analogRead(trentrai); // top left int rt = analogRead(trenphai); // top right int ld = analogRead(duoitrai); // down left int rd = analogRead(duoiphai); // down rigt int tren = (lt + rt) / 2; // trung binh tren int duoi = (ld + rd) / 2; // trung binh duoi int trai = (lt + ld) / 2; // trung binh trai Lớp: ĐH Điện – K8 103 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành int phai = (rt + rd) / 2; // trung binh phai int trenduoi = tren - duoi; int traiphai = trai - phai; // - Phan dieu khien cac truc quay theo cam bien -// Len xuong // neu tren duoi vuot qua gia tri on dinh am va duong thi se di chuyen if (-1 * giatri_ondinh > trenduoi || trenduoi > giatri_ondinh) { if (tren > duoi){digitalWrite(lenxuong_1,0);digitalWrite(lenxuong_2,1);} if (tren < duoi){digitalWrite(lenxuong_1,1);digitalWrite(lenxuong_2,0);} } else {digitalWrite(lenxuong_1,0);digitalWrite(lenxuong_2,0);} // tat dong co len xuong // - Quay trai phai -if (-1 * giatri_ondinh > traiphai || traiphai > giatri_ondinh) { if (trai > phai){digitalWrite(quay_1,0);digitalWrite(quay_2,1);} if (trai < phai){digitalWrite(quay_1,1);digitalWrite(quay_2,0);} } else {digitalWrite(quay_1,0);digitalWrite(quay_2,0);} delay(100); // thoi gian delay xu ly } Lớp: ĐH Điện – K8 104 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH DANH SÁCH CÁC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO I Năng lƣợng vai trò lƣợng II Năng lƣợng tái tạo Khái niệm lƣợng tái tạo Năng lƣợng Mặt Trời Năng lƣợng gió 11 CHƢƠNG II: PIN MẶT TRỜI VÀ THIẾT BỊ NÂNG CAO HIỆU SUẤT PIN MẶT TRỜI 15 I Pin lƣợng Mặt trời 15 Khái niệm: 15 Lịch sử pin mặt trời 16 Nền tảng 16 Vật liệu hiệu suất 17 Sự chuyển đổi ánh sáng 18 II Phân loại 19 Một số loại Pin Mặt Trời khác: 23 Pin Mặt trời nhạy cảm chất màu DSC (Dye - sensitized solar cell) 23 Pin mặt trời dạng keo nƣớc (Lá nhân tạo) 25 III Hệ thống điều khiển nâng cao hiệu suất pin mặt trời 26 Cơ cấu khí hệ thống 27 Hệ thống cảm biến 28 Mạch điều khiển 30 Thiết kế mạch in 34 CHƢƠNG 3: MÁY PHÁT ĐIỆN NĂNG LƢỢNG GIÓ 40 Lớp: ĐH Điện – K8 105 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành I Khái Niệm Tuabin Và Phân Biệt Các Loại Tuabin Gió 40 Khái niệm: 40 Cấu tạo tuabin gió 42 II Phân loạiTuabin: 45 1.Tua bin trục ngang 45 2.Tua bin trục dọc 48 *Hệ thống điều khiển nâng cao hiệu suất lƣợng gió 50 CHƢƠNG 4: Mạch sạc ắc quy 53 I Mạch buck-boost 54 Mạch boost 54 1.1 Nguyên lý hoạt động 54 1.2 Sơ đồ thực nghiệm 56 1.2.1 IC boost 56 1.2.2 Sơ đồ thực nghiệm: 57 Mạch buck 58 2.1 Nguyên lý hoạt động 58 2.2 Sơ đồ thực nghiệm 59 2.2.1 IC buck 59 2.2.2 Sơ đồ thực nghiệm 61 Mạch buck – boost 61 II Mạch bảo vệ ắc quy 65 CHƢƠNG 5: Mạch inverter 67 I Mạch chuyển đổi DC-DC 68 Một số phƣơng pháp biến đổi DC-DC dung biến áp xung 68 Sơ đồ mạch biến đổi DC-DC kiểu đẩy kéo 69 Tính thơng số cho máy biến áp 77 3.1 Tính tốn lựa chọn số vòng sơ cấp 77 3.2 Tính tốn lựa chọn đƣờng kính dây sơcấp 80 Lớp: ĐH Điện – K8 106 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành 3.3 Tính tốn lựa chọn số vòng thứ cấp 80 3.4 Tính tốn lựa chọn đƣờng kính dây thứ cấp 80 II III Mạch biến đổi DC-AC 81 Thiết kế mạch in 86 CHƢƠNG 6: Mơ hình thực nghiệm hiệu chỉnh 89 I Mơ hình thực nghiệm 89 II Hiệu chỉnh 93 Hiệu chỉnh mạch buck – boost 93 Hiệu chỉnh mạch inverter 97 Hiệu chỉnh phần DC-AC 98 Kiểm tra dạng sóng có tải: 100 III Định hƣớng phát triển 102 Phụ lục 103 Lớp: ĐH Điện – K8 107 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Nhận xét giáo viên hƣớng dẫn …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… Lớp: ĐH Điện – K8 108 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Nhận xét giáo viên phản biện …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… Lớp: ĐH Điện – K8 109 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội ... phủ đặc biệt quan tâm , gặp nhiều khó khăn Việc tiêu thụ lƣợng tăng lên với phát triển kinh tế Trong tình hình tại, đất nƣớc phát triển với tốc độ nhanh dự đốn nhanh nữa, thời gian tới , nhƣng... cho phân tử không bị phân huỷ Phân tử chất màu nhạy quang lấy electron iôt dung dịch điện phân, biến anion iôt I- thành anion iôt ba I3- Các anion iôt khitiếp xúc với điện cực kim loại lấy lại... liên kết hóa học phản ứng quang hóa Lớp: ĐH Điện – K8 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD:Trần Kim Thành Một phản ứng quang hóa tự nhiên trình quang hợp Quá trình đƣợc cho