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 GI
Trang 1BỘ 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: MSSV
Lê Thành Luân 15141204
Lê Thanh Phước 15141253
Tp Hồ Chí Minh - 07/2019
Trang 2BỘ 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
-
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: MSSV
Lê Thành Luân 15141204
Lê Thanh Phước 15141253
Trang 3
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii
Tp HCM, ngày 4 tháng 7 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Lê Thành Luân MSSV: 15141204
Lê Thanh Phước MSSV: 15141253 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 41
Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1
Khóa: 2015 Lớp: 15141DT2
I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC
LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
II NHIỆM VỤ
1 Các số liệu ban đầu:
- Điện áp DC link phù hợp với việc triển khai nghịch lưu hòa lưới tại Việt Nam
- Chỉ thực hiện đến DC link
- Chi phí thấp hơn chi phí hiện nay
- Có khả năng giám sát và lưu trữ dữ liệu
2 Nội dung thực hiện:
- Khảo sát mạng lưới và thị trường điện ở Việt Nam
- Khảo sát về điện năng lượng mặt trời
- Khảo sát thiết kế bộ DC/DC phù hợp
- Thiết kế, thi công các khối trong bộ DC/DC
- Thiết kế, thi công chương trình hệ thống
- Thiết kế, thi công giao diện giám sát và điều khiển hệ thống
- Thi công mô hình
- Chạy thử nghiệm hệ thống, khảo sát đánh giá hệ thống
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/02/2019
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 BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
Trang 4
Tp HCM, ngày 18 tháng 02 năm 2019
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: LÊ THÀNH LUÂN
Lớp: 15141DT2A MSSV: 15141204
Họ tên sinh viên 2: LÊ THANH PHƯỚC
Lớp: 15141DT2B MSSV: 15141253
Tên đề tài: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DC LINK TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
Tuần/ngày Nội dung Xác nhận
GVHD
18/2 – 24/02
Tuần 3
Gặp GVHD để phổ biến quy định: thực hiện chọn
đề tài, tên đề tài, thời gian làm việc,…
Duyệt đề tài
25/02 – 03/03
Tuần 4 Viết đề cương và gặp GVHD để duyệt đề cương Nộp đề cương cho bộ môn
04/03 – 17/03
Tuần 5-6
Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội chương 1
Gặp GVHD vào tuần 6 để xem xét và chỉnh sửa chương 1
01/04 – 14/04
Tuần 7-8
Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh báo cáo nội dung chương 1 nếu có
Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương
2
Gặp GVHD vào tuần 8 để xem xét và chỉnh sửa chương 1 và chương 2
15/04 – 28/04
Tuần 9-10
Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương 2 nếu có
Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương
3
Gặp giáo viên hướng dẫn vào tuần 10 để xem xét
và chỉnh sửa chương 2 và chương 3
29/04 – 12/05
Tuần 11-12
Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương 3 nếu có
Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương
4
Gặp GVHD vào tuần 12 để xem xét và chỉnh sửa
TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
Trang 5
o0o BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iv
Sinh viên mua các linh kiện sử dụng cho mạch
Gặp GVHD vào tuần 14 để xem xét và chỉnh sửa
Xem sơ đồ nguyên lý và PCB để đánh giá đúng sai, góp ý hoàn thiện trước khi thi công
27/05 – 09/06
Tuần 15-16 Sinh viên tiến hành thi công mạch: làm mạch in, hàn linh kiện, viết chương trình kiểm tra mạch và
chương trình hệ thống
Gặp GVHD vào tuần 16 để xem kết quả thi công góp ý hoàn thiện trước khi thi công
10/06 – 23/06
Tuần 17-18 Sinh viên tiến hành lấy kết quả thực nghiệm Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương
5
Gặp GVHD vào tuần 18 để xem xét và chỉnh sửa nội dung chương 5
24/06 – 30/06
Tuần 19 Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương 6
Gặp GVHD vào tuần 19 để xem xét và chỉnh sửa nội dung chương 6
01/07 – 05/07
Tuần 20
Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương 6 nếu có
Sinh viên tiến hành hoàn thiện báo cáo đầy đủ
Gặp GVHD vào tuần 20 để duyệt cuốn báo cáo
GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)
Trang 6LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi – Lê Thành Luân và Lê Thanh Phước cam đoan KLTN là công trình nghiên cứu của bản thân tôi (chúng tôi) dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Quách Thanh Hải dựa vào một số tài liệu trước đó Kết quả công bố trong KLTN là trung thực và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó
Người thực hiện đề tài
Lê Thành Luân Lê Thanh Phước
Trang 7BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vi
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho phép nhóm chúng em gửi đến thầy – Tiến sĩ Quách Thanh Hải lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất Nhóm chúng em cảm ơn thầy vì thầy đã vạch ra hướng đi và tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án Thầy đã trang bị cho chúng em rất nhiều kiến thức vô cùng quý báu
để chúng em vững tin trên con đường phía trước của mình
Đồng thời nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đỗ Đức Trí (phụ trách phòng D405 - Điện tử công suất nâng cao) đã tạo điều kiện cho chúng em có thêm thiết bị và môi trường để chúng em nghiên cứu và hoàn thành đồ án này
Trong quá trình thực hiện đồ án vì thời gian và thời lượng kiến thức có hạn nên việc thực hiện đồ án không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót, mong quý thầy/cô thông cảm
Trân trọng!
Nhóm thực hiện đề tài
Trang 8MỤC LỤC
Trang bìa……….i
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ii
Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp iii
Lời cam đoan v
Lời cảm ơn vi
Mục lục vii
Liệt kê hình ix
Liệt kê bảng xii
Tóm tắt xiii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu 18
1.3 Nội dung nghiên cứu 18
1.4 Giới hạn 19
1.5 Bố cục 19
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20
2.1 Khảo sát thiết kế bộ dc/dc 20
2.1.1 Pin năng lượng mặt trời 20
2.1.2 Bộ dc/dc 24
2.1.3 Nghịch lưu hòa lưới từ pin năng lượng mặt trời 40
2.2 Giới thiệu phần cứng 44
2.2.1 Cảm biến dòng điện và điện áp 44
2.2.2 Vi điều khiển 45
2.2.3 Mạch kích và cách ly 48
2.2.4 Igbt 51
2.2.5 Lcd 53
2.2.6 Truyền dữ liệu chuẩn i2c 54
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 58
3.1 Giới thiệu 58
3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 58
Trang 9BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH viii
4.1 Thi công hệ thống 68
4.1.1 Thi công bo mạch 68
4.1.2 Lắp ráp và kiểm tra 70
4.2 Đóng gói và thi công mô hình 73
4.3 Lập trình hệ thống 75
4.3.1 Lưu đồ giải thuật 75
4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 76
4.3.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại 79
4.4 Lập trình mô phỏng 87
4.4.1 Lưu đồ 87
4.4.2 Xử lý tín hiệu hay hình ảnh 88
4.5 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác 92
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 100
5.1 Kết quả tính toán 100
5.2 Cảm biến 101
5.3 Kết quả thực nghiệm 102
5.3.1 Hiển thị trên lcd 102
5.3.2 Kết quả giám sát 103
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 107
6.1 Kết luận 107
6.2 Hướng phát triển 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC xiv
Trang 10LIỆT KÊ HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ điện mặt trời hòa lưới có lưu điện cho hộ gia đình 4
Hình 1.2 Diễn biến giá điện bán lẻ tại Việt Nam giai đoạn 2005 - 2017 7
Hình 1.3 Nhà máy điện tái tạo cỡ lớn tại Hami, Xinjiang Uighur, Trung Quốc 9
Hình 1.4 “Thành Phố Mặt Trời” ở Ota, Nhật Bản 9
Hình 1.5 Hệ thống pin quang điện tại Castelbuono, Italy 10
Hình 1.6 Hòa lưới điện không dùng acquy 16
Hình 1.7 Hệ thống pin năng lượng mặt trời không hòa lưới dùng acquy 17
Hình 1.8 Mô hình hòa lưới hệ thống pin mặt trời của các xí nghiệp hiện nay 17
Hình 1.9 Mô hình hòa lưới hệ thống pin mặt trời dùng chung DC bus 18
Hình 2.1 Cấu tạo pin mặt trời……… 21
Hình 2.2 Các loại pin mặt trời 22
Hình 2.3 Đặc tính pin mặt trời 23
Hình 2.4 Sơ đồ tương đương pin mặt trời 23
Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống pin mặt trời DC link 25
Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch boost 26
Hình 2.7 Dạng sóng điện áp điều khiển và điện áp sóng mang 27
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý mạch boost khi khóa S đóng 27
Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý mạch boost khi khóa S ngắt 28
Hình 2.10 Dạng sóng ngõ ra của bộ tăng áp kiểu boost 28
Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp kiểu CUK 29
Hình 2.12 Dạng sóng điện áp điều khiển và điện áp sóng mang 30
Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp kiểu CUK khi S đóng 31
Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp kiểu CUK khi S ngắt 32
Hình 2.15 Dạng sóng ngõ ra của bộ tăng áp kiểu CUK 33
Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa 34
Hình 2.17 Dạng sóng điện áp điều khiển và điện áp sóng mang 35
Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa khi 𝑆1, 𝑆2 hở 36
Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa khi khóa 𝑆1 đóng 36
Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa khi 𝑆1 hở, 𝑆2 đóng 37
Hình 2.21 Dạng sóng ngõ ra của bộ tăng áp kiểu nguồn Z dựa khóa 37
Hình 2.22 Sơ đồ hòa lưới đồng bộ hệ thống pin mặt trời 40
Hình 2.23 Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần 3 pha 41
Hình 2.24 Dạng sóng ngõ ra của op-amp điều khiển khóa 𝑆𝐴 42
Hình 2.25 Dạng sóng điện áp tại 𝑉𝐴𝐺 theo sóng sin 42
Hình 2.26 Cảm biến dòng INA219 44
Hình 2.27 Sơ đồ chân của cảm biến INA219 45
Hình 2.28 Kit NodeMCU ESP8266 46
Hình 2.29 Sơ đồ chân Kit NodeMCU ESP8266 47
Hình 2.30 Hình ảnh opto TLP250 49