BÁO cáo THỰC tập NĂNG LƯỢNG tái tạo

 Gócchiếu từmặt trời đến điểm Avàomùa hènhỏhơn sovới mùađông Chính vì vậy, góc nghiêng Bắc – Nam của tấm pin không chỉ dựa vào vĩ tuyến mà còn phảiđược hiệu chỉnh theo mù

TRƯỜNGĐẠIHỌC SƯPHẠMKỸTHUẬTTP.HCMKHOAĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁOCÁOTHỰC TẬPNĂNGLƯỢNGTÁITẠONHÓM:

BÀI1:T ÌM HIỂU THIẾTBỊTRONGPHÒNGTHỰCHÀNH

1.1 Mụctiêu

Qua bàinày, sinhviêncần đạt:

 Nắmđược cácnguyên tắcvànộiquy thực tập

 Đọcđượcthông sốcủa thiết bịthực tập

 Hiểunguyênlý củacác thiết bịtrong phòng

 Biết đượcnhiệm vụ của mỗibài thựctập

1.2 Nội quysửdụng phòngthựchành:(bảng nộiquytrongphòng)

1.3 Cácnguyêntắcantoàntrongphòngthựchành

 Luôngiữ khuvực thínghiệm ngănnắp vàsạch sẽ.Trảthiếtbị, dụng cụ thực hành vềđúngvịtrísau mỗibuổilàmviệc

 Bảoquảndụngcụthiết bịthực hànhcẩnthận, tránh nứtmẻ làmhư hỏnghoặc biến dạng

 Tuyệt đối không được chủ quan khi thao tác với các thiết bị điện, trong bất kì tình huốngnào.Không đùagiỡn,nghịchngợmcácthiếtbị điện tronglúcthaotác

 Hạn chế làm việc trong điều kiện ẩm ướt (tay chân ướt, đổ mồ hồi, dính nước) vì nướcbình thường dẫn điện tốt (trong khi nước cất lại cách điện) Không uống nước ở khu vựclàm việc

 Trong quá trình thao tác, luôn phải có sơ đồ mạch điện, có đặt công tắc ở chế độ TẮT.Chỉbật côngtắc khiđảmbảomạch điện đãđược lắp đặtđúngsơđồ.Nêncóngười kế bên trong quá trình thao tác Khi sửa chữa các thiết bị điện, phải ngắt điện trước và đặtbiểnbáo“Sửađiện”rồimớitiến hành sữachữa

 Các mối nối phải được bọc kín bằng băng keo cách điện Kiểm tra kĩ dây nối, không sửdụng dây quá cũ, bung tróc vỏ hoặc bị hở Không đặt dây lên các cạnh sắc nhọn, dễ gâyđứtdây

 Sửdụngnguồn điện ổnđịnh, phảicóthiết bị bảovệ để đảmbảoantoàn (cầu dao,cầu c hì,máycắt…) Sửdụng trangbịbảohộkhithaotácvớinguồn điện…

 Tìm hiểukỹvề cácthiếtbịtrước khisửdụngđểcó sựlựa chọnhợplý, tránhquátải

 Khi kết thúc buổi làm việc, nếu chưa xong, phải che phủ đồ dùng cẩn thận Có biển cảnhbáoan toànđiện

 Nếu gặp sự cố, cần bình tĩnh xử lý: gọi người hỗ trợ, sử dụng các vật dụng cách điện(găngtaycaosu,câygỗ)để táchdâyđiệnra,tuyệt đốikhôngchạmtrựctiếpvào ngườibịg iậtđiện,nếu có cháynổ thìkhôngdùng nướcđểdập

 Chúýnối đấtcẩnthậntrước khi bắtđầu

1.4 Tìmhiểucácthiết bịtrongphòngthựchành:

Tênmôđun Thôngsốđịnhmức Tínhnăng Ghichú

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

2.1 Mụctiêu

BÀI2:P H ÂNTÍCHPINMẶTTRỜI

Quabài này,sinh viên cầnđạt:

 Nắmđượccách tínhgócnghiênglắpđặt pinmặttrời

 Hiểumôhìnhtoáncủapin mặttrời

 Vẽđược đặctuyến làm việc củapin mặttrời

 Biếtcách xácđịnhđiểm làm việccủa pinmặttrời

2.2 Tínhgócnghiêngđặtpinmặt trời

Để thu được nhiều ánh sáng nhất, tấm pin mặt trời cần được đặt vuông góc với hướngchiếucủa ánh sáng Xét theo phương Bắc – Nam, góc nghiêng tối ưu chính là vĩ tuyến Ví dụ,tại địađiểm cóvĩ tuyến20oBắc, cầnphải đặttấm pin nghiêng20ovềhướngNam

Trái Đất tự xoay quanh chính nó và xoay quanh mặt trời theo một mặt phẳng hình elip, gọilàmặt phẳng hoàng đạo Tuy nhiên, Trục quay của Trái Đất lệch một góc 23.5oso vớiphươngvuônggócvới mặtphẳngnày.Sựthay đổivịtrí tương đối trục quay của TráiĐấttrongnămđươc vẽtrongHình2 1

Hình2.1: Sựthayđổi trụcquaycủa TráiĐấttrongnăm tạibán cầuBắc

(a) Mùađông, (b) Mùahè

(a) (b)

Hình2.2:Hướngánhsángmặt trờitrênbáncầu Bắc

(a) Mùađông, (b)Mùahè

TừHình2 2cóthể thấy:

 Cácđiểmnằm trênđường xíchđạo cógócchiếu khôngthay đổitại mọithờiđiểmtro ngnăm

 Gócchiếu từmặt trời đến điểm Avàomùa hènhỏhơn sovới mùađông

Chính vì vậy, góc nghiêng Bắc – Nam của tấm pin không chỉ dựa vào vĩ tuyến mà còn phảiđược hiệu chỉnh theo mùa Do trục quay của Trái Đất không vuông góc với ánh sáng mặt trờikhiến gócnhậnánhsángtạicùng mộtđịađiểm trong mùa đông vàmùahèlàkhácnhau

Gócnghiêng = vĩđộ+góchiệuchỉnh

Sự chênh lệch càng lớn khi càng đi xa khỏi xích đạo Góc hiệu chỉnh theo mùa của pin nhưsau:

15o–25o

Đốivới phươngĐông–Tây, gócchiếu củamặt trời thay đổitheo giờ trongngày

Tínhgócđặtpinmặt trời theophương Bắc–NamtạiTP HCM:

2.3 Vùngnăng lượng củabán dẫn

Trìnhbàycácvùngnănglượngcủachất bándẫnSilic

2.4 Phântíchmôhìnhtoáncủapinmặt trời Môhìnhtoán củapin mặt trời đượcmô tảnhưsau: Hình2.3:Môhìnhtoánpin mặttrời ViếthàmquanhệgiữaIvàVvớiILvàIDlàhằngsố: I=(IL–ID)–ISh =

Giảithích ýnghĩavậtlýcủa cáclinhkiện trongmôhình toán

VẽđặctuyếnI–VcủaIL,ID,(IL–ID)biếtILlàhằngsốvà I=I[ ea V−1].BiếtIolàdòngđiện bão hoàngượccủadiodevàbằng 0.7nA vàa=0.9 ở300K

I(A)

V(V)

I(A)

V(V)

I(A)

V(V)

2.1.P hântíchhiệntượng bóngche

Chođặc tuyếnI–Vcủa mộttấm pinmặt trời với 2bứcxạkhácnhaunhưhình:

10

9

8

7

6

I(A) 5

4

3

2

1

0

V(V)

Hình2.4:Đặc tuyếnI–Vpinmặttrời340W

MộttấmpinmặttrờicóđặctuyếnI–VnhưHình2.4.Xácđịnhđiểmlàmviệccủatấmpinkhinónốitrực tiếpvớitải thuần trở15Ω vớicườngđộbứcxạ 1000W/m2và 500W/m2

10

5000W/m2 0W/m2

Dựa vàoHình2 4, vẽ đặc tuyến I – V và P – V trong trường hợp mắc song song 2 tấm pincó cường độ bức xạ như trên (1 tấm 1000W/m2và 1 tấm 500W/m2).Lưu ý: Khi mắc song song,điện

áp trêncáctấmpinbằng nhau

I(A)

V(V)

P(W)

V(V) Tươngtự, dựa vào đặctuyến V–I,vẽđặctuyến I–VvàP –

Vtrongtrườnghợp mắcnối tiếp.Lưu ý:Khi mắcnốitiếp,dòngđiện quacáctấmpinbằng nhau.

I(A)

V(V)

P(W)

V(V) Nhậnxét côngsuấtpháttại điểm cócôngsuấtlớn nhất trong2trườnghợp

3.1 Mụctiêu

BÀI3:C ẤUHÌNHCÁNH ĐỒNGPINMẶTTRỜI

Quabài này,sinh viên cầnđạt:

 Hiểuvaitròcủadiode bypassđốivới pin mặttrời

 Sosánhcác cấuhình pinmặt trờikhácnhau

 Nắmđượccác sựcốthường thấyở cánhđồngpinmặt trời

 Hiểuđượccác tháchthứccủa bàitoándòlỗi trongmộtcánhđồngpinmặttrời

3.2 Diodebypass

Dựavàomôhìnhtoánpinmặttrờitrongphần2.4.,VẽđặctuyếnI–Vcủapinmặttrờitrongcả 2 trườnghợpphân cựcthuận và ngượctấmpin

Diode bypassđược gắnvàotấm pin như hình

Hình3.5:Mô hình PVnối Diodebypass

Vẽđặc tuyếnI –Vtrong vùngđiện áp âm vàdương khi códiode bypass

3.3 Sosánhcác cấuhình

Một hệ thống gồm 4 tấm pin lần lượt được mắc nối tiếp, song song, hỗn hợp (như hình).Biếtrằng mỗi tấm pin mặt trời có đặc tuyến I – V như hình Vẽ đặc tuyến I-V và P-V của hệthốngứng với mỗi cấu hình liên kết trong trường hợp tất cả các tấm pin đều có chung một mứcbức xạnhưnhau(tùy chọn)

10

9

8 7

6

5

4

3 2

Hình3.7:Các dạng liênkết cơ bản

I (A)

V(V)

P(W)

V(V)

Hình3.10:Đặc tuyến I-VvàP-V khiliên kết nốitiếp-songsong

Nhậnxétvềđườngcongđặctuyến,côngsuấtcựcđạicủacáccấuhìnhliênkếtkhivậnhànhtrong điều kiệnđồng nhấtvềbứcxạ

Thựchiệnlạicácbướctrênchocáckiểuliênkếttrongđó2tấmcóbứcxạ1000W/m2vàhaitấm có bứcxạ400W/m2

I (A)

V(V)

P(W)

V(V)

Hình3.11:Đặctuyến I-VvàP-Vkhi liên kết nốitiếp

I (A)

V(V)

P(W)

V(V)

Hình3.12:Đặctuyến I-VvàP-Vkhi liên kết song song

I (A)

V(V)

P(W)

V(V)

Hình3.13:Đặc tuyến I-VvàP-V khiliên kết nốitiếp-songsong

Nhận xétvềđường congđặctuyến,công suất cựcđại củacáccấu hình liênkếtkhi vậnhànhtrong điều kiệnkhông đồng nhấtvềbứcxạ

T

BÀI4:K H A ̉OSÁTPINMẶT TRỜITHEOĐIỀU KIỆN

MÔITRƯỜNG 4.1 Mụctiêu

Quabài này,sinh viên cầnđạt:

 Hiểuchứcnăngcủa các linhkiện trongPSIM

 Biếtcách vẽmạch sửdụngphầnmềm PSIM

 Cókhả năngphântích, sosánhkếtquảtính toán vàkếtquảmôphỏng

4.2 Vẽđặctuyếnpin mặttrời

Nhập thông số pin mặt trời trong PSIM Các bước nhập thông số pin mặt trời trong PSIM nhưHình4 1 4 :

Hình4.14:Nhậpthôngsố pinmặttrời vào PSIM

Thôngsốpinmặttrời lựachọn:

Hình4.15:Sơ đồđo đặctuyếnpinmặttrời PSIM

Giữcườngđộ bứcxạcốđịnh1000W/m 2,vẽđặctuyếnI –Vvà

Giữnhiệtđộcố định ở25oC,vẽđặctuyến I–Vvà P-Vpinởcườngđộ bứcxạ200,400,600,800, 1000W/ m2 S = W/m2 I (A) P(W) S = W/m2 V(V) V(V) I (A) P(W) V(V) Nhậnxét sựthay đổicủa đặctuyến theo bứcxạvànhiệt độ V(V)

Quabài này,sinh viên cầnđạt:

 Đọcđược sơđồ khốicủa mộtmạch dòđiểmcôngsuất cựcđại

 Cóthể môtả toánhọc chobàitoán dòđiểm côngsuấtcực đại

 Phântích,đánhgiáđượcưu vànhược điểm của cácphươngphápdòđiểm côngsuấtcựcđại

5.2 Dòđiểm côngsuất cựcđạibằngtay

Kết nốimạchvớisơđồ nhưhìnhvẽ:

Hình5.16:Sơ đồdò điểmcông suấtcựcđại PSIMbằng phươngpháp thủ công

ĐặtS=800W/m2;T=40oC,tăngdầnđộrộngxungPWMtừ20%đến80%.VẽđồthịcủaVvà Ptheođộ rộng xung PWM (D)

V(V)

Xácđịnh giátrị Dđểcôngsuấtpin mặt trời làlớnnhất V(V)

VI p v

Vpv

VV p v

Ppv

Hình5.17:Sơđồ đođặc tuyến pin mặt trờicóbóngche PSIM

Nhiệtđộ trêncả2tấmpinđềubằng25oC,vẽđặctuyến I–Vvà P–Vtrong2trườnghợp cường độ bứcxạgiốngvàkhácnhau

Nhietdo

T S

T

20n

Xung khoidong 20

Hình5.18: Sơđồ đodò MPPTcó bóng che PSIM

Đặt cường độ bức xạ của các tấm pin khác nhau, thay đổi vị trí xung khởi động trong mạch vàghi lạidữliệu vàobảng sau:

Nhậnxét sựthay đổicủacôngsuấtvà thời gianhộitụkhisửdụnggiải thuậtP&O

Ipv Vpv

Ipv

10n Vs

100u

T S

V(V)

P(W)

V(V)Hình.5.6Đặctuyến I-V vàP-Vkhiliên kếtnối tiếp

Nhậnxét sựthay đổicủa đặctuyến theo bứcxạứngvới mỗicấu hình.

T S

T

Vpv

S

T S

T

CÂUHỎIÔNTẬP

1 Tính dòng điện ngắn mạch ở cường độ bức xạ 400W/m2của một tấm pin có dòng điệnngắnmạch chuẩn là 9,5A Nêu vai trò của các diode bypass D1 và D2 trong các hệ thốngpin mặttrời

D1

D2

2 Vẽvà giảithíchnguyênlýhoạtđộng củacácmạchbiếnđổiđiệnápDC(Boost, Buck,Buck

– Boost).Chobiết điềukiệnlựa chọncủatừnglinh kiệntrongmạch(dòngđiện,điện áp)

3 ChohệthốngpinmặttrờibaogồmmộttấmpinquangđiệncóVmpp=35V,Impp=5A,đượcnốivớitảithuầntrởRL=25Ω.được cấpđiệnthôngquamạchtăng ápDCnhưhìnhdưới

Biếthệsốbiếnđổi điện ápcủamạch làV out=1 .XácđịnhđộrộngxungPWM(D)để

D1

D2

9

$

7 XDELQJ LRғғ

5 Vẽvà giảithíchnguyênlýhoạtđộng củacácmạchbiếnđổiđiệnápDC(Boost, Buck,Buck

– Boost).Chobiết điềukiệnlựa chọncủatừnglinh kiệntrongmạch(dòngđiện,điện áp)

6 ChohệthốngpinmặttrờibaogồmmộttấmpinquangđiệncóVmpp=35V,Impp=5A,đượcnốivớitảithuầntrởRL=25Ω.được cấpđiệnthôngquamạchtăng ápDCnhưhìnhdưới

Biếthệsốbiếnđổi điện ápcủamạch làV out=1 .XácđịnhđộrộngxungPWM(D)để

Quabài này,sinh viên cầnđạt:

 Hiểu nguyênlýhoạt động củatua bin gió

 Cóthể tính toáncôngsuất gióthuđược tại một vịtrí

 Hiểu vàvẽđược đặctuyến làm việc củatuabingió

 Bấm nútRuntrên biếntần vàđiều chỉnh tốc độđộngcơđếntốcđộgiókhảosát

 Đọcvàghi lại số liệu

 Bấm Stop trên biến tần để kết thúc thí

nghiệmvà ghilạidữliệu

Thay đổitốc độđộngcơvà lặplạibước trên

7.4 Kếtquảthínghiệm

Bảngsốliệu đođặc tuyếntua bingió:

%LӃQWҫ

Q

Vẽ đặc tuyến V – n và P – n theo từng tốc độ gió khác

: 7 ҧL$L$ &,QYHUWHU

: ĈLӅXX NKLӇQVҥFQVҥFF3LQP һWW WUӡL

Quabài này,sinh viên cầnđạt:

 Hiểukháiniệm vàvaitròcủa mộtlưới điệnnhỏ(Microgrid)

 Cóthể môtả phânbốcôngsuất tronglưới điện nhỏ

 Vận hành và phối hợp được 2 nguồn năng lượng tái tạo với

nhau.Sơđồ thínghiệm:

Sơđồ đơn tuyến:

Vẽsơđồ nối dây dựavàosơđồđơntuyếntrên vào hình sau

8.2 Quytrìnhthí nghiệm

 Lắp mạch theosơđồ

 Kiểm trakết nốicủa nguồntheobài thí nghiệm tươngứng

 Kiểm tranguồn cấp cho đồnghồđo

 Đóngacquyvà khởiđộngnguồnnăng lượngtái tạo

 Đọcvàghi lại số liệu

8.3 Thínghiệm mặttrờiđộclập

Ngắt kếtnốinguồntừ tuabin gióvàtiến hànhthínghiệm:

Tắt côngtắc của 2tải đèn,thay đổicường độbứcxạvàđiền vàobảngsau:

Cườngđộbứcxạ

(W/m 2 )

Côngsuấtmặttrời (W)

Điệnápacquy (V)

Dòngđiệnacquy (A)

Vẽđặc tuyếndòngđiện sạcacquy theocường độbứcxạvà côngsuất pinmặt trời

Tải (W)

Acquy (W)

Nguồn (W)

Tải (W)

Acquy (W)

Nguồn (W)

Tải (W)

Acquy (W)

Vẽ đặc tuyến công suất và hiệu suất hệ thống trong các trường hợp sử dụng tải khác

nhau:LED

Nhậnxét sựthay đổicông suất vàhệusuất củathí nghiệm trên

8.4 Thínghiệmtua bingió độclập

Ngắt kết nối nguồn pin mặt trời, kiểm tra kết nối của tua bin gió và tiến hành thí

nghiệm:Tắt công tắc của2tảiđèn, thay đổicường độ bứcxạvàđiền vào bảngsau:

Cườngđộgió

(%)

Côngsuấttuabin (W)

Điệnápacquy (V)

Dòngđiệnacquy (A)

Vẽđặc tuyếndòngđiện sạcacquy theocường độbứcxạvà côngsuất tua bingió

Tải (W)

Acquy (W)

Nguồn (W)

Tải (W)

Acquy (W)

Nguồn (W)

Tải (W)

Acquy (W)

1 Thínghiệm kếthợp nănglượng mặt trời vàgió

Kiểmtra kếtnối của2 nguồnpin mặttrờivà tuabingió.Điều chỉnhcho cường độbứcxạ làlớn nhấtsau đó tiến hànhthínghiệm:

Tắt côngtắc của 2tải đèn,thayđổicôngsuấtgióvàđiền vào bảngsau:

Cườngđộgió Côngsuấtgió Côngsuất

mặttrời

Điệnápacquy Dòngđiệna

cquy

Tải (W)

Acquy (W)

Nguồn (W)

Tải (W)

Acquy (W)

Nguồn (W)

Tải (W)

Acquy (W)

Vẽđặc tuyếncông suất vàhiệu suấthệthốngtrong các trườnghợp sửdụngtải khác nhau:

LED

Nhậnxét sựthay đổicông suất vàhệusuất củathí nghiệm trên

CÂUHỎIÔNTẬP

1 Giảithích sơđồsau:

9.1 Mụctiêu BÀI9:MÔHÌNHPINMẶT TRỜIHÒA LƯỚI

Quabài này,sinh viên cầnđạt:

 Hiểunguyênlýhoạt độngcủamộtmạch nghịchlưu

 Nắm đượckhái niệmcủaphép biến đổiabc –αβ –dq0

 Cóthể kếtnối vàvận hành mộtmạch nghịch lưuhòalưới

9.2 Phépbiến đổi abc– αβ– dq0

Trình bàyphép biến đổiabc – αβvàphépbiếnđổiabc–dq0

Vẽ giảnđồ vectơkhông giantheotrụcabc, αβvà dq củadòngđiện3 phakết nốivớitảithuầntrở 40Ωbiếtt= 2,5ms.

9.3 Sơđồ thínghiệm

Sơđồ đơn tuyến:

Hình9.20:Sơđồnguyênlý thí nghiệmpinmặttrời hòalưới

Vẽsơđồ nối dây dựavàosơđồđơntuyếntrên vào hình sau

*5,'

Hình9.21:Sơđồnốidâythí nghiệmpin mặt trờihòa lưới

9.4 Quytrìnhthí nghiệm

 Lắp mạch theosơđồ

 Kiểm trakết nốicủa nguồntheobài thí nghiệm tươngứng

 Kiểm tranguồn cấp cho đồnghồđo

 Khởiđộngnguồnnănglượngmặt trời

 Đọc vàghilại số liệu

9.5 Thínghiệmvẽ đặc tuyếnpinmặttrời

Sửdụngmodule tải trở nốitrực tiếpvới tấm pin.Sauđóthay đổiđiện trở vàđiền vàobảng:

Cườngđộbứcxạ(W/m 2 ) Điệnáp(V) Dòngđiện(A) Côngsuất(W)

Vẽđặc tuyến I– VvàP– Vcủatấmpintrongthínghiệm