(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế, thi công bộ điều khiển giám sát DC link trong hệ thống điện mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI GVHD: Quách Thanh Hải SVTH: Lê Thành Luân - 15141204 Lê Thanh Phước -15141253 SKL006083 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2019 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 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: Lê Thành Luân Lê Thanh Phước 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: Lê Thành Luân Lê Thanh Phước Tp Hồ Chí Minh - 07/2019 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 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: 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 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: LÊ THÀNH LUÂN Lớp: 15141DT2A Họ tên sinh viên 2: LÊ THANH PHƯỚC Lớp: 15141DT2B Tên đề tài: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI Tuần/ngày 18/2 – 24/02 Tuần 25/02 – 03/03 Tuần 04/03 – 17/03 Tuần 5-6 01/04 – 14/04 Tuần 7-8 15/04 – 28/04 Tuần 9-10 29/04 – 12/05 Tuần 11-12 13/05 – 26/05 Tuần 13-14 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 27/05 – 09/06 Tuần 15-16 10/06 – 23/06 Tuần 17-18 24/06 – 30/06 Tuần 19 01/07 – 05/07 Tuần 20 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 Lịch trình thực đồ án tốt nghiệp Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Liệt kê hình Liệt kê bảng Tóm tắt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khảo sát thiết kế dc/dc 2.1.1 Pin lượng mặt trời 2.1.2 Bộ dc/dc 2.1.3 Nghịch lưu hòa lưới từ pin l 2.2 Giới thiệu phần cứng 2.2.1 Cảm biến dòng điện điện áp 2.2.2 Vi điều khiển 2.2.3 Mạch kích cách ly 2.2.4 Igbt 2.2.5 Lcd 2.2.6 Truyền liệu chuẩn i2c CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 3.1 Giới thiệu 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 3.2.3 Sơ đồ ngun lý tồn mạch CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Ở hình 5.5, điện áp ngõ vào phân khu 18,784V nâng áp lên đến 46,3792V điện áp ngõ Hình 5.6 App giám sát với điện áp vào 19,072 volt Ở hình 5.6, điện áp ngõ vào phân khu 19,072V nâng áp lên đến 45,4608V điện áp ngõ Hình 5.7 App giám sát với điện áp vào 19,352 volt Ở hình 5.7, điện áp ngõ vào 19,352V nâng áp lên đến 45,5592V điện áp ngõ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Giám sát Firebase: Hình 5.8 Giao diện firebase với điện áp vào 11,224 volt Ở với P = hình 5.8, công suất pin chưa đạt đến công suất cực đại ứng 5,4W, điện áp ngõ vào phân khu (tương ứng với hộ gia đình 1) = 11,244V nâng áp lên đến 26,151V điện áp ngõ ứng với công suất P = 1,649W Điện áp ngõ phân khu (tương ứng với hộ gia đình 2) 26V xấp xỉ với điện áp ngõ phân khu Ở Hình 5.9 Giao diện firebase với điện áp vào 19,82 volt hình 5.9, điện áp ngõ vào phân khu (tương ứng với hộ gia đình 1) = 19,82V nâng áp lên đến 44,903V điện áp ngõ Điện áp ngõ phân khu (tương ứng với hộ gia đình 2) 45V xấp xỉ với điện áp ngõ phân khu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.10 Giao diện firebase với điện áp vào 19,2 volt Ở hình 5.10, điện áp ngõ vào phân khu (tương ứng với hộ gia đình 1) = 19,2V nâng áp lên đến 45.559V điện áp ngõ Tóm lại, từ tất kết hiển thị LCD, app điện thoại firebase điện áp ngõ vào thay đổi từ 18 đến 19V, điện áp ngõ dao động từ 45 đến 46V So với điện áp tính tốn lý thuyết điện áp ngõ vào thay đổi điện áp ngõ ổn định mức 47V thực nghiệm ngõ chưa ổn định dao động mức 45 đến 46V Chênh lệch điện áp ngõ từ đến 2V Nguyên nhân chênh lệch điện áp rơi linh kiện gây tổn hao điện áp ngõ cộng với sai số đọc cảm biến Bên cạnh đó, điện áp ngõ hai phân khu chênh khoảng 1V, nguyên nhân xảy chênh lệch điện áp rơi đường dây cảm biến đọc không đồng (hai hộ gia đình dùng cảm biến khác nhau) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 106 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu làm việc, nhóm cố gắng tìm hiểu thu thập thơng tin liên quan đến đề tài cuối đồ án tốt nghiệp “Thiết kế, thi công điều khiển giám sát DC link hệ thống điện mặt trời” hoàn thành thời gian quy định Những công việc mà nhóm hồn thành q trình thực đồ án tốt nghiệp sau: o o Thi công hoàn chỉnh phần cứng o Thiết kế tăng áp từ 18VDC thành 46VDC o Nắm nguyên lý tăng áp Thiết kế giao diện app điện thoại phục vụ cho việc tư vấn lắp đặt hệ thống điện mặt trời giám sát điện áp o o Lưu trữ liệu Firebase Thiết kế, thi công viết chương trình cho vi điều khiển MCU ESP8266 cho cảm biến dòng MCU 219 o Phát triển kỹ tư sáng tạo, khả học hỏi giải vấn đề o Khai thác sức mạnh cơng nghệ thơng tin việc tìm kiếm tài liệu nghiên cứu o Hiểu ứng dụng IoT lĩnh vực khoa học đời sống cách thức hoạt động áp dụng vào thực tiễn Tuy nhiên trình thực đồ án gặp nhiều hạn chế điện áp đầu thay đổi chưa ổn định điện áp, giao diện lưu trữ chưa tối ưu, hệ thống dừng lại mức độ mơ hình cịn thực tế cần nhỏ gọn điện áp công suất lớn Trong trình thực đồ án, nhiều vấn đề bất cập hạn chế kiến thức nên khơng tránh khỏi sai sót xảy Nhóm ln mong muốn nhận ý kiến đóng góp từ q thầy bạn BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 107 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Qua đồ án tốt nghiệp nhóm học hỏi nhiều kiến thức có ích cho cơng việc sau Khi bắt đầu nghiên cứu nhóm hiểu rõ khó khăn gặp phải q trình nghiên cứu, bố trí thời gian cách hợp lý khoa học hồn thành đồ án 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Mở rộng số lượng thiết bị cho hộ gia đình kết nối lại với nhau, cải thiện chất lượng bảo mật hệ thống giám sát cho hộ gia đình  Thêm số ứng dụng cần thiết cho Smartphone hẹn giờ, báo điện áp thấp cao, cảnh báo thơng minh cho người dùng  Có thể thay đổi code để kết nối Wifi phù hợp với hộ gia đình BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thông tư số 25/2018/TT-BCT, Quy định thực giá bán điện, Bộ trưởng Bộ Công Thương, 12/09/2018 [2] Quyết định số 648/QĐ-BCT, Quy định giá bán điện, Bộ trưởng Bộ Công Thương, 20/03/2019 [3] Quyết định số 137/2013/NĐ-CP, “Quy định chi tiết thi hành số điều luật điện lực luật sửa đổi, bổ sung số điều luật điện lực”, Chính Phủ, 21/10/2013 [4] Thơng tư 36/2018/TT-BCT, “Quy định trình tự, thủ tục cấp, thu hồi giấy phép hoạt động điện lực”, Bộ Công Thương, 16/10/2018 [5] Nguyễn Hoài Nam, Luận án Tiến sĩ “Phát triển thị trường điện lực Việt Nam”, Học Viện trị Quốc gia Hồ Chí Minh, Hà Nội – 2018 [6] Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg, “Cơ chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam”, Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN), 1/6/2017 [7] Texas Instruments, Datasheet INA219 [8] Espressif Systems, Datasheet ESP8266 [9] Toshiba Photocoupler, Datasheet TLP250 [10] Mornsun, Datasheet Mornsun QA01 [11] Vishay, Datasheet LCD20X4  Trang web tham khảo:  Dientuchiase.com  Youtube.com  vi.wikipedia.org  alldatasheet.com  luanvan.net BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC PHỤ LỤC Từ viết tắt: EVN: Vietnam Electricity PWM: Pulse – Width Modulation PV PCS: Photovoltaic Power Conditionning System MPP: Maximum Point Power MPPT: Maximum Point Power Tracking I2C: Inter – Integrated Circuit DMA: Direct Memory Access SCL: Serial Clock SDA: Serial Data IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor SFO-PWM: Switching Frequency Optional – Pulse Width Modulation Chương trình app điện thoại: Thơng tin pin: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xiv PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xv PHỤ LỤC Tư vấn lắp đặt theo diện tích mái nhà: BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH xvi PHỤ LỤC Chương trình app cho pin cịn lại lập trình giống lựa chọn pin SunPower 400W BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xvii PHỤ LỤC Tư vấn lắp đặt theo sản lượng điện tiêu thụ: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xviii PHỤ LỤC Chương trình app cho pin cịn lại lập trình giống lựa chọn pin SunPower 400W BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xix ... Thi? ??t kế, thi công khối 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 công mô hình - Chạy thử nghiệm hệ thống, khảo sát đánh... cứu thi công điều khiển giám sát DC link hệ thống điện mặt trời dùng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM điều khiển đóng ngắt IGBT tăng áp cho mức điện áp phù hợp Bộ điều khiển giám sát DC link. .. kế, thi công điều khiển giám sát DC link hệ thống điện mặt trời? ?? 1.2 MỤC TIÊU Đề xuất xây dựng điều khiển giám sát điện áp DC link hệ thống điện mặt trời nhằm giảm chi phí, phù hợp điều kiện thực