Nghiên cứu và thiết kế hệ thống đIều khiển theo hướng mặt trờI cho pin năng lượng mặt trờI Nghiên cứu và thiết kế hệ thống đIều khiển theo hướng mặt trờI cho pin năng lượng mặt trờI Nghiên cứu và thiết kế hệ thống đIều khiển theo hướng mặt trờI cho pin năng lượng mặt trờI luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TÙNG LÂM NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THEO HƢỚNG MẶT TRỜI CHO PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TSKH.VS NGUYỄN VĂN MẠNH Hà Nội - 2017 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo PGS.TS.VS Nguyễn Văn Mạnh, Người tận tình hướng dẫn, truyền thụ kinh nghiệm chuyên môn với tất niềm đam mê nghiên cứu khoa học suốt thời gian em thực luận văn Trong năm học cao học trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt học viên Viện khoa học công nghệ Nhiệt - Lạnh, em tích lũy khối kiến thức vơ hữu ích Em nhận nhiều giúp đỡ nhiều mặt thầy cô trường Viện, bạn bè đồng nghiệp, thời gian em thực đề tài luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Viện giảng dạy kiến thức mơn học chương trình đào tạo cao học chuyên ngành kỹ thuật nhiệt Các cán quản lý trường Viện giúp đỡ em thực đề tài luận văn tốt nghiệp tạo điều kiện cho em hồn thành tốt khóa học Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 09 năm 2017 Học viên thực Nguyễn Tùng Lâm Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tơi tự tìm hiểu, tính tốn nghiên cứu hướng dẫn Thầy giáo PGS.TSVS Nguyễn Văn Mạnh Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Nếu sai, tơi xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm2017 (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Tùng Lâm Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN - MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU -10 CHƢƠNG – TỔNG QUAN 12 1.1 Tiềm nguồn lƣợng mặt trời 12 1.2 Các kiểu khai thác lƣợng mặt trời -12 1.3 Một số kiểu dàn pin tự xoay -15 1.3.1 Nguyên tắc xoay -15 1.3.2 Các kết cấu xoay 16 1.3.3 Các phương án điều khiển -21 1.3.4 Phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển theo quan điểm bền vững -22 1.3.5 Cở sở để xoay dàn pin -45 1.4 Kết luận 52 CHƢƠNG – THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI THEO HƢỚNG MẶT TRỜI -53 2.1 Giới thiệu 53 2.2 Sơ đồ kết cấu hệ thống 53 2.2.1 Mơ đun khí 53 2.2.2 Mô đun điều khiển 56 2.3 Thiết kế khung dàn 50W -56 2.3.1 Lựa chọn kiểu pin -56 2.3.2.Thiết kế khung dàn -57 2.4 Thiết kế điều khiển chuyển động -63 Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt 2.4.1 Lựa chọn kiểu điều khiển -63 2.4.2 Các phận hệ thống điều khiển -64 CHƢƠNG –KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM 73 3.1 Kết chế tạo -73 3.1.1 Mơ đun khí 73 3.1.2 Mô đun điều khiển 74 3.2 Vận hành thử nghiệm -77 3.2.1 Thử nghiệm độ ổn định -77 3.2.2 Thử nghiệm phòng -78 3.2.3 Thử nghiệm trời 78 3.3 Vận hành dàn pin 78 3.4 Một số vấn đề lƣu ý thiết kế vận hành 81 3.5 Kết luận 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 Kết luận 82 Các hƣớng nghiên cứu 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT - Azimuth Tracking: hệ thống thu nhận lượng mặt trời dạng cầu - Azimuth-elevantion: tên khác hệ thống AzimuthTracking - DC Motor: động điện chiều - DC(Direct current): Điện chiều - Dual axis tracker: hệ thống thu nhận lượng mặt trời có trục xoay - East, West, South, North: hướng đông, Tây, NamBắc - FF (Fill Factor): Là hệ số lấp đầy - FLC(fuzzylogiccontroller):Thuật toán điều khiển logic mờ - Horizontal single axis tracking: hệ thống thu nhận lượng mặt trời có trục xoay nằm ngang - Irradiance: cường độ xạ nhiệt - MPP(Maximum power point): Điểm làm việc mà công suất thu cực đại - MPPT(Maximum power point tracking): Điều khiển chọn vị trí thu cơng suất cực đại - PD(Proportional Integral Derivative): Điều khiển tỉ lệvi phân - PI (Proportional Integral Derivative): Điều khiển tỉ lệ tích phân - PID (Proportional Integral Derivative): Điều khiển tỉ lệ tích phân vi phân - Polar Tracking: hệ thống thu nhận lượng mặt trời dạngcực - PV (Photovoltaic ): Pin quang điện, biến quang thành điện - PV cell: tế bào quang điện - PWM (Pulse-width modulation): Điều chế độ rộng xung - Temperature: nhiệt độ - Tilted single axis tracking: hệ thống thu nhận lượng mặt trời có trục xoay song song với trục trái đất Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật pin có cơng suất 50W……… 57 Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ H nh 1.1 Động hoạt động nhờ ánh sáng mặt trời 13 H nh 1.2 Bếp lượng mặt trời 14 H nh 1.3 Nhà máy điện lượng mặt trời Bồ Đào Nha 14 H nh 1.4 Du thuyền hoạt động băng lượng mặt trời 15 H nh 1.5 Mơ tả góc tới tia sáng mặt trời pháp tuyến mặt phẳng nằm ngang 16 H nh 1.6 Mơ hình dàn pin tự xoay theo trục 17 H nh 1.7 Biểu đồ so sánh lượng thu hai kiểu dàn 17 H nh Tỉ lệ % lượng thu giàn trục so với giàn cố định giảm dần góc quay tăng dần 18 H nh 1.9 Mơ hình dàn pin xoay theo trục, trục quay theo góc phương vịvà trục quay theo góc cao độ 19 H nh 1.10 Biểu đồ so sánh công suất hệ thống trục xoay với kiểu cố định 21 H nh 111 Các kiểu điều khiển 22 H nh 1.12 Sơ đồ hệ thống điều khiển điển hình 25 H nh 1.13 Đặc tính độ hệ thống thay đổi giá trị đặt (a) có nhiễu bậc thang (b) 27 H nh 1.14 Các dạng đặc tính độ: 1- đơn điệu, 2-phi chu kỳ, 3-dao động 30 H nh 1.15 Sai số điều chỉnh b nh phương hệ thống theo kênh đặt (a) kênh nhiễu (b) 32 H nh 1.16 Sơ đồ cấu trúc điển hình hệ thống điều khiển 32 H nh 1.17 “Đặc tính mềm” sở “Đặc tính mềm” biến thiên hệ hở; 37 H nh 1.18 Đặc tính tần số độ đối tượng bất định 38 H nh 1.19 Sơ đồ dạng tiêu chuẩn 41 H nh 1.20 Sơ đồ biến đổi tương đương 41 H nh 1.21 Mơ tả góc chiếu sáng 45 H nh 1.22 Minh họa góc nghiêng 46 Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt H nh 1.23 Mơ tả góc nghiêng trục trái đất mặt phẳng quỹ đạo 49 H nh 1.24 Dàn pin xoay theo trục 50 H nh 1.25 Bếp thu lượng mặt trời tự xoay 51 H nh 2.1 Sơ đồ dàn pin 53 H nh 2.2 Pitton điện 54 H nh 2.3 Bộ truyền pitton điện 55 H nh 2.4 Hệ thống truyền động bánh 55 H nh 2.5 Pin lượng mặt trời CTC – 50W – MONO – 5.0KG 56 H nh 2.6 Kết cấu khung dàn 57 H nh 2.7 Biểu đồ phân bố lực nửa giằng ngang 59 H nh 2.8 Ứng suất giằng ngang 59 H nh 2.9 Biểu đồ phân bố lực trục xoay 60 H nh 2.10 Ứng suất lực trục xoay 60 H nh 2.11 Lực tác động lên trụ đỡ 60 H nh 2.12 Ứng suất trụ đỡ 61 H nh 2.13 Các khối điều khiển hệ thống 65 H nh 2.14 Sơ đồ mạch khối xử lý trung tâm (PC) 67 H nh 2.15 Sơ đồ mạch nút điều khiển 68 H nh 2.16 Sơ đồ mạch điều khiển động 69 H nh 2.17 Trường hợp cảm biến nhận tín hiệu 70 H nh 2.18 Trường hợp hai cảm biến nhận tín hiệu 71 H nh 2.19 Trường hợp cảm biến nhận tín hiệu 71 H nh 2.20 Sơ đồ mạch khối cảm biến 72 H nh 3.1 Tổng thể dàn quay 73 H nh 3.2 Bộ mô đun điều khiển 74 H nh 3.3 Kit Atmega 16 điều khiển 75 H nh 3.4 Modun điều khiển động 75 H nh 3.5 Bố trí cảm biến 76 Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt H nh 3.6 Màn hình hiển thị nút nhấn điều khiển 77 H nh 3.7 Mô đun thời gian thực DS1302 77 H nh 3.8 Màn hình thị cấp nguồn 79 H nh 3.9 Các nút điều khiển 79 H nh 3.10 Cách cài đặt hệ thống 80 Học viên: Nguyễn Tùng Lâm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt sáng mặt trời) cảm biến không nhận tín hiệu (khơng nhận ánh sáng mặt trời) Trong trường hợp điều khiển điều khiển động chuyển động làm cho dàn quay sang phía phía bố trí cảm biến (quay hướng Tây) H nh 2.17 Trường hợp cảm biến nhận tín hiệu b Trƣờng hợp 2- dàn ngừng quay Trong trình dàn quay, hai cảm biến hoạt động, đến cảm biến nhận ánh sáng (lúc hai cảm biến có tín hiệu), dàn ngừng quay Lúc này, hiểu hướng tia sáng mặt trời vng góc với mặt phẳng pin Dàn pin đứng yên khoảng thời gian t (phút) đặt sẵn, khoảng thời gian này, hướng tia sáng mặt trời lệch góc 0,25t so với phương pháp tuyến mặt phẳng dàn Sau khoảng thời gian t phút đặt sẵn, điều khiển hoạt động trường hợp Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 70 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt H nh 2.18 Trường hợp hai cảm biến nhận tín hiệu c Trƣờng hợp 3- dàn quay nghịch Hình 2.19 mơ tả trường hợp dàn quay nghịch (quay hướng Đông) Trường hợp xảy dàn pin quay khoảng thời gian khơng cịn nắng (trời có mây) lúc mặt trời mọc, lúc mặt trời hướng Đông Cảm biến nhận ánh sáng nhiều ánh sáng cảm biến Bộ điều khiển cấp tín hiệu điều khiển động quay dàn phía Đơng H nh 2.19 Trường hợp cảm biến nhận tín hiệu Đối với trục Bắc – Nam điều khiển tương tự trục Đông – Tây tương ứng với cảm biến – Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 71 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt H nh 2.20 Sơ đồ mạch khối cảm biến 2.5 Kết luận Chương trình bày nguyên tắc ứng dụng để lựa chọn kết cấu khung, dàn, động hệ truyền động Sức bền kết cấu khí kiểm nghiệm phần mềm RDM, phần mềm ĐH Le Mans Pháp Tính tốn cho thấy, lựa chọn truyền trục vít bánh vít phương án hợp lý Quá trình tính tốn tiến hành cho dàn có cơng suất 50W Kết tính tốn cho thấy, cơng suất cần thiết để xoay dàn nhỏ công suất điện dàn phát Kết tính tốn dàn 50W sử dụng để chế tạo mơ hình dàn tự xoay thực Vấn đề trình bày chương Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 72 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt CHƢƠNG –KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM 3.1 Kết chế tạo 3.1.1.Mô đun khí Sử dụng tương quan kích thước thiết kế chương 2, mơ hình chế tạo hồn chỉnh vận hành chạy thử H nh 3.1 Tổng thể dàn quay 1- Bộ pitton điện 2- Dầm Bắc - Nam 3- Dầm Đông – Tây.4- Khung dàn 5Trụ đỡ 6- Chân trụ đỡ Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 73 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Trong Hình 3.1 gồm có haipitton điện Pitton điện thứ quay dàn theo hướng Đơng – Tây Cịn pitton điện thứ hai quay dàn theo hướng Bắc – Nam Thông số mơ đun khí: - Chiều cao cột trụ chính: 1000 mm, làm hộp thép 20x40mm độ dày 2mm - Chân cột trụ bắt chắn lắp vào bê tơng tháo rời để phù hợp với địa hình khác - Góc xoay Đơng – Tây: 120o - Góc xoay Bắc – Nam: 120o - Pitton điện có độ dài trục kéo dài đạt 300 mm - Hệ thống lắp đặt theo hướng Bắc – Nam dầm gắn với trụ đỡ, cịn hướng Đơng – Tây khungdầm gắn với khung dầm theo hướng Bắc – Nam Vì ngày khung dầm chuyển động hướng Đơng – Tây với góc lớn, hướng Đơng – Tây khung dầm gắn với trụ đỡ pitton điện phải hoạt động thêm lực gây tốn lượng nhiều 3.1.2.Mơ đun điều khiển Màn hình Vỏ mô đun Nút nhấn H nh 3.2 Bộ mô đun điều khiển Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 74 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Bộ mô đun điều khiển bao gồm: Bộ điều khiển trung tâm, hình hiển thị, khốiđiều khiển cho động cơ, cảm biến, nút nhấn, nguồn cấp cho mô đun điều khiển động cơ, modun thời gian Tất lắp hộp nhựa có kích thước 70 x 130mm gắn kín chống nước Hình 3.4 kit Atmega16, điều khiển trung tâm có port A, B, C, D đưa sẵn để kết nối với mô đun cảm biến, động cơ, hình hiển thị… Port C Port A Cổng nguồn Đèn báo Nút reset Cổng nạp Port B Port D H nh 3.3 Kit Atmega 16 điều khiển Rơ le 3 Rơ le 2 3 Rơ le Rơ le Cổng kết nói với trung tâm H nh 3.4 Modun điều khiển động Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 75 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Hình 3.4 mơ đun điều khiển động kết nối với điều khiển trung tâm (port C) thông qua cáp Nguồn 12V để cấp nguồn cho động đấu vào chân rơle.Chân số rơ le rơ le đấu với động Chân số rơ le rơ le đấu với động Cách bố trí cảm biến Hình 3.5, bốn cảm biến quang gắn góc Tương ứng đường thẳng qua cảm biến – song song với phương Đông – Tây đường thẳng qua cảm biến – song song với phương Bắc - Nam Các cảm biến có vách ngăn đảm bảo ánh sáng không xuyên qua vách ngăn H nh 3.5 Bố trí cảm biến 1- Vách ngăn 2- Cảm biến quang điện phía Đơng - Tây (cảm biến 1-3) 3- Cảm biến quang điện phía Bắc - Nam (cảm biến 2-4) Hình 3.6 hình hiển thị trạng thái sử dụng để vào cài đặt chế độ hoạt động cho hệ thống Màn hình sử dụng LCD 16x2 gắn phía điều khiển Bên nút nhấn tương ứng với chức Mode, Up Down Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 76 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt H nh 3.6 Màn hình hiển thị nút nhấn điều khiển H nh 3.7 Mô đun thời gian thực DS1302 Hình 3.7 mơ đun thời gian thực, DS1302 chip đồng hồ, gồm có thời gian thực đồng hồ / lịch 31 byte RAM tĩnh, giao tiếp thông qua giao diện nối tiếp đơn giản cho vi điều khiển Real-time mạch đồng hồ / lịch cung cấp giây, phút, giờ, ngày, tuần, tháng, năm thông tin, số ngày tháng bước nhảy ngày năm tự động điều chỉnh Hoạt động đồng hồ thiết lập 24 12 định dạng AM / PM 3.2 Vận hành thử nghiệm 3.2.1.Thử nghiệm độ ổn định Khi vận hành tay, dàn pin hoạt động bình thường, ổn định, truyền động hoạt động êm, dàn rung động giới hạn cho phép dừng Khi thử nghiệm chế độ tự động, kết cho thấy, dàn hoạt động bình thường sử dụng bóng đèn sợi đốt để làm nguồn sáng đặt trời Tuy nhiên, chế độ lập trình sử dụng bóng đèn để làm nguồn sáng nên dàn tự động quay vị trí ban đầu nguồn sáng khơng ổn định Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 77 Luận văn tốt nghiệp Chun ngành: Kỹ thuật nhiệt 3.2.2.Thử nghiệm phịng Mơ hình thử nghiệm phịng vào ban ngày Điều kiện thử nghiệm nhiệt độ phịng khoảng 280C, khơng có gió, có ánh sáng bóng đèn huỳnh quang Sử dụng bóng đèn led có cơng suất 10W để thay cho ánh sáng mặt trời, khoảng cách tối đa để cảm biến nhận tín hiệu vào khoảng 0,5m, vận tốc di chuyển bóng đèn khoảng vịng/phút Với điều kiện thử nghiệm trên, dàn hoạt động bình thường, êm, khơng gây tiếng động lớn khởi động dừng động cơ, công tắc hành tình làm việc tốt 3.2.3.Thử nghiệm ngồi trời Khi đặt dàn pin trời, cường độ ánh sáng mặt trời lớn nhiều so với cường độ ánh sáng bóng đèn led 10W Vì vậy, phải điều chỉnh tín hiệu thu cảm biến mức thấp Nếu không điều chỉnh, hai cảm biến nhận tính hiệu (mức1) Thời điểm thử nghiệm sáng, địa điểm thử nghiệm HH4C Linh Đàm, Hoàng Mai, Hà Nội Điều kiện thử nghiệm trời quang nắng, nhiệt độ trời 320C Quá trình thử nghiệm cho kết dàn hoạt động tương đối ổn định, truyền động êm, cảm biến nhận tín hiệu tốt, điều khiển hoạt động bình thường 3.3 Vận hành dàn pin Để dàn pin hoạt động ổn định, cách vận hành thực theo trình tự sau: - Kiểm tra tất thiết bị, khung dàn trạng thái bình thường - Kiểm tra modun cảm biến xem có bị bám bụi bẩn không - Cấp nguồn 12VDC cho động mạch điều khiển - Bật công tắc để cấp nguồn cho mạch điều khiển động Khi thấy đèn báo hiệu có điện (bóng đèn báo hiệu có màu đỏ), điều khiển cấp nguồn - Cài đặt chế độ cho hệ thống Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 78 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Thời gian Thông số cảm biến H nh 3.8 Màn hình thị cấp nguồn Hình 3.7 cấp nguồn hình hiển thị thời gian thông số đo cảm biến ánh sáng Down Mode Up H nh 3.9 Các nút điều khiển Vào chế độ cài đặt ấn giữ nút Mode sử dụng nút Up Down để cài đặt Để chuyển sang chế độ cài đặt khác nhấn nút Mode hình 3.9 Cài đặt bật tắt (H_on, M_on, Hf, M_off) hệ thống để tránh ban đêm hệ thống hoạt động, để bật tắt theo mùa ánh sáng vào buổi sáng sớm buổi chiều tối gây tổn hao hoạt động Cài đặt thời gian lặp (M_LOOP) tránh hệ thống điều khiển động liên tục gây tổn hao Thời gian lặp tính phút (0 phút đến 59 phút), thường đặt khoảng 15 phút hệ thống kiểm tra lại cảm biến điều khiển cho hai động (pitton điện) Cài đặt thời gian thực (H, M) địa điểm lắp đặt dàn pin Ví dụ dàn pin lắp đặt Hà Nội, Việt Nam cài đặt theo GMT+7 Cài đặt ngày, tháng, năm (DAY, MON, Y) để thuận tiện trình thử nghiệm Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 79 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Chế độ bắt đầu cấp nguồn Chế độ cài đặt bật cho hệ thống chạy (H_on) Chế độ cài đặt phút bật cho hệ thống chạy (M_on) Chế độ cài đặt tắt cho hệ thống dừng (Hf) Chế độ cài đặt phút tắt cho hệ thống dừng (M_off) Cài đặt phút lặp cho hệ thống hoạt động (M_LOOP) Cài đặt thực vị trí lắp đặt dàn pin (H) Cài đặt phút thực vị trí lắp đặt dàn pin (M) Cài đặt ngày (DAY) Cài đặt tháng (MON) Cài đặt năm (Y) H nh 3.10 Cách cài đặt hệ thống Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 80 Luận văn tốt nghiệp 3.4 Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Một số vấn đề lƣu ý thiết kế vận hành - Dàn pin vận hành thử nghiệm chế độ điều khiển tay lẫn tự động, điều kiện ánh sáng môi trường phịng điều kiện ngồi trời Trong số lần thử nghiệm, dàn pin tự động quay vị trí ban đầu, q trình làm tổn thất lượng, làm giảm hiệu suất dàn Để khắc phục tồn trên, cần lập trình điều khiển cho dàn pin dừng lại khoảng thời gian 15 phút hai cảm biến tương ứng với trục nhận tín hiệu (ở mức1) - Khi tính toán để chọn hộp giảm tốc, cần ý đến lực quán tính dàn ngừng quay - Bộ điều khiển dễ bị hỏng đặt trực tiếp ánh sáng mặt trời, có nhiệt độ cao Nên có hộp che chắn, có thể, đặt điều khiển phịng có điều hịa nhiệt độ - Phải có hộp che chắn động cơ, tránh ảnh hưởng xấu môi trường - Ổ bi phải bôi trơn định kì - Tồn dàn pin sơn phủ mạ kẽm để chống rỉ - Các vị trí có ứng suất lớn, cần gia cố thêm ke tăng lực - Các mối hàn, mối ghép ren,… phải đạt tiêu chuẩn 3.5 Kết luận Chương trình bày cách thức kết vận hành thử nghiệm dàn tự xoay chế tạo Kết cho thấy, hệ thống hoạt động ổn định điều kiện ánh sáng khác Mơ hình thiết kế dùng để tham khảo cho hệ lượng mặt trời tự xoay có cơng suất khác Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 81 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài hoàn thành mục tiêu đề tính tốn triển khai thử nghiệm dàn lượng tự xoay theo hướng mặt trời Các kiến thức chưa trình bày tài liệu khác Các kết đạt bao gồm: - Hệ thống hóa sở để xác định nguyên tắc xoay để dàn lượng mặt trời hứng lượng quang lớn nhất; - Xác định thông số kết cấu cho dàn xoay hai trục Dàn xoay quanh trục đặt theo hướng Đông - Tây dàn xoay quanh trục đặt theo hướng Bắc - Nam; - Xác định thông số tải trọng đầu vào cho tốn tính tốn khí, bao gồm trọng lượng, lực gió, qn tính dàn - Tính tốn xác định thơng số chế tạo khí cho dàn pin mặt trời có cơng suất phát điện 50 W; chi tiết kiểm nghiệm bền nhờ phần mềm máy tính RDM - Xác định cơng suất cần thiết để xoay dàn Với hai giá trị công suất phát điện, công suất cần thiết chiếm tỷ lệ nhỏ so với khả phát điện dàn Điều có nghĩa, dàn tự xoay khơng khơng u cầu dùng lượng bên ngồi trợ giúp để xoay, mà cịn cung cấp phần lớn lượng thu cho phụ tải khác; - Xác định phương án bố trí truyền động khí kết nối động trục xoay Tính tốn thử nghiệm cho thấy, truyền trục vít-bánh vít đáp ứng tốt yêu cầu tốc độ, độ ổn định tự hãm dàn tự xoay - Lựa chọn tích hợp thành cơng mơ đun điều khiển dùng cảm biến ánh sáng cho dàn tự xoay; - Đã chế tạo, vận hành thử nghiệm hệ thống với pin 50 W tự xoay hai điều kiện ánh sáng phòng ánh sáng trời, địa Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 82 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt điểm Hà Nội Kết vận hành ổn định Điều cho phép nhân rộng kết tính tốn cho dàn tương tự Các hƣớng nghiên cứu Qua q trình tính tốn, vận hành, thử nghiệm, vấn đề đặt cho nghiên cứu là: - Khái qt hóa bước tính tốn; - Xây dựng cơng thức tổng qt để tính thiết kế chi tiết khí cho giá trị công suất bất kỳ; - Xác định giá trị công suất phát điện tối thiểu dàn pin có hiệu lượng giá thành chế tạo; nhằm trả lời cho câu hỏi, với dàn cỡ nên áp dụng kỹ thuật tự xoay; - Xây dựng thành hệ thống thiết bị điều khiển không minh giám sát từ xa - Ứng dụng cho thiết bị, phụ tải cụ thể; - Mở rộng tính tốn thiết kế cho gương lõm nhằm cung cấp nhiệt cho động mặt trời, tuốc-bin nhiệt mặt trời… Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 83 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh,Lý thuyết điều chỉnh tự động trình nhiệt , nhà xuất ĐH Bách Khoa Hà Nội, 1993 [2] Hossein Mousazadeh a, Alireza Keyhani a,*, Arzhang Javadi b, Hossein Mobli a, Karen Abrinia c, Ahmad Sharifi b, A review of principle and sun-tracking methods for maximizing solar systems output Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1800–1818 [3] Poulek V, Libra M New bifacial solar trackers and tracking oncentrators; 2007 http://www solar-trackers.com [4] Tracstar Should you install a solar tracker?; 2007 http://www.helmholz.us/ smallpowersystems/ [5] Helwa NH, Bahgat ABG, Shafee AMRE, Shenawy ETE Maximum collect- able solar energy by different solar tracking systems Energy Sources 2000; 22:23–4 [6] Chicco G, Schlabbach J, Spertino F Performance of grid-connected photo- voltaic systems in fixed and sun-tracking configurations; 2007 http:// www.labplan.ufsc.br/congressos/PowerTech07/ [7] M.S Al-Soud et al / A parabolic solar cooker with automatic two axes sun tracking system; Applied Energy- 24 August 2009 xxx–xxx [7] Kalogirou SA Solar thermal collectors and applications Progress in Energy and Combustion Science 2004;30:231–95 [8] I Sefa et al / Energy Conversion and Management 50 (2009) 2709–2718 [9] S Abdallah, S Nijmeh / Energy Conversion and Management 45(2004) 1931–1939 [12] C Grass et al / Comparison of the optics of nontracking and novel types of tracking solar thermal collectors for process heat applications up to 300 0C; Solar Energy 76 (2004) 207–215 [10] PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2010), Bài giảng phương pháp tối ưu hóa q trình nhiệt - lạnh , Hà Nội Học viên: Nguyễn Tùng Lâm 84 ... tặng cho hành tinh Đồng thời nguồn gốc nguồn lượng tái tạo khác lượng gió, lượng dịng sơng… Năng lượng mặt trời nói vơ tận Chính đề tài “ Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển theo hướng mặt trời. .. cho pin lượng mặt trời? ?? nhằm thu nhận lượng mặt trời đạt công suất tối ưu Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Đề tài có mục tiêu chủ yếu nghiên cứu thiết kế hệ thống điều. .. khí cho dàn đỡ pin mặt trời có khả tự xoay theo hướng mặt trời + Mơ hình thực tế - Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu điều khiển động phương phương pháp PI + Điều khiển hệ thống vận hành tự động theo