BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2 second verson (1)

BÁO CÁO ĐỒ ÁN i TÍNH TỐN HỆ THỐNG PIN Các loại phụ tải Loại phụ tải Bóng đèn tube LED 1,2m TV LCD Tủ lạnh lớn Personal computer Quạt trần Nồi cơm điện Bếp điện từ Máy bơm Máy lạnh TỔNG Số lượn g Công suất(W) 16 Thời gian sử dụng ngày (h) Điện tiêu thụ (Wh/ngày) 768 1 90 235 150 12 1080 2820 300 1 1 75 500 2000 1500 1500 1 300 500 2000 3000 4500 Từ bảng ta rút kết luận, điện tiêu thụ ngày họ gia đình tiêu chuẩn 15268 Wh Tính tốn cơng suất dàn pin mặt trời Sơ đồ 1.2.1 Bức xạ mặt trời TPHCM ( nguồn PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM) Theo sơ đồ xạ mặt trời trung bình năm 2016 là: Sơ đồ 1.2.2 Nhiệt độ trung bình TPHCM (nguồn PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM) Nhiệt độ trung bình : Điện hộ sử dụng ngày : E ngày=48388 Wh Như điện solar panels cung cấp phải : Trong thực tế, hệ thống điện mặt trời bị tiêu hao nhiều yếu tố điện trở dây dẫn, bụi phủ PV, ta cần chọn hệ số bù dự trữ khoảng (1.1-1.3) Trong luận ta chọn Tổng số WP (Watt-peak) mà PV panel cần cung cấp: Chọn PV panel : PMT-325W-HIT-PANA Ảnh hưởng nhiệt độ: Theo sơ đồ 1.2.2, nhiệt độ trung bình TPHCM năm 2016 27,2 , chọn NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) 44, S=1-sun, ta có cơng thức: Theo specification PMT-325W-HIT-PANA cơng suất cực đại suy giảm 0.258 %/ điều kiện chuẩn 25: Vậy, số lượng pin cần thiết là: Tổng số mà hệ thống cung cấp: Với 18 pin ta mắc hàng song song với hàng PV panels: Tính tốn battery cho hệ thống Hiệu suất nạp xả battery khoảng 80% lượng điện cần nạp vào battery để cung cấp cho tải Dung lượng battery: Ta chọn battery 12V-100Ah Chọn lựa thực tế phận hệ thống PV Theo kiện tính tốn phần trên, ta có thơng số PV sau: Lựa chọn solar controller: ROVER LI 60 AMP MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER Identification of Parts 09 Charging Indicator Battery Indicator Load Indicator Abnormality Indicator LCD Screen Operating Keys Installation Hole Solar panel “+” Interface Solar panel “-” Interface Key Parts 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Battery “-” Interface Load “-” Interface Battery “+” Interface Load “+” Interface External Temperature Sampling Interface Battery Voltage Compensation Interface Controller Parallel Port RS232 Communication Interface RS485 Communication Interface Hình 3.1 solar controller: ROVER LI 60 AMP MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER Lựa chọn Pin Hình 3.2 PV panel : PMT-325W-HIT-PANA Lựa chọn hệ thống battery Ta chọn battery 12V-100Ah Lựa chọn off-grid inverter MODEL Rated Power Axpert MKS 2K-24 Plus Axpert MKS 2K-48 Plus Axpert MKS 3K-24 Plus Axpert MKS 3K-48 Plus 2000VA/2000W 2000VA/2000W 3000VA/3000W 3000VA/3000W INPUT Voltage 230 VAC 170-280 VAC (For Personal Computers) 90-280 VAC (For Home Appliances) Selectable Voltage Range Frequency Range 50 Hz/60 Hz (Auto sensing) OUTPUT AC Voltage Regulation (Batt Mode) 230VAC ± 5% Surge Power 4000VA Efficiency (Peak) 6000VA 90% - 93% 10 ms (For Personal Computers) 20 ms (For Home Appliances) Transfer Time Waveform Pure sine wave BATTERY Battery Voltage 24 VDC 48 VDC 24 VDC 48 VDC Floating Charge Voltage 27 VDC 54 VDC 27 VDC 54 VDC Overcharge Protection 31 VDC 62 VDC 31 VDC 62 VDC SOLAR CHARGER & AC CHARGER Maximum PV Array Power MPPT Range @ Operating Voltage 1500 W 3000 W 1500 W 3000 W 30 ~ 115 VDC 60 ~ 115 VDC 30 ~ 115 VDC 60 ~ 115 VDC Maximum PV Array Open Circuit Voltage 145 VDC Maximum Solar Charge Current Maximum AC Charge Current Maximum Charge Current 60A 20 A or 30 A (Selectable) 10 A or 15 A (Selectable) 20 A or 30 A (Selectable) 10 A or 15 A (Selectable) 90 A 75 A 90 A 75 A Maximum Efficiency 98% Standby Power Consumption 2W PHYSICAL Dimension, D x W x H (mm) 140 x 295 x 479 Net Weight (kgs) 11.5 ENVIRONMENT Humidity 5% to 95% Relative Humidity (Non-condensing) Operating Temperature 0°C - 55°C Storage Temperature -15°C - 60°C Bảng 3.3 Thông số Axpert MKS Plus Off-Grid Inverter Pure sine wave inverter Output power factor Built-in MPPT solar charge controller Selectable input voltage range for home appliances and personal computers Selectable charging current based on applications Configurable AC/Solar input priority via LCD setting Compatible to AC mains or generator power Optional remote panel available Remote panel Hình 3.4 Axpert MKS Plus Off-Grid Inverter ii Thiết kế thi công mơ hình PV Tính tốn thiết kế thi công hệ thống pin mặt trời dành cho hộ gia đình DC/DC Converter Charging controller Inverter Battery DC load Sơ đồ II.1 sơ đồ khối hệ thống PV độc lập 1.1 tính tốn chọn linh kiện DC/DC converter Sepic có nhiều ưu Buck-Boost điện áp ngõ không đảo đầu so với đầu vào Dịng điện Buck-Boost có độ gợn sóng lớn Độ gợn sóng làm sinh sóng hài sản sinh nhiệt lượng cao làm nóng cuộn dây, MOSFET, ảnh hưởng tới linh kiện điện tử Bộ Sepic khơng có khuyết điểm Hình II.1.2 sơ đồ nguyên lí mạch Sepic converter 1.1.1 lựa chọn pin mặt trời PMT-325W-HIT-PANA AC load Thông số PMT: Dựa hình bên, ta xác định điện áp PMT dao độn từ 64V-70V chiếu sáng xạ 1000N/m2 25 Tần số đóng ngắt: Để thử nghiệm mạch tơi chọn Hình II.1.4 Difference on irradiance of solar panel 1.1.2 Duty cycle Quan hệ điện áp đầu vào điện áp đầu là: Vậy, Duty Cycle để mạch hoạt động dịng liên tục xác định theo cơng thức sau Trong điện áp rơi Skottky diode 1.1.3 Tính tốn thơng số linh kiện điện tử mạch • Theo lí thuyết cuộn dây lớn làm giảm độ gợn dòng điện Tuy nhiên, cách làm làm cho giá trị điện trở cuộn dây dẫn tăng theo dẫn đến hao phí giảm hiệu suất mạch, , lựa chọn cuộn dây bước quan trọng Trong luận này, chọn cuộn dây đôi thay cho cuộn dây đơn • Vì chọn cuộn dây đơi diện tích nhỏ có lõi từ, thứ quân cuộn lõi từ cảm hơn, cuối nhờ vào tượng rò rĩ từ cảm làm giảm tổn thất dòng AC mạch • Một bước thiết kế điều chỉnh đóng ngắt PWM xác định độ gợn sóng cuộn cảm Sự gia tăng EMI(Electromagnetic interference) làm xung PWM khơng ổn định, theo ngun tắc ngón tay phải dao động từ 20% đến 40% dòng điện đầu vào xác định qua công thức: : công suất đầu : điện áp đầu vào hiệu suất mạch Độ từ cảm cuộn dây tính theo cơng thức: Đây độ từ cảm thấp cần thiết cho mạch mạch chạy chế độ dòng liên tục, tải cao điện áp đầu vào thấp Dịng điện qua cuộn dây : Tính tốn tụ điện Tụ Khi khóa SW đóng, tụ cung cấp lượng cho tải dung lượng phải đủ để tụ tích xả điện áp đủ lâu đủ dài nội trở tụ không lớn để đảm bảo độ gợn sóng khơng q lớn Dung lượng tụ tính theo cơng thức: Dịng điện hiệu dụng qua tụ Tụ có chức lọc phẳng nguồn đầy vào cà cấp lượng thêm cho cuộn kháng Dịng điện qua tụ là: Tụ có chức cầu chuyển lượng từ nguồn điện đầu vào tới ngõ mạch sạc cho cuộn kháng khóa SW đóng Dịng điện hiệu dụng qua tụ tính theo cơng thức: Vì tụ điện tụ có chức dẫn lượng nên ta chọn tụ AC 100 Năng lượng mà tụ truyền là: Giả sử D=50% với tần số đóng cắt 40kHz suy thời gian mà khóa SW mở cơng suất tụ điện P truyền chu kì xung là: Tính tốn thơng số MOSFET Khóa SW mạch linh kiện điện tử đóng ngắt tần số cao điện áp Thực tế mạch điện tử công suất thường dùng MOSFETs để switches thông số để đánh giá khả làm việc công suất tiêu tán MOSFETs lớn khả tiêu tán lớn, chọn MOSFETs nên chọn nhỏ tốt Công suất MOSFET tính theo cơng thức: Đối với MOSFETs loại P, để MOSFETs dẫn =0, đảm bảo cho Khi dịng điện chạy từ cực S đến cực D Đối với MOSFETs loại N, để MOSFETs dẫn > 0, đảm bảo cho Khi dòng điện chạy từ cực D đến cực S Trong luận chọn MOSFET kênh N mã hiệu IRF3205 có Cơng suất tiêu tán MOSFET là: 8W Tính tốn thơng số diode Diode mạch DC/DC phải diode xung chịu tần số cao dịng điện đầu Cơng suất tiêu tán diode tính theo cơng thức: ... chọn battery 12V-100Ah Lựa chọn off-grid inverter MODEL Rated Power Axpert MKS 2K -24 Plus Axpert MKS 2K-48 Plus Axpert MKS 3K -24 Plus Axpert MKS 3K-48 Plus 20 00VA /20 00W 20 00VA /20 00W 3000VA/3000W... (Watt-peak) mà PV panel cần cung cấp: Chọn PV panel : PMT- 325 W-HIT-PANA Ảnh hưởng nhiệt độ: Theo sơ đồ 1 .2. 2, nhiệt độ trung bình TPHCM năm 20 16 27 ,2 , chọn NOCT (Nominal Operating Cell Temperature)... II.1 .2 sơ đồ ngun lí mạch Sepic converter 1.1.1 lựa chọn pin mặt trời PMT- 325 W-HIT-PANA AC load Thơng số PMT: Dựa hình bên, ta xác định điện áp PMT dao độn từ 64V-70V chiếu sáng xạ 1000N/m2 25