PowerPoint đồ án THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM BỘ BIẾN ĐỔI DCDC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI CÔNG SUẤT 1100Wp

KHOA CƠ ĐIỆNBÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: ”Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm bộ biến đổi DC – DC sử dụng trong hệ thống điện mặt trời công suất 1100 Wp” Giáo viên hướng dẫn : Sinh

KHOA CƠ ĐIỆN

BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài: ”Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm bộ biến đổi DC – DC sử dụng trong hệ

thống điện mặt trời công suất 1100 Wp”

Giáo viên hướng dẫn :

Sinh viên thực hiện :

NỘI DUNG

Phần I Đặt vấn đềPhần II Tổng quan về hệ thống điện mặt trờiPhần III Nghiêm cứu bộ biến đổi DC – DC Phần IV Thiết kế bộ biến đổi DC – DC

Phần V Khảo nghiệm bộ biến đổi DC – DC Phần VI Kết luận và kiến nghị

Giải pháp

Nguồn năng lượng truyền thống cạn kiệt

Ảnh hưởng tới môi trường

Nguồn năng lượng mặt trời

Bộ biến đổi

DC – DC

Phần II Tổng quan về hệ thống điện mặt trời độc lập

Sơ đồ hệ thống :

1 PIN MẶT TRỜI

Pin mặt trời là thiết bị ứng dụng hiệu ứng

quang điện trong bán dẫn (thường gọi là

hiệu ứng quang điện trong - quang dẫn)

để tạo ra dòng điện một chiều từ ánh sáng

mặt trời, là thiết bị giúp chuyển hóa trực

tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời (quang

năng) thành năng lượng điện (điện năng)

dựa trên hiệu ứng quang điện Hiệu ứng

quang điện là khả năng phát ra điện tử

(electron) khi được ánh sáng chiếu vào

bề mặt vật chất

Hình 2.1 Cấu tạo pin mặt trời

Hình 2.2 pin mặt trời

2 BATTERY ( ÁCQUY ).

Acquy là loại bình điện hóa học dùng để

tích trữ điện năng làm nguồn điện cung cấp

cho các thiết bị sử dụng điện

Phân loại ácquy:

Maintainence Free

Absorbent Glass Mat / Valve

Regulated Lead Acid):

Hình 2.3 BATTERY ( ÁCQUY )

3 BỘ NGHỊCH LƯU DC/AC

Dùng để biến đổi điện áp đầu vào 1 chiều

thành điện áp đầu ra có đặc tính giống như

điện áp của lưới điện quốc gia: 220V, xoay

chiều, tần số 50 Hz

Hình 2.4 Bộ nghịch lưu DC – AC

4 BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC

Bộ biến đổi DC/DC được sử dụng rộng rãi trong

nguồn điện 1 chiều với mục đích chuyển đổi nguồn

một chiều không ổn định thành nguồn điện một chiều

có thể điều khiển được Trong hệ thống pin mặt trời,

bộ biến đổi DC/DC được kết hợp chặt chẽ với MPPT

MPPT sử dụng bộ biến đổi DC/DC để điều chỉnh

nguồn điện áp vào lấy từ nguồn pin mặt trời, chuyển

đổi và cung cấp điện áp lớn nhất phù hợp với tải

Các loại bộ biến đổi DC/DC thường dùng trong hệ PV

gồm:

- Bộ giảm áp (buck)

- Bộ tăng áp (boost)

- Bộ đảo dấu điện áp (buck – boost)

Phần III Nghiêm cứu bộ biến đổi DC – DC

Mạch Buck

Khóa K trong mạch là những khóa điện tử BJT, MOSFET, hay

IGBT Mạch Buck có chức năng giảm điện áp đầu vào xuống

thành điện áp nạp ắc quy Khóa transitor được đóng mở với tần

Mạch Buck – Boost: Bộ điều khiển phóng ắc quy

Mạch Boost chỉ có thể tăng áp trong khi mạch Buck đã trình bày

ở trên thì chỉ có thể giảm điện áp vào Kết hợp cả hai mạch này với nhau tạo thành mạch Buck – Boost vừa có thể tăng và giảm điện áp vào

L

C Đ

V0 K

V1

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lí mạch Buck - Boots

Nguồn xung kiểu Flyback

Mạch có cấu tạo bởi 1 van đóng cắt và 1 biến áp xung Biến áp dùng để truyền công suất từ đầu vào cho đầu ra Điện áp đầu ra phụ thuộc vào băm xung (PWM) và tỉ số truyền của lõi

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lí mạch Flyback

Nguồn xung kiểu Push-Pull

Đây là dạng kiểu nguồn xung được truyền công suất gián tiếp thông qua biến áp, cho điện áp đầu ra nhỏ hơn hay lớn hơn so với điện áp đầu vào Từ một điện áp đầu vào cũng có thể cho nhiều điện áp đầu ra, nó được gọi là nguồn đẩy kéo

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lí mạch Push-pull

GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH MPPT( MAXIMUM

POWER POINT TRACKER )

MPPT (Maximum Power Point Tracker) là phương pháp dò tìm

điểm làm việc có công suất tối ưu của hệ thống nguồn điện pin mặt trời qua việc điều khiển chu kỳ đóng mở khoá điện tử dùng trong bộ DC/DC Phương pháp MPPT được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập và đang dần được

áp dụng trong hệ quang điện làm việc với lưới MPPT bản chất là thiết bị điện tử công suất ghép nối nguồn điện PV với tải để

khuyếch đại nguồn công suất ra khỏi nguồn pin mặt trời khi

điều kiện làm việc thay đổi, và từ đó có thể nâng cao được hiệu suất làm việc của hệ MPPT được ghép nối với bộ biến đổi

DC/DC và một bộ điều khiển

Phần IV Thiết kế bộ biến đổi DC – DC

Tính chọn ácquy cho hệ thống :

tải từ 1,3 đến 1,5 lần so với công suất tải tiêu thụ Ta chọn tải tiêu thụ có trị số:

Ta chọn ácquy loại deep-cycle có dung lượng 640 Ah – điện áp 12V.

Nhưng ác quy với dung lượng 640 Ah - 12 V là rất lớn nên việc thiết kế bộ biến đổi DC – DC là rất phức tạp vì vậy ta sẽ chọn ghép nối tiếp 4 ácquy loại deep-cycle dung lượng 160 Ah – 12V/16A cho hệ thống khi đó việc thiết kế bộ biến đổi DC – DC sẽ đơn giản hơn và vẫn đạt yêu cầu của hệ thống

Nhiệm vụ của đồ án :

Sơ đồ nguyên lí bộ biến đổi DC – DC

Sơ đồ khối tạo nguồn cho PIC16F887-I/P

ACQUY VOL R3

47R/10W R8

47R/10W

C5 104J/100V C6104J/100V

4ACQUY_INPUT

1ACQUY_INPUT

C2 100uF/50V C31000uF/50V

12V

C7 104J/100V

C4 1000uF/16VC8100pF

Khối đưa điện áp ra tải

F1 30A

1

2

P2 LOAD

GND

T1 2N3904 R6 1K

R2 1K

CONTROL_LOAD

D3 13V

R9 10K

R5 10K

D1 1N4007

G 1

2

3 S

D Q1 IRF540

12V

ACQUY VOL

Khối mạch công suất

SOLAR VOL

IP+

1 IP+

2

3 IP-

IP-4 GND 5

FILTER 6

VIOUT 7VCC 8ACS712

IC1

ACS712-30A

GND

R1 120K

R7 10K

GND

U_SOLAR

65V_MAX

C9 0.1uF

C12 104J/100V

CURRENT_SENSOR

VCCC1

100pF C10 1nF

D6 13V

D10 13V

Switch

GND

L1 9uH C16

10uF/50V

R11 20K

C13 0.1uF

D5 Diode Xung 1

1 22

R15 10K C170.1uF

GND

U_ACQUY

C15 104J/100V

C11 220uF/450V

C14 4700uF/16V

D2 5,6V

GND

D8 5,6V

GND

D9 Diode Xung

Sơ đồ khối phát xung điều khiển của IR2184

VCC 5

IN 1

SD 2

COM 3

C24 10uF C27 100pF

100R R19 100R

PWM1

PWM2

GND

CONTROL_PWM Switch

VS_IR

Khối LCD hiển thị

GND 1

VDD 2

VSS 3

K 16

LCD1

LCD16x2A

VR1 10K

R17 1k

Khối vi điều khiển PIC16F887-I/P

RE3/MCLR/VPP 1

RA0/AN0/ULPWU/C12IN0- 2

RA1/AN1/C12IN1- 3RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2IN+ 4RA3/AN3/VREF+/C1IN+ 5RA4/T0CKI/C1OUT 6RA5/AN4/SS/C2OUT 7

RE0/AN5 8

RE1/AN6 9

RE2/AN7 10

VDD 11

VSS 12

RA7/OSC1/CLKIN 13RA6/OSC2/CLKOUT 14

RC0/T1OSO/T1CKI 15RC1/T1OSI/CCP2 16RC2/P1A/CCP1 17RC3/SCK/SCL 18

RD0 19

RD1 20

RD2 21

RD3 22

RC4/SDI/SDA 23RC5/SDO 24RC6/TX/CK 25RC7/RX/DT 26

RD4 27

RD5/P1B 28

RD6/P1C 29

RD7/P1D 30

VSS 31

VDD 32

RB0/AN12/INT 33RB1/AN10/C12IN3- 34

RB2/AN8 35RB3/AN9/PGM/C12IN2- 36

RB4/AN11 37RB5/AN13/T1G 38RB6/ICSPCLK 39RB7/ICSPDAT 40

C20 1uF

R24 10K

OSC1 OSC2

U_ACQUY

PWM1 PWM2 CONTROL_LOAD

LCD0 LCD1 LCD2 LCD3 LCD4 LCD5 LCD6

C29

100pF

TX RX

BTN0 BTN1 BTN2

1 2 3

J1

Jumper 3

GND BTN3

Mạch in bộ biến đổi DC – DC

Đọc điện áp sạc và dòng sạc Cài đặt công suất nạp

NO

Phần V Khảo nghiệm bộ biến đổi DC – DC

Giờ đo (h- giờ)

Giờ đo (h- giờ)

Một số hình ảnh thực tế

Hình 4.1 Thực nghiệm hệ thống

Hình 4.2 Mặt trước bộ biến đổi

Hình 4.3 Mặt sau bộ biến đổi

KẾT LUẬN

Sau một thời gian thực tập và tiến hành thực hiện đồ án tốt

nghiệp với đề tài:

“ Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm bộ biến đổi DC-DC trong hệ thống điện mặt trời công suất 1100Wp”

Kết quả thu được :

thành côngQua đề tài em cũng được rèn luyện thêm về kỹ năng, ý thức

làm việc

Giúp em biết cách tìm hiểu tài liệu, tiếp cận và hiểu rõ hơn về các mạch điện tử

Phần VI Kết luận và kiến nghị

KIẾN NGHỊ

Do đề tài còn khá mới cộng với vốn liến thức bản thân em còn nhiều hạn chế nên em vẫn chưa thể thiết kế mạch đạt được với công suất theo yêu cầu của đề tài mà đồ án vẫn chỉ dừng lại

ở mô hình nghiêm cứu thử nghiệm và còn nhiều thiếu xót Vậy nên em mong muốn đề xuất : Tiếp tục nghiêm cứu, thiết kế và khảo nghiệm bộ biến đổi DC – DC sử dụng trong hệ thống điện mặt trời nói riêng và mô hình hệ thống pin năng lượng mặt trời nói chung

Em xin cảm ơn thầy cô

và các bạn đã lắng nghe !