BÁO cáo THỰC tập NĂNG LƯỢNG tái tạo bài 1 tìm HIỂU THIẾT bị TRONG PHÒNG THỰC HÀNH bài 2 PHÂN TÍCH PIN mặt TRỜI

Trai Đât tự xoay quanh chinh no và xoay quanh măt trơi theo một măt phẳng hinh elip, gọi làmăt phẳng hoàng đạo.. Tuy nhiên, Trục quay của Trai Đât lệch một goc 23.5o so vơi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC

SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN –

ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THỰC TÂP NĂNG LƯỢNG TÁI TAONHÓM:

BÀI 1: TÌM HIỂU THIẾT BỊ TRONG PHÒNG THỰ̣C HÀ̀NH

1.1 Mục tiêu

Qua bài này, sinh viên cần đạt:

Nắm được cac nguyên tắc và nội quy thực

tập Đọc được thông số của thiết bị thực tập

Hiểu nguyên lý của cac thiết bị trong phong

Biết được nhiệm vụ của mỗi bài thực tập

1.2 Nội quy sử dụ ̣ng phòng thực hành: ( bảng nội quy trong phòng )

1.3 Các nguyên tắc an toàn trong phòng thực hành

Luôn giữ khu vự̣c thí nghiệ̣m ngăn nắ́p và̀ sạ ̣ch sẽ Trả thiế́t bị ̣, dụ ̣ng cụ ̣ thự̣c hà̀nh về đúng vị ̣ trí sau mỗ̃i buổi là̀m việ̣c

Bảo quản dụ ̣ng cụ ̣ thiế́t bị ̣ thự̣c hà̀nh cẩn thậ̣n, tránh nứt mẻ là̀m hư hỏng hoặc biế́n dạ ̣ng Tuyệ̣t đố́i không đượ̣c chủ̉ quan khi thao tác với các thiế́t bị ̣ điệ̣n, trong bất kì tình huố́ng nà̀o Không đùa giỡn, nghị ̣ch ngợ̣m các thiế́t bị ̣ điệ̣n trong lúc thao tác

Hạ ̣n chế́ là̀m việ̣c trong điều kiệ̣n ẩm ướt (tay chân ướt, đổ mồ hồi, dính nước) vì nước bình thường dẫn điệ̣n tố́t (trong khi nước cất lạ ̣i cách điệ̣n) Không uố́ng nước ở khu vự̣c là̀m việ̣c

Trong quá trình thao tác, luôn phải có sơ đồ mạ ̣ch điệ̣n, có đặt công tắ́c ở chế́ độ̣ TẮT Chỉ bậ̣t công tắ́c khi đảm bảo mạ ̣ch điệ̣n đã đượ̣c lắ́p đặt đúng sơ đồ Nên có người kế́ bên trong quá trình thao tác Khi sửa chữa các thiế́t bị ̣ điệ̣n, phải ngắ́t điệ̣n trước và̀ đặt biể̉n báo “Sửa điệ̣n” rồi mới tiế́n hà̀nh sữa chữa

Các mố́i nố́i phải đượ̣c bọ ̣c kín bằng băng keo cách điệ̣n Kiể̉m tra kĩ dây nố́i, không sử dụ ̣ng dây quá cũ, bung tróc vỏ hoặc bị ̣ hở Không đặt dây lên các cạ ̣nh sắ́c nhọ ̣n, dễ gây đứt dây

Sử dụ ̣ng nguồn điệ̣n ổn đị ̣nh, phải có thiế́t bị ̣ bảo vệ̣ để̉ đảm bảo an toà̀n (cầ̀u dao, cầ̀u chì, máy cắ́t…) Sử dụ ̣ng trang bị ̣ bảo hộ̣ khi thao tác với nguồn điệ̣n…

Tìm hiể̉u kỹ về các thiế́t bị ̣ trước khi sử dụ ̣ng để̉ có sự̣ lự̣a chọ ̣n hợ̣p lý́, tránh quá tải

Khi kế́t thúc buổi là̀m việ̣c, nế́u chưa xong, phải che phủ̉ đồ dùng cẩn thậ̣n Có biể̉n cảnh báo an toà̀n điệ̣n

Nế́u gặp sự̣ cố́, cầ̀n bình tĩnh xử lý́: gọ ̣i người hỗ̃ trợ̣, sử dụ ̣ng các vậ̣t dụ ̣ng cách điệ̣n (găng tay cao su, cây gỗ̃) để̉ tách dây điệ̣n ra, tuyệ̣t đố́i không chạ ̣m trự̣c tiế́p và̀o người bị ̣ giậ̣t điệ̣n, nế́u có cháy nổ thì không dùng nước để̉ dậ̣p

Chú ý́ nố́i đất cẩn thậ̣n trước khi bắ́t đầ̀u

1.4 Tìm hiểu các thiết bị trong phòng thực hành:

mức

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

1

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

2

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

3

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

……… ……… ………

4

BÀI 2: PHÂN TÍCH PIN MẶT TRƠI2.1 Mục tiêu

Qua bài này, sinh viên cần đạt:

Nắm được cach tinh goc nghiêng lắp đăt pin măt trơi

Hiểu mô hinh toan của pin măt trơi

Ve được đăc tuyến làm việc của pin măt trơi

Biết cach xac định điểm làm việc của pin măt trơi

2.2 Tinh góc nghiêng đặt pin mặt trời

Để thu được nhiêu anh sang nhât, tâm pin măt trơi cần được đăt vuông goc vơi hương chiếucủa anh sang Xét theo phương Bắc – Nam, goc nghiêng tối ưu chinh là vi tuyến Vi dụ, tại địađiểm co vi tuyến 20o Bắc, cần phai đăt tâm pin nghiêng 20o vê hương Nam

Trai Đât tự xoay quanh chinh no và xoay quanh măt trơi theo một măt phẳng hinh elip, gọi làmăt phẳng hoàng đạo Tuy nhiên, Trục quay của Trai Đât lệch một goc 23.5o so vơi phươngvuông goc vơi măt phẳng này Sự thay đôi vị tri tương đối trục quay của Trai Đât trong nămđươc ve trong Hinh 2 1

Hình 2.1: Sự thay đổi trục quay của Trái Đất trong năm tại bán cầu Bắc

(a) Mua đông, (b) Mua hè

5

(a) (b)

Hình 2.2: Hướng ánh sáng mặt trời trên bán cầu Bắc

(a) Mua đông, (b) Mua hè

Từ Hinh 2 2 co thể thây:

Cac điểm năm trên đương xich đạo co goc chiếu không thay đôi tại mọi thơi điểm trong năm

Goc chiếu từ măt trơi đến điểm A vào mua hè nho hơn so vơi mua đông

Chinh vi vậy, goc nghiêng Bắc – Nam của tâm pin không chi dựa vào vi tuyến mà con phai được hiệu chinh theo mua Do trục quay của Trai Đât không vuông goc vơi anh sang măt trơi khiến goc nhận anh sang tại cung một địa điểm trong mua đông và mua hè là khac nhau

Góc nghiêng = vĩ đô + góc hiệu chỉnh

Sự chênh lệch càng lơn khi càng đi xa khoi xich đạo Goc hiệu chinh theo mua của pin như sau:

Đối vơi phương Đông – Tây, goc chiếu của măt trơi thay đôi theo giơ trong ngày

Tinh góc đặt pin mặt trời theo phương Băc – Nam tại TP HCM:

6

2.3 Vùng năng lượng của ban dẫn

Trinh bày cac vung năng lượng của chât ban dân Silic

2.4 Phân tich mô hinh toan của pin mặt trời Mô hinh toan của pin măt trơi được mô ta như sau: Hình 2.3: Mô hình toán pin mặt trời Viết hàm quan hệ giưa I và V vơi IL và ID là hăng số: I = (IL – ID) – ISh =

7

Giai thich ý nghia vật lý của cac linh kiện trong mô hinh toan

Ve đăc tuyến I – V của IL, ID, (IL – ID) biết IL là hăng số và I D =I o [ e a V −1] Biết Io là dong điện bao hoà ngược của diode và băng 0.7nA và a = 0.9 ơ 300K

8

(IL – ID)

I (A)

V (V)

2.1 Phân tich hiện tượng bóng che

Cho đăc tuyến I – V của một tâm pin măt trơi vơi 2 bưc xạ khac nhau như hinh:

10

9

8

1000W/m2

7 500W/m2

6

I(A) 5

4

3

2

1

0

V (V)

Hình 2.4: Đặc tuyến I – V pin mặt trời 340W

Một tâm pin măt trơi co đăc tuyến I – V như Hinh 2 4 Xac định điểm làm việc của tâm pin khi no nối trực tiếp vơi tai thuần trơ 15Ω vơi cương độ bưc xạ 1000W/m2 và 500W/m2

10

Dựa vào Hinh 2 4, ve đăc tuyến I – V và P – V trong trương hợp mắc song song 2 tâm pin co cương độ bưc xạ như trên (1 tâm 1000W/m2 và 1 tâm 500W/m2) Lưu ý: Khi mắc song song,

điện ap trên cac tâm pin băng nhau

I (A)

V (V)

P (W)

V (V) Tương tự, dựa vào đăc tuyến V – I, ve đăc tuyến I – V và P – V trong trương hợp mắc nối

tiếp Lưu ý: Khi mắc nối tiếp, dong điện qua cac tâm pin băng nhau.

I (A)

V (V)

P (W)

V (V) Nhận xét công suât phat tại điểm co công suât lơn nhât trong 2 trương hợp

11

BÀI 3: CẤU HÌNH CÁNH ĐỒNG PIN MẶT TRƠI3.1 Mục tiêu

Qua bài này, sinh viên cần đạt:

Hiểu vai tro của diode bypass đối vơi pin măt

trơi So sanh cac câu hinh pin măt trơi khac nhau

Nắm được cac sự cố thương thây ơ canh đông pin măt trơi

Hiểu được cac thach thưc của bài toan do lỗi trong một canh đông pin măt trơi

3.2 Diode bypass

Dựa vào mô hinh toan pin măt trơi trong phần 2.4., Ve đăc tuyến I – V của pin măt trơi trong

ca 2 trương hợp phân cực thuận và ngược tâm pin

Diode bypass được gắn vào tâm pin như hinh

Hình 3.5: Mô hình PV nối Diode bypass

Ve đăc tuyến I – V trong vung điện ap âm và dương khi co diode bypass

12

3.3 So sanh cac cấu hinh

Mộ̣t hệ̣ thố́ng gồm 4 tấm pin lầ̀n lượ̣t đượ̣c mắ́c nố́i tiế́p, song song, hỗ̃n hợ̣p (như hình) Biế́trằng mỗ̃i tâm pin măt trơi co đăc tuyến I – V như hinh Vẽ đặc tuyế́n I-V và̀ P-V củ̉a hệ̣ thố́ngứng với mỗ̃i cấu hình liên kế́t trong trường hợ̣p tất cả các tấm pin đều có chung mộ̣t mức bức xạ ̣như nhau (tùy chọ ̣n)

10 9 8

7 1000W/m2 6

400W/m2

(A)5

4 3 2 1 0

V (V)

Hình 3.6: Đặ?c tuyế́n I-V củ̉a một tấ́m pin ứng vớ́i bức xạ? khá́c nhau

13

I (A)

P (W)

Hình 3.10: Đặ?c tuyế́n I-V và P-V khi liên kế́t nố́i tiế́p-song song

Nhậ̣n xé́t về đường cong đặc tuyế́n, công suất cự̣c đạ ̣i củ̉a các cấu hình liên kế́t khi vậ̣n hà̀nh trong điều kiệ̣n đồng nhất về bức xạ ̣

Thự̣c hiệ̣n lạ ̣i các bước trên cho các kiể̉u liên kế́t trong đó 2 tấm có bức xạ ̣ 1000W/m2 và̀ hai tấm có bức xạ ̣ 400W/m2

Hình 3.11: Đặ?c tuyế́n I-V và P-V khi liên kế́t nố́i tiế́p

15

I (A)

I (A)

P (W)

Hình 3.12: Đặ?c tuyế́n I-V và P-V khi liên kế́t song song

P (W)

Hình 3.13: Đặ?c tuyế́n I-V và P-V khi liên kế́t nố́i tiế́p-song song

Nhậ̣n xé́t về đường cong đặc tuyế́n, công suất cự̣c đạ ̣i củ̉a các cấu hình liên kế́t khi vậ̣n hà̀nh trong điều kiệ̣n không đồng nhất về bức xạ ̣

16

BÀI 4: KHẢO SÁT PIN MẶT TRƠI THEO ĐIỀU KIỆN

MÔI TRƯƠNG 4.1 Mục tiêu

Qua bài này, sinh viên cần đạt:

Hiểu chưc năng của cac linh kiện trong PSIM

Biết cach ve mạch sư dụng phần mêm PSIM

Co kha năng phân tich, so sanh kết qua tinh toan và kết qua mô phong

4.2 Vẽ đặc tuyên pin mặt trời

Nhập thông số pin măt trơi trong PSIM Cac bươc nhập thông số pin măt trơi trong PSIM như Hinh 4 14:

S

T

Hình 4.14: Nhập thông số pin mặt trời vao PSIM Thông số pin măt trơi lựa chọn:

17

Sơ đô mạch ve đăc tuyến pin măt trơi:

Ppv

Hình 4.15: Sơ đồ đo đặc tuyến pin mặt trời PSIM

Giư cương độ bưc xạ cố định 1000W/m2, ve đăc tuyến I – V và P - V pin ơ nhiệt độ 25oC,

18

Giư nhiệt độ cố định ơ 25oC, ve đăc tuyến I – V và P - V pin ơ cương độ bưc xạ 200, 400,

600, 800, 1000W/m2

I (A)

V (V)

I (A)

V (V)

P (W)

P (W)

V (V)

V (V) Nhận xét sự thay đôi của đăc tuyến theo bưc xạ và nhiệt độ

19

BÀI 5: DO ĐIÊM CÔNG SUÂT CỰC ĐAI CỦA PIN MẶT TRƠI

5.1 Mục tiêu

Qua bài này, sinh viên cần đạt:

Đọc được sơ đô khối của một mạch do điểm công suât cực đại

Co thể mô ta toan học cho bài toan do điểm công suât cực đại

Phân tich, đanh gia được ưu và nhược điểm của cac phương phap do điểm công suât cực đại

5.2 Do điêm công suất cưc đại bằng tay

Kết nối mạch vơi sơ đô như hinh ve:

Buc xa

S

20n T

Vpv

0.3m 20u 50k

5u

Nhiet do

V Ipv

Vpv

Ipv

Frequency: 50k (Hz)

No of points: 2Ppv Switching points: 0 180 (360o = 100%)

V Vpv

Hình 5.16: Sơ đồ dò điểm công suất cực đại PSIM bằng phương pháp thủ công

Đăt S = 800W/m2; T = 40oC, tăng dần độ rộng xung PWM từ 20% đến 80% Ve đô thị của V và P theo độ rộng xung PWM (D)

20

5.3 Do điêm công suất cưc đại có bóng che

Thay đôi kết nối pin măt trơi trong thi nghiệm 1 như sau:

Hình 5.17: Sơ đồ đo đặc tuyến pin mặt trời có bóng che PSIM

Nhiệt độ trên ca 2 tâm pin đêu băng 25oC, ve đăc tuyến I – V và P – V trong 2 trương hợp cương độ bưc xạ giống và khac nhau

I (A)

V (V)

P (W)

V (V)

5.4 Do điêm công suất cưc đại bằng giai thuật P&O

Mơ tệp trên PSIM

Buc xa

S

T

0.3m 20u

Hình 5.18: Sơ đồ đo dò MPPT có bóng che PSIM

Đăt cương độ bưc xạ của cac tâm pin khac nhau, thay đôi vị tri xung khơi động trong mạch

và ghi lại dư liệu vào bang sau:

Nhận xét sự thay đôi của công suât và thơi gian hội tụ khi sư dụng giai thuật P&O

22

23

BÀI 6: SO SÁ́NH HIỆ̣U SUẤT CÁ́C CẤU HÌNH BẰNG PSIM

6.1 Vẽ đặc tuyên củ̉a hệ̣ thống pin mặ̣t trờ̀i như hình vẽ̃ biết mỗi tấ́m pin có́ thông số như sau:

Hình 5.1 Nhậ̣p thông số́ mộ̣t tấm pin quang điệ̣n

a

24

T S

T S

T

100u

Ip 10n

V Vsp 10n

P ( W )

V (V) V (V)

Hình 5.3 Đặc tuyế́n I-V và̀ P-V khi liên kế́t nố́i tiế́p

Hình 5.4 Đặc tuyế́n I-V và̀ P-V khi liên kế́t song song

Hình 5.5 Đặc tuyế́n I-V và̀ P-V khi liên kế́t nố́i tiế́p-song song

Giữ nhiệ̣t độ̣ cố́ đị ̣nh ở 25oC cho tất cả các tấm pin, mỗ̃i cấu hình thay đổi mộ̣t nửa số́ tấmpin có bức xạ ̣ 1000W/m2 còn mộ̣t nửa số́ còn lạ ̣i nhậ̣n đượ̣c bức xạ ̣ là̀ 500W/m2 Vẽ đặc tuyế́n I-

V và̀ P-V củ̉a các trường hợ̣p

Nhận xét sự thay đôi của đăc tuyến theo bưc xạ ứng với mỗ̃i cấu hình.

28

CÂU HỎI ÔN TÂP

1 Tinh dong điện ngắn mạch ơ cương độ bưc xạ 400W/m2 của một tâm pin co dong điện ngắnmạch chuân là 9,5A Nêu vai tro của cac diode bypass D1 và D2 trong cac hệ thống pin măt trơi

S

D1 T

S

D2 T

2 Ve và giai thich nguyên lý hoạt động của cac mạch biến đôi điện ap DC (Boost, Buck, Buck– Boost) Cho biết điêu kiện lựa chọn của từng linh kiện trong mạch (dong điện, điện ap)

3 Cho hệ thống pin măt trơi bao gôm một tâm pin quang điện co Vmpp = 35V, Impp = 5A, đượcnối vơi tai thuần trơ RL = 25Ω được câp điện thông qua mạch tăng ap DC như hinh dươi

Biết hệ số biến đôi điện ap của mạch là

V out

= 1 . Xac định độ rộng xung PWM (D) để

S

D2 T

29

5 Ve và giai thich nguyên lý hoạt động của cac mạch biến đôi điện ap DC (Boost, Buck, Buck– Boost) Cho biết điêu kiện lựa chọn của từng linh kiện trong mạch (dong điện, điện ap).

6 Cho hệ thống pin măt trơi bao gôm một tâm pin quang điện co Vmpp = 35V, Impp = 5A, đượcnối vơi tai thuần trơ RL = 25Ω được câp điện thông qua mạch tăng ap DC như hinh dươi

Biết hệ số biến đôi điện ap của mạch là

V out

30

BÀI 7: KHẢO SÁT ĐẶC TUYÊN GIÓ

7.1 Mục tiêu

Qua bài này, sinh viên cần đạt:

Hiểu nguyên lý hoạt động của tua bin gio

Co thể tinh toan công suât gio thu được tại một vị tri

Hiểu và ve được đăc tuyến làm việc của tua bin gio

7.2 Sơ đồ thi nghiệm

%LӃQWҫQQWҫQQ

9

$

Hình 7.19: Sơ đồ khao sát đặc tuyến tua bin gió

7.3 Quy trinh thi nghiệm

 Kiểm tra đông hô đo tốc độ quay băng cach mơ nắp hầm gio xoay thư canh quạt tua bin

 Nếu đông hô hiện gia trị, điêu chinh vị tri cam biến gần lại

 Đong nắp hầm gio và kết nối biến tần

 Bâm nut Run trên biến tần và điêu chinh tốc độ động cơ đến tốc độ gio khao sat

 Đọc và ghi lại số liệu

 Bâm Stop trên biến tần để kết thuc thi nghiệm

và ghi lại dư liệu

Thay đôi tốc độ động cơ và lăp lại bươc trên

7.4 Kêt qua thi nghiệm

Bang số liệu đo đăc tuyến tua bin gio:

Tốc độ gio Điện ap Dong điện Tốc độ quay Công suât

31

Ve đăc tuyến V – n và P – n theo từng tốc độ gio khac nhau

CÂU HỎI ÔN TÂP

1 Nêu công thưc tinh công suât gio đầu vào của một tua bin gio Chưng minh công thưc trên

2 Nhận xét quan hệ giưa tốc độ quay của tua bin gio và cương độ dong điện tai Giai thich cac vung làm việc trong hinh sau:

3 Nêu cac phương phap do điểm công suât cực đại (MPPT) cho tua bin gio và ưu, nhược điểmcủa chung

35

BÀI 8: MÔ HINH NLTT ĐỘC LÂP8.1 Mục tiêu

Qua bài này, sinh viên cần đạt:

Hiểu khai niệm và vai tro của một lươi điện nho (Microgrid)

Co thể mô ta phân bố công suât trong lươi điện nho

Vận hành và phối hợp được 2 nguôn năng lượng tai tạo vơi nhau

Sơ đô thi nghiệm:

Sơ đô đơn tuyến:

3LQP һWW

WUӡLӡLL :

ĈLӅXX NKLӇQVҥFQVҥFF

: 7ҧL$ &L$ &

Ve sơ đô nối dây dựa vào sơ đô đơn tuyến trên vào hinh sau

36