Bai 1 tìm hiểu thiết bị trong phòng thuc hành

• Tuyệt đi không đưc ch quan khi thao tác với các thit b điện, trong bất kì tình hungnào.Không đùa giỡn, nghch ngm các thit b điện trong lúc thao tác.. • Hn ch lm việc trong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM 

KHOA ĐIÊN –  ĐIÊN T  

B  O C  O TH   C T Ậ P NĂNG LƯ  NG T  I T Ạ ONHM: 1

Lê Quang Sang 20110554

Chu Văn Thịnh 20142417

Trần Thanh Thịnh 20142420 

B  I 1: TÌM HI Ể U THI Ế T B Ị  TRONG PHÒNG TH   C HÀNH1.1 Mc tiêu

Qua bi ny, sinh viên cn đt:

•  Nm đư c các nguyên tc v ni quy thc t p

• Đc đư c thông s ca thit b thc t p

• Hiu nguyên l ca các thit b trong phng

• Bit đư c nhiệm v ca mi bi thc t p

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

1.3 Các nguyên tắc an toàn trong phòng thực hành 

• Luôn giữ khu vc thí nghiệm ngăn np v sch sẽ Trả thit b, dng c thc hnh về đúngv trí sau mi buổi lm việc. 

• Bảo quản dng c thit b thc hnh cẩn thn, tránh nứt mẻ lm hư hỏng hoặc bin dng. 

• Tuyệt đi không đưc ch quan khi thao tác với các thit b điện, trong bất kì tình hungnào.Không đùa giỡn, nghch ngm các thit b điện trong lúc thao tác. 

• Hn ch lm việc trong điều kiện ẩm ướt (tay chân ướt, đổ mồ hồi, dính nước) vì nước bình thường dẫn điện tt (trong khi nước cất li cách điện) Không ung nước ở khu vclm việc. 

• Trong quá trình thao tác, luôn phải có sơ đồ mch điện, có đặt công tc ở ch đ TẮT Chỉ bt công tc khi đảm bảo mch điện đã đưc lp đặt đúng sơ đồ Nên có người k bên trongquá trình thao tác.Khi sửa chữa các thit b điện, phải ngt điện trước v đặt bin báo “Sửađiện” rồi mới tin hnh sữa chữa. 

• Các mi ni phải đưc bc kín bằng băng keo cách điện Kim tra kĩ dây ni, không sửdng dây quá cũ, bung tróc vỏ hoặc b hở. Không đặt dây lên các cnh sc nhn, dễ gâyđứt dây. 

• Sử dng nguồn điện ổn đnh, phải có thit b bảo vệ đ đảm bảo an ton (cu dao, cu chì,máy ct…) Sử dng trang b bảo h khi thao tác với nguồn điện… 

• Tìm hiu kỹ về các thit b trước khi sử dng đ có s la chn hp l, tránh quá tải. 

• Khi kt thúc buổi lm việc, nu chưa xong, phải che ph đồ dùng cẩn thn Có bin cảnh báo an ton điện. 

•  Nu gặp s c, cn bình tĩnh xử l: gi người h tr, sử dng các vt dng cách điện (găngtay cao su, cây g) đ tách dây điện ra, tuyệt đi không chm trc tip vo người b gitđiện, nu có cháy nổ thì không dùng nước đ dp. 

• Chú  ni đất cẩn thn trước khi bt đu. 

1.4 Tìm hiểu các thiết bị trong phòng thự c hành:

Tên mô đun  Thông số  định

80Ω 

Mô phỏng tải AC

Msongsong

Mô phỏng tải DC

Msongsong

DL 9032 Vout = 12V

Cảm bin đo tc

đ gió TX23 T

c đ gió ti đa

chu đư c250km/h

DxRxC=250x126x245mm

Đo tc đ  vàhướ ng gió

Tua bin gió Air40 Vcc= 12V

P = 160 W

m = 6kgĐườ ng kínhrotor: 117m

Tcđ gió: 3,13m/s

Chuyn đổi nănglư ng gió thànhnăng lưng điện

áp xoay chiều

Acquy 55023L V = 12V

C = 60Ah

Tích tr ữ  nănglưng dướ i dngDC

Máy phát điện gió

DL Windb

Dqut = 510 mm

Vtb = 12VDCv= 3÷12 m/s

Ptb = 40 W

Dùng đ  thínghiệm điện năngđư c phát ra từ gió

thng năng lư nggió

DL 9012 Imax = 30A

U = 12V

Cấ p bảo vệ: IP22

Điều chỉnh điệntích ca pin vớ idng đư c cung

c p bở i b điềukhin NLMT

Ph thucvàolư ng

 bức x 

mặt tr ờ i

B  I 2: KH  O S  T Đ C TUY Ế N GI   2.1 Mc tiêu

Qua bi ny, sinh viên cn đt:

• Hiu nguyên l hot đng ca tua bin gió 

• Có th tính toán công suất gió thu đư c ti mt v tr í

• Hiu v vẽ đưc đặc tuyn lm việc ca tua bin gió 

Bảng s liệu đo đặc tuyn tua bin gió:

Tc đ gió  Điệná p Dng điện Tc đ quay Công suất

v = 13 m/s;

v = 16 m/s;

v = 19 m/s;

v = 22 m/s 

CÂU HI ÔN TẬP 

1  Nêu công thức tính công suất gió đu vo ca mt tua bin gió Chứng minh công thức trên.Công suất gió đu vào ca mt turbine gió có th đư c tính bằng công thức sau:

Trong đó: 

P là công suất gió đu vào (Watts)

A là diện tích ct ngang ca vùng bảnh hưở ng bở i gió (m²)

ρ l khi lư ng riêng ca không khí (kg/m³)

V là tc đ gió (m/s)

Cp là hệ s hiệu suất ca tua bin gió (thườ ng nằm trong khoảng từ 0 đn 1)

Giờ  chúng ta sẽ chứng minh công thức ny Đu tiên, ta xem xét năng lư ng ca mt lư ngkhông khí nhất đnh khi nó chuyn đng qua vùng ct ngang ca turbine:

Với E l năng lư ng (Joules), m là khi lư ng ca mt phn không khí trong vùng ct ngang

và v là tc đ ca không khí ti vùng ct ngang Đ chuyn đổi năng lư ng này thành công suất,

ta cn chia năng lư ng theo thờ i gian:

Tuy nhiên, m có th đư c thay th bằng ρ××v, với ρ l khi lư ng riêng ca không khí và A

là diện tích ct ngang ca turbine Khi thay th và k t hp hai phương trình trên, ta có: 

Tuy nhiên, đ tính toán công suất thc t, ta cn nhân thêm mt hệ s hiệu suất Cpđ th hiện

hiệu suất ca turbine gió trong việc chuyn đổi năng lưng gió thnh năng lưng cơ hc Do

đó, công thức cui cùng tr ở  thành:

2  Nhn xét quan hệ giữa tc đ quay ca tua bin gió v cường đ dng điện tải Giải thích

• Vùng 1 (Region 1 - Cut-in Region):

▪ Ti vùng này, tc đ gió thấp v chưa đ mnh đ đẩy turbine quay theo tcđ thit k 

▪ Tua bin gió thườ ng không sản xuất điệnở  vùng này, hoặc nu có, công suất

to ra r ất thấ p

▪ Mc tiêuở  vùng này là duy trì tồn ti và an toàn ca turbine gió trong điều

kiện gió yu

• Vùng 2 (Region 2 - Rated Region):

▪ Đây l vùng hot đng thông thườ ng và quan tr ng nhất ca turbine gió

▪ Tc đ gióở  vùng ny thườ ngở  mức trung bình đncao, đ đ đẩy turbinequay theo tc đ thit k 

▪ Ti vùng ny, turbine gió đt công suất ti đa m nó đư c thit k  đ sản

xuất

▪ Turbine gió hot đngổn đnh và ti ưu hóa việc chuyn đổi năng lư ng gióthnh điện

• Vùng 3 (Region 3 - Partial Load Region):

▪ Khi tc đ gió cao hơn mức ti đa cho phép trong vùng hot đng thôngthườ ng, hệ thng điều khin sẽ điều chỉnh đ giảm tc đ quay v cường đ dng điện tải

▪ Turbine gió hot đngở  công suất thấp hơn so vớ i công suất ti đa, nhưng

vẫn to ra điện

▪ Mc tiêuở  vùng này là duy trì hot đngổn đnh và bảo vệ turbine khỏi các

vn tc gió quá mức

• Vùng 4 (Region 4 - Cut-out Region):

▪ Khi tc đ gió quá mnh v có nguy cơ gây hi cho hệ thng, hệ thng điềukhin sẽ đưa turbine vo ch đ dừng hot đng

▪ Mc tiêuở  vùng này là bảo vệ turbine khỏi các tác đng tiêu cc ca gió

mnh, như cản tr ở  quá mức hoặc đng cơ b quá tải

3  Nêu các phương phá p d đim công suất cc đi (MPPT) cho tua bin gió v ưu, như cđim ca chúng

Các phương pháp MPPT phổ bin cho turbine gió bao gồm:

- Phương pháp theo dõi tc đ gió: Đo tc đ gió và d đoán công suất cc đi da trên

mt mô hình toán hc Tuy nhiên, đây có th không chính xác do bin đổi thờ i tit vàđiều kiện không khí

- Phương pháp theo dõi điện áp đu ra: Đo điện áp đu ra ca turbine gió v điều chỉnh

tc đ quay đ đt đưc điện áp ti ưu Phương pháp ny khá đơn giản nhưng có th không ti ưu hóa hon ton công suất

- Phương pháp theo dõi dng điện đu ra: Theo dõi dng điện đu ra ca turbine gió vàđiều chỉnh tc đ quay đ đt đưc dng điện ti ưu Tương t như phương pháp theodõi điện áp, phương pháp ny cũng đơn giản nhưng có th không ti ưu hóa hon toncông suất

Ưu đim ca MPPT bao gồm: Ti ưu hóa hiệu suất:

- MPPT giúp turbine gió hot đngở  mức công suất cc đi trong mi tình hung, ti ưuhóa s chuyn đổi năng lưng gió thnh điện

- Tit kiệm năng lư ng: Bằng cách tn dng ti đa năng lư ng gió, MPPT giúp tit kiệmnăng lưng v tăng hiệu suất tổng th ca hệ thng

B  I 3: MÔ H NH NLTT ĐÔ C L Ậ P3.1 Mc tiêu

Qua bi ny, sinh viên cn đt:

• Hiu khái niệm v vai tr  ca mt lưới điện nhỏ (Microgrid)

• Có th mô tả phân b công suất trong lưới điện nhỏ 

• Vn hnh v phi hp đư c 2 nguồn năng lư ng tái to vớ i nhau

Sơ đồ thí nghiệm:

Sơ đồ đơn tuyn:

Vẽ sơ đồ ni dây da vo sơ đồ đơn tuyn trên vo hình sau

W

Pin mặt

trời

Điềukhin sc nverter 

cquy

Tua bingio

WW

W

Tải C

3.2 Quy tr nh thí  nghim

▪ L p mchtheo sơ đồ 

▪ Kim tra k t ni ca nguồn theo bi thí nghiệm tương ứng

▪ Kim tra nguồn cấp cho đồng hồ đo 

▪ Đóng acquy v khởi đng nguồn năng lư ng tái to

▪ Đc v ghi li s liệu

3.3 Thí  nghim mt tri độc lp

 Ngt k t ni nguồn từ tua bin gió v tin hnh thí nghiệm:

Tt công tc ca 2 tải đèn, thay đổi cường đ bức x v điền vo bảng sau:

Dòng đin acquy(A)

Vẽ đặc tuyn dng điện sc acquy theo cường đ bức x v công suất pin mặt tr ờ i

Ln lư t bt các tải đèn v ghi li công suất từ nguồn mặt tr ờ i, công suất tải đèn, công suất

Acquy(W)

Ngun(W)

Tải(W)

Acquy(W)

Ngun(W)

Tải(W)

Acquy(W)1.759 0.435 1.95 5.45 0.385 38.5 41.7 0.368 39.45 43.526.15 0.566 1.936 5.185 0.618 38.56 41.55 0.599 39.43 43.0914.62 1.453 1.941 4.775 1.472 38.62 41.23 1.524 39.61 42.5540.43 3.816 1.487 3.499 3.575 38.56 39.88 3.484 39.699 41.8779.28 6.395 1.701 1.594 6.059 38.32 38.67 6.566 40.03 39.93

Vẽ đặc tuyn công suất v hiệu suất hệ thng trong các trườ ng h  p sử dng tải khác nhau:

LED

Đèn lưỡ ng s

Cả 2 đèn

 Nhn xét s thay đổi công suất v hệu suất ca thí nghiệm trên

- Công suất ph thuc vào bức x 

- Công suất panel thay đổi -> Công suất ph ải thay đổi -> Hiệu suất thay đổi theo tải3.4 Thí  nghim tua bin gi độc lp

 Ngt k t ni nguồn pin mặt tr ờ i, kim tra k t ni ca tua bin gió v tin hnh thí nghiệm:

Tt công tc ca 2 tải đèn, thay đổi cường đ bức x v điền vo bảng sau:

Dòng đin acquy(A)

Vẽ đặc tuyn dngđiện sc acquy theo cường đ bức x v công suất tua bin gió 

Ln lư t bt các tải đèn v ghi li công suất từ tua bin gió, công suất tải đèn, công suất sacquy theo bảng:

Acquy(W)

Ngun(W)

Tải(W)

Acquy(W)

Ngun(W)

Tải(W)

Acquy(W)12.5 0.34 1.715 5.735 0.323 37.14 42.13 0.321 38.51 43.82

25 1.048 1.721 5.046 1.208 37.66 41.18 1.346 38.37 42.6637.5 15.55 1.878 -9.117 16.11 34.86 25.78 16.24 37.55 27.89

50 33.62 1.612 -26.43 33.92 30.75 7.89 34.02 33.24 10.0262.5 38.8 1.592 -30.71 36.38 29.37 5.692 36.13 31.66 8.163

Vẽ đặc tuyn công suất v hiệu suất hệ thng trong các trườ ng h  p sử dng tải khác nhau:

LED

Đèn lưỡ ng s

Cả 2 đèn

3.5 Thí  nghim kết hp năng lư ng mt tr i và gi 

Kim tra k t ni ca 2 nguồn pin mặt tr ờ i v tua bin gió.Điều chỉnh cho cường đ bức x 

l lớ n nhất sau đó tin hnh thí nghiệm:

Tt công tc ca 2 tải đèn, thay đổi công suất gió v điền vo bảng sau:

Đin áp acquy(V)

Dòng đinacquy(A)

Vẽ đặc tuyn dngđiện sc acquy theo cường đ bức x v công suất tua bin gió 

Ln lư t bt các tải đèn v ghi li tổng công suất nguồn, công suất tải đèn, công suất sacquy theo bảng:

Acquy(W)

Ngun(W)

Tải(W)

Acquy(W)

Ngun(W)

Tải(W)

Acquy(W)12.5 12.845 1.885 -3.663 12.845 36.52 33.36 12.845 39.57 36.55

25 13.515 1.89 -4.287 13.515 36.97 32.63 13.515 39.48 34.8537.5 26.81 1.885 -15.22 26.81 33.34 20.28 26.81 35.99 23.37

50 42.59 1.804 -31.43 42.59 29.88 3.875 42.59 32.42 5.86262.5 52.48 1.594 -39.3 52.48 27.63 -4.224 52.48 29.98 1.224

Vẽ đặc tuyn công suất v hiệu suất hệ thng trong các trườ ng h  p sử dng tải khác nhau:

LED

Đèn lưỡ ng s

Cả 2 đèn

 Nhn xét s thay đổi công suất v hiệu suất ca thí nghiệm trên

- Hiệu suất ph thuc vào tải

- Khi ha lướ i Acquy vừa có th là tải (P < 0), lúc ny acquy đư c sc, có th là nguồ(P > 0)

- Acquy cấp điện ngư c li vo lướ i

CÂU HI ÔN TẬP 

1 Giải thích sơ đồ sau:

Cấu hình lưới điện siêu nhỏ có th đư c phân thành ba loi: lướ iđiện siêu nhỏ dng điện xoaychiều (C), lưới điện siêu nhỏ mt chiều (DC) v lưới điện siêu nhỏ C/DC lai Đi vớ i cấuhình lưới điện siêu nhỏ AC, tất cả các tổ máy phát điện có đu ra nguồn C như Wind Turpinđều đư c k t ni tr c ti p với đườ ng bus AC Các thit bcó đu ra nguồn DC như tấm PVđư c k t ni vớ i bus AC bằng b chuyn đổi DC/AC Tải C đư c k t ni tr c ti p vớ i bus

AC trong khi tải DC cn b chuyn đổi nguồn AC/DC Công nghệ cho lưới điện siêu nhỏ AC

hiện đã hon thiện và mt s lưới điện siêu nhỏ C đã đư c xây dngở  mt s quc gia Lướ iđiện siêu nhỏ DC là mt khái niệm mớ i cho các hệ thng điện trong tương lai vì hu ht cácthit b ca khách hng đều cn nguồn DC đ hot đng Trong tương lai gn, lưới điện siêu

nhỏ DC sẽ tr ở  thành giải pháp thay th cho lưới điện siêu nhỏ C Trong trườ ng h  p này, các

 b lưu trữ năng lư ng và hệ thng PV sẽ dễ dàng k t ni với đường dây DC Tuy nhiên, đi vớ iWind Turpin, b bin tn AC/DC sẽ cn đư c k t ni với đường bus DC Lưới điện siêu nhỏ AC/DC lai bao gồm cả lưới điện siêu nhỏ C v lưới điện siêu nhỏ DC, đư c k t ni thông qua

 b chuyn đổi AC/DC Mi b phn có nguồn năng lưng, năng lư ng d tr ữ và tải riêng

B  I 4: MÔ H  NH PIN M  T TR Ờ  I H A LƯƠ  I4.1 Mc tiêu

Qua bi ny, sinh viên cn đt:

• Hiu nguyên l hot đng ca mt mch nghch lưu. 

•  Nm đư c khái niệm ca phé p bin đổi abc –  αβ  –  dq0

• Có th k t ni v vn hnh mt mch nghch lưu ha lướ i

4.2 Phep biến đi abc –  αβ –  dq0

Tr ình by phé p bin đổi abc –  αβv phé p bin đổi abc –  dq0

Tr ình by phé p bin đổi abc –  αβ v phé p bin đổi abc –  dq0. 

Phép bin đổi abc - αβ v abc - dq0 bn đề cp có th xuất hiện trong mô hình pin mặt trời ho lưới (Solar PV nverter) khi nói về điều chỉnh công suất ca pin mặt trời đ đáp ứng điều kiện ca hệ thng lưới điện. 

Phé p bin đổi abc –  αβ: 

BC l điện áp ba pha ban đu, trong đó , B v C l các pha điện áp. 

α v β l hai pha to thnh mt hệ ta đ αβ mới. 

Phé p bin đổi ny thc hiện việc chuyn đổi từ hệ ta đ abc sang hệ ta đ αβ bằng cách

sử dng các biu thức bin đổi góc pha đ biu diễn li điện áp ba pha trong mt không gianmới. 

Phé p bin đổi abc –  dq0:

BC cũng l điện áp ba pha ban đu. 

D v Q0 l hai pha to thnh hệ ta đ dq0 mới. 

Phé p bin đổi ny thc hiện việc chuyn đổi từ hệ ta đ abc sang hệ ta đ dq0 bằng cách

sử dng biu thức bin đổi góc pha tương t đ biu diễn li điện áp ba pha trong mt khônggian mới. 

Trong cả hai trường hp, các phép bin đổi ny đưc sử dng trong điều khin v kim soát hệ thng pin mặt trời ho lưới đ đảm bảo rằng dng điện v điện áp đu

ra đáp ứng các yêu cu ca lưới điện v duy trì hiệu suất ti ưu ca hệ thng pin mặt trời. 

Vẽ giản đồ vectơ không gian theo trc abc,αβv dq ca dng điện 3 pha k t ni vớ i tảithun tr ở  40Ω bit t = 2,5ms

4.3 Sơ đ thí  nghim

Sơ đồ đơn tuyn:

 H nh 4.1:Sơ đ nguyên l y thi  nghim pin măt tr  i ha lư i

Vẽ sơ đồ ni dây da vo sơ đồ đơn tuyn trên vo hình sau

 H nh 4.2: Sơ đ nô i dây thi  nghim pin măt tr  i ha lư i4.4 Quy tr nh thí  nghim

▪ L p mch theo sơ đồ 

▪ Kim tra k t ni ca nguồn theo bi thí nghiệm tương ứng

▪ Kim tra nguồn cấp cho đồng hồ đo 

▪ Khởi đng nguồn năng lư ng mặt tr ờ i

▪ Đc v ghi li s liệu

4.5 Thí  nghim v đc tuyến pin mt tr i

Sử dng module tải tr ở  i tr c ti p vớ  ấm pin Sau đó thay đổi điện tr ở   điền vo bảng:Cưng độ bứ c x (W/m2) Đin áp (V) Dòng đin (A) Công suât (W)

Vẽ đặc tuyn I –  V v P –  V ca tấm pin trong thí nghiệm

4.6 Thí  nghim hoà lư i không tải

Tt công tc ca 2 tải đèn, thay đổi cường đ bức x v điền vo bảng sau:

Cưng độ bứ c x 

(W/m2)

Đin áp ngun(V)

Dòng đin ngun(A)

Công suât hòa lư i(W)