(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế hệ thống bám cho modul pin năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁM CHO MODUL PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS NGUYỄN MINH TÂM SVTH: NGUYỄN VĂN SƠN MSSV: 11141176 SVTH: LÊ VĂN TUYỂN MSSV: 10101163 SKL004190 Tp Hồ Chí Minh, tháng 2/2016 PHẦN A GIỚI THIỆU i TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Tp HCM, ngày 10 tháng 10 năm 2015 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I TÊN ĐỀ TÀI: ́ ́ THIÊT KÊHỆTHỐNG BÁM CHO MODUL PIN NĂNG LƯƠNGG MĂṬ TRỜI II NHIỆM VỤ 1.Các số liệu ban đầu: Tìm hiểu pin lượng mặt trời Tìm hiểu vềlập trinhh̀ PIC Tìm hiểu vềmợt sốmacḥ điện tử liên quan đến nguồn pin lượng măṭ trời 2.Nội dung thực hiện: Tìm hiểu pin lượng mặt trời Thiết kế mạch điều khiển bám Thiết kế mạch cấp ng̀n cho hệ thống hoạt đợng Tìm hiểu bợ tích trữ điện Tìm hiểu cố liên quan đến pin mặt trời, bợ tích trự điện Tính tốn, thiết bợ bợ nghịch lưu để sử dụng ng̀n điện tích trữ với thiết bị điện xoay chiều Tính tốn, thiết kế mơ hình chiếu sáng tiết kiệm điện cho đường vào khu C,D Lắp ráp hồn thành mơ hình Điều khiển thử nghiệm hệ thống Chỉnh sửa lỗi điều khiển, thiết kế… Viết báo cáo luận văn Báo cáo đề tài tốt nghiệp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ii IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 23/01/2016 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Minh Tâm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ̃ TS NGUYÊN MINH TÂM iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Tuần/ngày MĂṬ TRỜI Nội dung Xác nhận GVHD GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iv LỜI NÓI ĐẦU Nhân loại sống thế kỷ 21 – kỷ nguyên phát triển vượt bậc khoa học công nghệ ứng dụng thành công nghệ Đồng hành phát triển tiêu tốn nguồn lượng không tái tạo dầu mỏ, than đá, điện năng… Bên cạnh phát triển mạnh mẽ nhân loại phải đối mặt với nhiểu nguy phát triển mang lại hiệu ứng nhà kính, nhiễm mơi trường, thiên tai, địch họa… Theo ước tính Liên Hợp Quốc vịng mợt trăm năm qua nhân loại sử dụng 30% tổng trữ lượng dầu mỏ mà thế giới có dự báo vịng 30% năm tiếp theo nhu cầu tăng lên gấp ba (số liệu tính đến tháng năm 2008), nhiên quốc gia vùng lãnh thổ nhu cầu lượng khơng thể khơng có điều kiện tiên quyết cho phát triển thân quốc gia đó, đặc biệt quốc gia phát triển Vì thế, ý thức việc sử dụng lượng hợp lý, tiết kiệm dần trở thành nhu cầu quốc gia đòi hỏi quốc gia phải có biện pháp tích cực để sử dụng lượng hợp lý Để làm việc này, bên cạnh việc sử dụng quản lý nhu cầu lượng hợp lý việc nghiên cứu, phát triển, ứng dụng sử dụng nguồn lượng lượng hạt nhân, lượng gió, lượng Mặt Trời…là vơ thiết dời dào, sẵn có đặc biệt không gây ô nhiễm môi trường nguồn lượng v LỜI CÁM ƠN Qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÁM CHO MODULE PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI” giảng viên –TS Nguyễn Minh Tâm hướng dẫn hoàn thiện Trong suốt thời gian nghiên cứu theo đuổi đề tài, chúng em gặp một số vướng mắc định nhận nhiều giúp đỡ nhiệt thành quý báu Trước tiên, cho phép chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giảng viên TS Nguyễn Minh Tâm tin tưởng giao đồ án, đạo hướng dẫn tận tình suốt trình thực đề tài Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo khoa Điện – Điện Tử, bạn lớp 1114DT1D động viên, góp ý, tạo điều kiện thuận lợi giúp cho chúng em hoàn thành đề tài tiến đợ giao Cảm ơn gia đình, cha mẹ nguồn động viên to lớn vật chất tinh thần suốt thời gian học hành, để có tương lai, theo đuổi ước mơ nghiệp Đây một đề tài Việt Nam lực nhóm cịn hạn chế nên việc tìm thêm nhiều tài liệu làm giàu cho đờ án cịn thiếu sót Chúng em mong nhận nhiều ý kiến phê bình thầy giáo, chia sẻ tài liệu bạn sinh viên để chúng em hồn thiện kiến thức Chúng em xin chân thành cảm ơn vi MUCG LUCG NôịDung Trang PHẦN A i GIỚI THIỆU i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI NÓI ĐẦU v LỜI CÁM ƠN vi MUCC̣ LUCC̣ vii DANH SÁNH HÌNH x DANH MUCC̣ BẢNG xii h̀ PHÂN B NÔỊ DUNG Chương 1: Dẫn nhập 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI Chương 2: Cơ sởlýthuyết 2.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ PIN NĂNG LƯƠNGC̣ MĂṬ TRỜI 2.1.1 Năng lươngC̣ măṭtrời Cấu trúc măṭtrời Năng lượng mặt trời Phổ xạ mặt trời Phổ xạ lượng mặt trời 2.1.2 Pin lươngC̣ măṭtrời 10 Cơ sở pin lượng mặt trời 11 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 12 2.1.2.2.1 Cấu tạo 12 vii 2.1.2.2.2 Nguyên lý hoạt động 12 2.1.2.2.3 Sơ đồ tương đương đặc trưng quang điện 13 2.1.2.2.4 Hệ thống nguồn pin lương mặt trời 14 2.1.3 Vi điều khiển 16F877A 16 Giới thiêụ vềvi điều khiển PIC 16 Các dòng PIC vàcách lưạ choṇ vi điều khiển PIC 16 Sơ đồchân vi điều khiển PIC16F877A 17 Môṭvài thông sốvềvi điều khiển PIC16F877A 17 Sơ đồkhối vi điều khiển PIC16F877A 18 Tổchức bô nC̣ hớ 18 Các cổng xuất nhâpC̣ PIC16F877A 22 Các bô đC̣ inh thời 24 Bộ chuyển đổi ADC 26 Bộ so sánh COMPARATOR 27 2.1.4 Bô C̣tich́ trữnăng lươngC̣ (ắc quy) 27 ́ Quátrinhh̀ hóa hocC̣ Ăc quy Chi/Acidh̀ 28 Các cố thường gặp ắc quy cách khắc phục 28 2.1.5 Phần mềm lâpC̣ trinhh̀ CCS 29 Giới thiêụ 29 Taọ PROJECT CCS 30 Taọ PROJECT sử dungC̣ PIC Wizard 30 2.1.6 ĐôngC̣ bước dây 36 Chương 3: 37 Thiết kếhê tC̣ hống 37 ́ h̀ 3.1 ĐĂṬ VÂN ĐÊ 38 3.2 ÝTƯỞNG THIÊT KÊVÀTHIÊT BI C̣HIÊṆ CÓ 38 ́ ́ ́ 3.2.1 Ý tưởng thiết kế 38 3.2.2 Thiết bi hịêṇ có 39 h̀ ́ ́ 3.3 SƠ ĐÔKHÔI HỆTHÔNG 40 3.4 THIÊT KÊMACḤ CÂP NGUÔN CHO HỆTHÔNG 40 ́ ́ ́ h̀ ́ 3.4.1 Bô đC̣ iều khiển napC̣ cho ắc quy 41 3.4.2 Bô C̣nghicḥ lưu áp 42 viii Đồán tốt nghiêpC̣ 3.4.3 Macḥ PIC điều khiển đôngG bước  Sơ đồnguyên lý: Hinh̀ 3.8: Sơ đồnguyên lýmacḥ PIC điều khiển đôngC̣ 3.4.4 Macḥ điều khiển đôngG bước  Sơ đồnguyên lý: Hinh̀ 3.9: Sơ đồnguyên lýmacḥ điều khiển đôngC̣ CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Đồan tốt nghiêpC̣ ́́ Phân tich mach:: Khi co tin hiệu từ vi Tây (giả sư chiều thuận) Luc đó, cac Opto đươcC̣ kich lần lươṭtư U1 ́̉ ưng với vơi dây pha Cac transistor tư Q1 đến Q4 co nhiêṃ vu C̣khuếch đaịtin ́́ hiêụ đu đểkích cho tưng dây pha hoaṭđơngC̣ ́̉ NgươcC̣ lai,C̣ động quay tư Tây sang Đông Luc đo, Opto đươcC̣ kich lần lươṭ tư U4 đến U1 lan ́h̀ 3.4.5 Lưu đồgiai thuâṭđiều khiển begin Cấu hinh ́h̀ Khơi taọ L ́̉ Khơi taọ Por ́̉ ĐocC̣ giátri C̣ADC kênh 0,1 kênh0 > kênh Đ ĐôngC̣ quay thuâṇ Đầu tiên khơi taọ xuất nhâp,C̣ ADC Tiếp theo, đocC̣ gia tri măṭtrơi tương ưng vơi hương Đông va Tây Sau đo, so sanh gia tri A C̣ DC vưa đocC̣ ́h̀ đươcC̣ Nếu kênh (tương ưng vơi hương đông) lơn se cho đôngC̣ quay vềhương Đông (quay thuân)C̣ va ngươcC̣ laịse quay vềhương Tây (quay nghich)C̣ CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Đồán tốt nghiêpC̣ Chương 4: Kết CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ Đồán tốt nghiêpC̣ 4.1 KẾT QUẢ ĐAṬ ĐƯƠCG PHẦN LÝ THUYẾT - Hiểu biết vềcấu taọ, nguyên lýhoaṭđôngC̣ pin lươngC̣ măṭtrời Hiểu cách điều khiển động bước, giao tiếp LCD với vi điều khiển - Biết đươcC̣ cách giao tiếp, chuyển đổi ADC vi điều khiển PIC - Tìm hiểu đươcC̣ môṭsố macḥ công suất, macḥ điều khiển đềtài - Trao dồi khảnăng sử dungC̣ phần mềm lâpC̣ trình CCS, phần mềm ve ̃macḥ điêṇ Protues 4.2 ́́ KÊT QUẢ ĐĂṬ ĐƯƠCG Thiết kế, thi công môṭsố macḥ côn  Macḥ nguồn tC̣ hống  Hinh̀ 4.1: Sơ đồmacḥ in macḥ nguồn Điều khiển napC̣ cho ắc quy Hinh̀ 4.2: Sơ đồmacḥ napC̣ ắc quy CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ Đồán tốt nghiêpC̣  Hinh̀ 4.3: Macḥ napC̣ hoàn thành Macḥ nghicḥ lưu áp Hinh̀ 4.4: Sơ đồmacḥ in macḥ nghicḥ lưu áp CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ Đồán tốt nghiêpC̣  Hinh̀ 4.5: Macḥ nghicḥ lưu áp hồn thành Macḥ PIC điều khiển đơṇg bước quang trở Hinh̀ 4.6: Sơ đồmacḥ in macḥ PIC điều khiển đôngC̣ CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ Đồán tốt nghiêpC̣  Hinh̀ 4.7: Macḥ PIC điều khiển đôngC̣ hồn thành Mạch điều khiển đơṇg bước Hinh̀ 4.8: Sơ đồmacḥ in macḥ điều khiển đôngC̣ CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ Đồán tốt nghiêpC̣ Hinh̀ 4.9: Macḥ in macḥ điều khiển đơngC̣ hồn thành CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ Đồán tốt nghiêpC̣ Chương 5: Kết luân,G hướng phát triển CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đồán tốt nghiêpC̣ ́́ KÊT LUÂN Năng lượng Mặt Trời một nguồn lượng tái tạo quan trọng mà thiên nhiên ban tặng cho hành tinh Đờng thời ng̀n gốc nguồn lượng tái tạo khác lượng gió, lượng dịng sơng… 5.1 Pin lượng Mặt Trời thiết bị biến đổi trực tiếp lượng Mặt Trời thành điện để sử dụng mà không gây ô nhiễm môi trường Ở phần 2, đồ án chúng em trình bày sở, cấu tạo pin lượng Mặt Trời, thiết kế thành công hệ thống điều khiển bám cho module trình bày một hệ thống pin lượng Mặt Trời đầy đủ, qua giúp sinh viên hiểu rõ cấu tạo ngun tắc hoạt đợng Hệ thống điều khiển bám thiết kế tự định hướng dàn pin cỡ nhỏ theo vị trí tương đối Mặt Trời với Trái Đất giúp sinh viên nghiên cứu mở rộng ứng dụng cho hệ thống khác, cho dàn pin cỡ lớn phải tính lại kết cấu cho thỏa mãn yêu cầu hệ thống Ngoài ra, bạn sinh viên nghiên cứu ứng dụng mạch điều khiển hệ thống để ứng dụng vào hệ thống khác hệ thống cành báo trộm hay nghiên cứu sâu ứng dụng rộng rãi cảm biến quang Hê C̣thống điều khiển bám cho module pin lượng Mặt Trời mợt hệ thống hồn tồn Việt Nam, bên cạnh ý nghĩa đơn điều khiển tự động cịn có mợt ý nghĩa to lớn mơi trường Đó khả tạo điện trực tiếp từ pin lượng Mặt Trời mà khơng gây nhiễm mơi trường, điện sử dụng dạng nguồn điện một chiều nguồn điện xoay chiều thông qua bộ biến đổi điện áp (Bộ nghịch lưu) CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đồán tốt nghiêpC̣ 5.2HƯỚNG PHÁT TRIÊN sau: Đề taíh̀ hoàn cần phai cải thiêṇ thêm đểhoaṭđôngC̣ tốt - Kết nối hiển thi bịểu đờnăng lươngC̣ máy tính nhằm mucC̣ đich́ thu thâpC̣ dữliêụ nghiên cứu - Dưạ vào lươṇg lươngC̣ thu cóthểdự báo thời tiết - Phát triển thành mơṭmơ hinhh̀ lớn sử dungC̣ hơ gC̣ ia đình,… CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đồán tốt nghiêpC̣ ̀ PHÂN C PHỤLUCG PHẦN C: PHỤ LỤC Đồán tốt nghiêpC̣ Tài liêụ tham khảo: + [1] PGS.TS Trần Thu Hàchủbiên, giáo trinhh̀ “Điêṇ Tử Cơ Bản”, Trường Đaị hocC̣ Sư phaṃ kỹthuâṭTp.HCM, năm 2013 + [2] Ths Hoàng NgocC̣ Văn, giáo trinhh̀ “Điêṇ tử công suất”, Trường ĐaịhocC̣ Sư pham kỹthuâṭTp.HCM, năm 2007 + [3] PGS.TS ĐăngC̣ Đinhh̀ Thống, “Cơ sởnăng lươngC̣ vàtái taọ”, ĐaịhocC̣ Bách khoa HàNôi,C̣ năm 2006 + Báo Khoa hocC̣ vàĐời sống, “Giải pháp cho lươngC̣ bền vững”, số280, ngày 24/12/2005 Ngoài nhóm cịn tham khảo tài liêụ wedsite: - http://www.dientuvietnam.net/ http://luanvan.net.vn/ http://123doc.org/ http://thuvienso.apd.edu.vn/ http://tailieu.vn/ http://www.dieukhientudong.com Phần mềm sử dungG đềtài: - Phần mềm lâpC̣ trinh:h̀ PIC C Compiler CCS v5.015 Phần mềm mô vàve m ̃ acḥ in: Proteus 8.0 PHẦN C: PHỤ LỤC ... 2.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ PIN NĂNG LƯƠNGC̣ MĂṬ TRỜI 2.1.1 Năng lươngC̣ măt? ?trời Cấu trúc măt? ?trời Năng lượng mặt trời Phổ xạ mặt trời Phổ xạ lượng mặt trời. .. hình hệ thống bám cho modul pin lượng mặt trời cho pin ln vng góc với ánh sáng mặt trời nhằm mục đích đạt hiệu suất cao Năng lượng thu tích trữ sử dụng với mục đích khác ứng dụng làm hệ thống. .. Thực tế nay, sử dụng lượng Mặt Trời để cấp nhiệt điện: - Năng lượng mặt trời dạng nhiệt: sinh nhiệt, giữ nhiệt Năng lượng mặt trời dạng điện: tạo điện năng? ?? Năng lượng Mặt Trời xác định sản phẩm