Thiết kế, chế tạo và đánh giá hiệu suất hệ thống hướng sáng tấm pin năng lượng mặt trời

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM NGUYÊN LỘC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT HỆ THỐNG HƢỚNG SÁNG TẤM PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Đà Nẵng – Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM NGUYÊN LỘC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT HỆ THỐNG HƢỚNG SÁNG TẤM PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 8.52.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS ĐẶNG PHƢỚC VINH Đà Nẵng – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ “Thiết kế, chế tạo đánh giá hiệu suất hệ thống hƣớng sáng pin lƣợng mặt trời” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những số liệu sử dụng luận văn trung thực rõ nguồn trích dẫn Kết nghiên cứu chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phạm Nguyên Lộc THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT HỆ THỐNG HƢỚNG SÁNG TẤM PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Học viên: Phạm Nguyên Lộc Mã số: 8520114 Khóa: 2016-2018 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Nguồn lượng từ mặt trời giải pháp lượng cho quốc gia toàn giới Tại Việt Nam, tác giả nhận thấy hầu hết hệ thống điện lượng mặt trời lắp đặt cố định Do vậy, việc khai thác nguồn lượng mặt trời chưa hiệu chuyển động liên tục mặt trời gây ảnh hưởng đến hiệu hấp thụ lượng pin Nhận thấy điều này, tác giả thực nghiên cứu với đề tài “Thiết kế, chế tạo đánh giá hiệu suất hệ thống hƣớng sáng pin lƣợng mặt trời” với mong muốn nâng cao công suất hệ thống pin lượng mặt trời Nguồn lượng thu từ hệ thống hướng sáng so sánh với pin mặt trời lắp đặt cố định để làm sở đưa đánh giá hiệu suất hoạt động hiệu kinh tế Từ khóa: lượng mặt trời; pin mặt trời; hệ thống hướng sáng; thực nghiệm; đánh giá hiệu suất DESIGN, FABRICATION AND EVALUATION OF EFFICIENCY OF THE SOLAR TRACKING SYSTEM Abstract - The solar power is the clean energy solutions for many countries over the World.In Viet Nam, author found that most of the solar power systems are fixed So, the solar energy collection is still not effective as expected Based on this problem, author performed the thesis tilted “Design, fabrication and evaluation of efficiency of the solar tracking system” in order to enhance the solar power efficiency In addtion, the power accquired from the solar tracking system are compared the the fixed one to perform the working efficiency as well as economic effects Key word: solar power; solar panel; tracking system; experiment, performance evaluation MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .1 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HƢỚNG SÁNG TẤM PIN MẶT TRỜI 1.1 Nhu cầu sử dụng lượng mặt trời 1.1.1 Nhu cầu sử dụng lượng mặt trời Việt Nam 1.1.2 Nhu cầu sử dụng lượng mặt trời giới 1.2 Giới thiệu chung hệ thống hướng sáng pin mặt trời .9 1.3 Các ứng dụng 10 CHƢƠNG : TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HƢỚNG SÁNG TẤM PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 14 2.1 Lựa chọn số bậc tự cho hệ thống 15 2.1.1 Phương án 1: Hệ thống hướng sáng theo trục đơn với cấu bậc tự 15 2.1.1.1 Đặc điểm 15 2.1.1.2 Ưu nhược điểm 15 2.1.2 Phương án 2: Hệ thống hướng sáng theo hai trục với cấu hai bậc tự 16 2.1.2.1 Đặc điểm 16 2.1.2.2 Ưu nhược điểm 16 2.1.3 Lựa chọn phương án 17 2.2 Chọn hệ thống truyền động .17 2.2.1 Phương án 1: Truyền động đai 17 2.2.1.1 Giới thiệu truyền đai 18 2.2.1.2 Ưu nhược điểm 20 2.2.2 Phương án 2: Truyền động xích 21 2.2.2.1 Giới thiệu truyền xích 21 2.2.2.2 Ưu nhược điểm 23 2.2.3 Phương án 3: Truyền động bánh .24 2.2.3.1 Giới thiệu phân loại truyền bánh 24 2.2.3.2 Ưu nhược điểm 26 2.2.4 Phương án 4: Truyền động trục vít bánh vít .26 2.2.4.1 Giới thiệu phân loại truyền trục vít .27 2.2.4.2 Ưu nhược điểm 29 2.2.5 Lựa chọn phương án: 30 2.3 Tính tốn thiết kế phần khí chọn động 30 2.3.1 Chọn động 31 2.3.2 Thiết lập truyền xích cho động 31 2.3.2.1 Thiết lập truyền xích cho động .31 2.3.2.2.Xác định số đĩa xích 31 2.3.2.3 Xác định bước xích 31 2.3.2.4 Xác định khoảng cách trục số mắc xích .32 2.3.2.5 Tính đường kính vòng chia đĩa xích .33 2.3.2.6 Lắp ráp truyền xích 33 2.3.3 Chọn trục quay 35 2.3.4 Chọn ổ bi 35 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HƢỚNG SÁNG TẤM PIN MẶT TRỜI 37 3.1 Ý tưởng thiết kế 37 3.2 Phương án điều khiển 37 3.3 Các linh kiện sử dụng hệ thống .38 3.3.1 Quang trở 38 3.3.2 Biến trở .39 3.3.3 Pin lượng mặt trời 40 3.3.4 Arduino Uno R3 45 3.3.5 Mạch cầu H - L298N 47 3.4 Bộ điều khiển nguyên lý hoạt động 49 3.5 Bộ lưu trữ 51 3.6 Phần mềm Matlab 54 3.6.1 Giới thiệu phần mềm Matlab 54 3.6.2 Tạo giao diện 56 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 58 4.1 Xây dựng chương trình đo đạc thu thập liệu 58 4.2 Thí nghiệm kết 59 4.3 Nhận xét, đánh giá 64 KẾT LUẬN 65 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 65 Những kết đạt 65 Những hạn chế hướng khắc phục 65 Định hướng phát triển 65 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO) PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 4.1 Tên hình vẽ Kết lần thực nghiệm Trang 64 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Nhiều người dân Thành phố Hồ Chí Minh đầu tư cho hệ thống điện lượng mặt trời gia đình để giảm tiền điện hàng tháng sử dụng nguồn lượng tái tạo, thân thiện môi trường 1.2 Đèn cảnh báo giao thông lượng mặt trời đặt ngã ba Long Sơn (Thành phố Vũng Tàu) 1.3 Ứng dụng pin lượng mặt trời bơm nước cung cấp nước cho lúa Đồng sông Cửu Long 1.4 Pin mặt trời tích nguồn điện cho việc tưới tiêu long cung cấp đèn điện thắp sáng vào ban đêm Ninh Thuậnbelow 1.5 Xe SION sử dụng lượng mặt trời có giá 18.000 USD 1.6 Solar Impulse (Si2) - Máy bay lịch sử sử dụnghoàn toàn lượng mặt trời hồn thành chuyến bay vòng quanh giới 1.7 Pin Powerwall hãng Tesla 1.8 Trạm sạc xe điện lớn nước Mỹ Tesla 1.9 Sơ đồ nguyên lý hệ thống hướng sáng pin mặt trời 10 1.10 Hệ thống lượng nhà máy Desert Sunlight Solar Farm 10 1.11 Nhà máy điện mặt trời Ivanpah Mỹ 11 1.12 Nhà máy điện mặt trời Topaz công suất 550 MW 12 1.13 Các gương thu ánh sáng mặt trời theo công nghệ tập trung lượng mặt trời 13 2.1 Hệ thống hướng sáng pin lượng mặt trời trục (a) trục (b) 14 2.2 Sơ đồ động cấu bậc tự 15 2.3 Sơ đồ động cấu hai bậc tự 16 2.4 Bộ truyền động đai 17 2.5 Bộ truyền đai 18 2.6 Bộ truyền đai dùng thêm bánh căng đai 18 2.7 Bộ truyền đai có động đặt lắc 19 2.8 Bộ truyền đai dùng cấu vít để đẩy động dịch chuyển rãnh trượt 19 2.9 Hai trục quay song song ngược chiều 20 2.10 Hai trục quay chéo 20 2.11 Phân loại đai dựa hình dạng tiết diện đaiPhân loại đai dựa hình dạng tiết diện đai 20 2.12 Đai 20 2.13 Bộ truyền động xích 21 2.14 Bộ truyền xích đơn giản 22 2.15 Truyền động từ đĩa dẫn sang nhiều đĩa bị dẫn 22 2.16 Truyền động nhờ ăn khớp mắt xích với đĩa xích 23 2.17 Các loại truyền bánh 24 2.18 Bộ truyền bánh ăn khớp ăn khớp 25 2.19 Sơ đồ truyền bánh trụ thẳng 26 2.20 Sơ đồ truyền bánh trụ nghiêng 26 2.21 Sơ đồ truyền bánh nón thẳng 26 2.22 Bộ truyền trục vít bánh vít 26 2.23 Trục vít trụ 27 2.24 Trục vít lõm (Globoit) 27 2.25 Sơ đồ động truyền trục vít trụ 27 2.26 Hộp giảm tốc trục vít cấp 28 } else if(gtbt1>420||gtbt1420) { digitalWrite(IN1,LOW); digitalWrite(IN2, HIGH); //moto TIEN delay(100); digitalWrite(IN1,LOW); digitalWrite(IN2, LOW); //moto TIEN delay(200); } else { digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW); //moto LUI delay(100); digitalWrite(IN1,LOW); digitalWrite(IN2, LOW); //moto TIEN delay(200); } } else { digitalWrite(IN1, digitalWrite(IN2, digitalWrite(IN3, digitalWrite(IN4, delay(500); LOW); LOW); //moto dung LOW); LOW); //moto dung } } else { if( sln=100) { if( tbl>=tbr) { digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW); //moto lui delay(100);//tiến s digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW); //moto lui delay(100);//tiến s } else if( tbl=tbd+10) { digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW); // motor tiến delay(100);//tiến s digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW); // motor tiến delay(100);//tiến s } else if( tbt