Thiết kế, chế tạo bộ nghịch lưu 3 pha ứng dụng công nghệ MTTP cho bộ sạc acquy

Khái niệm chung Trong nhiều trường hợp phụ tải c n iện một chiều từ nguồn iện một chiều iện p hay òng iện thay ổi với công suất lớn mà không dùng biến trở ể iều chỉnh ược vì hiệu suất

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MPPT CHO BỘ SẠC ACQUY

GVHD: HOÀNG NGỌ VĂN SVTH: HOÀNG NGUYỄN HOÀI NAM MSSV: 13141514

SVTH: HUỲNH NGUYỄN DUY THANH MSSV: 13141624

SKL 0 0 5 6 9 9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT IỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ộ p – T o – Hạnh phú

***

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên ề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ NGHỊCH LƯU BA PHA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MPPT CHO BỘ SẠC ACQUY

2 C số iệu, tài iệu an u: Gi o trình iện tử ông suất, gi o trình Vi xử ý, atasheet linh kiện

3 Nội ung th hiện ề tài: Thiết kế, thi ông mạ h MPPT, mạ h BOOST, mạ h nghị h

ưu và mô hình pin mặt trời

4 Sản phẩm:

Ngành: Công nghệ Kỹ thu t iện tử - Truyền thông Lớp: 1314CLDT1

Giảng viên hướng ẫn: ThS Hoàng Ngọ Văn T: 0903.776.424

Ngày nh n ề tài: 5/10/2017 Ngày nộp ề tài: 19/1/2018

MSSV: 13141514 MSSV: 13141624

Họ và tên sinh viên 1: Hoàng Nguyễn Hoài Nam

Họ và tên sinh viên 2: Huỳnh Nguyễn Duy Thanh

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******

PHIÊ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên Sinh viên1: Hoàng Nguyễn Hoài Nam MSSV: 13141514

Họ và tên sinh viên 2: Huỳnh Nguyễn Duy Thanh MSSV: 13141624

Thiết kế, hế tạo ộ nghị h ưu a pha ứng ụng ông nghệ MPPT ho ộ sạ a quy

Họ và tên Gi o viên hướng ẫn: ThS Hoàng Ngọ Văn

NHẬN X T

1 Về nội ung ề tài khối ượng th hiện:

2 Ưu iểm:

3 Khuyết iểm:

4 ề nghị ho ảo vệ hay không?

(Ký & ghi rõ họ tên)

Ngành: Công nghệ Kỹ thu t iện tử - Truyền thông

Tên ề tài:

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******

PHIÊ U NHÂ N XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên sinh viên 1: Hoàng Nguyễn Hoài Nam MSSV: 13141514

Họ và tên sinh viên 2: Huỳnh Nguyễn Duy Thanh MSSV: 13141624 Ngành: Công nghệ Kỹ thu t iện tử - truyền thông

Tên ề tài:

Thiết kế, hế tạo ộ nghị h ưu a pha ứng ụng ông nghệ MPPT ho ộ sạ a quy

Họ và tên Gi o viên phản iện:

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành gửi lời cảm ơn hân thành ến với quý th y ô khoa ào tạo Chất ượng cao ã giảng dạy chúng em trong suốt thời gian học tại trường và tạo iều kiện thu n lợi ể nhóm em th c hiện ề tài

Cảm ơn gia ình, ha mẹ ã à nguồn ộng viên to lớn về v t tinh th n ũng như

v t chất trong suốt thời gian họ hành, ể húng em ó ược s an tâm theo uổi

ướ mơ và s nghiệp

ặc biệt cảm ơn th y Hoàng Ngọ Văn ã tạo iều kiện và hướng dẫn chúng em cách học t p ũng như nghiên ứu ể hoàn thành tốt ồ án tốt nghiệp

Cảm ơn ửa hàng quảng o Quang ạt ã hỗ trợ nhóm trong quá trình thi công

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN i

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ x

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 1

1 3 Mục t u n h n cứu 2

1 4 Đố tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Nhiệm vụ của đề tài 2

1.6 Bố cục của đồ án 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Công nghệ MPPT 4

2.2 Bộ biến đổ đ ện áp một chiều 5

2.2.1 Khái niệm chung 5

2 2 2 Sơ đồ đẩy kéo 6

2.3 Thiết bị nghịch lưu 7

2.3.1 Khái niệm chung 7

2.3.2 Nguyên tắc hoạt động của bộ nghịch lưu một pha cầu 8

2 3 2 1 Sơ đồ nửa cầu dùng nguồn đô 8

2 3 2 1 1 Sơ đồ nguyên lý 8

2.3.2.1.2 Nguyên tắc hoạt động 9

2.3.2.1.3 Nguyên tắc tay thế công tắc có khí bằng công tắc bán dẫn.11 2 3 2 2 Sơ đồ cầu 12

2 3 2 2 1 Sơ đồ nguyên lý 12

2.3.2.2.2 Nguyên tắc hoạt động 12

2 3 3 Đổ đ ện một chiều ra đ ện xoay chiều một pha dạng sin 13

2.3.3.1 Nguyên tắc tạo xun đ ều biến (đ ều chế độ rộng xun -PWM) 13

2.3.3.2 Nguyên tắc đ ều biến tạo đ ện áp s n dùn xun răn cưa dạng đơn cực 15

2.3.4 Mạch nghịch lưu 3 pha 16

2 3 4 1 Sơ đồ nguyên lý 16

2 3 5 Đ ều chỉnh đ ện áp của thiết bị nghịch lưu 17

2.3.5.1 Khái niệm chung 17

2 3 6 Đ ều khiển cầu nghịch lưu 3 pha bằn phươn háp đ ều khiển theo b n độ 18

2.3.6.1 Nguyên tắc chung 18

2.3.6.2 Nguyên tắc hoạt động của mạch 19

2 3 7 Đ ều khiển cầu nghịch lưu 3 pha bằn phươn pháp đ ều chế độ rộng xung theo hàm sin (Sin PWM) 20

2.3.7.1 Nguyên tắc chung 20

2.4 Giới thiệu linh kiện và thiết bị 23

2 4 1 P n năn lượng mặt trời 23

2.4.2 Acquy 24

2.4.3 Cảm biến dòng ACS72 26

2.4.4 IC L298N 27

2 4 5 V đ ều khiển PIC 28

2.4.5.1 Tổng quan về v đ ều khiển PIC 28

2.4.5.2 Giới thiệu PIC 16F886 29

2.4.5.3 Giới thiệu PIC 16F887 29

2.4.5.4 Giới thiệu DSPIC 30F4011 30

2.4.6 MOSFET 70N06 31

2.4.7 MOSFET IRF4905 31

2.4.8 LCD 20x4 32

2.4.9 OPTO TLP250 33

2 4 10 Độn cơ DC 33

2.4.11 PS22056 34

2.4.12 LM2576 - 5V 35

2.4.13 LM7815 35

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 36

3 1 Sơ đồ khối của hệ thống 36

3.1.1 Yêu cầu của hệ thống 36

3 1 2 Sơ đồ khối và chức năn mỗi khối 36

3.1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 37

3.2 Thiết kế, tính toán hệ thống 37

3.2.1 Khối MPPT 38

3.2.1.1 Thiết kế mạch đo đ ện áp pin mặt trời và acquy 39

3.2.1.2 Thiết kế mạch đo dòn đ ện sạc acquy 39

3.2.1.3 Thiết kế mạch sạc Acquy 40

3.2.1.4 Thiết kế mạch đ ều khiển độn cơ 41

3.2.2 Khố tăn áp 42

3.2.3 Khối nghịch lưu 42

3.2.4 Khối hiển thị 43

3.2.5 Khố v đ ều khiển 43

3.2.6 Khối nguồn 45

3 2 7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 47

3 3 Lưu đồ giải thuật 53

CHƯƠNG 4: THI CÔNG, LẮP ĐẶT HỆ THỐNG 63

4.1 Thi công mạch 63

4 1 1 Sơ đồ PCB và thi công mạch MPPT 63

4 1 2 Sơ đồ PCB và thi công mạch tăn áp 64

4 1 3 Sơ đồ PCB và thi công mạch nghịch lưu 67

4.2 Lắp đặt hệ thống 69

4 2 1 Sơ đồ nối dây tủ đ ện 69

4.2.2 Mạch đ ều khiển và mạch động lực đ ều khiển độn cơ 70

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP 72

5.1 Kết quả hoạt động của mạch MPPT 72

5.2 Kết quả hoạt động của mạch BOOST 73

5.3 Kết quả hoạt động của mạch nghịch lưu 74

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78

6.1 Kết luận 78

6 2 Hướng phát triển 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MẠCH MPPT 80

PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MẠCH BOOST 93 PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MẠCH NGHỊCH LƯU 95

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Thông số kỹ thu t vi iều khiển PIC 16F886

Bảng 2.2 Thông số kỹ thu t vi iều khiển PIC 16F887

Bảng 2.3 Thông số kỹ thu t vi iều khiển DSPIC 30F4011

Bảng 2.4 Thứ t và chứ năng hân ủa LCD 20x4

Bảng 2.5 Bảng trạng thái của OPTO TLP250

Bảng 3.1 Trạng thái hoạt ộng của ộng ơ và tín hiệu iều khiển

Bảng 3.2 Bảng công suất linh kiện

DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

Hình 2.1 ặc tính làm việc I-V của PV và của tải

Hình 2.2 Sơ ồ nguyên lý mạ h iều chỉnh iện áp DC-DC

Hình 2.3 Dạng sóng tín hiệu iều khiển và iện áp ngõ ra

Hình 2.4 Sơ ồ nguyên lý mạch biến ổi DC-DC ẩy kéo

Hình 2.5 Sơ ồ mạch nghị h ưu nửa c u dùng công tắ ơ khí

Hình 2.6 Dạng sóng iện áp ngõ ra khi tải thay ổi

Hình 2.7 Nguyên tắc thay thế công tắ ơ khí ng công tắc bán dẫn

Hình 2.8 Sơ ồ nguyên lý mạch nghị h ưu nửa c u dùng công tắc bán dẫn

Hình 2.9 Sơ ồ nguyên lý mạch nghị h ưu u

Hình 2.10 Dạng sóng tín hiệu iều khiển và iện áp ngõ ra

Hình 2.11 Nguyên tắc tạo xung iều biến

Hình 2.12 Dạng sóng xung ưỡng c c

Hình 2.13 Dạng sóng iều khiển và iện áp ngõ ra b ng phương ph p PWM

Hình 2.14 Nguyên tắc tạo iện p sin ùng xung răng ưa ạng ơn c

Hình 2.15 Sơ ồ nguyên lý mạch nghị ưu 3 pha ùng 6 ông tắc bán dẫn

Hình 2.16 Sơ ồ nguyên lý mạch nghị h ưu 3 pha ùng 3 u nghị h ưu 1 pha Hình 2.17 Dạng sóng iều khiển và iện áp ngõ ra của mạch nghị h ưu p kiểu 6

ước

Hình 2.18 Giản ồ thời gian hoạt ộng cả bộ biến t n iều biến ộ rộng xung

Hình 2.19 Pin năng ượng mặt trời

Hình 2.20 Nguyên lý hoạt ộng của pin năng ượng mặt trời

Hình 2.21 Cấu tạo của acquy

Hình 2.22 Quá trình hoạt ộng của acquy

Hình 2.23 Cảm biến dòng ACS712

Hình 2.24 IC L298N

Hình 2.25 Cấu tạo bên trong của IC L298N

Hình 2.26 Vi iều khiển PIC 16F886

Hình 2.27 Vi iều khiển PIC 16F887

Hình 2.28 Vi iều khiển DSPIC 30F4011

Hình 2.29 MOSFET 70N06 và sơ ồ chân

Hình 2.30 MOSFET IRF4905 và sơ ồ chân

Hình 2.31 LCD 20x4

Hình 2.32 Dạng sóng ghi d liệu vào LCD 20x4

Hình 2.33 OPTO TLP250 và sơ ồ chân

Hình 3.8 Sơ ồ khối hiển thị dùng LCD 20x4

Hình 3.9 Sơ ồ khổi nguồn

Hình 3.10 Sơ ồ nguyên lý khối MPPT

Hình 3.11 Sơ ồ nguyên lý khối tăng p

Hình 3.12 Sơ ồ nguyên lý khổi hiển thị

Hình 3.13 Sơ ồ nguyên lý khổi nghị h ưu

Hình 3.14 Sơ ồ nguyên lý khối nguồn

Hình 3.15 Sơ ồ nguyên lý khối vi iều khiển

Hình 3.16 Lưu ồ tạo xung PWM 40kHz

Hình 3.17 Lưu ồ iều khiển MPPT

Hình 3.18 Lưu ồ o iện áp pin mặt trời

Hình 3.19 Lưu ồ o iện áp acquy

Hình 3.20 Lưu ồ sạc acquy

Hình 3.21 Lưu ồ o òng sạc acquy

Hình 3.22 Lưu ồ iều khiển t ộng

Hình 3.23 Lưu ồ iều khiển b ng tay

Hình 3.24 Lưu ồ phát xung SPWM

Hình 3.25 Lưu ồ xử lý ngắt

Hình 4.1 Layout mạch MPPT

Hình 4.2 Mạch MPPT sau khi thi công

Hình 4.3 Layout mạch phát xung PWM PIC 16F886

Hình 4.4 Mạch phát xung PWM PIC 16F886 sau khi thi công

Hình 4.5 Layout mạch BOOST a

Hình 4.6 Layout mạch BOOST b

Hình 4.7 Mạch BOOST sau khi thi công

Hình 4.8 Layout mạch phát xung SPWM DSPIC 30F4011

Hình 4.9 Layout mạch nghị h ưu PS22056

Hình 4.10 Mạch phát xung SPWM sau khi thi công

Hình 4.11 Mạch nghị h ưu sau khi thi ông

Hình 4.12 Sơ ồ nối dây tủ iện

Hình 4.13 Mạ h iều khiển ộng ơ 3 pha ùng Conta tor

Hình 4.14 Mạ h ộng l c

Hình 4.15 Tủ iện iều khiển hệ thống

Hình 5.1 Thông số iện áp pin mặt trời và acquy

Hình 5.2 Thông số iện áp và dạng sóng PWM iều khiển sạc acquy

Hình 5.7 - a Dạng sóng thể hiện lệch pha UV

Hình 5.7 - b Dạng sóng thể hiện lệch pha UW

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay

Hiện nay, việc sử dụng năng ượng mặt trời trong sinh hoạt àng ngày ược sử dụng phổ biến rộng rãi ặc biệt là Việt Nam, một nước n m trong khu v c c n nhiệt ới nên số giờ chiếu s ng trung ình quanh năm rất cao, khoảng 8-10 tiếng trong 1 ngày Nhưng ể thiết kế ược một hệ thống hoạt ộng tối ưu - tức là thiết kế

bộ Pin mặt trời Tra king ạt hiệu suất cao nhất, người ta sử dụng nhiều phương

ph p Trong ó, phương ph p ò tìm iểm c ại công suất của Pin mặt trời ược xem à phương ph p tối ưu nhất

Sau khi ược tối ưu hóa công suất làm việ , năng ượng iện sau khi ược chuyển hóa muốn sử dụng c n phải qua bộ chỉnh ưu Tùy vào nhu u c u sử dụng

mà có cá mứ iện áp khác khau Kết hợp nh ng yếu tố ó, nhóm em ã họn ề tài

“Th ết kế, chế tạo bộ chỉnh lưu 3 pha ứng dụng công nghệ MPPT cho bộ sạc Acquy” ề tài này kết hợp y ủ các yếu tố trên

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Theo khảo sát của nhóm thì ph n lớn các hệ thống năng ượng mặt trời không có khả năng t chọn ho nó hướng nắng ể các tấm pin ạt ược công suất tốt nhất iều này gây ãng phí khi u tư một hệ thống lớn các tấm pin mặt trời nhưng hiệu suất lại không cao

Mặc dù có nhiều h kh nhau ể tìm ượ iểm làm việc tốt nhất cho hệ thống, ví dụ như ò tìm iểm c ại công suất, o ường ộ s ng, người dùng t

v n hành theo mốc giờ có sẵn Trong ó, phương ph p ò tìm iểm c ại của công suất à phương ph p tối ưu nhất hiện tại Từ ó, nhóm ã tìm hiểu và quyết

ịnh chọn ề tài “Th ết kế chế tạo bộ nghịch lưu 3 pha sử dụng công nghệ MPPT cho bộ sạc Acquy” Với mong muốn có thể áp dụng vào th c tiễn, u tiên

là sử dụng cho hệ thống chiếu sáng trong nhà, và tiếp sau ó à nh ng hệ thống tiêu thu iện năng ớn hơn

1.3 Mục t u n h n cứu

Thiết kế và thi công lu n văn này tạo ra một hệ thống khép kín, t sạ năng ượng cho acquy từ hệ thống PV t v n hành Nguồn iện ượ ưu tr ược chuyển thành iện xoay chiều 3 pha có thể sử dụng ho ộng ơ, óng èn, quạt

1.5 Nhiệm vụ của đề tài

- Thiết kế hệ thống Tracking – Hệ thống pin mặt trời

- Thiết kế mạch sạc acuy

- Thiết kế mạ h tăng p

- Thiết kế mạch nghị h ưu 3 pha

1.6 Bố cục của đồ án

Chươn 1: Tổng quan ề tài: Trình bày về s c n thiết ề tài, vai trò của ề tài

trong cuộc sống ồng thời nêu ra ượ phương ph p tiếp c n và th c hiện ề tài theo từng ước

Chươn 2: Cơ sở lý thuyết: Nêu ra khái niệm về công nghệ MPPT, biến ổi iện

áp một chiều, thiết bị nghịch ưu, pin mặt trời, acquy và các linh kiện sử dụng

Chươn 3: Thiết kế hệ thống: Trình bày thiết kế các mạ h iện trong ồ án bao

gồm mạ h tăng p, mạch nghị h ưu, mạch MPPT và sạc acquy

Chường 4: Thi công, lắp ặt hệ thống: Trình bày kết quả thi công các ph n tử

trong hệ thống, sơ ồ kết nối các khối với nhau

Chươn 5: Kết quả, so sánh, th c nghiệm: Kết quả so sánh, th c nghiệm, phân

tích, tổng hợp ưa ra kết quả hoạt ộng của hệ thống, dạng sóng các tín hiệu iều khiển

Chươn 6: Kết lu n và hướng phát triển: Chương này sẽ ưa ra các kết quả ạt

ược sau khi th c hiện ồ n, hướng phát triển và mở rộng của ồ án

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Công nghệ MPPT

MPPT Maximum Power Point Tra king à phương ph p ò tìm iểm làm việc

có công suất c ại của hệ thống iện mặt trời thông qua việ óng mở khóa iện

tử của bộ biến ổi DC/DC Phương ph p MPPT ược sử dụng rất phổ biến trong hệ thống PV làm việ ộc l p và ang n ược áp dụng trong hệ quang iện làm việc với Khi một àn PV ược mắc tr c tiếp vào một tải thì iểm làm việc của dàn PV

ó à giao iểm gi a ường ặc tính làm việc I-V của PV và ặc tính I-V của tải Nếu tải là thu n trở thì ường ặc tính tải là một ường thẳng với ộ dốc là 1/Rtải

Hình 2.1 ặc tính làm việc I-V của PV và của tải

Từ ặc tính I -V cho thấy có một iểm gọi à iểm công suất c ại maximum power point , à iểm mà khi hệ thống hoạt ộng tại iểm ó thì ông suất ra của PV là lớn nhất Các yếu tố về thời tiết ảnh hưởng rất lớn tới hoạt ộng của PV Trong ó, nhiệt ộ và ường ộ bức xạ mặt trời là nh ng yếu tố tiêu biểu ảnh hưởng mạnh nhất tới ặc tính I-V dẫn tới s thay ổi vị trí MPP của PV Trong

(MPP-h u (MPP-hết các ứng dụng người ta mong muốn tối ưu (MPP-hóa òng ông suất ra từ PV tới tải ể àm ượ iều ó òi hỏi iểm hoạt ộng của hệ thống phải ược thiết l p tại iểm MPP Có nhiều thu t to n ược nghiên cứu và ứng dụng trong th c tế Trong

ồ án này, sử dụng phương ph p ơn giản nhất à o U-I, từ ó tính ược công suất, sau ó so s nh với công suất tối a ủa tấm pin mặt trời và iều chỉnh hệ thống pin mặt trời quay theo hướng có công suất tối ưu nhất (Nguyễn Viết Ngư, Lê Thị Minh Tâm, Tr n Thị Thường, Nguyễn Xuân Trường, 2015)

2.2 Bộ biến đổ đ ện áp một chiều

2.2.1 Khái niệm chung

Trong nhiều trường hợp phụ tải c n iện một chiều từ nguồn iện một chiều iện

p hay òng iện thay ổi với công suất lớn mà không dùng biến trở ể iều chỉnh ược vì hiệu suất thiết bị à iều phải quan tâm

Bộ biến ổi iện áp một chiều ùng ể iều khiển giá trị trung ình iện áp một chiều ở ngõ ra từ một nguồn iện áp một chiều không ổi ở ngõ vào Thiết bị ổi iện một chiều ra iện một chiều ược lắp ráp theo nhiều sơ ồ rất a ạng iện áp một chiều ngõ vào có thể từ mạch chỉnh ưu không iều khiển, có thể từ nguồn cố ịnh như acquy

iện áp trên tải có dạng xung hình thành từ qu trình óng ngắt liên tục nguồn iện áp một chiều không thay ổi ở ngõ vào Do ó, ộ biến ổi òn ược gọi là bộ biến ổi iện áp một chiều DC - DC dạng xung hay còn gọi là bộ ăm hopper iện áp một chiều

Bộ ăm xung p một chiều ược sử dụng nhiều trong các máy nâng v n chuyển, trong truyền ộng iện máy cắt gọt kim loại, trong giao thông ường sắt, ô tô chạy iện, xe iện bốc dỡ hàng, trong kỹ nghệ iện hóa

Dưới ây à sơ ồ nguyên tắc mạ h iều chỉnh iện áp DC - DC:

Hình 2.2 Sơ ồ nguyên lý mạ h iều chỉnh iện áp DC-DC.

Hình 2.3 Dạng sóng tín hiệu iều khiển và iện áp ngõ ra

Uo Do

Khi thay ổi t n số óng ngắt của IGBT thì iện áp trên tải có dạng xung như hình trên Giá trị trung bình của iện áp cấp cho tải tính cho một chu kỳ là:

U0 = ∫ = = =DUin; (2.1) D: Hệ số chu kỳ hay tỷ số thời gian dẫn (duty cycle) trên thời gian làm việc

V y ể iều chỉnh iện áp cấp cho tải có thể ùng 3 phương ph p:

 Phương ph p iều chỉnh ộ rộng xung: thay ổi tON trong khi gi nguyên T

 Phương ph p iều chỉnh t n số xuất hiện xung p: Thay ổi T trong khi gi nguyên tON hoặ thay ổi tOFF trong khi gi nguyên tON

 Phương ph p iều chỉnh thời gian xung: Thay ổi cả tON và T, khi tON và T thay ổi thì D thay ổi và U0 thay ổi

Khi thay ổi ượ iện áp trung bình cấp cho tải sẽ iều chỉnh công suất trung bình của tải Nếu tải à ộng ơ DC thì sẽ iều chỉnh ược tố ộ của ộng ơ (Hoàng Ngọ Văn, 2014

2 2 2 Sơ đồ đẩy kéo

Hình 2.4 Sơ ồ nguyên lý mạch biến ổi DC-DC ẩy kéo

Các khóa bán dẫn S1 và S2 luân phiên dẫn trong một chu kỳ tạo sứ iện ộng cảm ứng ở cuộn thứ cấp biến áp

3 2

+

S2

n1 n2 0 n1 n2 0

PWM

Mạch hoạt ộng ở t n số cao nên biến áp sử dụng trong sơ ồ là biến áp xung lõi ferit

Các diode D1, D2 mắ song song ngược với S1, S2 có chứ năng thu hồi năng ượng và bảo vệ linh kiện Diode D3, D4 vừa là diode chỉnh ưu, vừa là diode san

b ng òng iện Người ta chứng minh r ng:

 ID3 trung bình = ID4 trung bình = DIt; (2.5)

 UD3max = UD4max = 2mU; (2.6)

2.3 Thiết bị nghịch lưu

2.3.1 Khái niệm chung

Thiết bị nghị h ưu à thiết bị biến ổi iện áp một chiều ra xoay chiều, trong ó việc chuyển mạch gi a các linh kiện óng ngắt ược th c hiện một h ộc l p không phụ thuộc bất cứ nguồn iện xoay chiều có sẵn nào Do v y nó ược gọi là thiết bị nghị h ưu ộc l p

Các loại thiết bị nghịch lưu:

Thiết bị ổi iện từ bình acquy 12, 24 hặ 48V ra iện xoay chiều t n số 50Hz iện p 220V ùng ể cấp iện d phòng khi mất iện ưới, dùng cấp nguồn cho các thiết bị như tivi, amp i

Thiết bị ổi iện một chiều ra iện xoay chiều cấp cho phụ tải cộng hưởng t n

số và iện áp có thể thay ổi cho b ng t n số cộng hưởng của phụ tải phù hợp với tình trạng phụ tải như ò nấu thép trung t n ó à thiết bị nghị h ưu ộng hưởng cao t n

Thiết bị biến ổi iện một chiều ra xoay chiều có t n số và iện p thay ổi

ượ ể cấp iện ho ộng ơ không ồng bộ hay ồng bộ 3 pha iện 1 chiều ược cấp từ ưới iện xoay chiều 220V, 50Hz qua bộ chỉnh ưu ọc phẳng ể ó iện xoay chiều t n số thay ổi ược từ 1 ến 400Hz, iện p thay ổi theo yêu c u của ộng

ơ ó tố ộ thay ổi vô cấp (Hoàng Ngọ Văn, 2014

2.3.2 Nguyên tắc hoạt động của bộ nghịch lưu một pha cầu

Linh kiện trong bộ nghị h ưu ó khả năng kí h óng và kích ngắt òng iện qua

nó, tứ óng vai trò một công tắc Trong các ứng dụng công suất nhỏ và vừa, có thể

sử dụng transistor BJT, MOSFET, IGBT là công tắc và ở phạm vi công suất lớn có thể sử dụng GTO, IGCT hoặc SCR kết hợp với bộ chuyển mạch

Linh kiện phải làm việ óng ngắt iều biến ộ rộng xung ể tăng hiệu suất và công suất thiết bị

Với tải tổng quát, mỗi công tắc còn trang bị một diode mắ song song ngược với

nó Các diode này tạo thành mạ h hnhr ưu u không iều khiển có chiều dẫn iện ngược lại với chiều dẫn iện của các công tắc Nhiệm vụ của bộ chỉnh ưu u diode

là tạo iều kiện thu n lợi ho qu trình trao ổi công suất ảo gi a nguồn một chiều

và tải xoay chiều, qua ó hạn chế qu iện áp phát sinh khi kích ngắt các công tắc

Có nhiều sơ ồ làm việc nghị h ưu ơ ản Tuy nhiên ta chỉ khảo sát một số

mạ h ể hiểu ược nguyên lý chung (Hoàng Ngọ Văn, 2014

2 3 2 1 Sơ đồ nửa cầu dùng nguồn đô

2 3 2 1 1 Sơ đồ nguyên lý

ể ơn giản hóa vấn ề ta tạm dùng tiếp iểm ơ khí S1 và S1’ mắ theo sơ ồ ưới ây:

Hình 2.5 Sơ ồ mạch nghị h ưu nửa c u dùng công tắ ơ khí

S1 và S1’ uân phiên nhau ẫn iện S1 dẫn dòng từ A qua B, S1’ ẫn dòng từ B qua A Sau ây à ạng iện p Ut, òng It trong trường hợp phụ tải khác nhau

A B

Nếu phụ tải à iện trở tu n thì òng iện ũng ó ạng ch nh t V y òng iện hiệu dụng b ng:

Như v y mỗi linh kiện ngắt dẫn phải mắc song song với một io e ể có thể dẫn òng ngược chiều Diode này gọi là diode thu hồi năng ượng, làm chứ năng ẫn òng ngược từ phụ tải có thành ph n cảm kháng về nguồn iện U, òng ngược này

à òng năng ượng tí h ũy vào phụ tải, à năng ượng phản kh ng sau khi iện áp

ổi từ ương sang âm hay ngược lại

Nếu thiếu io e thì khi ến quá trình hoàn trả năng ượng dòng sẽ bị gi n oạn sinh ra iện p tăng vọt

lớn phá hủy linh kiện bán dẫn V y diode thu hồi năng ượng còn có chứ năng ảo vệ linh kiện ngắt dẫn tr nh iện p tăng vọt (Hoàng Ngọ Văn, 2014

2.3.2.1.3 Nguyên tắc tay thế công tắc có khí bằng công tắc bán dẫn

Như v y tiếp iểm ơ khí phải thay b ng bộ ôi transistor - diode hay SCR - diode, mắc song song ngược chiều nhau như hình ưới ây:

Hình 2.7 Nguyên tắc thay thế công tắ ơ khí ng công tắc bán dẫn

Nếu phụ tải cảm kh ng thì sơ ồ nửa c u dùng transistor phải ùng như sau:

D

C

D G

D

A

 Ưu iểm của sơ ồ:

 iện vào tr c tiếp phụ tải, không qua máy biến áp, hiệu suất cao

 Nhượ iểm:

 Phải có 2 nguồn iện 1 chiều

 Ut = Uvào iện áp ra không thể tăng hay giảm nếu iện áp nguồn Uvào không thích hợp với phụ tải Người ta chỉ ùng sơ ồ nửa c u khi có 2 nguồn iện một chiều iện áp thích hợp với phụ tải như ộ chỉnh ưu ra

2 iện p ối xứng

(Hoàng Ngọ Văn, 2014

2 3 2 2 Sơ đồ cầu

2 3 2 2 1 Sơ đồ nguyên lý

Ta ã iết tác dụng của diode thu hồi năng ượng ối với linh kiện óng ngắt Do

ó ta nghiên ứu ngay sơ ồ c u dùng linh kiện bán dẫn

Hình 2.9 Sơ ồ nguyên lý mạch nghịch ưu u

C transistor S1 và S1’ uân phiên nhau ẫn iện với S2 và S2’, mỗi ôi ẫn trong một nửa chu kỳ (Hoàng Ngọ Văn, 2014

 Bán kỳ sau: < t < T

 ôi transistor S2 và S1’ ngưng ẫn, ôi S1 và S2’ ẫn iện dòng từ

c ương nguồn U qua S1, qua phụ tải từ B ến A, qua S2’ về c c

âm nguồn U Ut = -U; Ut = U

 iện p ra ũng ó ạng ch nh t như sơ ồ nửa cẩu Dòng trong các trường hợp phụ tải ũng giống như sơ ồ trước

Ƣu đ ểm: Sơ ồ c u dẫn iện tr c tiếp vào phụ tải không qua bộ biến áp, vì v y

có hiệu suất cao và chỉ c n có một nguồn iện một chiều

Nhƣợc đ ểm: Ut = U o ó không sử dụng ượ khi iện áp vào không thích

hợp với phụ tải, hơn n a c n tới 4 linh kiện ngắt dẫn gây sụt p ao khi iện áp vào thấp

(Hoàng Ngọ Văn, 2014

t t

0

Hình 2.10 Dạng sóng tín hiệu iều khiển và iện áp ngõ ra

2 3 3 Đổ đ ện một chiều ra đ ện xoay chiều một pha dạng sin

Nhiều phụ tải như ộng ơ không ồng bộ, máy biến áp yêu c u iện áp dạng sin

mà sơ ồ ã nói qua hỉ ho ra iện áp dạng ch nh t

Ta không thể dùng transistor làm việc ở vùng tuyến tính như mạch khuế h ại, hay dùng mạch khuế h ại tuyến tính ể phát hiện iện áp dạng sin vì phương ph p này dẫn ến hiệu suất rất thấp, ồng thời công suất ra của thiết bị ũng ị hạn chế rất nhiều (Hoàng Ngọ Văn, 2014

2.3.3.1 Nguyên tắc tạo xun đ ều biến (đ ều chế độ rộng xung - PWM)

+

Hình 2.11 Nguyên tắc tạo xung iều biến

Trên ây à iện p răng ưa và xung iện áp ra dạng ơn , thay ổi ộ rộng xung U0 b ng h tăng giảm iện áp U k Ta ũng ó thể iều biến ộ rộng xung răng ưa ưỡng c như hình ưới Trong ó URC có dạng tam gi ối xứng còn ược gọi à iện p mang sóng mang Còn iện áp U k òn ược gọi à iện áp chẩn iều khiển) Nếu ổi chỗ u vào của hai iện áp trên thì U0 sẽ ngược pha

Hình 2.12 Dạng sóng xung ưỡng c c

Xét quá trình trong một chu kỳ của iện áp mang URC Khi so sanh iện áp

U k và URC, chúng giao nhau tại hoành ộ Ɵ = ɑ và Ɵ = 2π - ɑ C giao iểm này quyết ịnh trị số trung bình của iện áp ra trên phụ tải:

Trong ó URCmax à iên ộ của iện áp mang Biểu thức trên cho thấ giá trị trung bình của iện áp ra trên tải, trong một chu kỳ của iện áp mang tỷ lệ với iện áp chuẩn U k

Nếu iện áp chuẩn có dạng hình sin thì iện áp trung bình ũng ó ạng hình sin như hình ưới Muốn iều chỉnh iên ộ của iện áp ra c n t ộng vào tỷ số (

-U

Ura

U đk (sin chuẩn) U RC (tam giác)

Hình 2.13 Dạng sóng iều khiển và iện áp ngõ ra b ng phương ph p PWM 2.3.3.2 Nguyên tắc đ ều biến tạo đ ện áp s n dùn xun răn cƣa dạn đơn cực

ể ó iện áp ra có dạng g n sin các linh kiện óng ngắt phải iều chế ộ rộng xung, trong mỗi bán kỳ làm việc c n chọn một số xung lẻ ể ó xung ối xứng với tâm mỗi bán kỳ iều này có tác dụng tạo ra iện áp dạng hàm lẻ, như v y sẽ không còn sóng hài chẵn trong chuỗi Fourier ộ rộng xung biến thiên theo hàm sin như ối với trường hợp iều khiển xung ơn hình ưới

Sóng hài cơ bản U

Trục đối xứng của các xung trong bán kỳ 2 Ut

Hình 2.14 Nguyên tắc tạo iện áp sin dùng xung răng ưa ạng ơn c

Mỗi bán kỳ có số xung lẻ à 5, xung ối xứng với ường thẳng ứng qua T/4, 3T/2 , như v y Ut không còn sóng hài chẵn

Kỹ thu t iều chế xung không nh ng ho iện áp ra Ut có dạng g n sin nhất mà

òn thay ổi ượ iện áp ra, t n số iện áp ra cho phù hợp với phụ tải

Tóm lại: Phương ph p iều biến ộ rộng xung là so sánh một sóng din chuẩn (U k) có t n số b ng t n số của iện áp ra nghị h ưu mong muốn với một iện áp răng ưa ạng tam gi ối xứng (URC) t n số cao (2÷10kHz)

Phương ph p iều biến ộ rộng xung thường sử dụng hai dạng, à xung iều biến

ra một c tính và xung iều biến ra hai c c tính Theo dạng áp ra một c c tính,

nh ng khoảng iện áp sin chuẩ ao hơn iện p răng ưa thì kí h iều khiển các linh kiện hoạt ộng ể ưa p ra tải

Trong nh ng khoảng iện áp sin chuẩn thấp hơn iện p răng ưa thì ngắt linh kiện bán dẫn ể iện áp ra tải b ng không iện áp ra tải sẽ ược tạo thành riêng cho nửa chu kỳ ương và nửa chu kỳ âm

Theo dạng áp ra hi c tính, iện áp ra sẽ là +U khi sin chuẩn ao hơn xung răng

ưa và à -U khi sin chuẩn thấp hơn (Hoàng Ngọ Văn, 2014

Ta có thể dùng 3 c u nghị h ưu 1 pha ể ó iện 3 pha theo sơ ồ sau:

 Ba pha phải mắc riêng rẽ, không ược mắc thành hình sao hay tam giác

 iện 3 pha lệ h pha nhau 120 ộ Việ iều khiển c u 1 pha b ng phương ph p iều chế ộ rộng xung

Hình 2.16 Sơ ồ nguyên lý mạch nghị h ưu 3 pha ùng 3 u nghị h ưu 1 pha

(Hoàng Ngọ Văn, 2014

2 3 5 Đ ều chỉnh đ ện áp của thiết bị nghịch lưu

2.3.5.1 Khái niệm chung

Có nhiều trường hợp c n phải iều chỉnh tỷ lệ V/f Do yêu c u của phụ tải khi t n

số thay ổi iện áp phải thay ổi theo quy lu t phù hợp Do v y c n phải ặt vấn ề iều chỉnh iện áp trong các mạch nghị h ưu

U

Pha 2

Pha 3 Pha 1

Đ ều biến độ rộng xung theo hàm sine

Phương ph p này ó thể thay ổi iện ra mà vẫn gi nguyên vẹn dạng iện áp với các thành ph n sóng hài

Đ ều chỉnh đ ện áp vào

Phương ph p này n bộ ph n iều chỉnh ượ iện áp một chiều ngõ vào như

bộ hnhr ưu ó iều khiển hay mạch chuyển ổi iện áp DC - DC

Đ ều chỉnh độ rộn xun đơn

iều chỉnh góc lệch pha gi a 2 nửa c u nghị h ưu

Đ ều chỉnh nhiều xung

ể không còn thành ph n hài chẵn ở iện áp ra ta chọn số xung lẻ trong mỗi nửa chu kỳ ể xung ối xứng với nhau qua trục thẳng ứng cắt gi a mỗi bán kỳ Các xung có bề rộng b ng nhau Muốn tăng hay giảm iện áp ra ta thay ổi bề rộng của tất cả xung Lưu ý ây à phương ph p iều chỉnh iện áp hiệu dụng, khác với phương ph p iều chế về rộng xung theo hàm sin

Qua việc xử lý b ng phương ph p thay ổi bề rộng xung ơn hay nhiều xung người ta chỉ thay ổi iẹn áp hiệu dụng ra tải iện áp ra có dạng xung, trị trung ình iện áp xung vẫn biến thiên thao ường biểu diễn dạng ch nh t (Hoàng Ngọc Văn, 2014

2 3 6 Đ ều khiển cầu nghịch lưu 3 pha bằn phươn háp đ ều khiển theo biên

độ

2.3.6.1 Nguyên tắc chung

Phương ph p ược gọi tắt à phương ph p iều biên Khác với phương ph p sử dụng kỹ thu t iều chế ộ rộng xung (PWM), chỉ c n nguồn iện p DC không ổi, phương ph p iều iên òi hỏi iện áp nguồn DC iều chỉnh ượ ộ lớn của iện

p ra ượ iều khiển b ng h iều khiển nguồn iện áp DC Ví dụ như sử dụng

bộ hnhr ưu ó iều khiển hoặc kết hợp bộ chỉnh ưu không iều khiển với bộ iều chỉnh iện áp DC - DC

Bộ nghị h ưu p th c hiện chứ năng iều khiển t n số iện áp ra Các khóa bán dẫn trong cặp khóa bán dẫn cùng pha tải ượ kí h óng với thời gian b ng nhau và ăng một nửa chu kỳ iện áp ra Vì v y mạ h iều khiển kí h óng khóa n dẫn trong bộ nghị h ưu p ơn giản

Bộ nghị h ưu p 3 pha iều khiển theo iên ộ òn ược gọi là bộ nghị h ưu p

s u ước (sixstep voltage inverter) T n số iện p ra ơ ản b ng n số óng ngắt các linh kiện Các thành ph n sóng hài bội ba và b c chẵn không xuất hiện trên iện

áp dây cung cấp cho tải

Các bộ biến ổi một chiều - xoay chiều ngồn áp ba pha có thể tảo ra nhờ ghép 3

sơ ồ bộ biến ổi một chiều - xoay chiều nguồn áp một pha lại với nhau, nhưng phổ biến trong th c tế à ùng sơ ồ c u ba pha Tải 3 pha có thể mắc sao hay tam giác Các diode mắ ngược song song với các khóa bán dẫn S, th c hiện chứ năng trao ổi công suất phản kháng gi a tải với nguồn C phương h p iều khiển kích dẫn các khóa bán dẫn tương t như ối với bộ biến ổi một chiều - xoay chiều một pha (Hoàng Ngọ Văn, 2014

2.3.6.2 Nguyên tắc hoạt động của mạch

ể tạo ra iện áp xoay chiều 3 pha lệch nhau 120o, người ta phân phối xung iều khiển mở các khóa bán dẫn, dẫn dòng trong một ph n nửa chu kỳ Thông thương à cho các khóa bán dẫn dẫn trong 1/2 hay 1/3 chu kỳ, tương ứng với góc dẫn (khoảng thời gian dẫn) của các khóa bán dẫn là 180o hay 120o

Theo sơ ồ dẫn của các khóa bán dẫn ở hình a, ứng với góc dẫn 180o

Mỗi linh kiện óng ngắt, dẫn 180o và không dẫn 180o trong mỗi chu kỳ làm việc sau linh kiện S1, S2, S3 nối với c ương nguồn U và S1’, S2’, S3’ nối với c c âm luân phiên nhau dẫn iện theo thứ t chuyển mạch t nhiên trong c u 3 pha

Trên hình 2.17.b, c, d biểu diễn dạng sóng iện áp dây, là hiệu của hai iện áp pha tương ứng

Phương ph p iều khiển 6 ướ thường ược áp dụng ể cấp iện ộng ơ không ồng bộ 3 pha Tuy nhiên phương ph p yêu c u có nguồn iện một chiều U iều chỉnh ượ iện áp (Hoàng Ngọ Văn, 2014

S1 S3' S2 S1' S3 S2 '

0o0

60oT/6

120oT/3

180oT/2

240o2T/3

300o5T/6

360oT

420o7T/6

2 3 7 Đ ều khiển cầu nghịch lưu 3 pha bằn phươn pháp đ ều chế độ rộng xung theo hàm sin (Sin PWM)

2.3.7.1 Nguyên tắc chung

Phương ph p này ó thể ho ra iện áp g n dạng sin và ồng thời iều chỉnh

ượ iện áp ra, do v y không c n nguồn iện một chiều iều chỉnh iện áp Tuy nhiên phương ph p này ó một số yeu c u ể vừa ó iện áp 3 pha cân b ng vừa không có sóng hài chẵn ó à số xung iều khiển trong mỗi bán kỳ iện xoay chiều phải là bội số của 3 và là số lẻ

Do số xung là bội số của 3 mà ta ó iện áp 3 pha cân b ng lệch pha nhau 120okhông có sóng hài lẻ ể hiểu nguyên ý iều khiển này c n phải kết hợp kỹ thu t iều khiển iều chế ộ rộng xung ã nói ở ph ntrước với 6 ướ iều khiển c u 3 pha

Lưu ý r ng khi thay ổi t n số iện áp ra, mạ h iều khiển ũng phải thay ổi cho phù hợp với iều kiện số xung lẻ và là số bội của 3 ể loại sóng hài chẵn và có iện áp 3 pha cân b ng

Ngày nay nghị h ưu p a pha thường ược dùng chủ yếu với biến iệu bề rộng xung, bảo ảm iện áp ra có dạng hình sin ể ảm bảo iện áp ra có dạng không phụ thuộc vào tải người ta thường dùng biến iệu bề rộng xung hai c tính, như

v y mỗi pha của sơ ồ ba pha có thể ượ iều khiển ộc l p với nhau

Vấn ề chính trong biến iệu bề rộng xung ba pha là phải có ba sóng sin chuẩn

ó iên ộ chính xác b ng nhau và lệch pha nhau chính xác 120o trong toàn bộ giải iều chỉnh C n phải bảo ảm dạng xung iều khiển ra ối xứng và khoảng dẫn của mỗi khóa bán dẫn phải ượ x ịnh chính xác

Giản ồ kí h óng khóa n ẫn của bộ nghị h ưu a trên ơ sở so sánh hai tín hiệu ơ ản:

 Sóng mang URC (carrier signal) có t n số cao

 Sóng iều khiển U k (reference signal) hoặ sóng iều chế (modulating signal) dạng sin

Hình 2.18 Giản ồ thời gian hoạt ộng cả bộ biến t n iều biến ộ rộng xung

Sóng mang có thể ở dạng tam giác T n số sóng mang àng ao, ượng sóng hài

b c cao bị khử càng nhiều Tuy nhiên, t n số óng ngắt cao làm tỏn hao phát sinh

o qu trình óng ngắt tăng

Sóng iều hiển mang thông tin về ộ lớn, trị số hiệu dụng và t n số sóng hài ơ bản củ iện áp ngõ ra (Hoàng Ngọ Văn, 2014

2.4 Giới thiệu linh kiện và thiết bị

2 4 1 P n năn lƣợng mặt trời

 Giới thiệu

Hình 2.19 Pin năng ượng mặt trời

Pin năng ượng mặt trời (solar panel) bao gồm nhiều tế ào quang iện (solar cells) - là ph n tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số ượng lớn các cảm biến ánh sáng là diode quang, th c hiện biến ổi năng ượng ánh sáng thành năng ượng iện Hiệu iện thế, ường ộ òng iện hoặ iện trở của pin mặt trời thay ổi phụ thuộ vào ường ộ ánh sáng chiếu lên chúng Tế ào quang iện ược ghép lại thành khối ể trở thành pin mặt trời Tế ào quang iện có khả năng hoạt ộng ược ưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo

Hình 2.20 Nguyên lý hoạt ộng của pin năng ượng mặt trời

 Ứng dụng của p n năn lƣợng mặt trời

C pin năng ượng mặt trời có nhiều ứng dụng trong th c tế Do giá thành còn

ắt, húng ược dùng cho các vùng mà iện ưới khó vươn tới như trên núi ao, ngoài ảo xa hoặc phục vụ các hoạt ộng trên không gian C pin năng ượng mặt trời ược thiết kế như nh ng module thành ph n, ược ghép lại với nhau tạo thành tấm năng ượng mặt trời có diện tích lớn, thường ặt trên nó tòa nhà nơi húng hứng ược ánh sáng nhiều nhất và kết nối với bộ chuyển ổi của mạng ưới iện Các tấm pin mặt trời ngày nay ược lắp thêm bộ ph n iều khiển ể có thể t xoay theo hướng ánh sáng (Pin mặt trời, wikipedia)

2.4.2 Acquy

 Giới thiệu

Acquy là nguồn năng ượng có tính thu n nghịch Nó tích tr năng ượng ưới dạng hóa năng và giải phóng năng ượng ưới dạng iện năng Dòng iện acquy tạo

ra do phản ứng iện phân gi a v t liệu trên bản c c và dung dịch H2SO4

Hiện nay chúng ta có nhiều loại acquy, nhưng ó hai oại ơ an à a quy axit và acquy kiềm A quy ược làm từ nhiều tế bào acquy (cells), ta gọi ó à nh ng

a quy ơn ượ ặt trong một vỏ bọc b ng cao su cứng hay nh a cứng Mỗi acquy

ơn ó iện thế khoảng 2V A quy 12V ó 6 a quy ơn mắc nối tiếp Muốn ó iện thế ao hơn ta mắc nối tiếp nhiều a quy ơn với nhau

+

-Hình 2.21 Cấu tạo của acquy

 Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.22 Quá trình hoạt ộng của acquy

 Hoạt động của acquy chia làm 4 quá trình:

 Ở trạng th i ược nạp y, các bản c c ắc quy ở trạng thái hóa họ như hình trên (c ương à P O2, c âm là Pb), trong các quá trình phóng iện và nạp iện cho acquy, trạng thái hóa học của các c c bị thay ổi

 Qu trình phóng iện sẽ diễn ra nếu như gi a hai c c của acquy có thiết bị tiêu thụ iện, phản ứng hóa học diễn ra như sau:

 Tại c ương: 2P O2 + 2H2SO4  2PbSO4 + 2H2O + O2

 Tại c c âm: Pb + H2SO4  PbSO4 + H2