Xem mẫu
- BỘ 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
- BỘ 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 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
- TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o----
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
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii
- TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o----
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.
Xác nhận
Tuần/ngày Nội dung
GVHD
18/2 – 24/02 Gặp GVHD để phổ biến quy định: thực hiện chọn
Tuần 3 đề tài, tên đề tài, thời gian làm việc,…
Duyệt đề tài.
25/02 – 03/03 Viết đề cương và gặp GVHD để duyệt đề cương.
Tuần 4 Nộp đề cương cho bộ môn.
04/03 – 17/03 Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội chương 1.
Tuần 5-6 Gặp GVHD vào tuần 6 để xem xét và chỉnh sửa
chương 1.
01/04 – 14/04 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh báo cáo nội dung
Tuần 7-8 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 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương 2 nếu có.
Tuần 9-10 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 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương 3 nếu có.
Tuần 11-12 Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương
4.
Gặp GVHD vào tuần 12 để xem xét và chỉnh sửa
chương 4. Xem mô phỏng và thiết kế các mạch
đúng hay sai, góp ý kiến.
13/05 – 26/05 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương 4 nếu có.
Tuần 13-14 Sinh viên tiến hành thi công mạch: mô phỏng, vẽ
sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh, vẽ PCB.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii
- 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 Sinh viên tiến hành thi công mạch: làm mạch in,
Tuần 15-16 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 Sinh viên tiến hành lấy kết quả thực nghiệm.
Tuần 17-18 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 Sinh viên tiến hành viết báo cáo nội dung chương
Tuần 19 6.
Gặp GVHD vào tuần 19 để xem xét và chỉnh sửa
nội dung chương 6.
01/07 – 05/07 Sinh viên tiến hành hiệu chỉnh chương 6 nếu có.
Tuần 20 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)
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iv
- LỜI 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
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH v
- 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
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vi
- MỤC 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
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ....................................................................58
3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch .......................................................................59
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch ...............................................................67
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ................................................................68
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vii
- 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
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH viii
- LIỆT 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
Hình 2.31. Sơ đồ tương đương của opto TLP250. ...................................................49
Hình 2.32. Hình ảnh Mornsun QA01. ......................................................................50
Hình 2.33. Sơ đồ chân mornsun QA01. ...................................................................51
Hình 2.34. Ký hiệu IGBT. ........................................................................................51
Hình 2.35. Sơ đồ mạch tương đương của IGBT. .....................................................52
Hình 2.36. LCD 20x4. ..............................................................................................53
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ix
- Hình 2.37. Hệ thống các thiết bị giao tiếp theo chuẩn I2C. .....................................54
Hình 2.38. Quá trình thiết bị chủ ghi dữ liệu vào thiết bị tớ. ...................................56
Hình 2.39. Quá trình thiết bị chủ đọc dữ liệu từ thiết bị tớ. .....................................57
Hình 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống………………………………………………...58
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến dòng INA219 ngõ vào. ............................60
Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến dòng INA219 ngõ ra. ..............................60
Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển ESP8266. .............................................62
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý mạch kích và cách ly. ....................................................63
Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý của khối tăng áp nguồn Z. .............................................65
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị dùng LCD. ...............................................66
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống. ..............................................................67
Hình 4.1. Sơ đồ mạch in của mạch điều khiển. ........................................................68
Hình 4.2. Sơ đồ mạch in của mạch kích. ..................................................................69
Hình 4.3. Sơ đồ mạch in của mạch nguồn Z. ...........................................................70
Hình 4.4. Module nguồn xung..................................................................................71
Hình 4.5. Khối điều khiển sau khi lắp ráp. ..............................................................71
Hình 4.6. Khối điều khiển sau khi lắp chân LCD lên. .............................................72
Hình 4.7. Mạch kích sau khi lắp ráp.........................................................................72
Hình 4.8. Bộ tăng áp nguồn Z sau khi lắp ráp. .........................................................73
Hình 4.9. Mặt trước của mô hình. ............................................................................74
Hình 4.10. Mặt sau của mô hình. .............................................................................74
Hình 4.11. Lưu đồ hệ thống......................................................................................75
Hình 4.12. Giao diện phần mềm Arduino IDE.........................................................76
Hình 4.13. Giao diện quản lý project. ......................................................................81
Hình 4.14. Giao diện thiết kế của mit app inventor. ................................................81
Hình 4.15. Thiết kế giao diện. ..................................................................................82
Hình 4.16. Chương trình điều khiển. ........................................................................82
Hình 4.17. Giao diện hiển thị khi mới mở phần mềm. .............................................83
Hình 4.18. Giao diện tạo project mới. ......................................................................84
Hình 4.19. Giao diện tạo database mới tại thẻ database. ..........................................84
Hình 4.20. Giao diện bắt đầu làm việc với database. ...............................................85
Hình 4.21. Giao diện giám sát và lưu trữ trên database. ..........................................85
Hình 4.22. Lưu đồ điều khiển. ..................................................................................87
Hình 4.23. Mô phỏng mạch tăng áp nguồn Z trên một phân khu. ...........................88
Hình 4.24. Dạng sóng điện áp trên SCOPE1. ..........................................................89
Hình 4.25. Dạng sóng điện áp trên SCOPE1222. ....................................................89
Hình 4.26. Mô phỏng mạch tăng áp nguồn Z toàn hệ thống. ...................................90
Hình 4.27. Dạng sóng điện áp ngõ vào của hai phân khu bằng nhau. .....................91
Hình 4.28. Dạng sóng điện áp ngõ ra của hai phân khu. ..........................................91
Hình 4.29. Dạng sóng điện áp ngõ vào của hai phân khu khác nhau. ......................92
Hình 4.30. Dạng sóng điện áp ngõ ra của hai phân khu. ..........................................92
Hình 4.31. Giao diện app khi mới mở lên. ...............................................................93
Hình 4.32. Giao diện tư vấn lắp đặt..........................................................................94
Hình 4.33. Giao diện tư vấn lắp đặt theo diện tích mái nhà. ....................................94
Hình 4.34. Giao diện chọn loại pin. .........................................................................95
Hình 4.35. Giao diện thông tin pin. ..........................................................................95
Hình 4.36. Giao diện giải pháp lắp đặt theo diện tích mái nhà. ...............................96
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH x
- Hình 4.37. Giao diện tư vấn lắp đặt theo sản lượng điện tiêu thụ. ...........................97
Hình 4.38. Giao diện giải pháp lắp đặt theo sản lượng điện tiêu thụ. ......................97
Hình 4.39. Giao diện khi click vào mục giám sát điện áp. .......................................98
Hình 4.40. Giao diện giám sát điện áp phân khu 1. .................................................98
Hình 4.41. Giao diện giám sát điện áp. ....................................................................99
Hình 5.1. Hình ảnh hiển thị giá trị đọc về của cảm biến. .......................................101
Hình 5.2. Giá trị điện áp ngõ vào đo bằng đồng hồ số. ..........................................102
Hình 5.3. Giá trị điện áp ngõ ra đo bằng đồng hồ số..............................................102
Hình 5.4. Hiển thị kết nối Wifi. ..............................................................................103
Hình 5.5. App giám sát với điện áp vào 18,784 volt. .............................................103
Hình 5.6. App giám sát với điện áp vào 19,072 volt. .............................................104
Hình 5.7. App giám sát với điện áp vào 19,352 volt. .............................................104
Hình 5.8. Giao diện firebase với điện áp vào 11,224 volt. .....................................105
Hình 5.9. Giao diện firebase với điện áp vào 19,82 volt. .......................................105
Hình 5.10. Giao diện firebase với điện áp vào 19,2 volt. .......................................106
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xi
- LIỆT KÊ BẢNG
Bảng 1.1. Giá bán lẻ điện sinh hoạt hiện nay. ............................................................3
Bảng 1.2. Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam. ..................................................11
Bảng 2.1. Các chân của cảm biến INA219………………………………………...45
Bảng 2.2. Các chân của LCD....................................................................................53
Bảng 3.1. Điện áp và dòng điện hoạt động của các linh kiện……………………...66
Bảng 4.1. Bảng linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển…………………………68
Bảng 4.2. Bảng linh kiện sử dụng trong mạch kích. ................................................69
Bảng 4.3. Bảng linh kiện sử dụng trong mạch nguồn Z. ..........................................70
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xii
- TÓM TẮT
Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu và thi công bộ điều khiển giám sát DC link
trong hệ thống điện mặt trời dùng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM điều
khiển đóng ngắt IGBT trong bộ tăng áp cho ra mức điện áp phù hợp.
Bộ điều khiển giám sát DC link trong hệ thống điện mặt trời được thi công dựa
trên các linh kiện điện tử công suất và được điều khiển bởi vi điều khiển ESP8266
điều chế độ rộng xung sao cho tạo ra được mức điện áp mong muốn. Kết hợp với các
cảm biến dòng MCU 219 để đọc giá trị điện áp và dòng điện từ pin năng lượng mặt
trời và điện áp ngõ ra bộ tăng áp để tiến hành giám sát bằng điện thoại và lưu trữ dữ
liệu trên firebase.
Luận văn đã thiết kế và thi công hoàn chỉnh mô hình gồm có:
o Khối cảm biến: đọc dữ liệu điện áp và dòng điện ngõ vào và ngõ ra của bộ
tăng áp.
o Khối kích: tạo xung kích đóng ngắt IGBT.
o Khối tăng áp: nhận điện áp từ pin năng lượng mặt trời nâng điện áp lên
mức điện áp phù hợp.
o Khối nghịch lưu: mô phỏng hiện tượng ngắn mạch phía nghịch lưu.
o Khối điều khiển ESP8266: điều chế độ rộng xung PWM.
o Khối giám sát: giám sát điện áp và dòng điện ngõ vào và ngõ ra của bộ
tăng áp.
Nội dung của luận văn bao gồm 6 chương:
o Chương 1: Tổng quan.
o Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
o Chương 3: Tính toán và thiết kế.
o Chương 4: Thi công hệ thống.
o Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá.
o Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xiii
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm vừa qua, hệ thống điện tại Việt Nam đã có những bước phát
triển vượt bậc cả về quy mô lẫn chất lượng. Tính đến cuối năm 2017, quy mô hệ
thống điện của Việt Nam xếp thứ 2 trong các nước ASEAN và xếp thứ 30 trên thế
giới với tổng công suất các nguồn điện trên toàn quốc hơn 45000 MW 1. Trong đó,
tổng công suất điện mặt trời của các dự án nhỏ lẻ do các doanh nghiệp và cá nhân đầu
tư chỉ vào khoảng 6 – 7 MW, chiếm khoảng 0,014% tổng công suất nguồn phát, một
con số quá nhỏ. Từ đó có thể thấy chỉ cần tăng tỉ lệ điện mặt trời lên 1% tổng công
suất nguồn phát, thì tổng công suất điện mặt trời ở Việt Nam sẽ tăng lên khoảng 460
MW, gấp 70 lần so với quy mô thị trường điện mặt trời hiện nay. Hệ thống điện gồm
có 3 cấp điện áp: hạ thế, trung thế và cao thế. Theo tập đoàn Điện lực Việt Nam,
nguồn điện lưới nhỏ hơn 1kV là hạ thế, từ 1kV đến 66kV là trung thế và lớn hơn
66kV là cao thế. Cấp điện áp của điện hạ thế từ 220V – 380V, điện trung thế là 15kV
và điện cao thế là 100kV- 220kV -500kV. Hiện nay, điện mặt trời hòa lưới điện có
các cấp điện áp trung thế và hạ thế. Tuy nhiên, điện mặt trời đa phần hòa lưới vào cấp
điện áp hạ thế, vì khi cấp vào cấp điện áp trung thế phải đi qua máy biến áp sẽ tốn
thêm chi phí lắp đặt và bảo trì. Bên cạnh điện mặt trời hòa lưới, còn có một phần điện
mặt trời độc lập (không qua hòa lưới). Điện năng lượng mặt trời độc lập là hệ thống
chuyển hóa năng lượng từ năng lượng mặt trời thông qua tấm pin quang điện và điện
năng được lưu trữ trực tiếp trên ắc quy hoạt động độc lập mà không cần lưới điện.
Việc sử dụng điện mặt trời độc lập sẽ mang lại rất nhiều lợi ích: tiết kiệm chi phí điện;
tận dụng được tối đa diện tích mái, tạo nét thẩm mỹ cho cả ngôi nhà; tự chủ được
nguồn điện, dù điện lưới có bị ngắt hay chập chờn thì nguồn điện vẫn không bị ảnh
hưởng; an toàn cho người sử dụng, giảm tối đa trường hợp nổ, cháy do sét, trời mưa,
nắng gắt; cải thiện môi trường, cứ 20kW công suất điện mặt trời tương đương trồng
70 cây xanh; không lo về giá điện trong các giờ cao điểm; sản xuất điện ngay cả khi
trời lạnh, ít nắng; nâng cao đời sống, thương hiệu; dể dàng di chuyển và lắp đặt 2.
1
http://chp.vn/evn-khong-ngu-quen-tren-vong-nguyet-que
2
http://kingteksolar.com.vn/he-thong-dien-nang-luong-mat-troi-doc-lap.html
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Từ đó có thể thấy, điện mặt trời độc lập có thể cắt giảm gánh nặng tài chính để
cải thiện việc sử dụng điện ở vùng xâu, vùng xa, bởi vì chi phí trên một hộ gia đình
và đóng góp của địa phương có thể thấp hơn so với việc mở rộng lưới điện cho số
lượng ít các hộ gia đình.
Thị trường điện tại Việt Nam hiện đang trong quá trình phát triển và tiếp tục có
những cải cách, giá bán lẽ điện tại Việt Nam đang được điều tiết bởi Chính phủ. Tập
đoàn Điện lực Việt Nam chỉ có thẩm quyền tăng hoặc giảm giá điện bán lẽ không quá
5% qua mỗi đợt điều chỉnh. Giá bán điện tại Việt Nam được chia ra theo các mục
đích sử dụng của khách hàng. Đối với những khách hàng sử dụng điện với mục đích
sản xuất, kinh doanh, dịch vụ được cấp qua máy biến áp; đơn vị bán lẽ điện tại khu
công nghiệp; đơn vị mua điện để bán lẽ điện ngoài mục đích sinh hoạt tại tổ hợp
thương mại – dịch vụ – sinh hoạt sẽ áp dụng giá bán điện theo thời gian sử dụng điện
trong ngày (gọi là hình thức 3 giá). Theo thông tư số 25/2018/TT-BCT ngày
12/09/2018 của Bộ trưởng Bộ Công Thương, tại Điều 5 quy định về giá bán điện theo
thời gian sử dụng trong ngày như sau [1]:
Bên bán điện phải chuẩn bị đầy đủ công tơ điện để lắp đặt cho bên mua điện
thuộc đối tượng áp dụng hình thức ba giá. Trong thời gian bên bán điện chưa
có điều kiện lắp đặt được công tơ ba giá thì vẫn áp dụng giá bán điện theo giờ
bình thường.
Trường hợp bên bán điện có đủ điều kiện lắp đặt công tơ ba giá, đã có thông
báo trước bằng văn bản cho bên mua điện thuộc đối tượng bắt buộc áp dụng
hình thức ba giá về kế hoạch lắp đặt công tơ ba giá, bên mua điện phải phối
hợp với bên bán điện để thực hiện việc lắp đặt công tơ ba giá trong thời gian
sớm nhất. Trường hợp bên mua điện thuộc đối tượng bắt buộc áp dụng hình
thức ba giá nhưng từ chối thực hiện việc lắp đặt công tơ ba giá khi đã được
bên bán điện báo hai lần, thì sau 15 ngày kể từ ngày thông báo cuối cùng, bên
bán điện được áp dụng giá bán điện giờ cao điểm cho toàn bộ sản lượng điện
tiêu thụ của bên mua cho đến khi lắp đặt công tơ ba giá.
Trường hợp bên mua điện thuộc đối tượng áp dụng hình thức ba giá, nhưng có
các tổ chức, cá nhân dùng chung công tơ không thuộc đối tượng áp dụng hình
thức ba giá, bên mua điện phải phối hợp với bên bán điện để tách riêng công
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
tơ cho các tổ chức, cá nhân này thành khách hàng sử dụng riêng để ký hợp
đồng mua bán điện trực tiếp và áp dụng theo đúng đối tượng sử dụng.
Đối với khách hàng sử dụng điện sinh hoạt thì sẽ áp dụng biểu giá điện bậc
thang với 6 bậc. Theo Quyết định số 648/QĐ-BCT, ngày 20/03/2019 của Bộ Công
Thương, quy định về giá bán lẽ điện sinh hoạt như sau [2]:
Bảng 1.1. Giá bán lẻ điện sinh hoạt hiện nay.
STT Nhóm đối tượng khách hàng Giá bán điện
(đồng/kWh)
1 Giá bán lẻ điện sinh hoạt
Bậc 1: Cho kWh từ 0 -50 1.678
Bậc 2: Cho kWh từ 51 - 100 1.734
Bậc 3: Cho kWh từ 101 - 200 2.014
Bậc 4: Cho kWh từ 201 – 300 2.536
Bậc 5: Cho kWh từ 301 – 400 2.834
Bậc 6: Cho kWh từ 401 trở lên 2.972
2 Giá bán lẻ điện sinh hoạt dùng cho công tơ thẻ trả trước 2.461
Từ bảng 1.1 có thể thấy, giá bán lẻ điện sinh hoạt thấp nhất là 1.678 đồng/kWh.
Theo kết quả tính toán tại một trang web về tổng chi phí đầu tư điện mặt trời và thời
gian hòa vốn của một hộ gia đình tại Thành phố Hồ Chí Minh được thể hiện qua mô
hình 1.1 như sau: 3
3
https://tinhte.vn/threads/nang-luong-dien-mat-troi-hoa-vao-mang-luoi-dien-quoc-gia-la-nhu-the-
nao.2553179/
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Hình 1.1. Sơ đồ điện mặt trời hòa lưới có lưu điện cho hộ gia đình.
Theo sơ đồ, các tấm pin sẽ lắp trên mái nhà, một đồng hồ điện hai chiều được
lắp thêm vào để tính lưu lượng điện năng lượng mặt trời sản xuất ra từ tấm pin. Đầu
tiên, hộ gia đình này sẽ được công ty lắp đặt đăng ký với Sở Khoa học Công nghệ
thành phố để được hỗ trợ 2000đ/kWh, sau đó Nhà Nước sẽ lắp thêm một đồng hồ 2
chiều để tính điện mặt trời. Vào khoảng năm 2015, việc mua pin năng lượng mặt trời
còn gặp rất nhiều khó khăn, bởi Việt Nam chưa sản xuất được nên phải nhập từ nước
ngoài, hơn nữa giá pin năng lượng mặt trời cũng không rẽ. Tuy nhiên tại thời điểm
đó có hội thảo hỗ trợ 2000đ/kWh điện năng lượng mặt trời, đây là chương trình thí
điểm xây dựng cơ chế hỗ trợ đầu tư điện năng lượng mặt trời trên địa bàn thành phố
Hồ Chí Minh đang được Trung tâm tiết kiệm năng lượng TP. HCM triển khai thực
hiện vào năm 2015. Theo đó, các hộ dân hay doanh nghiệp đầu tư hệ thống điện năng
lượng mặt trời khi đăng ký chương trình sẽ được nhân viên kỹ thuật hỗ trợ gắn thiết
bị đo đếm, nối với hệ thống lưới điện. Với công suất người dân đầu tư cho dù nguồn
điện tạo ra có đủ sử dụng hay dư lên lưới đều được hỗ trợ 2000đ/kWh. Tính toán cụ
thể như sau:
Công suất đỉnh của một tấm pin: Wp = 250wh.
Chi phí pin mặt trời: PriPIN = n * XPin = 12 * 4.250.000 = 51.000.000 đồng.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Với: n : số tấm pin hộ gia đình đầu tư.
XPin : giá của một tấm pin.
Tổng công suất đầu tư: WΣ = n * Wp = 12 * 250 = 3kWh.
Chi phí cho bộ inverter 3kW: Priinverter = 18.890.000 ≈ 19.000.000 đồng.
Tổng chi phí đầu tư:
Σđầu tư = PriPIN + Priinverter = 51.000.000 + 19.000.000 = 70 triệu đồng.
Năng lượng thu được trên một ngày:
Ethu/ngày = d * WΣ = 4 * 3 = 12 kWh/ngày.
Với: d: số giờ nắng trung bình trong một ngày.
Năng lượng thu được trong một năm:
Ethu/năm = Ethu/ngày * 360 = 12 * 360 = 4320 kWh.
Số tiền điện tiết kiệm không cần đóng cho Nhà nước trong một năm:
T1 = Ethu/năm * Xđiện = 4320 * 2000 = 8.640.000 đồng.
Với: Xđiện : giá điện trung bình trên 1kWh (2000đ/kwh)
Hỗ trợ của Nhà nước về việc sản xuất điện mặt trời với chi phí hỗ trợ 2000đ/kwh,
số tiền hộ gia đình nhận thêm từ hỗ trợ:
T2 = Ethu/năm * Xhỗ trợ = 4320 * 2000 = 8.640.000 đồng.
Với: Xhỗ trợ : chi phí hỗ trợ điện mặt trời của Nhà nước.
Tổng lợi nhuận:
Σlợi nhuận = T1 + T2 = 8.640.000 + 8.640.000 = 17.280.000 đồng.
Σđầu tư 70.000.000
Thời gian hòa vốn: Thòa vốn = = = 4,05 năm.
Σlợi nhuận 17.280.000
Qua kết quả tính toán, có thể thấy thời gian hòa vốn ngắn, mang lại lợi nhuận
cao và tiết kiệm được năng lượng lớn.
Theo quyết định số 137/2013/NĐ-CP của Chính Phủ về việc “Quy định chi tiết
thi hành một số điều của luật điện lực và luật sửa đổi, bổ sung một số điều của luật
điện lực”, để được cấp giấy phép hoạt động buôn bán điện cho dân cư cần đáp ứng
các điều kiện được quy định như sau [3]:
Về tiêu chuẩn:
Điều 33 của Nghị định quy định về cấp phép hoạt động bán lẻ điện như sau:
Người trực tiếp quản lý kinh doanh bán lẻ điện phải có bằng trung cấp trở lên thuộc
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
chuyên nghành điện, kinh tế, tài chính hoặc chuyên nghành tương tự và có thời gian
làm việc trong lĩnh vực kinh doanh mua bán điện ít nhất 5 năm. Người trực tiếp vận
hành phải được đào tạo chuyên nghành điện hoặc có giấy chứng nhận đào tạo về điện
do cơ sở dạy nghề cấp, được đào tạo an toàn điện theo quy định. Có hệ thống hạ tầng
công nghệ thông tin phù hợp với yêu cầu của thị trường điện lực.
Điều 31, Khoản 1 Nghị định quy định về điều kiện cấp giấy phép hoạt động
phân phối điện như sau: Có trang thiết bị công nghệ, phương tiện phục vụ, nhà xưởng,
công trình kiến trúc được xây dựng, lắp đặt, kiểm tra, nghiệm thu đạt yêu cầu theo
quy định, đáp ứng các yêu cầu của công tác vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa lưới điện
phân phối, các trạm biến áp và các thiết bị đồng bộ kèm theo; hệ thống phòng cháy
và chữa cháy đảm bảo yêu cầu theo quy định.
Điều 26 của Nghị định quy định về giá phát điện và giá bán buôn điện như
sau: Giá phát điện và giá bán buôn điện theo hợp đồng mua bán điện có thời hạn do
bên mua điện và bên bán điện thỏa thuận theo phương pháp do Bộ Công Thương
hướng dẫn, nhưng không được vượt quá khung giá đã được cơ quan nhà nước có
thẩm quyền phê duyệt.
Về thủ tục pháp lý: Để được cấp giấy phép trong lĩnh vực bán buôn điện, bán lẻ
điện, theo Thông tư 36/2018/TT-BCT về “Quy định về trình tự, thủ tục cấp, thu hồi
giấy phép hoạt động điện lực” tại Điều 9 quy định [4]:
Văn bản đề nghị cấp giấy phép hoạt động điện lực theo Mẫu 01 quy định tại
Phụ lục ban hành kèm theo của Thông tư này.
Bản sao giấy chứng nhận đăng ký doanh nghiệp, quyết định thành lập hoặc
giấy chứng nhận thành lập của tổ chức, cá nhân đề nghị cấp giấy phép.
Danh sách trích ngang người trực tiếp quản lý kinh doanh theo Mẫu 3b quy
định tại Phụ lục ban hành kèm theo Thông tư này; bản sao bằng tốt nghiệp hoặc giấy
chứng nhận tốt nghiệp, thẻ an toàn điện của người có tên trong danh sách.
Theo số liệu thống kê từ năm 2005 – 2017 thì Việt Nam đã có 15 lần điều chỉnh
giá điện để dần phản ánh đúng chi phí sản xuất điện [5].
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6
nguon tai.lieu . vn
