Đang tải... (xem toàn văn)
Mạch sạc có 2 phần chính là :+ Bộ MPPT lấy công suất cực đại từ mặt trời + Mạch sạc gồm 3 giai đoạn: ổn dòng , ổn áp và thả nổi (THEO XU THẾ CÙNG VỚI SỰ IẾN ĐỔI KHÍ HẬU NLTT NGÀY DK CHÚ TRỌNG NLMT NGÀY CANG DK VUNG SAU VUNG XA NLMT THIET THUC KHI K CO DIEN LUOI QUOC GIA)Năng lượng mặt trời nói riêng và năng lượng tái tạo nói chung đang được nhà nước và tư nhân chú trọng đầu tư. Hiện nay các hệ thống năng lượng mặt trời độc lập ngày càng phát triển Với nhu cầu đang dần tăng lên về việc sử dụng năng lượng mặt trời và mong muốn luôn được sử dụng tối ưu nguồn năng lượng này thì thiết bị tích trữ năng lượng(acquy) là một phần không thể thiếu . Trong điều kiện thời tiết hay dung lượng tải thay đổi thì điện áp cũng như dòng điện tấm pin mặt trời phát ra cũng sẽ thay đổi liên tục. Để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ của acquy thì phải có phương pháp sạc điện đúng cách. Vì vậy để đáp ứng được vấn đề nêu trên em đã chọn đề tài mạch sạc cho acquy 12V với dung lượng từ 10Ah đến 60Ah để thực hiện trong luận văn này .VỚI GIẢ THIẾT LÀ ĐẦU RA LÀ MPPT V THAY DỔIHệ thống sạc cho acquy dùng mạch Buck Converter với bộ điều khiển dùng Board Arduino được thực hiện theo bố cục:
Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực đề tài mạch sạc cho acquy từ nguồn điện DC hệ thống điện lượng mặt trời có trải nghiệm thú vị học hỏi nhiều điều từ thầy hướng dẫn, bạn bè Trước hết xin cám ơn Ba Mẹ gia đình nguồn động viên lớn chỗ dựa vững suốt trình học tập Em xin chân thành cảm ơn tất thầy khoa Điện – Điện Tử đặc biệt môn Thiết Bị Điện truyền đạt cho em nhiều kiến thức quan trọng quý giá thời gian học tập vừa qua Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Mai Bá Lộc, thầy tận tình giúp đỡ em, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Thầy cung cấp cho em nhiều kiến thức mẻ quý báu góp phần quan trọng việc hoàn thành luận văn Cuối cung xin cảm ơn bạn bè phòng thí nghiệm GPL động viên giúp đỡ trình thực luận văn Một lần xin cảm ơn tất TP Hồ Chí Minh, tháng 12/2016 Sinh viên PHẠM VĂN HÙNG (THEO XU THẾ CÙNG VỚI SỰ IẾN ĐỔI KHÍ HẬU NLTT NGÀY DK CHÚ TRỌNG NLMT NGÀY CANG DK VUNG SAU VUNG XA NLMT THIET THUC KHI K CO DIEN LUOI QUOC GIA)Năng lượng mặt trời nói riêng lượng tái tạo nói chung nhà nước tư nhân trọng đầu tư Hiện hệ thống lượng mặt trời độc lập ngày phát triển Với nhu cầu dần tăng lên việc sử dụng lượng mặt trời mong muốn sử dụng tối ưu nguồn lượng thiết bị tích trữ lượng(acquy) phần thiếu Trong điều kiện thời tiết hay dung lượng tải thay đổi điện áp dòng điện pin mặt trời phát thay đổi liên tục Để đảm bảo chất lượng tuổi thọ acquy phải có phương pháp sạc điện cách Vì để đáp ứng vấn đề nêu em chọn đề tài mạch sạc cho acquy 12V với dung lượng từ 10Ah đến 60Ah để thực luận văn VỚI GIẢ THIẾT LÀ ĐẦU RA LÀ MPPT V THAY DỔI Hệ thống sạc cho acquy dùng mạch Buck Converter với điều khiển dùng Board Arduino thực theo bố cục: Chương 1: Mô tả khái quát hệ thống điện mặt trời độc lập đặc tính acquy Chương 2: Giới thiệu phương pháp sạc chọn phương pháp sạc điện cho acquy Chương 3: Đưa giải thuật hệ thống sạc acquy chế độ ổn dòng, ổn áp , thả mô chương trìnhMatlab/Simulink Các kết mô thực với điều kiện dòng điện thay đổi Chương 4: Tính toán thiết kế mạch DC/DC (Buck Converter) dùng Board Arduio để điều khiển Giới thiệu loại linh kiện sử dụng hình ảnh thực tế linh kiện Đưa sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch thực Chương 5: Mạch thi công hoàn thiện, kết việc chạy thử nghiệm thực tế đưa đánh giá, kinh nghiệm thu hướng phát triển đề tài MỤC LỤC Trang bìa…………………………………………………………………………… …….i Nhiệm vụ luận văn……………………………………………………………………… i Lời cảm ơn…………………………………………………………… ………… … ii Tóm tắt luận văn……………………………………………………………………….….iii Mục lục ……………………………………………………………………………… …iv Danh sách hình vẽ …………………………………………………………………… vi Danh sách bảng biểu…………………………………………………………………… ix iv v v v Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ ACQUY CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ ACQUY 1.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Ánh sáng nói riêng, hay xạ điện từ nói chung, từ bề mặt Mặt Trời xem nguồn lượng cho Trái Đất Hằng số lượng Mặt Trời tính công suất lượng xạ trực tiếp chiếu đơn vị điện tích bề mặt Trái Đất, khoảng 1370 W/m2 Ánh sáng Mặt Trời bị hấp thụ Một phần bầu khí Trái Đất, nên phần nhỏ tới bề mặt Trái Đất, gần 1000 W/m2 lượng Mặt Trời tới Trái Đất điều kiện quang đãng Ánh sáng nguồn lượng vô hạn Vì cần nghiên cứu phát minh để tận dụng hết nguồn lượng Hình 1.1: Tấm pin mặt trời Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ ACQUY 1.2 HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Hê thống điện mặt trời hệ thống chuyển đổi từ dang lương quang sang lượng điện để cung cấp lượng cho thiết bị hoạt đông.Hệ thống điện mặt trời gồm hệ thống điện lượng mặt trời nối lưới hệ thống điện mặt tròi độc lập Hệ thống điện mặt trời độc lập bao gồm thiết bị xử lí trữ lượng để hiệu suất - chuyển đổi cao bao gồm : Tấm pin mặt trời Bộ MPPT Bộ điều khiển sạc cho acquy Bộ inventer Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống điện mặt trời độc lập Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ ACQUY Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ ACQUY Hình 1.3: Mô hình hệ thống điện mặt trời • Pin mặt trời: thiết bị chuyển đổi lượng mặt trời thành lượng điện • Bộ MPPT thiết bị để tìm điểm công suất cực đại pin cung cấp để đảm bảo hiệu suất chuyển đổi cao Khi hoạt động điện áp dòng điện thay đổi tùy theo thời tiết : cường độ ánh sáng chiếu vào pin , mây che…hay tải tiêu thụ củng làm điện áp dòng điện Vì có nhiệm vụ dò tìm điểm công suất cực cung cấp cho tải 10 Chương : Mô mạch sạc acquy Từ kết thu ta thấy thay đổi dòng điện dòng điện củng thay đổi hệ thông đáp ứng nhanh ổn định 56 Chương : Thi công mạch sạc acquy CHƯƠNG THI CÔNG BỘ SẠC ACQUY TỰ ĐỘNG Ở chương luận văn nói trình thi công mạch Thi công gồm phần : - Mạch công suất mạch kích - Mạch điều khiển hiển thị 5.1 Mạch công suất mạch kích Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lí mạch công suất mạch kích vẽ capture orcad 9.2 57 Chương : Thi công mạch sạc acquy Mạch công suất gồm linh kiện hình vẽ Ngoài có cổng để đọc điện áp củng dòng điện vi xử lí Opto cách li cấp nguồn với DC 12V có đất khác với đất công suât Do cực S mosfet nối cực dương diode nên điện áp chung đất với mạch công suất Vì để đống cắt mosfet mạch công suất mạch kích opto phải khác đất Hình 5.2: Mạch công suất kích opto cách li layout 58 Chương : Thi công mạch sạc acquy Hình 5.3: Mạch công suất kích opto sau thi công xong 5.2 Thi công mạch điều khiển hiển thị Hình 5.4: Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển hiển thị LCD 59 Chương : Thi công mạch sạc acquy Hình 5.4: Sơ đồ mạch điều khiển sau layout Hình 5.5: Mạch điều khiển Arduino LCD sau thi công xong 60 Chương : Thi công mạch sạc acquy Hình 5.6: Mạch sau hoàn thành Hình 5.7: Mạch chỉnh lưu AC- DC 61 Chương : Thi công mạch sạc acquy Hình 5.8: Mạch chỉnh lưu sau thiết kế 62 Chương 6: Thử nghiệm hiệu chỉnh nhận xét kết CHƯƠNG 6: THỬ NGHIỆM HIỆU CHỈNH VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ Sau hoàn thành mạch công suất củng lập trình cho vi điều khiển ta tiến hành hiệu chỉnh chạy thử lấy kết Đưa nhận xét khách quan kết đạt cần có điều chỉnh cho việc đưa đề tài vào sử dụng thực tế có hiệu suất độ bền cao 6.1 THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Sóng PWM thu sau qua opto TLP250 Hình 5.1 : Sóng PWM thu Duty = 50 % Sóng từ vi điều khiển qua opto cách li sóng vuông bị méo phía góc trái 63 Chương 6: Thử nghiệm hiệu chỉnh nhận xét kết 64 Chương 6: Thử nghiệm hiệu chỉnh nhận xét kết Hình 5.2 : Thử nghiệm hiệu suất mạch Buck với Duty = 80 % với đầu vào axquy 12V Bộ Buck hoạt động ổn định với điện áp vào 12 V ,Duty 80 % Áp 8.75 V Hiệu suất mạch cao khoảng 93 % Sau hoàn thành lập trình Arduino củng phần cứng đưa mạch vào chạy thử variac mạch chỉnh lưu để thay đổi điện áp đầu vào xem đáp ứng mạch : Hình 5.3: Mạch chỉnh lưu thử mạch Sơ đồ mạch thử sau: 65 Chương 6: Thử nghiệm hiệu chỉnh nhận xét kết Hình 5.4: Mô hình thử mạch Lấy nguồn điện từ điện nguồn 220 V AC sau qua biến áp cách li , variac , mạch chỉnh lưu sau cho vào mạch Sạc điện cho acquy chế đô ổn dòng , thay đổi điện áp đầu vào liện tục để xem đáp ứng mạch: Hình 5.5 : Sạc acquy với dòng đặt 4A , áp vào thay đổi Dòng điện thu 4.09 A điện áp vào 39.5V Có sai số đọc dòng điện ADC nhỏ chấp nhận 66 Chương 6: Thử nghiệm hiệu chỉnh nhận xét kết Hình 5.6 : Mạc sạc ổn dòng dòng điện đặt 6A 67 Chương 6: Thử nghiệm hiệu chỉnh nhận xét kết Hình 5.7: ĐIện áp thu dòng điện đặt A Điện áp nạp acquy mạch Buck converter điều chỉnh để nạp với dòng điện 4A cho acquy Điện áp mạch phẳng dao động 68 Chương 6: Thử nghiệm hiệu chỉnh nhận xét kết Hình 5.8: Mạch sạc giai đoạn ổn áp 69 Chương 6: Thử nghiệm hiệu chỉnh nhận xét kết Hình 5.9: Mạch sạc ổn áp sau tiếng với hình 5.8 Quan sát thời gian sau tiếng thấy trình ổn áp dòng điện giảm dần theo thời gian Có nghĩa mạch sạc chạy ổn định 6.2 TỔNG KẾT VÀ NHẬN XÉT - Nhìn chung mạch đáp ứng giai đoạn sạc - Sóng PWM để điều khiển mosfet tương đối ổn đinh Không bị biến dạng nhiều -Mạch Buck converter làm việc tốt với hiệu suất chấp nhận Khi hoạt động mạch hoạt động tốt mosfet diode không nóng nhiều -Khi điều chỉnh dòng điện volum biến trở thỳ mạch đáp ứng nhanh - Trong giai đoạn sạc ổn dòng điện áp đầu vào thay đổi nhiều dòng điện không dao động nhiều đáp ứng lại nhanh - Sai số đọc ADC so với thực tế không đáng kể 70 ... TRỜI VÀ ACQUY Thời gian (giờ) Hình 1.9: Đặc tính nạp xả acquy * Quá trình nạp: Khi acquy lắp ráp xong, ta đổ dung dịch axit sunfuric vào ngăn bình cực sinh lớp mỏng chì sunfat (PbSO4) Vì chì tác