Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay hầu như tất cả các máy móc thiết bị trong công nghiệp cũng
như trong đời sống đều phải sử dụng điện năng, có thể là dùng hoàn toàn
nguồn năng lượng điện năng hay một phần năng lượng điện năng kết hợp với
năng lượng khác. Có nhiều phương pháp sản xuất điện năng, tuy nhiên vấn đề
ô nhiễm môi trường và nguồn tài nguyên đang ngày càng cạn kiệt đòi hỏi con
người phải tìm ra những phương pháp sản xuất điện năng mới. Sau cuộc
khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, năng lượng điện mặt
trời được nghiên cứu và ứng dụng ở một số nước công nghiệp phát triển.
Năng lượng điện mặt trời có nhiều ưu điểm như nguồn tài nguyên vô
tận, không gây ô nhiễm môi trường… Tuy nhiên quá trình sản xuất điện năng
phụ thuộc nhiều vào thời tiết. Thời tiết luôn thay đổi dẫn đến điện áp ra của
dàn Pin mặt trời cũng luôn thay đổi. Do đó, trong hệ thống điện mặt trời phải
có bộ ổn định điện áp để cung cấp điện năng cho tải tiêu thụ. Nội dung bản đồ
án này là thiết kế bộ ổn định điện áp sử dụng phần tử bán dẫn bằng tiristor
hay IGBT.
Trong thời gian thực hiện bản đồ án, được sự chỉ dẫn tận tình của
GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn cùng sự cố gắng của bản thân, em đã hoàn thành
đồ án này đúng thời hạn được giao. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và kiến
thức còn hạn chế nên trong đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em
rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn để đồ án hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Hoàng Xuân Hiệp2
CHƢƠNG 1. NĂNG LƢỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI
1.1. Mở đầu
Hầu như tất cả các nguồn năng lượng mà con người hiện nay đang sử
dụng xét cho cùng đều xuất phát hay có liên quan tới năng lượng mặt trời (chỉ
trừ năng lượng nguyên tử, địa nhiệt và các nhà máy phát điện hoạt động bằng
năng lượng thuỷ triều). Người ta chia các nguồn năng lượng thành 2 nhóm
năng lượng chính:
- Năng lượng hoá thạch như dầu, than đá hay khí đốt.
- Năng lượng tái tạo từ những nguồn năng lượng như mặt trời, gió.
Năng lượng mặt trời là năng lượng được tạo ra từ các phản ứng nhiệt
hạt nhân trên mặt trời. Năng lượng này có thể thu được dưới dạng sóng bức
xạ điện từ truyền đến trái đất. Ở ngoài khí quyển quả đất cường độ của bức xạ
mặt trời có giá trị là E = 1,367 kW/m² và được gọi là hằng số mặt trời. Nhưng
khi đi qua lớp khí quyển quả đất, do bị hấp thụ và tán xạ, nên năng lượng mặt
trời bị giảm khoảng 30%. Năng lượng mặt trời dùng chủ yếu để làm ấm bầu
khí quyển, vỏ trái đất và nước. Chỉ có khoảng 1 - 2 % NLMT được biến thành
năng lượng gió, khoảng 0,02 – 0, 03 % được sử dụng để tạo ra các hợp chất
hữu cơ sinh khối.
Ứng dụng của năng lượng mặt trời hiện nay bao gồm 2 lĩnh vực:
- Thứ nhất là công nghệ điện mặt trời: năng lượng mặt trời được biến
đổi trực tiếp thành điện nhờ các tế bào quang điện bán dẫn (hiệu ứng quang
điện) hay còn gọi là Pin mặt trời. Các Pin mặt trời sản xuất ra điện năng một
cách liên tục chừng nào còn bức xạ mặt trời chiếu tới.
- Thứ hai là công nghệ nhiệt mặt trời: năng lượng mặt trời được tích trữ
dưới dạng nhiệt năng thông qua thiết bị thu bức xạ nhiệt mặt trời. Công nghệ nhiệt
mặt trời dùng trong nhiều mục đích khác nhau như: thiết bị đun nước nóng dùng
năng lượng mặt trời, bếp nấu dùng năng lượng mặt trời, thiết bị chưng cất nước
dùng năng lượng mặt trời, động cơ Stirling chạy bằng năng lượng mặt trời…
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi3
Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: nguồn nhiên liệu vô tận,
không gây ô nhiễm môi trường, an toàn cho người sử dụng… Đồng thời, việc
sử dụng năng lượng mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa
thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường. Vì thế, đây được coi là
nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang
ngày càng cạn kiệt.
1.2. Hệ thống điện mặt trời cơ bản
1.2.1. Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời
Không như các hệ năng lượng khác, “nhiên liệu” của máy phát điện là
bức xạ mặt trời, nó thay đổi phức tạp theo thời gian, theo địa phương và phụ
thuộc vào các điều kiện như khí hậu, thời tiết… nên với cùng một tải điện yêu
cầu, có thể có một số thiết kế khác nhau tùy theo các thông số riêng của hệ. Vì
vậy, nói chung là không nên áp dụng các hệ thiết kế mẫu dùng cho tất cả hệ
thống điện mặt trời.
Hệ thống điện mặt trời là một hệ thống bao gồm một số các thành phần
như: các tấm pin mặt trời (máy phát điện), các tải tiêu thụ điện, các thiết bị
tích trữ năng lượng và các thiết bị điều phối năng lượng…
Hình 1.1.. Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời
Trong hai thành phần được quan tâm ở đây là dàn pin mặt trời và bộ
acquy. Đây là hai thành phần chính của hệ thống và chiếm một tỷ trọng lớn
nhất trong chi phí của hệ thống điện mặt trời. Cùng một phụ tải tiêu thụ có4
nhiều phương án lựa chọn hệ thống điện mặt trời, trong đó giữa dung lượng
dàn pin mặt trời và bộ acquy có quan hệ tương hỗ như sau:
- Tăng dung lượng acquy thì giảm được dung lượng dàn pin mặt trời.
- Tăng dung lượng dàn pin mặt trời thì giảm được dung lượng acquy.
Tuy nhiên, nếu lựa chọn dàn pin mặt trời quá nhỏ thì acquy sẽ bị phóng
kiệt hay luôn luôn bị “đói”, dẫn đến hư hỏng. Ngược lại nếu dung lượng dàn
pin mặt trời quá lớn sẽ gây ra lãng phí lớn. Do vậy phải lựa chọn thích hợp để
hệ thống có hiệu quả cao nhất.
Các khối trong hệ thống đều gây ra tổn hao năng lượng. Vì vậy cần lựa
chọn sơ đồ khối sao cho số khối hay thành phần trong hệ là ít nhất. Ví dụ, nếu
tải là các thiết bị 12VDC (đèn 12VDC, radio,…) thì không nên dùng bộ biến
đổi điện.
Trong thực tế có những hệ thống điện mặt trời nằm trong những tổ hợp
hệ thống năng lượng, gồm hệ thống điện mặt trời, máy phát điện gió, máy
phát diezen… Trong hệ thống đó, điện năng từ hệ thống mặt trời được hòa
vào lưới điện chung cùng tổ hợp hệ thống
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. NĂNG LƢỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI....................................... 2
1.1. Mở đầu.................................................................................................... 2
1.2. Hệ thống điện mặt trời cơ bản ................................................................ 3
1.2.1. Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời.................................................... 3
1.2.2. Pin mặt trời....................................................................................... 6
1.2.3. Acquy ............................................................................................... 7
1.2.4. Bộ điều khiển quá trình nạp phóng điện .......................................... 8
1.2.5. Bộ biến đổi điện DC-AC................................................................ 10
1.3. Các thông số chính của hệ thống điện mặt trời .................................... 11
1.3.1. Yêu cầu của phụ tải ........................................................................ 11
1.3.2. Vị trí lắp đặt hệ thống..................................................................... 12
CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ MẠCH BĂM XUNG ĐIỆN ÁP
MỘT CHIỀU ................................................................................................. 13
2.1 Giới thiệu về băm xung một chiều ........................................................ 13
2.1.1 Phương pháp thay đổi độ rộng xung ............................................... 14
2.1.2 Phương pháp thay đổi tần số xung .................................................. 15
2.1.3 Nhận xét .......................................................................................... 15
2.2 Các sơ đồ băm xung............................................................................... 16
2.2.1. Băm xung nối tiếp – giảm áp (Step – down (Buck)) ..................... 16
2.2.2. Băm xung song song – Tăng áp (Step – up (boost))...................... 17
2.2.3. Băm xung đảo cực (Step – down / up (buck – boost))................... 18
2.2.4 Bộ Chopper lớp C (Bộ đảo dòng) ................................................... 19
2.2.5 Bộ đảo áp......................................................................................... 22
2.2.6 Bộ Chopper lớp E............................................................................ 26
2.3. Một số loại van dùng trong mạch băm xung ........................................ 38
2.3.1. Phân loại linh kiện bán dẫn ............................................................ 382.3.2. Các linh kiện bán dẫn công suất cơ bản ......................................... 39
2.3.3 Chọn van bán dẫn............................................................................ 41
CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG BỘ BĂM XUNG SONG SONG BẰNG IGBT
(BOOST CHOPPER).................................................................................... 42
3.1. Đặt vấn đề ............................................................................................. 42
3.2. Mạch động lực ...................................................................................... 43
3.2.1. Sơ đồ mạch động lực...................................................................... 43
3.2.2. Tính toán thông số máy biến áp ..................................................... 44
3.2.3. Tính toán các thông số để chọn van IGBT..................................... 44
3.2.4. Tính toán các thông số để chọn van Q6 ......................................... 45
3.3. Mạch điều khiển ................................................................................... 46
3.3.1. Yêu cầu chung của mạch điều khiển............................................. 46
3.3.2. Nguyên lý chung của mạch điều khiển .......................................... 47
3.3.3. Mạch tạo áp chuẩn.......................................................................... 48
3.3.4. Khâu phản hồi áp ( Khâu lấy mẫu) ................................................ 48
3.3.5. Tạo sóng tam giác từ mạch so sánh và tích phân........................... 49
3.3.6. Khâu dao động đa hài tạo xung vuông........................................... 51
3.3.7. Khâu tạo trễ .................................................................................... 53
3.4. Thiết kế nguồn nuôi cấp cho mạch điều khiển ..................................... 54
3.4.1. Sơ đồ nguyên lý.............................................................................. 54
3.4.2. Nguyên lý hoạt động ...................................................................... 55
3.4.3. Tính toán các tham số cho mạch nguồn nuôi................................. 57
KẾT LUẬN .................................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 60
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay hầu như tất cả các máy móc thiết bị trong công nghiệp cũng
như trong đời sống đều phải sử dụng điện năng, có thể là dùng hoàn toàn
nguồn năng lượng điện năng hay một phần năng lượng điện năng kết hợp với
năng lượng khác. Có nhiều phương pháp sản xuất điện năng, tuy nhiên vấn đề
ô nhiễm môi trường và nguồn tài nguyên đang ngày càng cạn kiệt đòi hỏi con
người phải tìm ra những phương pháp sản xuất điện năng mới. Sau cuộc
khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, năng lượng điện mặt
trời được nghiên cứu và ứng dụng ở một số nước công nghiệp phát triển.
Năng lượng điện mặt trời có nhiều ưu điểm như nguồn tài nguyên vô
tận, không gây ô nhiễm môi trường… Tuy nhiên quá trình sản xuất điện năng
phụ thuộc nhiều vào thời tiết. Thời tiết luôn thay đổi dẫn đến điện áp ra của
dàn Pin mặt trời cũng luôn thay đổi. Do đó, trong hệ thống điện mặt trời phải
có bộ ổn định điện áp để cung cấp điện năng cho tải tiêu thụ. Nội dung bản đồ
án này là thiết kế bộ ổn định điện áp sử dụng phần tử bán dẫn bằng tiristor
hay IGBT.
Trong thời gian thực hiện bản đồ án, được sự chỉ dẫn tận tình của
GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn cùng sự cố gắng của bản thân, em đã hoàn thành
đồ án này đúng thời hạn được giao. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và kiến
thức còn hạn chế nên trong đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em
rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn để đồ án hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Hoàng Xuân Hiệp2
CHƢƠNG 1. NĂNG LƢỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI
1.1. Mở đầu
Hầu như tất cả các nguồn năng lượng mà con người hiện nay đang sử
dụng xét cho cùng đều xuất phát hay có liên quan tới năng lượng mặt trời (chỉ
trừ năng lượng nguyên tử, địa nhiệt và các nhà máy phát điện hoạt động bằng
năng lượng thuỷ triều). Người ta chia các nguồn năng lượng thành 2 nhóm
năng lượng chính:
- Năng lượng hoá thạch như dầu, than đá hay khí đốt.
- Năng lượng tái tạo từ những nguồn năng lượng như mặt trời, gió.
Năng lượng mặt trời là năng lượng được tạo ra từ các phản ứng nhiệt
hạt nhân trên mặt trời. Năng lượng này có thể thu được dưới dạng sóng bức
xạ điện từ truyền đến trái đất. Ở ngoài khí quyển quả đất cường độ của bức xạ
mặt trời có giá trị là E = 1,367 kW/m² và được gọi là hằng số mặt trời. Nhưng
khi đi qua lớp khí quyển quả đất, do bị hấp thụ và tán xạ, nên năng lượng mặt
trời bị giảm khoảng 30%. Năng lượng mặt trời dùng chủ yếu để làm ấm bầu
khí quyển, vỏ trái đất và nước. Chỉ có khoảng 1 - 2 % NLMT được biến thành
năng lượng gió, khoảng 0,02 – 0, 03 % được sử dụng để tạo ra các hợp chất
hữu cơ sinh khối.
Ứng dụng của năng lượng mặt trời hiện nay bao gồm 2 lĩnh vực:
- Thứ nhất là công nghệ điện mặt trời: năng lượng mặt trời được biến
đổi trực tiếp thành điện nhờ các tế bào quang điện bán dẫn (hiệu ứng quang
điện) hay còn gọi là Pin mặt trời. Các Pin mặt trời sản xuất ra điện năng một
cách liên tục chừng nào còn bức xạ mặt trời chiếu tới.
- Thứ hai là công nghệ nhiệt mặt trời: năng lượng mặt trời được tích trữ
dưới dạng nhiệt năng thông qua thiết bị thu bức xạ nhiệt mặt trời. Công nghệ nhiệt
mặt trời dùng trong nhiều mục đích khác nhau như: thiết bị đun nước nóng dùng
năng lượng mặt trời, bếp nấu dùng năng lượng mặt trời, thiết bị chưng cất nước
dùng năng lượng mặt trời, động cơ Stirling chạy bằng năng lượng mặt trời…
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi3
Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: nguồn nhiên liệu vô tận,
không gây ô nhiễm môi trường, an toàn cho người sử dụng… Đồng thời, việc
sử dụng năng lượng mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa
thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường. Vì thế, đây được coi là
nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang
ngày càng cạn kiệt.
1.2. Hệ thống điện mặt trời cơ bản
1.2.1. Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời
Không như các hệ năng lượng khác, “nhiên liệu” của máy phát điện là
bức xạ mặt trời, nó thay đổi phức tạp theo thời gian, theo địa phương và phụ
thuộc vào các điều kiện như khí hậu, thời tiết… nên với cùng một tải điện yêu
cầu, có thể có một số thiết kế khác nhau tùy theo các thông số riêng của hệ. Vì
vậy, nói chung là không nên áp dụng các hệ thiết kế mẫu dùng cho tất cả hệ
thống điện mặt trời.
Hệ thống điện mặt trời là một hệ thống bao gồm một số các thành phần
như: các tấm pin mặt trời (máy phát điện), các tải tiêu thụ điện, các thiết bị
tích trữ năng lượng và các thiết bị điều phối năng lượng…
Hình 1.1.. Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời
Trong hai thành phần được quan tâm ở đây là dàn pin mặt trời và bộ
acquy. Đây là hai thành phần chính của hệ thống và chiếm một tỷ trọng lớn
nhất trong chi phí của hệ thống điện mặt trời. Cùng một phụ tải tiêu thụ có4
nhiều phương án lựa chọn hệ thống điện mặt trời, trong đó giữa dung lượng
dàn pin mặt trời và bộ acquy có quan hệ tương hỗ như sau:
- Tăng dung lượng acquy thì giảm được dung lượng dàn pin mặt trời.
- Tăng dung lượng dàn pin mặt trời thì giảm được dung lượng acquy.
Tuy nhiên, nếu lựa chọn dàn pin mặt trời quá nhỏ thì acquy sẽ bị phóng
kiệt hay luôn luôn bị “đói”, dẫn đến hư hỏng. Ngược lại nếu dung lượng dàn
pin mặt trời quá lớn sẽ gây ra lãng phí lớn. Do vậy phải lựa chọn thích hợp để
hệ thống có hiệu quả cao nhất.
Các khối trong hệ thống đều gây ra tổn hao năng lượng. Vì vậy cần lựa
chọn sơ đồ khối sao cho số khối hay thành phần trong hệ là ít nhất. Ví dụ, nếu
tải là các thiết bị 12VDC (đèn 12VDC, radio,…) thì không nên dùng bộ biến
đổi điện.
Trong thực tế có những hệ thống điện mặt trời nằm trong những tổ hợp
hệ thống năng lượng, gồm hệ thống điện mặt trời, máy phát điện gió, máy
phát diezen… Trong hệ thống đó, điện năng từ hệ thống mặt trời được hòa
vào lưới điện chung cùng tổ hợp hệ thống
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. NĂNG LƢỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI....................................... 2
1.1. Mở đầu.................................................................................................... 2
1.2. Hệ thống điện mặt trời cơ bản ................................................................ 3
1.2.1. Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời.................................................... 3
1.2.2. Pin mặt trời....................................................................................... 6
1.2.3. Acquy ............................................................................................... 7
1.2.4. Bộ điều khiển quá trình nạp phóng điện .......................................... 8
1.2.5. Bộ biến đổi điện DC-AC................................................................ 10
1.3. Các thông số chính của hệ thống điện mặt trời .................................... 11
1.3.1. Yêu cầu của phụ tải ........................................................................ 11
1.3.2. Vị trí lắp đặt hệ thống..................................................................... 12
CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ MẠCH BĂM XUNG ĐIỆN ÁP
MỘT CHIỀU ................................................................................................. 13
2.1 Giới thiệu về băm xung một chiều ........................................................ 13
2.1.1 Phương pháp thay đổi độ rộng xung ............................................... 14
2.1.2 Phương pháp thay đổi tần số xung .................................................. 15
2.1.3 Nhận xét .......................................................................................... 15
2.2 Các sơ đồ băm xung............................................................................... 16
2.2.1. Băm xung nối tiếp – giảm áp (Step – down (Buck)) ..................... 16
2.2.2. Băm xung song song – Tăng áp (Step – up (boost))...................... 17
2.2.3. Băm xung đảo cực (Step – down / up (buck – boost))................... 18
2.2.4 Bộ Chopper lớp C (Bộ đảo dòng) ................................................... 19
2.2.5 Bộ đảo áp......................................................................................... 22
2.2.6 Bộ Chopper lớp E............................................................................ 26
2.3. Một số loại van dùng trong mạch băm xung ........................................ 38
2.3.1. Phân loại linh kiện bán dẫn ............................................................ 382.3.2. Các linh kiện bán dẫn công suất cơ bản ......................................... 39
2.3.3 Chọn van bán dẫn............................................................................ 41
CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG BỘ BĂM XUNG SONG SONG BẰNG IGBT
(BOOST CHOPPER).................................................................................... 42
3.1. Đặt vấn đề ............................................................................................. 42
3.2. Mạch động lực ...................................................................................... 43
3.2.1. Sơ đồ mạch động lực...................................................................... 43
3.2.2. Tính toán thông số máy biến áp ..................................................... 44
3.2.3. Tính toán các thông số để chọn van IGBT..................................... 44
3.2.4. Tính toán các thông số để chọn van Q6 ......................................... 45
3.3. Mạch điều khiển ................................................................................... 46
3.3.1. Yêu cầu chung của mạch điều khiển............................................. 46
3.3.2. Nguyên lý chung của mạch điều khiển .......................................... 47
3.3.3. Mạch tạo áp chuẩn.......................................................................... 48
3.3.4. Khâu phản hồi áp ( Khâu lấy mẫu) ................................................ 48
3.3.5. Tạo sóng tam giác từ mạch so sánh và tích phân........................... 49
3.3.6. Khâu dao động đa hài tạo xung vuông........................................... 51
3.3.7. Khâu tạo trễ .................................................................................... 53
3.4. Thiết kế nguồn nuôi cấp cho mạch điều khiển ..................................... 54
3.4.1. Sơ đồ nguyên lý.............................................................................. 54
3.4.2. Nguyên lý hoạt động ...................................................................... 55
3.4.3. Tính toán các tham số cho mạch nguồn nuôi................................. 57
KẾT LUẬN .................................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 60
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: