BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI GVHD: TS Quách Thanh Hải SVTH: MSSV Lê Thành Luân 15141204 Lê Thanh Phước 15141253 Tp Hồ Chí Minh - 07/2019 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI GVHD: TS Quách Thanh Hải SVTH: MSSV Lê Thành Luân 15141204 Lê Thanh Phước 15141253 Tp Hồ Chí Minh - 07/2019 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Lê Thành Luân Lê Thanh Phước Điện tử cơng nghiệp Đại học quy 2015 MSSV: 15141204 MSSV: 15141253 Mã ngành: 41 Mã hệ: Lớp: 15141DT2 I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Điện áp DC link phù hợp với việc triển khai nghịch lưu hòa lưới Việt Nam - Chỉ thực đến DC link - Chi phí thấp chi phí - Có khả giám sát lưu trữ liệu Nội dung thực hiện: - Khảo sát mạng lưới thị trường điện Việt Nam - Khảo sát điện lượng mặt trời - Khảo sát thiết kế DC/DC phù hợp - Thiết kế, thi công khối DC/DC - Thiết kế, thi cơng chương trình hệ thống - Thiết kế, thi công giao diện giám sát điều khiển hệ thống - Thi cơng mơ hình - Chạy thử nghiệm hệ thống, khảo sát đánh giá hệ thống III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/07/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Quách Thanh Hải CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày 18 tháng 02 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: LÊ THÀNH LUÂN Lớp: 15141DT2A MSSV: 15141204 Họ tên sinh viên 2: LÊ THANH PHƯỚC Lớp: 15141DT2B MSSV: 15141253 Tên đề tài: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI Tuần/ngày Nội dung 18/2 – 24/02 Tuần Gặp GVHD để phổ biến quy định: thực chọn đề tài, tên đề tài, thời gian làm việc,… Duyệt đề tài Viết đề cương gặp GVHD để duyệt đề cương Nộp đề cương cho môn Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội chương Gặp GVHD vào tuần để xem xét chỉnh sửa chương 25/02 – 03/03 Tuần 04/03 – 17/03 Tuần 5-6 01/04 – 14/04 Tuần 7-8 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh báo cáo nội dung chương có Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương Gặp GVHD vào tuần để xem xét chỉnh sửa chương chương 15/04 – 28/04 Tuần 9-10 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương có Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương Gặp giáo viên hướng dẫn vào tuần 10 để xem xét chỉnh sửa chương chương 29/04 – 12/05 Tuần 11-12 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương có Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương Gặp GVHD vào tuần 12 để xem xét chỉnh sửa chương Xem mô thiết kế mạch hay sai, góp ý kiến 13/05 – 26/05 Tuần 13-14 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương có Sinh viên tiến hành thi công mạch: mô phỏng, vẽ sơ đồ nguyên lý hồn chỉnh, vẽ PCB BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH Xác nhận GVHD iii Sinh viên mua linh kiện sử dụng cho mạch Gặp GVHD vào tuần 14 để xem xét chỉnh sửa Xem sơ đồ nguyên lý PCB để đánh giá sai, góp ý hồn thiện trước thi cơng 27/05 – 09/06 Tuần 15-16 Sinh viên tiến hành thi công mạch: làm mạch in, hàn linh kiện, viết chương trình kiểm tra mạch chương trình hệ thống Gặp GVHD vào tuần 16 để xem kết thi cơng góp ý hồn thiện trước thi cơng 10/06 – 23/06 Tuần 17-18 Sinh viên tiến hành lấy kết thực nghiệm Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương Gặp GVHD vào tuần 18 để xem xét chỉnh sửa nội dung chương 24/06 – 30/06 Tuần 19 Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương Gặp GVHD vào tuần 19 để xem xét chỉnh sửa nội dung chương 01/07 – 05/07 Tuần 20 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương có Sinh viên tiến hành hồn thiện báo cáo đầy đủ Gặp GVHD vào tuần 20 để duyệt báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iv LỜI CAM ĐOAN Chúng – Lê Thành Luân Lê Thanh Phước cam đoan KLTN công trình nghiên cứu thân tơi (chúng tơi) hướng dẫn Tiến sĩ Quách Thanh Hải dựa vào số tài liệu trước Kết cơng bố KLTN trung thực không chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Lê Thành Luân BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Lê Thanh Phước v LỜI CẢM ƠN Lời cho phép nhóm chúng em gửi đến thầy – Tiến sĩ Quách Thanh Hải lời chúc sức khỏe lời cảm ơn chân thành Nhóm chúng em cảm ơn thầy thầy vạch hướng tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em suốt trình thực đồ án Thầy trang bị cho chúng em nhiều kiến thức vô quý báu để chúng em vững tin đường phía trước Đồng thời nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đỗ Đức Trí (phụ trách phịng D405 - Điện tử công suất nâng cao) tạo điều kiện cho chúng em có thêm thiết bị mơi trường để chúng em nghiên cứu hoàn thành đồ án Trong trình thực đồ án thời gian thời lượng kiến thức có hạn nên việc thực đồ án tránh khỏi hạn chế thiếu sót, mong q thầy/cơ thơng cảm Trân trọng! Nhóm thực đề tài BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH vi MỤC LỤC Trang bìa…………………………………………………………………………….i Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ii Lịch trình thực đồ án tốt nghiệp iii Lời cam đoan .v Lời cảm ơn vi Mục lục vii Liệt kê hình ix Liệt kê bảng xii Tóm tắt xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 18 1.3 Nội dung nghiên cứu .18 1.4 Giới hạn 19 1.5 Bố cục .19 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20 2.1 Khảo sát thiết kế dc/dc .20 2.1.1 Pin lượng mặt trời 20 2.1.2 Bộ dc/dc 24 2.1.3 Nghịch lưu hòa lưới từ pin lượng mặt trời 40 2.2 Giới thiệu phần cứng .44 2.2.1 Cảm biến dòng điện điện áp 44 2.2.2 Vi điều khiển 45 2.2.3 Mạch kích cách ly 48 2.2.4 Igbt 51 2.2.5 Lcd 53 2.2.6 Truyền liệu chuẩn i2c 54 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 58 3.1 Giới thiệu 58 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 58 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 58 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch .59 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .67 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 68 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vii 4.1 Thi công hệ thống 68 4.1.1 Thi công bo mạch .68 4.1.2 Lắp ráp kiểm tra 70 4.2 Đóng gói thi cơng mơ hình .73 4.3 Lập trình hệ thống 75 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 75 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 76 4.3.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại 79 4.4 Lập trình mơ 87 4.4.1 Lưu đồ 87 4.4.2 Xử lý tín hiệu hay hình ảnh 88 4.5 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác 92 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 100 5.1 Kết tính tốn 100 5.2 Cảm biến .101 5.3 Kết thực nghiệm .102 5.3.1 Hiển thị lcd 102 5.3.2 Kết giám sát .103 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 107 6.1 Kết luận 107 6.2 Hướng phát triển 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC xiv BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH viii LIỆT KÊ HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ điện mặt trời hịa lưới có lưu điện cho hộ gia đình .4 Hình 1.2 Diễn biến giá điện bán lẻ Việt Nam giai đoạn 2005 - 2017 .7 Hình 1.3 Nhà máy điện tái tạo cỡ lớn Hami, Xinjiang Uighur, Trung Quốc Hình 1.4 “Thành Phố Mặt Trời” Ota, Nhật Bản .9 Hình 1.5 Hệ thống pin quang điện Castelbuono, Italy 10 Hình 1.6 Hịa lưới điện khơng dùng acquy 16 Hình 1.7 Hệ thống pin lượng mặt trời khơng hịa lưới dùng acquy 17 Hình 1.8 Mơ hình hịa lưới hệ thống pin mặt trời xí nghiệp 17 Hình 1.9 Mơ hình hịa lưới hệ thống pin mặt trời dùng chung DC bus .18 Hình 2.1 Cấu tạo pin mặt trời…………………………………………………… 21 Hình 2.2 Các loại pin mặt trời 22 Hình 2.3 Đặc tính pin mặt trời .23 Hình 2.4 Sơ đồ tương đương pin mặt trời 23 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống pin mặt trời DC link 25 Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch boost .26 Hình 2.7 Dạng sóng điện áp điều khiển điện áp sóng mang 27 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý mạch boost khóa S đóng 27 Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý mạch boost khóa S ngắt .28 Hình 2.10 Dạng sóng ngõ tăng áp kiểu boost .28 Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp kiểu CUK 29 Hình 2.12 Dạng sóng điện áp điều khiển điện áp sóng mang .30 Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý tăng áp kiểu CUK S đóng 31 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý tăng áp kiểu CUK S ngắt 32 Hình 2.15 Dạng sóng ngõ tăng áp kiểu CUK .33 Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý tăng áp nguồn Z dựa khóa 34 Hình 2.17 Dạng sóng điện áp điều khiển điện áp sóng mang .35 Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý tăng áp nguồn Z dựa khóa 𝑆1, 𝑆2 hở 36 Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý tăng áp nguồn Z dựa khóa khóa 𝑆1 đóng 36 Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lý tăng áp nguồn Z dựa khóa 𝑆1 hở, 𝑆2 đóng 37 Hình 2.21 Dạng sóng ngõ tăng áp kiểu nguồn Z dựa khóa 37 Hình 2.22 Sơ đồ hòa lưới đồng hệ thống pin mặt trời 40 Hình 2.23 Sơ đồ nguyên lý biến tần pha 41 Hình 2.24 Dạng sóng ngõ op-amp điều khiển khóa 𝑆𝐴 42 Hình 2.25 Dạng sóng điện áp 𝑉𝐴𝐺 theo sóng sin 42 Hình 2.26 Cảm biến dòng INA219 44 Hình 2.27 Sơ đồ chân cảm biến INA219 .45 Hình 2.28 Kit NodeMCU ESP8266 46 Hình 2.29 Sơ đồ chân Kit NodeMCU ESP8266 47 Hình 2.30 Hình ảnh opto TLP250 49 Hình 2.31 Sơ đồ tương đương opto TLP250 .49 Hình 2.32 Hình ảnh Mornsun QA01 50 Hình 2.33 Sơ đồ chân mornsun QA01 .51 Hình 2.34 Ký hiệu IGBT 51 Hình 2.35 Sơ đồ mạch tương đương IGBT 52 Hình 2.36 LCD 20x4 53 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ix ... khả giám sát lưu trữ liệu Nội dung thực hiện: - Khảo sát mạng lưới thị trường điện Việt Nam - Khảo sát điện lượng mặt trời - Khảo sát thi? ??t kế DC/ DC phù hợp - Thi? ??t kế, thi công khối DC/ DC - Thi? ??t. .. DC/ DC - Thi? ??t kế, thi cơng chương trình hệ thống - Thi? ??t kế, thi công giao diện giám sát điều khiển hệ thống - Thi cơng mơ hình - Chạy thử nghiệm hệ thống, khảo sát đánh giá hệ thống III NGÀY... ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THI? ??T KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI GVHD: TS Quách Thanh Hải SVTH: MSSV Lê Thành Luân 15141204