ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN BẰNG SỨC GIÓ, đồ án tốt nghiệp dành cho sinh viên tốt nghiệp các ngành điện công nghiệp và dân dụng, điện điện tử. Đồ án đầy đủ các phần theo hướng dẫn của giáng viên và nhận được đánh giá cao từ hội đồng bảo vệ tốt nghiệp.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG KHOA ĐIỆN - CƠ ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÁT ĐIỆN BẰNG SỨC GIĨ CĨ LƯU TRỮ Giáo viên hướng dẫn : Ths Đoàn Đức Trọng Sinh viên thực : Đặng Minh Hiếu Lớp : Điện CN & DD1 Khóa : K17 (2016-2020) MSSV : 163151307142 HẢI PHÒNG - 12/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG KHOA ĐIỆN - CƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Mã sinh viên: Khóa Khoa Ngành Đầu đề thiết kế: Các số liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Họ tên cán hướng dẫn: Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Ngày …… tháng …… năm …… Trưởng môn Cán hướng dẫn ( Ký, ghi rõ họ, tên) ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày … tháng … năm 2020 Người duyệt Sinh viên ( Ký, ghi rõ họ, tên) ( Ký, ghi rõ họ, tên) PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tinh thần, thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… Cho điểm cán hướng dẫn: (Điểm ghi số chữ) Ngày … tháng … năm 2020 Cán hướng dẫn (Họ tên chữ kí) TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG KHOA ĐIỆN_CƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hải Phòng, ngày tháng năm …… BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho ủy viên phản biện) Tên đề tài: Chuyên ngành: .Khóa: Họ tên sinh viên: Lớp: Mã sinh viên Người phản biện: Đơn vị: NỘI DUNG NHẬN XÉT Tính cần thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Các thông tin đề tài 2.1 Sự phù hợp nội dung đề tài với tên đề tài chuyên ngành đào tạo ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 2.2 Bố cục đề tài ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 2.3 Tính trung thực trích dẫn tài liệu tham khảo số liệu ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Phương pháp sử dụng để nghiên cứu kết đề tài ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ưu điểm, nhược điểm nội dung hình thức 4.1 Ưu điểm: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 4.2 Nhược điểm: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Kết luận chung: Họ tên chữ ký người phản biện Câu hỏi thảo luận dành cho sinh viên trả lời (nếu có) …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ” em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo Th.s Đoàn Đức Trọng Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hồn tồn trách nhiệm Hải Phịng, ngày … tháng … năm 2020 Sinh viên thực MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 12 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 1.1 Tổng quan 1.2 Lợi ích việc lắp đặt máy phát điện sử dụng lượng gió 1.3 Các mặt hạn chế lượng gió 1.4 Công suất tuabine gió 1.5 Nguyên tắc hoạt động hệ thống lượng gió 10 1.6 Cấu tạo hệ thống lượng gió .10 CHƯƠNG 12 NGHIÊN CỨU VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ 12 ACQUY LƯU TRỮ 12 2.1 Đặt vấn đề 12 2.2 Máy phát điện xoay chiều nam châm vĩnh cửu 13 2.2.1 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều nam châm vĩnh cửu .13 2.2.2 Nguyên lý làm việc máy phát điện xoay chiều 25 2.3 Ắcquy (dự trữ lượng) .26 2.3.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc ăc quy axit 26 2.3.2 Ắcquy kiềm 28 2.3.3 Các thông số ăc quy 30 2.3.4 Đặc tính phóng ăcquy 31 2.3.5 Các phương pháp nạp ăcquy tự động 32 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG 35 MƠ HÌNH PHÁT ĐIỆN BẰNG SỨC GIÓ CÓ LƯU TRỮ 35 3.1 Đặt vấn đề 35 3.2 Những yêu cầu thiết kế .36 3.3 Đề xuất mơ hình .36 3.4 Xây dựng chương trình điều khiển 41 3.4.1 Chế độ hoạt động .41 3.4.2 Thiết kế cầu chia áp phương pháp đo điện áp tuabin acquy .46 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Một máy phát điện sức gió Việt Nam Hình 1.2 Mơ hình hệ thống điện gió .8 Hình 2.1 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 13 Hình 2.2 Lõi thép phần cảm stato .14 Hình 2.3 Rơ to cực ẩn 15 Hình 2.4 Rơ to cực 15 Hình 2.5 Mặt cắt ngang máy phát đồng nam châm vĩnh cửu 15 Hình 2.6 Nguyên lý làm việc PMSG đơn .16 Hình 2.7 Mơ hình giản 17 Hình 2.8 Đặc tính từ 17 Hình 2.9 Bản đồ từ trường cho máy phát có kích thước b m = 28,3 mm (k =0,297) b0=15 mm .19 Hình 2.10 Sự biến thiên thông lượng tương hỗ với chiều dài nam châm 21 Hình 2.11 Sự biến thiên thơng lượng tương hỗ với kích thước khe hở rô to 23 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ Hình 3.11 Bản vẽ mạch động lực hệ thống Đặng Minh Hiếu 45 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ 3.4.2 Thiết kế cầu chia áp phương pháp đo điện áp tuabin acquy Như nêu trên, vi điều khiển Arduino nhận tín hiệu tương tự vào với giá trị lớn 5v, với ADC 12bit, tương đương với việc giá trị từ – 4096 từ 05v Vì cần có cầu chia áp để hạ điện áp từ acquy trước đưa vào vi điều khiển Với R1= 152,6 kΩ; R2=54,5 kΩ; R3= 143,6 kΩ; R4= 58,6kΩ Hình 3.12 Sơ đồ cầu chia áp Có cơng thức: Vout = Đưa giá trị Vout vào chân A0 A1 vi điều khiển để đo tín giá trị điện áp Tuabin Acquy 3.4.3 Thiết kế chương trình điều khiển 3.4.3.1 Chương trình sử dụng Sử dụng chương trình Arduino để viết mã hoạt động cho hệ thống Đặng Minh Hiếu 46 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ Hình 3.13 Giao diện chương trình Arduino 3.7.2.2 Nội dung mã điều khiển #include // thu vien giao tiep day I2C #include // Thu vien giao tiep LCD LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4); // Cai Dat Thong so LCD Dia chi LCD 0x27 phan giai 20x4; byte CoiBUZZ = 13; // Gan chan 13 cho Coi BUZZ byte xoalcd = 0; //************************************************************************* ***************************** // chuong trinh coi khoi dong void coi5bip(){ for (int i = ; i < ; i ++){ // Chuong trinh Coi BUZZ khoi dong Đặng Minh Hiếu 47 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ digitalWrite(CoiBUZZ, HIGH); delay(300); digitalWrite(CoiBUZZ, LOW); delay(300); } } //************************************************************************* ***************************** // chuong trinh coi dong tai void coi2bip(){ for (int i = ; i < ; i ++){ digitalWrite(CoiBUZZ, HIGH); delay(80); digitalWrite(CoiBUZZ, LOW); delay(80); } } //************************************************************************* ***************************** // chuong trinh logo void khoidong(){ lcd.setCursor(0,0); Đặng Minh Hiếu 48 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ lcd.print("Dieu Khien Dien Gio"); lcd.setCursor(3,2); lcd.print("Dien CNDD1 K17 "); lcd.setCursor(4,3); lcd.print("Dien TDH K17"); delay(6000); lcd.clear(); lcd.setCursor(2,0); lcd.print("DANG MINH HIEU"); lcd.setCursor(2,1); lcd.print("NGO DUY CHUNG"); lcd.setCursor(2,2); lcd.print("VU ANH TU"); lcd.setCursor(2,3); lcd.print("DAO VIET KHANH"); delay(6000); lcd.clear(); lcd.setCursor(9,3); lcd.print("Loading "); coi5bip(); lcd.clear(); } Đặng Minh Hiếu 49 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ //************************************************************************* ***************************** // Khai bao chan Su dung int giatrianalogAcQuy, giatrianalogTuaBin ; float SoVoltCauChiaAcQuy , SoVoltThucAcQuy ,SoVoltCauChiaTuaBin , SoVoltThucTuaBin ; byte chedo = 4; byte RLTUABIN = D12; byte RLSAC = D2; byte RLACQUY = D7; //************************************************************************* ***************************** void dodienap(){ // Do Dien AP AcQuy giatrianalogAcQuy = analogRead(A1); SoVoltCauChiaAcQuy = giatrianalogAcQuy / 819.0; lcd.setCursor(0,1); SoVoltThucAcQuy = SoVoltCauChiaAcQuy * 202200 / 58600; lcd.print("AcQuy: "); if(SoVoltThucAcQuy > 5){ Đặng Minh Hiếu 50 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ lcd.print(SoVoltThucAcQuy); lcd.print("V "); } else{ lcd.print(" None!"); } //do dien ap tuabi giatrianalogTuaBin = analogRead(A0); SoVoltCauChiaTuaBin = giatrianalogTuaBin / 819.0; lcd.setCursor(0,0); SoVoltThucTuaBin = SoVoltCauChiaTuaBin * 207100 / 54500; lcd.print("ApGio: "); if(SoVoltThucTuaBin > 5){ lcd.print(SoVoltThucTuaBin); lcd.print("V "); } else{ lcd.print(" None!"); } } void congmode(){ chedo++; Đặng Minh Hiếu 51 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ xoalcd = 1; if(chedo >4 ){ chedo = 1; } } void setup() { pinMode(3, INPUT); attachInterrupt(1, congmode, RISING); pinMode(RLTUABIN , OUTPUT); pinMode(RLACQUY , OUTPUT); pinMode(RLSAC , OUTPUT); pinMode(CoiBUZZ , OUTPUT); lcd.init(); lcd.backlight(); khoidong(); } //************************************************************************* ***************************** void chonchedo(){ // cho lam viec if(chedo == ){ // chi Tuabin Tai Đặng Minh Hiếu 52 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ if(xoalcd == 1){ lcd.clear(); xoalcd = 0; } digitalWrite(RLTUABIN , HIGH); digitalWrite(RLSAC , LOW); digitalWrite(RLACQUY , LOW); lcd.setCursor(6,2); lcd.print("Che Do 1"); lcd.setCursor(3,3); lcd.print("Chi TuaBin Tai "); } if(chedo == ){ // chi sac ac quy if(xoalcd == 1){ lcd.clear(); xoalcd = 0; } if(SoVoltThucAcQuy< 12.5){ digitalWrite(RLSAC , HIGH); lcd.setCursor(1,2); lcd.print("Che Do (Dang Sac)"); Đặng Minh Hiếu 53 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ } if(SoVoltThucAcQuy >= 13.3){ digitalWrite(RLSAC , LOW); lcd.setCursor(1,2); lcd.print("Che Do 2(AcQuy Day)"); } digitalWrite(RLTUABIN , LOW); digitalWrite(RLACQUY , LOW); lcd.setCursor(3,3); lcd.print("Chi Sac AcQuy "); } if(chedo == ){ // chi acquy tai if(xoalcd == 1){ lcd.clear(); xoalcd = 0; } if(SoVoltThucAcQuy >= 11.0){ digitalWrite(RLACQUY , HIGH); lcd.setCursor(3,3); lcd.print("Chi AcQuy Tai "); } Đặng Minh Hiếu 54 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ else{ lcd.setCursor(3,3); lcd.print("Ac Quy Yeu !! "); } digitalWrite(RLTUABIN , LOW); digitalWrite(RLSAC , LOW); lcd.setCursor(6,2); lcd.print("Che Do 3"); } if(chedo == 4){ // che auto if(xoalcd == 1){ lcd.clear(); xoalcd = 0; } if(SoVoltThucAcQuy >= 13){ digitalWrite(RLSAC , LOW); lcd.setCursor(0,3); lcd.print(" Sac:"); lcd.print("OFF"); lcd.setCursor(9,3); lcd.print(" TaiAQ: "); Đặng Minh Hiếu 55 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ lcd.print("ON "); } if(SoVoltThucAcQuy>= 11.0){ lcd.setCursor(5,2); lcd.print("Che Do Auto"); digitalWrite(RLTUABIN , HIGH); digitalWrite(RLACQUY , HIGH); lcd.setCursor(9,3); lcd.print(" TaiAQ: "); lcd.print("ON "); } if(SoVoltThucAcQuy< 11.0){ lcd.setCursor(5,2); lcd.print("Che Do Auto"); digitalWrite(RLSAC , HIGH); lcd.setCursor(0,3); lcd.print(" Sac: "); lcd.print("ON "); lcd.setCursor(9,3); lcd.print(" TaiAQ: "); lcd.print("OFF"); digitalWrite(RLTUABIN , HIGH); Đặng Minh Hiếu 56 Chương 3: Thiết kế xây dựng mô hình phát điện sức gió có lưu trữ digitalWrite(RLACQUY , LOW); } } } //************************************************************************* ***************************** void loop() { dodienap(); chonchedo(); delay(300); } Đặng Minh Hiếu 57 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ KẾT LUẬN Trong q trình thực đồ án em nhận hướng dẫn tận tình, hiệu thầy giáo – ThS Đồn Đức Trọng thầy giáo mơn giúp đỡ bạn khóa giúp cho em hoàn thành đồ án Trong đồ án em tìm hiểu giải vấn đề sau : - Tìm hiểu gió, nguồn lượng gió ứng dụng chúng sản xuất sinh hoạt - Nghiên cứu cấu trúc chung hệ thống phát điện lượng gió nói chung hệ thống lượng gió sử dụng máy phát đồng nam châm vĩnh cửu - Thiết kế sơ hệ thống lượng gió cơng suất nhỏ dùng hộ gia đình Trong thời gian làm đề tài, thân cố gắng nghiên cứu học hỏi vốn kiến thức hạn hẹp, thời gian thực hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận góp ý phê bình thầy cô môn bạn khóa để đồ án hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, ngày … tháng 12 năm 2020 Sinh viên thực Đặng Minh Hiếu 58 Chương 3: Thiết kế xây dựng mô hình phát điện sức gió có lưu trữ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Minh Chính , Điện tử cơng suất , Nhà xuất khóa học kỹ thuật Hà Nội [2] Vũ Gia Hanh, Máy điện , Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2005 [3] Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên, Cơ sở lượng tái tạo, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2006 [4] Ông Sử Liệt, Năng lượng gió, Nhà xuất bách khoa Hà Nội, 2017 [5] Nguyễn Ngọc Bích, Điện gió, Nhà xuất Lao động xã hội, 2012 [5] http://Tailieuxanh.com Đặng Minh Hiếu 59 ... đẩu vào hệ thống đảm bảo cân lượng cho hệ thống - Hệ thống lượng gió phát điện DC dùng máy phát điện DC tích trữ acquy hệ thống cần đảm bảo lượng ổn định để nạp vào acquy - Một phận quan trọng hệ. .. điện gió Đặng Minh Hiếu 34 Chương 3: Thiết kế xây dựng mơ hình phát điện sức gió có lưu trữ Xuất phát từ yêu cầu thực tế đồng ý giáo viên hướng dẫn em làm đề tài ? ?Nghiên cứu xây dựng mơ hình hệ thống. .. động hệ thống lượng gió Về hệ thống nhà máy hay tuabine sử dụng lượng gió hệ thống máy móc chuyển đổi gió sang dạng điện phục vụ mục đích sử dụng người 1.6 Cấu tạo hệ thống lượng gió Tuabine gió