M CăL C QUY TăĐ NHăGIAOăĐ TÀI .iii LÝ L CH KHOA H C i L IăCAMăĐOAN iii L I C Mă N iv TÓM T T v ABSTRACT vi M C L C vii DANH SÁCH CÁC CH VI T T T xii DANH M C HÌNH xiii DANH M C CÁC B NG xvii Ch ngă1 T NG QUAN V LƾNHăV C NGHIÊN C U 1.1 T ng quan v lƿnhăv c nghiên c u 1.2 Các k t qu nghiên c u ng d ngătrongăvƠăngoƠiăn c 1.2.1 Các k t qu nghiên c u ng d ngătrongăn c 1.2.2 Các k t qu nghiên c u ng d ngăngoƠiăn c 1.3 M căđíchăc aăđ tài 12 1.4 Nhi m v gi i h n c aăđ tài 12 1.4.1 Nhi m v 12 1.4.2 Gi i h n c aăđ tài 13 1.5 Ph ngăphápănghiênăc u 13 1.6 Đi m m i c aăđ tài 13 1.7 Giá tr th c ti n c aăđ tài 13 1.8 Bố c c c a lu năvĕn 14 vii Ch ngă2 15 C ăS LÝ THUY T C A LU NăVĔN 15 2.1 Lý thuy t v Mặt tr i ngu n b c x Mặt tr i 15 2.1.1 Lý ch nănĕngăl ng mặt tr i 15 2.1.2 Mặt tr i 15 2.1.3 Ngu n b c x Mặt tr i 16 2.2ăC ăs lý thuy t c aăPinănĕngăl 2.2.1ăPinănĕngăl ng Mặt Tr i 18 ng Mặt tr i gì? 18 2.2.2 L ch s v pinănĕngăl ng Mặt Tr i 19 2.2.3 N n t ng c aăpinănĕngăl ng Mặt tr i 19 2.2.4 V t li u ch t oăpinănĕngăl ngămặt tr i 21 2.2.5 C u t o nguyên lý ho tăđ ng c aăpinănĕngăl ngăMặt tr i 22 2.2.5.1 C u t o 22 2.2.5.2 Nguyên lý ho tăđ ng 23 2.2.6 Hi u su t c aăpinănĕngăl 2.2.7ă uăvƠănh 2.2.7.1 ng Mặt tr i 25 căđi m c aăpinănĕngăl u m c a nĕng l 2.2.7.2 Nh ng Mặt Tr i 26 ng Mặt tr i 26 c m c a pin nĕng l ng mặt tr i 27 2.2.8ăĐặc tính làm vi c c a pin mặt tr i 27 2.3 Lý thuy t v công su t c căđ i c aăpinănĕngăl ng Mặt tr i 31 2.3.1 Tầm quan tr ng c a vi c dò tìm công su t c căđ i 31 2.3.2 Thu t toánăPerturbă&ăObserveă(P&O)ăđ tìmăđi m công su t c căđ i 32 2.4 Lý thuy t v bi năđ iăđi n áp h thốngăpinănĕngăl ng Mặt tr i 35 2.4.1 B bi năđ iăđi n áp DC/DC 35 2.4.2 B bi năđ i áp DC/DC boost converter 36 2.5 Gi i thi uăđ ngăc ăb măn c tính toánătrênăc ăs lý thuy t 39 viii 2.5.1ă uăđi m c aăđ ngăc ăđi n xoay chi uăvƠăđ ngăc ăđi n m t chi u 39 2.5.1.1ă uăđi m c aăđ ngăc n xoay chi u 39 2.5.1.2ă uăc aăđ ngăc ăđi n m t chi u 39 2.5.2 C u t o c aămáyăb măn c 39 2.5.3 Nguyên lý ho tăđ ng c aăb mămƠng 41 2.5.3 M t số l iăđi m c aămáyăb mămƠng 43 2.5.4 Đặt tính vi c c aăb mămƠng 43 2.6 C ăs ălỦăthuy tătínhătoánăh ăthốngăpinănĕngăl 2.6.1 Tínhăt ngăl ngăMặtătr i 45 ngătiêuăth ăđi n c aăt tăc ăcácăthi tăb ăs ăd ngăm iăngƠy 45 2.6.2 TínhăsốăWatt-hourăcácăt măpinămặtătr iăph iăcungăc păchoătoƠnăt iăm iăngƠy 45 2.6.3 Tính toán kích c t m pin mặt tr i cần s d ng 45 2.6.4 Tính toán c qui (battery) 46 2.7 Lý thuy t v h ng d n s d ng b oăd ỡng c qui 47 2.7.1 Nguyên lý ho tăđ ng c a c qui 47 2.7.2ăH ng d n cách n păđi n cho căquiătr 2.7.3ăH ng d n cách n păđi n c qui trog trình s d ng 49 c s d ng 47 2.7.4 B o qu n 50 Ch ngă3 51 THI T K CH T OăMỌăHỊNHăB MăN C 51 3.1 Các yêu cầu kỹ thu t ch t oămôăhìnhăb măn c 51 3.1.1 Yêu cầu v kỹ thu t 51 3.1.2 Yêu cầu v kinh t 51 3.2 S ăđ c a mô hình 51 3.2.1ăS ăđ nguyên lý làm vi c c a mô hình 51 3.2.2ăS ăđ k t c u c a mô hình 52 3.2.3Tính h thốngăpinănĕngăl ng mặt tr i s d ng cho mô hình 54 ix 3.3 Ch n thi t b cho mô hình 55 3.3.1 Ch n Thông số kỹ thu tăchoăpinănĕngăl ng Mặt Tr i 55 3.3.2 Ch n thông số kỹ thu tăchoămáyăb măn c 57 3.3.2.1 Tính toán ống hút c aămáyăb m 58 3.3.2.2ăTínhătoánăvòiăphunăn c 58 3.3.3 Ch n c qui 59 3.4 Thi công bo m ch cho mô hình 60 3.4.1 Ch n linh ki năđi n t cho bo m ch 60 3.4.2 Yêu cầu c a c a linh ki n n t 60 3.4.3 M chăđi u n công su t 60 3.4.3.1 Tính toán ch n linh ki năđi n t cho m ch công su t 61 3.4.3.2 Gi i thu tăch ngătrìnhăđi u năđi n áp c a m ch công su t 63 3.4.3.3 Nguyên lý ho tăđ ng c a m chăđi u n công su t 63 3.4.4 M ch ngu năchoăviăđi u n 64 3.4.5 M ch C m bi n dòng ACS756-50 65 3.4.6 M chăResetăchoăviăđi u n hi n th LCD 16x2 65 3.4.7 S ăđ m chăđi u n relay 67 3.4.7.1 Gi n thu tăđ u n relayăb m 68 3.4.7.2 M chăđi u n Relay l yăđi n áp từ pin c păchoăb m 68 3.4.7.4 M chăđi u n Relay l yăđi n áp từ pin n p cho c qui 71 3.4.8 S ăđ m ch nút nh năb m 72 3.4.λăăS ăđ m ch nút nh nătĕngăth iăgianăb m 72 3.4.10ăăS ăđ m ch nút nh n th iăgianăb măgi m 73 3.4.11 Gi n thu tăđi u n nút nh n hẹn không hẹn th iăgianăb m 74 3.5 Quy trình làm mach 74 Ch ngă4 77 x TH C NGHI M,ăĐÁNHăGIÁăK T QU , K T LU N 77 H NG PHÁT TRI N 77 4.1ăCácăquyăđ nh v an toàn v n hành thi t b 77 4.1.1 Cácăquyăđ nh v an toàn 77 4.1.2 Nh ng v năđ cầnăl uăỦăkhiătaiăn năđƣăx y 77 4.1.3 Nh ngăquyăđ nh làm vi c v i c qui 78 4.1.4 Ki m tra h thốngătr c v n hành 78 4.1.5 Ki m tra hàng ngày 79 4.1.6 t b 79 4.2 H ng d n l păđặtăvƠăđ u dây cho mô hình 79 4.3 H ng d n v n hành thi t b 82 4.3.1 M t số yêu cầu v n hành thi t b 82 4.3.2 Ho tăđ ng c a mô hình 82 4.3.3ăCácătr ng h p ho tăđ ng c a mô hình th c t nh ăsau 84 4.4 K t qu th c nghi m 85 4.4.1 Th c nghi măđoăđi năápăđầuăvƠoăvƠăđi năápăđầuăraăkhiăb măho tăđ ng 85 4.4.2 Th c nghi măđoăđi năápăđầuăvƠoăvƠăđi năápăđầu n păđi n cho c qui 87 4.4.3 Th c nghi măkhiăb măbằng c qui 89 4.4.4 Nh n xét k t qu th c nghi m 89 4.5 Th c nghi m th c ti năkhiăb măn 4.6ăăĐánhăgiáăk t qu đ tăđ căt i cho hoa màu 89 c 90 4.7 K t lu n 91 4.8ăH ng phát tri n c aăđ tài nghiên c u 92 TÀI LI U THAM KH O 93 PH L C 96 Ph l cμăCh ngătrìnhăcodeăc a m ch 96 xi DANH SÁCH CÁC CH NL: Nĕngăl VI T T T ng NLMT: Nĕngăl ng mặt tr i CĐNL: Chuy năđ iănĕngăl ng KHCNMT: Khoa h c công ngh môiătr ng KHCN&Y/T: Khoa h c công ngh y t MPPT (Maximum Power Point tracking): Dòătìmăđi m làm vi c có công su t c căđ i PV (Photovoltaic): Pinăquangăđi n, bi năquangănĕngăthƠnhăđi nănĕng MPP (Maximum Power Point): Đi m làm vi c ng v i công su t c căđ i c aăpinănĕngă l ng mặt tr i GP(Global peaks): Đ nh công su t l n nh t P&O(Perturb & Observe): Thu t toán quan sát nhi u lo năđ đ tăđ năđi m c căđ i DC/DC: Direct current/Direct current xii DANHăM CăHỊNH Hình 1.1: Mô hình thi t b ch ngăc tăn Hìnhă1.2μăXeănĕngăl c ng t hình h p hình tháp ng mặt tr i Hình 1.3: Helios UAV chuy n bay s d ngănĕngăl ng mặt tr i Hìnhă1.4μăCôngăviênăquangăđi n Lieberose 71,8 MW t iăĐ c Hình 1.5: Các PS10 t p trung ánh sáng mặt tr i từ cánhăđ ng heliostats m t tháp trung tâm ng mặt tr i t i Auroville, năĐ Hình1.6μăBátănĕngăl Hình 1.7: Kh trùngăn Hình 1.8: H thốngăn cănĕngăl ng mặt tr i 10 cănóngănĕngăl ng mặt tr i 10 Hình 2.1: C u trúc c a mặt tr i 15 Hình 2.2: D i b c x n từ 17 Hình 2.3: C u trúc c aăpinănĕngăl ngăMặt tr i 18 Hình 2.4: nh c a Alexandre Edmond Becquere 19 Hình 2.5: Quá trình t o m t panel pin mặt tr i 21 Hình 2.6: Các lo i c u trúc tinh th c a pin Mặt Tr i 21 Hình 2.7: C u t o c a m t phần t pin mặt tr i 22 Hình 2.8: C u t o c a m t t măăpinănĕngăl ng Mặt tr i 22 Hình 2.9: Nguyên lý ho tăđ ng pin mặt tr i 23 Hình 2.10: H thống m cănĕngăl Hìnhă2.11.ăCácăvùngănĕngăl Hìnhă2.12μăĐ ngătrongăđóăE1ă= 499) // Voltage output >= 24V { setup_ccp1(CCP_OFF); // Turn off PWM module set_pwm1_duty(0); // 304 output_high(PIN_C2); // Turn off mosfet } else { setup_ccp1(CCP_PWM); 99 set_pwm1_duty((int16)398); // 50% duty cycle } } else // chuong trinh boost dien ap nap { set_adc_channel(ADC_VoltOutput); delay_us(20); adc_temp = read_adc(); if(adc_temp >= 583) // Voltage output >= 28V { setup_ccp1(CCP_OFF); // Turn off PWM module set_pwm1_duty(0); // 304 output_high(PIN_C2); // Turn off mosfet } else { setup_ccp1(CCP_PWM); set_pwm1_duty((int16)398); // 50% duty cycle } } } void dieukhienrelay(void) { unsigned char RL_Status; RL_Status = b_Pump*1 + b_Vin*2 + b_Vaccu*4; if(RL_Status == || RL_Status == 7) // bom bang Pin mat troi { bat_RL(RL1_PIN); tat_RL(RL2_ACCU); tat_RL(RL3_NAP); } 100 else if((RL_Status == 5) && (Accu_mounted == 1)) // Bom bang ac qui { tat_RL(RL1_PIN); bat_RL(RL2_ACCU); tat_RL(RL3_NAP); } else if((RL_Status == 2) && (Accu_mounted == 1)) // Nap dien cho ac qui { tat_RL(RL1_PIN); tat_RL(RL2_ACCU); bat_RL(RL3_NAP); } else { tat_RL(RL1_PIN); tat_RL(RL2_ACCU); tat_RL(RL3_NAP); } } void doccambien(void) { set_adc_channel(ADC_VoltInput); // doc dien ap dau vao delay_us(20); Vin = read_adc()/20.813; if(Vin >= 16) b_Vin = 1; else if(Vin < 8) b_Vin = 0; //Vin = vaccu; set_adc_channel(ADC_Current); // doc cam bien dong delay_us(20); 101 adc_temp = read_adc(); if(adc_temp 70 *C TP: Time pump from 10 -> 90 minutes, step: 10 minutes */ lcd_gotoxy(1,1); lcd_putc("V: V;P: W"); lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc("T: *C TP: m"); } void hienthi(void) { 102 lcd_putc("V: V;P: W"); lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc("T: *C TP: m"); // Hien thi lcd_gotoxy(3,1); // voltage printf(LCD_PUTC, "%3.1f",Vin); lcd_gotoxy(12,1); // power printf(LCD_PUTC, "%3.0f",Pow); lcd_gotoxy(3,2); // temperture printf(LCD_PUTC, "%3Lu",temperture); lcd_gotoxy(12,2); // voltage printf(LCD_PUTC, "%3u",TimePump); } void nutnhan(void) { unsigned long temp_nutnhan; if(input(nut_bom) == 0) // nut bom { temp_nut_bom ++; } else { if(temp_nut_bom > 50) { temp_nut_bom = 0; b_pump = ~b_pump; if(b_pump == 1) hengio(bat); else hengio(tat); } 103 } set_adc_channel(4); delay_us(10); temp_nutnhan = read_adc(); if(temp_nutnhan 50) { temp_nut_tang = 0; if(TimePump 5) TimePump = TimePump - 5; 104 } } } void hengio(int1 trangthai) { if(trangthai == 1) // bat hen gio { enable_interrupts(INT_TIMER1); } else { disable_interrupts(INT_TIMER1); //tat hen gio } } void trangthai_accu(void) { // Cac trang thai cua accu // - Trang thai het // - Trang thai dang nap // - Trang thai day set_adc_channel(ADC_VoltAccu); // doc dien ap ac qui delay_us(10); Vaccu = read_adc()/20.813; static unsigned char Accu_status; // = chua nap, = dang nap // khoi dong lai bien = if(Vaccu >20) // >20V co ac quy { Accu_mounted = 1; // co accu if((Vaccu 22) && (Accu_status == 1)) // ac qui dang qua trinh nap { b_Vaccu = 0; if(Vaccu > 26) Accu_status = 0; // ac qui da duoc nap day } else if((Vaccu > 22) && (Accu_status == 0)) // ac qui da duoc nap day hoac dang trang thai day { b_Vaccu = 1; } } else { Accu_mounted = 0; // khong co accu b_Vaccu = 0; } } 106 S K L 0 [...]... iă hayă Đi n mặt căg iălƠ Pin NĕngăL 18 ng Mặt Tr i, Pin Quangă Đi n,ăT ăBƠoăQuangăĐi n.ăT m Pin mặt tr iăcònăđ Pin nĕngăl căg iălƠăB ng Pin mặt tr iăhay Mô- đună ng mặt tr i[7] M ng Pin Mặt Tr iăbaoăg mănhi uăT m Pin Mặt Tr iăk tănốiăv iănhauătheoăki uăsongă song,ănốiăti pă hoặcăh nă h pă tùyă thu căvƠoă c uă hình h ăthốngăvƠăcôngă su tăđi nă nĕngăcầnă thi t Trong thu t ng ti ng Anh, Pin mặt tr iăđ... các ngu nănĕngăl ngăcóăđ ngătrongăt ngălai ng mặt tr iăđangădần dần thay th các ngu nănĕngăl ng hóa ngălaiăkhôngăxaănóăs đóngăvaiătròăch đ o trong vi c s d ng cătrênătráiăđ tăđ ph c v cho s phát tri n xã h i Xu t phát từ nh ngăcôngătrìnhănghiênăc u trên nên tác gi quy tăđ nh th c hi năđ tài Thiết kế chế tạo mô hình bơm nước sử dụng pin năng lượng mặt trời đ b măn căt i ph c v cho nông nghi p, nông... tăđ ngăc a pin nĕngăl ngăM tătr i 2.2.5.1 Cấu t o Hình 2.7: C u t o của một phần tử pin mặt trời C u t o c a m t phần t pin mặt tr i là m t l p ti p xúc bán d n P-N có kh nĕngăbi n đ i tr c ti pă nĕngă l ng b c x mặt tr iă thƠnhă đi nă nĕngă nh hi u ngă quangă đi n bên trong[7] Hình 2.8: C u t o của một t m pin năng lương Mặt trời Đ t o ra nhi uănĕngăl ng,ăng i ta k t nối nhi u phần t Pin mặt tr i l... không th chuy năhóaăthƠnhănĕngăl ng M t khi các pin b làm nóng thì ng gi m hi u su t ho tăđ ng vì th nên ph i làm gi m thi u nhi tănĕng[7] Hình 2.5: Quá trình t o một panel pin mặt trời 2.2.4 V tăli uăch ăt o pin nĕngăl ngăm tătr i Hình 2.6: Các lo i c u trúc tinh thể của pin Mặt Trời Cho t i nay thì v t li u ch y u cho pin mặt tr i là các silic tinh th Pin mặt tr i từ tinh th silic chia ra thành 3 lo... iălƠăgì? Hình 2.3: C u trúc của pin năng lương Mặt trời Pin nĕngăl ng Mặt tr i, là phần t bán d n quang có ch a trên b mặt m t số l l n các linh ki n c m bi n ánh sáng là các d ng diod P-N, dùng bi năđ iănĕngăl sángăthƠnhănĕngăl Đi nă đ ng ng ánh ngăđi n S chuy năđ i này g i là hi u ngăquangăđi n[7] c t o ra từ Pin mặt tr i g iă lƠă Đi nă nĕngă l tr i.Trongăti ngăVi t, Pin Mặt Tr iăcònăđ ng mặt tr iă... ng,ăng i ta k t nối nhi u phần t Pin mặt tr i l i v i nhau t o thành T m Pin mặt tr i Công su t c căđ i m t T m Pin mặt tr i có th t o ra ph thu c vào hi u su t chuy năđ iăquangănĕngăthƠnhăđi nănĕngăc a t m Pin mặt tr iăđó[7] 22 2.2.5.2 Nguyên lý ho tăđ ng Hình 2.9: Nguyên lý ho t động pin mặt trời Hình 2.10: Hệ thống 2 mức năng lượng trong đó E1 < E2 Bìnhăth ngăđi n t chi m m c nĕngăl sángă(photon)ămangănĕngăl... c,ăhoặcălai.ăStillădốcăđôiălƠăkinhăt ănh tăchoăcácăcôngăd ngăgiaăđình  N c,ă cănóng Hình 1.8: Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời[ 22] 10 H ăthốngăn cănóngănĕngăl Trongăvƿăđ ăđ aălỦăth pă(d cóăth ăđ ng đ iă40ăđ )ă60-70%ăs ăd ngăn căcungăc păb iăh ăthốngăs nóngă nĕngă l th ng mặt tr iăs ăd ngăánhăsáng mặt tr iăđ ălƠmănóngăn ngă mặt tr iă đ c.ă cănóngăv iănhi tăđ ălênăđ nă60°C iă m mặt tr i Cácălo iăph ăbi nănh tăc aămáyăn că că s... th c lý thuy t v Mặt tr i và ngu n b c x Mặt tr i Pin nĕngăl ng Mặt tr i Đi m công su t c đ i c a pin nĕngăl ng Mặt tr i B bi năđ iăđi n DC/DC Đ ngăc ăđi năb măn c 24V - Từ k t qu c aăc ăs lý thuy tătaăđiătínhătoánăđ l a ch n ra nh ng thi t b , chi ti t cần thi t l păđặt cho mô hình - V n d ng ki n th c lý thuy tă đ thi t k ch t o m chă tĕngă áp,ă l yă đi n áp c a pin nĕngăl ng Mặt tr iăđ tĕngăáp... m t mặt, m tăl i mỏng trên b mặt đ nh n ánh sáng mặt tr i, và mặt phẳng trên mặt còn l i T mănĕngăl ng mặt tr i t o thành từ các pin nh ăv y c t theo hình d ng thích h p,ăđ 20 c b o v khỏi tia b c x vƠăh ăh i trên mặt tr li n m chăđ c bằng các mi ngăg ng,ădánăvƠoăch t n n S c t oănênăthƠnhăcácădƣyăsongăsongăđ quy tăđ nhănĕngăl ng t o ra Ch t keo và ch t n n ph i có tính d n nhi t,ăvìă khiăcác pin đ... năchuy năv Đ iăTơyăD căch ăt o ăAnh.Nĕmă1λλ5 tăbi nănĕngăl ng mặt tr iăđầuătiênăquaă ngătrongămùaăđôngă2006-2007[16] VƠăti pătheoăsauăđóălƠăcácăk ăho chăđiăvòngă quanhăth ăgi iătrongănĕmă2010 Hình 1.3: Helios UAV trong chuyến bay sử dụng năng lượng mặt trời Nĕmă1λ74ămáyă bayăkhôngă ng l iăláiă AstroFlight Sunrise th că hi nă chuy năbayă nĕngă ng mặt tr iăđầuătiên.ăNgƠyă2λăthángă04ănĕm 1979 Solar Riser th