Đồ án Thiết kế, thi công bộ điều khiển giám sát DC link trong hệ thống điện mặt trời

I 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 Xà 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 Xà 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 푆1, 푆2 hở. .............. 36 Hình 2.19. Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa khi khóa 푆1 đóng. ........ 36 Hình 2.20. Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa khi 푆1 hở, 푆2 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 푆퐴. ............................... 42 Hình 2.25. Dạng sóng điện áp tại 푉퐴퐺 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 khiển68 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 2 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...on và lỗ trống. Nếu cặp electron và lỗ trống này sinh ra ở gần chỗ có tiếp p – n thì hiệu thế tiếp xúc sẽ đẩy electron về một bên (bên bán dẫn n) đẩy lỗ trống về một bên (bên bán dẫn p). Nhưng cơ bản là electron đã nhảy từ miền hoá trị (dùng để liên kết) lên miền dẫn ở mức cao hơn, có thể chuyển động tự do. Càng có nhiều photon chiếu đến càng có nhiều cơ hội để electron nhảy lên miền dẫn. Nếu ở bên ngoài ta dùng một dây dẫn nối bán dẫn loại n với bán dẫn loại p thì electron từ miền dẫn của bán dẫn loại n sẽ qua mạch ngoài chuyển đến bán dẫn loại p lấp vào các lỗ trống. Nhờ nguyên lý trên đã tạo ra pin mặt trời. 2.1.1.3 Phân loại 12 Vật liệu chủ yếu chế tạo pin mặt trời là các silic tinh thể. Pin mặt trời từ tinh thể silic chia ra thành 3 loại: 12 https://www.diensach.com/bai-viet/phan-loai-cau-tao-va-hoat-dong-cua-pin-mat-troi- 5659313586569216.html BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 21 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.2. Các loại pin mặt trời..  Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski. Đơn tinh thể loại này có hiệu suất tới 16%. Nó rất mắc tiền bởi nó được cắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module.  Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc, đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm nguội và làm rắn. Loại pin này rẻ hơn các loại pin đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất kém hơn. Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vuông che phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất của nó thấp.  Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể. Loại này thường có hiệu suất thấp nhất, tuy nhiên loại này rẻ nhất trong các loại vì không cần phải cắt từ thỏi silicon. Các công nghệ trên là sản suất tấm, nói cách khác, các loại trên có độ dày 300μm tạo thành và xếp lại để tạo nên module. 2.1.1.4 Mô hình pin mặt trời Một tấm pin năng lượng mặt trời PV (Photovoltaic cell) gồm các lớp bán dẫn chịu tác dụng của quang học để biến đổi các năng lượng photon bức xạ mặt trời thành điện năng. Theo quan điểm năng lượng điện tử, thì pin năng lượng mặt trời có thể được coi như những nguồn dòng biểu diễn mối quan hệ phi tuyến I(V) như hình 2.3, còn sơ đồ tương đương như hình 2.4. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 22 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3. Đặc tính pin mặt trời. Hình 2.4. Sơ đồ tương đương pin mặt trời. Hiệu suất của tấm pin mặt trời lớn nhất khi pin mặt trời cung cấp cho ta công suất cực đại. Theo đặc tuyến phi tuyến trên hình 2.3 thì nó sẽ xảy ra khi P(V) là cực đại tức là P(V) = Pmax tại điểm (Imax.Vmax) được gọi là điểm cực đại MPP (Maximum Point Power). Hệ bám điểm công suất cực đại MPPT (Maximum Point Power Tracking) được sử dụng để đảm bảo rằng pin mặt trời luôn luôn làm việc ở điểm MPPT bất chấp tải được nối vào pin. Dòng điện đầu ra của pin theo [Saurav Satpathy, Aryuanto Soetedjo] được tính như sau: 푞 .(푉+퐼.푅 ) ( 푠 ) (2.1) 퐾.푇 .퐴 푉+퐼.푅푠 퐼 = 퐼푝ℎ − 퐼푠. [푒 푐 − 1] − ( ) 푅푝 Trong đó: q: điện tích electron = 1.6 x10-19 C. K: hằng số Boltzmann = 1.38 x1023 J/K. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 23 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 퐼푠: là dòng điện ngược bão hòa của pin. 퐼푝ℎ: là dòng quang điện. 푇푐: nhiệt độ làm việc của pin. 푅푠ℎ: điện trở shunt. 푅푠: điện trở của pin. A: hệ số lý tưởng. Theo công thức (2.1), dòng quang điện phụ thuộc vào năng lượng mặt trời và nhiệt độ làm việc của pin, do đó: (2.2) 퐼푝ℎ = [ 퐼푆퐶 + 퐾퐼. (푇푐 − 푇푟푒푓) ]. 퐻 Trong đó: 퐼푆퐶: là dòng ngắn mạch ở nhiệt độ 25ºC. 퐾퐼: hệ số nhiệt độ của dòng điện ngắn mạch. 푇푟푒푓: nhiệt độ của bề mặt pin (nhiệt độ tham chiếu). H: bức xạ của mặt trời kW/m2. Giá trị dòng điện bão hòa của pin với nhiệt độ của pin được tính như sau: 푞.퐸푔.(푇푐−푇푟푒푓) (2.3) 3 [ ] 푇푐 푇푟푒푓.푇푐.퐾.퐴 퐼푠 = 퐼푅푆 . ( ) . 푒 푇푟푒푓 Trong đó: 퐼푅푆: là dòng bão hòa ngược ở bề mặt nhiệt độ và bức xạ của mặt trời. 퐸푔: năng lượng vùng cấp của chất bán dẫn, phụ thuộc vào hệ số lý tưởng và công nghệ làm pin. Một pin mặt trời có điện áp khoảng 0,6V. Do đó muốn có điện áp làm việc cao thì ta mắc nối tiếp các pin lại, muốn có dòng điện lớn thì mắc song song. Như vậy, dòng điện một modul tấm pin sẽ là: 푉 퐼.푅 푞. + 푠 푁푠 푁푝 (2.4) [ ] 푘.푇푐.퐴 퐼 = 푁푝 . 퐼푝ℎ – 푁푝 . 퐼푠 . 푒 − 1 − A [ ] 푁푝.푉 + 퐼.푅푠 Với A = ( 푁푠 ) 푅푠ℎ 2.1.2 Bộ DC/DC Cấu trúc chuẩn của lưới điện mặt trời có công suất cực đại gọi là lưới điện mặt trời có điều kiện PV PCS (Photovoltaic Power Conditioning System) gồm: loại không BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 24 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT cách ly gồm một module điện mặt trời PV (Photovoltaic), một bộ biến đổi (converter) DC/DC và một bộ biến đổi DC/AC; còn loại cách ly có thêm biến áp. Hệ thống không cách ly do không có biến áp nên hiệu suất cao hơn; còn loại có cách ly hiệu suất thấp hơn. Vì vậy, ta chỉ xét loại không cách ly. Nhóm nguồn không cách ly gồm có: nguồn xung boost, nguồn xung buck và nguồn xung boost-buck. Điện áp thu được của pin năng lượng mặt trời nhỏ để tiến hành nghịch lưu hòa lưới yêu cầu điện áp đủ lớn đi qua bộ nghịch lưu giảm áp, vì vậy ta chỉ xét đến bộ tăng điện áp DC/DC. Giới hạn của đề tài chỉ làm tới DC link theo mô hình 2.5. Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống pin mặt trời DC link.  Bộ DC/DC tăng áp Bộ biến đổi DC-DC nó được sử dụng phổ biến hầu hết trên các mạch điện và các hệ thống điện tự động do nó có ưu điểm là khả năng cho hiệu suất cao, tổn hao thấp, ổn định được điện áp đầu ra khi đầu vào thay đổi, cho nhiều đầu ra khi với một đầu vào. Bộ DC/DC gồm bộ tăng áp, bộ giảm áp và bộ tăng giảm áp. Như đã trình bày ở trên, ta chỉ xét đến bộ tăng áp. Bộ tăng áp bao gồm: bộ tăng áp kinh điển Boost, bộ tăng áp kiểu CUK, bộ tăng áp kiểu nguồn Z. a) Bộ tăng áp kinh điển kiểu Boost Bộ tăng áp kiểu boost đã được sử dụng rất phổ biến và có sơ đồ nguyên lý như hình 2.6. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 25 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý mạch boost. Trong đó Uin nguồn DC đầu vào, điện cảm L nạp phóng năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường do đó giảm độ nhấp nhô dòng vào, điện dung C nạp phóng năng lượng tích lũy dưới dạng điện trường giảm nhấp nhô điện áp trên tải. Khóa S và diode D là các phần tử đóng ngắt được điều khiển để tạo điện áp mong muốn. Việc đóng cắt khóa S được điều khiển bởi một bộ PWM gồm một op-amp có hai ngõ vào là điện áp điều khiển (uđk) và sóng mang (ucr). Tín hiệu điều khiển sau khi qua mạch lái (driver) sẽ đóng ngắt khóa S. Hoạt động mạch PWM như sau: khi (uđk ≥ ucr) thì điện áp ngõ ra op-amp có giá trị mức 1 kết quả khóa S dẫn, ngược lại điện áp ngõ ra có giá trị mức 0 kết quả khóa S ngắt. Nếu gọi 푇푆 là trạng thái khóa, 푇푆 = 1 nếu khóa đóng, 푇푆 = 0 nếu khóa ngắt thì: 1 𝑖푓 푢 ≥ 푢 (2.5) 푇 = [ đ푘 푐푟 푆 0 푒푙푠푒 Đồng thời điện áp điều khiển phải thỏa: 푢푐푟,푚𝑖푛 ≤ 푢đ푘 ≤ 푢푐푟,푚푎푥 = 푢푐푟,푚𝑖푛 + 푉푝푝 (2.6) Trong đó: 푉푝푝: điện áp đỉnh đỉnh của sóng mang. 푢푐푟,푚푎푥: điện áp cực đại của sóng mang. 푢푐푟,푚𝑖푛: điện áp cực tiểu của sóng mang. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 26 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.7. Dạng sóng điện áp điều khiển và điện áp sóng mang. Chọn ucr như hình 2.7 thì: 푉푝푝 = 1 và 0 ≤ 푢đ푘 ≤ 1. Xét khi (푢đ푘 ≥ 푢푐푟): khóa S đóng dòng điện trong cuộn cảm được tăng lên rất nhanh nạp năng lượng vào nó, diode D bị phân cực ngược nên không dẫn và sơ đồ mạch như hình 2.8. Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý mạch boost khi khóa S đóng. 푑𝑖 Từ hình 2.8, ta có: 푈 = 푢 = −L . Suy ra: 𝑖푛 퐿 푑푡 −1 (2.7) ∆𝑖 = . 푈 . ∆푇 퐿,푂푁 퐿 𝑖푛 푂푁 Trong đó: 푇푂푁 là thời gian khóa đóng. ∆𝑖퐿,푂푁 > 0 cuộn cảm nạp năng lượng. Xét khi (푢đ푘 < 푢푐푟): khóa S mở để duy trì dòng điện qua cuộn cảm L thì diode D phải dẫn nên sơ đồ mạch như hình 2.9. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 27 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý mạch boost khi khóa S ngắt. 푑𝑖 Từ hình 2.9, ta có: 푢 = −L = 푈 − 푈 . Suy ra: 퐿 푑푡 𝑖푛 푡푎𝑖 −1 ∆𝑖 = . (푈 − 푈 ). ∆푇 . (2.8) 퐿,푂퐹퐹 퐿 𝑖푛 푡푎𝑖 푂퐹퐹 Trong đó: 푇푂퐹퐹 là thời gian khóa mở. ∆𝑖퐿,푂퐹퐹 < 0 cuộn cảm xả năng lượng. Hình 2.10. Dạng sóng ngõ ra của bộ tăng áp kiểu boost. Mặt khác, ta có: ∆𝑖퐿,푂퐹퐹 + ∆𝑖퐿,푂푁 = 0 −1 −1 Tương đương: . 푈 . ∆푇 + (푈 − 푈 ). ∆푇 = 0. Suy ra: 퐿 𝑖푛 푂푁 퐿 𝑖푛 푡푎𝑖 푂퐹퐹 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 28 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 푈𝑖푛. 푇푂푁 + 푈𝑖푛. 푇푂퐹퐹 푈𝑖푛. 푇 (2.9) 푈푡푎𝑖 = = 푇푂퐹퐹 푇푂퐹퐹 Từ hình 2.10, ta thấy: ∆푂퐴퐶 ~ ∆푀푁퐶 ta có định thức sau: 푇 푂퐶 푂퐴 1 푇 (2.10) = = = 2 = 푇푂퐹퐹 퐶푀 푀푁 1 − 푢đ푘 푇푂퐹퐹 2 Kết hợp công thức (2.9) với (2.10) ta được: 1 (2.11) 푈푡푎𝑖 = . 푈𝑖푛 1 − 푢đ푘 b) Bộ tăng áp kiểu CUK Bộ tăng áp kiểu CUK có sơ đồ nguyên lý như hình 2.11. Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp kiểu CUK. Trong đó Vin là nguồn DC đầu vào, điện cảm L nạp phóng năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường do đó giảm độ nhấp nhô dòng vào, điện dung 퐶2, 퐶3 giảm nhấp nhô điện áp trên tải là nơi chứa năng lượng điện trường. Khóa S và diode 퐷1, 퐷2, 퐷3 là các phần tử đóng ngắt được điều khiển để tạo điện áp mong muốn. Việc đóng ngắt khóa S được điều khiển bởi một bộ PWM gồm một op-amp có hai ngõ vào là điện áp điều khiển (Uđk) và sóng mang (Ucr). Tín hiệu điều khiển sau khi qua mạch lái (driver) sẽ đóng ngắt khóa S. Hoạt động mạch PWM như sau: khi (Uđk ≥ Ucr) thì điện áp ngõ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 29 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ra op-amp có giá trị mức 1 kết quả khóa S dẫn, ngược lại thì có giá trị mức 0 và khóa S ngắt. Nếu gọi 푇푆 là trạng thái khóa, 푇푆 = 1 nếu khóa đóng, 푇푆 = 0 nếu khóa ngắt thì theo công thức (2.5) ta có: 1 𝑖푓 푈 ≥ 푈 푇 = [ đ푘 푐푟 푆 0 푒푙푠푒 Theo công thức (2.6), điện áp điều khiển phải thỏa: 푈푐푟,푚𝑖푛 ≤ 푈đ푘 ≤ 푈푐푟,푚푎푥 = 푈푐푟,푚𝑖푛 + 푉푝푝 Trong đó: 푉푝푝: điện áp đỉnh đỉnh của sóng mang. 푈푐푟,푚푎푥: điện áp cực đại của sóng mang. 푈푐푟,푚𝑖푛: điện áp cực tiểu của sóng mang. Hình 2.12. Dạng sóng điện áp điều khiển và điện áp sóng mang. Chọn Ucr như hình 2.12 thì 푉푝푝 = 1 và 0 ≤ 푈đ푘 ≤ 1. Xét khi (푈đ푘 ≥ 푈푐푟): khóa S đóng dòng điện trong cuộn cảm được tăng lên rất nhanh nạp năng lượng vào nó, diode 퐷1 và 퐷3 bị phân cực ngược nên không dẫn, diode 퐷2 phân cực thuận dẫn và sơ đồ mạch như hình 2.13. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 30 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.13. Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp kiểu CUK khi S đóng. 푑𝑖 Từ hình 2.13, ta có: 푉 = 푈 = −L . Suy ra: 𝑖푛 퐿 푑푡 −1 (2.12) ∆𝑖 = . 푉 . ∆푇 퐿,푂푁 퐿 𝑖푛 푂푁 Mặt khác: 푈퐶1 = 푈퐶3 (2.13) Trong đó: 푇푂푁 là thời gian khóa đóng. ∆𝑖퐿,푂푁 > 0 cuộn cảm nạp năng lượng. Xét khi (푈đ푘 < 푈푐푟): khóa S mở để duy trì dòng điện qua cuộn cảm L, diode 퐷1và 퐷3 dẫn và diode 퐷2 ngắt nên sơ đồ mạch như hình 2.14. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 31 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp kiểu CUK khi S ngắt. Từ hình 2.14, ta có: 푈퐶1 = 푈퐶2 (2.14) 푑𝑖 Mặt khác ta có: 푉 − 푈 = −퐿. Suy ra: 𝑖푛 퐶3 푑푡 −(푉 − 푈 ) (2.15) ∆𝑖 = 𝑖푛 퐶3 . 푇 퐿,푂퐹퐹 퐿 푂퐹퐹 Trong đó: 푇푂퐹퐹 là thời gian khóa mở. ∆𝑖퐿,푂퐹퐹 < 0 cuộn cảm xả năng lượng. Dạng sóng ngõ ra như hình 2.15. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 32 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.15. Dạng sóng ngõ ra của bộ tăng áp kiểu CUK. Mặt khác, ta có: ∆𝑖퐿,푂퐹퐹 + ∆𝑖퐿,푂푁 = 0 Tương đương: −(푉𝑖푛−푈퐶3) −1 푇푂푁 . 푇푂퐹퐹 + . 푉𝑖푛. 푇푂푁 = 0  푈퐶3 = 푉𝑖푛. (1 + ) 퐿 퐿 푇푂퐹퐹 푇  푈퐶3 = 푉𝑖푛. 푇푂퐹퐹 Suy ra: 푇 (2.16) 푈퐶3 = 푉𝑖푛. 푇푂퐹퐹 Từ công thức (2.13) và (2.14) ta có: 푈퐶3 = 푈퐶2 = 푈퐶1 (2.17) Suy ra, điện áp ngõ ra của mạch là: 푇 (2.18) 푈푡ả𝑖 = 푈퐶2 + 푈퐶3 = 2푈퐶3 = 2푉𝑖푛. 푇푂퐹퐹 Kết hợp công thức (2.10) với công thức (2.18) ta được: 푇 1 (2.19) 푈푡ả𝑖 = 2푉𝑖푛. = 2푉𝑖푛. 푇푂퐹퐹 1 − 푈đ푘 c) Bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 33 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bộ tăng áp kiểu nguồn Z có 2 loại là loại nguồn Z và loại nguồn Z dựa khóa. Loại tăng áp nguồn Z chỉ có phần tử thụ động và thực hiện tăng áp dựa vào các khóa của mạch điện phía sau, trong khi đó bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa có chứa khóa công suất để chủ động cho việc đóng cắt. Bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa có sơ đồ nguyên lý như hình 2.16. Trong đó khóa chủ động là 푆1 và khóa đóng cắt phụ trợ (của mạch điện phía sau – có thể là mạch nghịch lưu) tượng trưng bằng khóa 푆2. Hình 2.16. Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa. Trong đó Uin là nguồn DC đầu vào, điện cảm L nạp phóng năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường do đó giảm độ nhấp nhô dòng vào, điện dung C giảm nhấp nhô điện áp trên tải. Các khóa 푆1, 푆2 và diode 퐷1, 퐷2 là các phần tử đóng ngắt được điều khiển để tạo điện áp mong muốn. Việc đóng ngắt khóa 푆1 được điều khiển bởi một bộ PWM gồm một op-amp có hai ngõ vào là điện áp điều khiển (uđk) và sóng mang (ucr). Tín hiệu điều khiển sau khi qua mạch lái (driver) sẽ đóng ngắt khóa 푆1. Hoạt động mạch PWM như sau: khi (uđk ≥ ucr) thì điện áp ngõ ra op-amp có giá trị mức 1 kết quả khóa 푆1 dẫn, ngược lại thì có giá trị mức 0 và khóa 푆1 ngắt. Việc đóng ngắt khóa 푆2 được điều khiển bởi một bộ PWM gồm một op-amp có hai ngõ vào là điện áp ngắn mạch (ud) và sóng mang (ucr). Tín hiệu điều khiển sau khi qua mạch lái (driver) sẽ đóng ngắt khóa 푆2. Hoạt động mạch PWM như sau: khi ((1 − 푢푑) ≤ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 34 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 푢푐푟) thì điện áp ngõ ra op-amp có giá trị mức 1 kết quả khóa 푆2 dẫn, ngược lại thì có giá trị mức 0 và khóa 푆2 ngắt. Nếu gọi 푇푆1là trạng thái khóa, 푇푆1 = 1 nếu khóa 푆1 đóng, 푇푆1 = 0 nếu khóa 푆1 ngắt thì theo công thức (2.5) ta có: 1 𝑖푓 푢 ≥ 푢 푇 = [ đ푘 푐푟 푆1 0 푒푙푠푒 Nếu gọi 푇푆2 là trạng thái khóa, 푇푆2 = 1 nếu khóa 푆2 đóng, 푇푆2 = 0 nếu khóa 푆2 ngắt thì theo công thức (2.5) ta có: 1 𝑖푓 (1 − 푢 ) ≤ 푢 푇 = [ 푑 푐푟 푆2 0 푒푙푠푒 Theo công thức (2.6), điện áp điều khiển phải thỏa: 푢푐푟,푚𝑖푛 ≤ 푢đ푘 ≤ 푢푐푟,푚푎푥 = 푢푐푟,푚𝑖푛 + 푉푝푝 Trong đó: 푉푝푝: điện áp đỉnh đỉnh của sóng mang. 푢푐푟,푚푎푥: điện áp cực đại của sóng mang. 푢푐푟,푚𝑖푛: điện áp cực tiểu của sóng mang. Chọn ucr như hình 2.17 thì: 푉푝푝 = 1 và 0 ≤ 푢đ푘 ≤ 1. Hình 2.17. Dạng sóng điện áp điều khiển và điện áp sóng mang. Xét khi (푢đ푘 < 푢푐푟): khóa 푆1 mở để duy trì dòng điện qua cuộn cảm L thì diode 퐷1 phải dẫn, diode 퐷2 dẫn sơ đồ mạch như hình 2.18. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 35 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.18. Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa khi 푆1, 푆2 hở. 푑𝑖 Từ hình 2.18, ta có: 푈 = 푈 = 푈 − 푈 = 푈 + L. . Suy ra: 퐶 푡ả𝑖 𝑖푛 퐿 𝑖푛 푑푡 −1 (2.20) ∆𝑖 = . (푈 − 푈 ). ∆푇 퐿,푂퐹퐹 퐿 𝑖푛 푡ả𝑖 푂퐹퐹 Trong đó: 푇푂퐹퐹 là thời gian khóa mở. ∆𝑖퐿,푂퐹퐹 < 0 cuộn cảm xả năng lượng. Xét khi (푢đ푘 ≥ 푢푐푟): khóa 푆1 đóng dòng điện trong cuộn cảm được tăng lên rất nhanh nạp năng lượng vào nó, diode 퐷1 bị phân cực ngược nên không dẫn, diode 퐷2 phân cực thuận nên 퐷2 dẫn sơ đồ mạch như hình 2.19. Hình 2.19. Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa khi khóa 푆1 đóng. 푑𝑖 Từ hình 2.19, ta có: 푈 = 푢 = −L . Suy ra: 𝑖푛 퐿 푑푡 −1 (2.21) ∆𝑖 = . 푈 . ∆푇 퐿,푂푁 퐿 𝑖푛 푂푁 Trong đó: 푇푂푁 là thời gian khóa đóng. ∆𝑖퐿,푂푁 > 0 cuộn cảm nạp năng lượng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 36 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Xét ((1 − 푢푑) ≤ 푢푐푟): khóa 푆2 dẫn (ngắn mạch), diode 퐷2 ngắt bảo vệ linh kiện trong mạch. Sơ đồ mạch như hình 2.20. Hình 2.20. Sơ đồ nguyên lý bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa khi 푆1 hở, 푆2 đóng. 푑𝑖 Từ hình 2.20, ta có: 푈 = 푈 = −L. , 푈 = 0. 𝑖푛 퐿 푑푡 퐶 Suy ra: −1 (2.22) ∆𝑖 = . 푈 . ∆푇 퐿,푛푔ắ푡 퐿 𝑖푛 푛푔ắ푡 Hình 2.21. Dạng sóng ngõ ra của bộ tăng áp kiểu nguồn Z dựa khóa. Từ hình 2.21, xét trong một chu kỳ T, ta được: Biến thiên thời gian ∆푇푂푁: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 37 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ∆푇푂푁 = 푇푂푁 (2.23) Biến thiên thời gian ∆푇푂퐹퐹: 푇푂퐹퐹 푇푂퐹퐹 (2.24) ∆푇 = + = 푇 푂퐹퐹 2 2 푂퐹퐹 Biến thiên thời gian ∆푇푛푔ắ푡: 푇푛푔ắ푡 푇푛푔ắ푡 (2.25) ∆푇 = + = 푇 푛푔ắ푡 2 2 푛푔ắ푡 Cuộn cảm nạp xã năng lượng nên ta có: ∆𝑖퐿,푂퐹퐹 + ∆𝑖퐿,푂푁 + ∆𝑖퐿,푛푔ắ푡 = 0 Tương đương: −1 −1 −1 . 푈 . ∆푇 + (푈 − 푈 ). ∆푇 + . 푈 . ∆푇 = 0. 퐿 𝑖푛 푂푁 퐿 𝑖푛 퐶 푂퐹퐹 퐿 𝑖푛 푛푔ắ푡 Xét trong một chu kỳ T như hình 2.21, ta được: −푈𝑖푛 푈퐶 − 푈𝑖푛 −푈𝑖푛 . 푇 + . 푇 + . 푇 = 0 퐿 푂푁 퐿 푂퐹퐹 퐿 푛푔ắ푡 −푈 푈 − 푈 = 𝑖푛 . (푇 + 푇 ) + 퐶 𝑖푛 . (푇 ) 퐿 푂푁 푛푔ắ푡 퐿 푂퐹퐹 Suy ra: 푈 (2.26) 푈 = 𝑖푛 퐶 푇 푇 푇 − 푂푁 − 푛푔ắ푡 푇 푇 Từ hình 2.21, ta thấy: ∆퐴푁퐻 ~ ∆퐴퐶푃 ta có định thức sau: 푇푂푁 푁퐻 퐴퐻 푢 푇 (2.27) = = đ푘 = 2 = 푂푁 퐶푃 퐴푃 1 푇 푇 2 Từ hình 2.21, điện áp ngắt (푈푑) được xác định: 푇푛푔ắ푡 (2.28) = 1 − 푈 푇 푑 Kết hợp công thức (2.26), (2.27) và (2.28) ta được: 푈𝑖푛 푈𝑖푛 (2.29) 푈퐶 = = 1 − 푢đ푘 − (1 − 푈푑) 푈푑 − 푢đ푘 Dựa vào dạng sóng ngỏ ra hình 2.21, ta được điện áp trung bình ngõ ra trên tải chính bằng điện áp trên tụ: 푈𝑖푛 (2.30) 푈푡ả𝑖,퐴푉퐺 = 푈푑 − 푢đ푘 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 38 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Từ ba bộ tăng áp trình bày trên, nhóm lựa chọn bộ tăng áp nguồn Z phù hợp với mục tiêu nguyên cứu đề tài. Bộ tăng áp nguồn Z phù hợp với việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời trên mái nhà, trong quá trình hoạt động nếu có xảy ra hiện tượng ngắn mạch bên nghịch lưu thì vẫn có điện áp ngõ ra của bộ tăng áp nguồn Z nhờ có diode 퐷2 ngắt bảo vệ các linh kiện trong mạch.  Xây dựng công tính tính toán linh kiện bộ tăng áp nguồn Z Theo công thức (2.23) ta được: ∆푇푂푁 = 푇푂푁 = 퐷. 푇 (2.31) Theo công thức (2.24) ta được: ∆푇푂퐹퐹 = 푇푂퐹퐹 = (1 − 퐷). 푇 (2.32) Dòng điện nhấp nhô (ripple) qua cuộn cảm: 푈 푈 − 푈 (2.33) 퐼 = ∆퐼 = 𝑖푛 . ∆푇 = 𝑖푛 푡ả𝑖 . ∆푇 푟𝑖푝푝푙푒 퐿 퐿 푂푁 퐿 푂퐹퐹 Do đó giá trị điện cảm của cuộn cảm: 푈𝑖푛 푈𝑖푛. 푇 푈푡ả𝑖 (2.34) 퐿 = . ∆푇푂푁 = . 퐷 = . 퐷 퐼푟𝑖푝푝푙푒 퐼푟𝑖푝푝푙푒 푓. 퐼푟𝑖푝푝푙푒 Trong điều kiện lý tưởng không mất công suất qua các phần tử trung gian, công suất nguồn bằng công suất tải: 푈𝑖푛. 퐼𝑖푛 = 푈푡ả𝑖. 퐼푡ả𝑖. Do đó: 2 푈푡ả𝑖 (푈푡ả𝑖) 푈𝑖푛 (2.35) 퐼𝑖푛 = 퐼푡ả𝑖 . = = 2 푈𝑖푛 푅푡ả𝑖. 푈𝑖푛 푅. (1 − 퐷) Dòng điện nguồn cấp (cũng chính là dòng điện qua cuộn dây) lớn hơn dòng điện tải đúng bằng tỷ số điện áp nguồn và điện áp tải. Dòng điện nguồn cấp cũng chính là dòng cuộn dây 퐼𝑖푛 = 퐼퐿 ta có: ∆퐼퐿 푈𝑖푛 푈𝑖푛 (2.36) 퐼퐿(푚푎푥) = 퐼퐿 + = 2 + 퐷푇 2 푅푡ả𝑖. (1 − 퐷) 2퐿 ∆퐼퐿 푈𝑖푛 푈𝑖푛 (2.37) 퐼퐿(푚𝑖푛) = 퐼퐿 − = 2 − 퐷푇 2 푅푡ả𝑖. (1 − 퐷) 2퐿 Để đảm bảo dòng điện trong tải không âm, ta cần 퐼퐿(푚𝑖푛) ≥ 0 (1 − 퐷)2. 푅 . 퐷푇 (2.38) 퐿 ≥ 퐿 = 푡ả𝑖 (푚𝑖푛) 2 Xem xét dòng điện qua tụ điện: Điện áp tụ bắt đầu nạp từ 푉푀퐼푁 đến 푉푀퐴푋 tương 푈푡ả𝑖 ứng dòng điện trong tụ điện không đổi 퐼C = . Ta có: 푄(푡) = 퐶. 푉퐶(푡) 푅푡ả𝑖 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 39 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ∆푄 = 퐶. ∆푈푡ả𝑖 = 퐶. (푉푀퐴푋 − 푉푀퐼푁) = 퐶. 푉푟𝑖푝푝푙푒 (2.39) 푈푡ả𝑖 푈푡ả𝑖 Với ∆푄 = ∫ 𝑖퐶 ∆푡 => ∆푄 = . ∆푇푂푁 = . (퐷푇) 푅푡ả𝑖 푅푡ả𝑖 Dòng điện nhấp nhô (ripple) qua tụ điện: 푉푟𝑖푝푝푙푒 퐷 (2.40) 퐼푟𝑖푝푝푙푒 = = 푈푡ả𝑖 푅푡ả𝑖. 퐶. 푓 Do đó giá trị tụ điện: 퐷. 푈 (2.41) 퐶 = 푡ả𝑖 푅푡ả𝑖. 푉푟𝑖푝푝푙푒. 푓 2.1.3 Nghịch lưu hòa lưới từ pin năng lượng mặt trời Nghịch lưu hòa lưới từ pin năng lượng mặt trời gồm: nghịch lưu hòa lưới 1 pha và nghịch lưu hòa lưới 3 pha. Đối với nghịch lưu hòa lưới 1 pha có kích thích nhỏ khoảng 5 – 6kWp, ở hệ thống này công suất xoay chiều dao động nên cần các tụ điện lớn để tích lũy năng lượng và giảm độ dao động công suất. Các tụ điện này phải được thực hiện động tác phóng nạp của các acquy với thời gian lớn do đó tuổi thọ của chúng giảm nên giá thành của hệ thống tăng. Còn đối với nghịch lưu hòa lưới 3 pha có công suất AC không đổi ở lối ra, được nối trực tiếp với lưới quốc gia không cần thiết tụ điện lớn nên giá thành hạ, tuổi thọ của hệ thống tăng và công suất ra của hệ thống cũng lớn có thể đạt 10-15kWp trong trường hợp sử dụng trên mái nhà. Từ những ưu điểm và nhược điểm của việc nghịch lưu hòa lưới 1 pha và 3 pha, giải pháp tối ưu phù hợp nhất đó là nghịch lưu hòa lưới 3 pha phù hợp với mục tiêu nguyên cứu của đề tài. Hình 2.22. Sơ đồ hòa lưới đồng bộ hệ thống pin mặt trời. Điều kiện để hòa đồng bộ hệ thống điện hòa lưới:  Cùng biên độ điện áp (푈푅푀푆 = 푈푅푀푆,푙ướ𝑖). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 40 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Cùng tần số.  Cùng góc pha (φ = 휑푙ướ𝑖).  Đúng thứ tự pha (푈표푎 = 푈표푎,푙ướ𝑖; 푈표푏 = 푈표푏,푙ướ𝑖 ; 푈표푐= 푈표푐,푙ướ𝑖). Lưới điện dân dụng của Việt Nam là 220VAC sin tần số f = 50Hz. Vì vậy, chúng ta cần thiết kế bộ chuyển đổi tạo ra được điện áp hoặc dòng điện hình sin với biên độ điện áp 310V và tần số 50Hz. Năng lượng từ pin mặt trời (Upin) dưới dạng điện áp rất thấp và là điện một chiều, bộ inverter là bộ giảm áp bởi biên độ của bộ inverter nhỏ hơn biên độ của DC. Chính vì thế, để tạo ra được điện áp theo yêu cầu cần có một bộ chuyển đổi điện áp DC thấp sang điện áp DC cao hay còn gọi là bộ tăng điện áp. Từ hình 2.16, ta thay khóa 푆2 thành bộ biến tần để xây dựng công thức tính điện áp ngắn mạch phía nghịch lưu. Dưới đây là sơ đồ nguyên lý bộ biến tần 3 pha: Hình 2.23. Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần 3 pha. Trong đó 푈푑푐 là nguồn DC từ bộ tăng áp kiểu nguồn Z. Việc đóng ngắt khóa 푆퐴 được điều khiển bởi một bộ PWM gồm một op-amp có hai ngõ vào là điện áp sóng sin (푢푠𝑖푛) và sóng mang (푢푐푟). Dựa theo hình 2.23, ta có: 푉퐴퐺 = 푉퐴푁 − 푉푁퐺 (2.42) 푉퐵퐺 = 푉퐵푁 − 푉푁퐺 (2.43) 푉퐶퐺 = 푉퐶푁 − 푉푁퐺 (2.44) => 푉퐴퐺 + 푉퐵퐺 + 푉퐶퐺 = −3푉푁퐺 Suy ra: 푉 + 푉 + 푉 (2.45) 푉 = − 퐴퐺 퐵퐺 퐶퐺 푁퐺 3 Kết hợp công thức (2.42) với (2.45) ta được: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 41 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2푉 − 푉 − 푉 (2.46) 푉 = 퐴퐺 퐵퐺 퐶퐺 퐴푁 3 Tương tự, ta tính được 푉퐵푁, 푉퐶푁. Dựa vào hình 2.23, ta có dạng sóng ngõ ra op-amp như hình 2.24. Hình 2.24. Dạng sóng ngõ ra của op-amp điều khiển khóa 푆퐴. Từ hình 2.24, ta có: 푉푎 = 푚. 푠𝑖푛푥 + 0,5. Với 0 ≤ 푉푎 ≤ 1. Suy ra: 0 ≤ 푚 ≤ 0,5. Với m là hệ số điều chế. Hình 2.25. Dạng sóng điện áp tại 푉퐴퐺 theo sóng sin. Điện áp tại 푉 trong chu kỳ bất kì (푇 ): 푉 = 푉 . 푈 퐴퐺 푁 퐴퐺푇푁 푎(푡) 푑푐 Điện áp tại 푉퐴퐺 trong chu kỳ sin (푇푠𝑖푛): 푉퐴퐺 = 푉푎. 푈푑푐 = (푚. 푠𝑖푛푥 + 0,5). 푈푑푐 (2.47) 푇푠𝑖푛 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 42 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2휋 Điện áp tại 푉 trễ pha với điện áp tại 푉 một góc ta có: 퐵퐺 퐴퐺 3 2휋 (2.48) 푉퐵퐺 = 푉푎. 푈푑푐 = (푚. sin (푥 − ) + 0,5) . 푈푑푐 푇푠𝑖푛 3 4휋 Điện áp tại 푉 trễ pha với điện áp tại 푉 một góc ta có: 퐶퐺 퐴퐺 3 4휋 (2.49) 푉퐶퐺 = 푉푎. 푈푑푐 = (푚. sin (푥 − ) + 0,5) . 푈푑푐 푇푠𝑖푛 3 Từ công thức (2.46), điện áp tại 푉퐴푁 phân tích theo PWM: (2.50) 푉퐴푁푃푊푀 = 푚. 푈푑푐 = 푈푙ướ𝑖. √2 Từ công thức (2.50), suy ra điện áp ngõ ra bộ tăng áp nguồn Z: 푈푙ướ𝑖. √2 푉𝑖푛 (2.51) 푈푑푐 = = 푚 푈푑 − 푢đ푘 Kết hợp công thức (2.41) và công thức (2.51) ta được: 푈 . 1 푚 (2.52) 푙ướ𝑖 = . 푉𝑖푛 푈푑 − 푢đ푘 √2 Theo phương pháp sin PWM cải tiến (SFO-PWM) ta có: 푉푟푎 = 푉푎 + 푉표푓푓푠푒푡 (2.53) 푉 +푉 Với 푉 = − 푚푎푥 푚𝑖푛 표푓푓푠푒푡 2 푉푚푎푥 = max (푉푎, 푉푏, 푉푐) và 푉푚𝑖푛 = min (푉푎, 푉푏, 푉푐) Phương pháp sin PWM cải tiến này cho phép điều khiển tuyến tính lên đến chỉ số 푚푚푎푥. Vì vậy để tối ưu thì chọn m càng cao, ta chọn m = 0,5. Suy ra: 휋 푉 = 푉 ( ) (2.54) 푟푎,푚푎푥 푎 3 Kết hợp công thức (2.53) với (2.54) ta được: 휋 푉 = 푚. 푠𝑖푛 ( ) + 0,5 < 1 (2.55) 푟푎 3 Suy ra điện áp ngắt chính bằng điện áp 푉푟푎: √3 (2.56) 푈 = 푚. + 0,5 푑 2 푈 . 2 Đặt 푙ướ𝑖 √ = 퐾, từ công thức (2.52) ta được: 푉𝑖푛 푚 푢 = 푈 − (2.57) đ푘 푑 퐾 Với 푢đ푘: điện áp điều khiển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 43 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.2.1 Cảm biến dòng điện và điện áp Nguyên lý cơ bản của cảm biến: có thể đọc được giá trị dòng điện và điện áp tại cùng một thời điểm. Thông số yêu cầu đạt được của cảm biến:  Sai số của cảm biến ± 1%.  Đo được điện áp từ 0 – 25VDC.  Đo được dòng điện từ 0 – 3A.  Đo được công suất khoảng từ 0 – 50W. Từ những yêu cầu trên, nhóm đã quyết định chọn cảm biến dòng INA219. Module cảm biến dòng INA219 dùng để đo dòng DC với độ chính xác cao. Tích hợp bộ ADC 12 bit, thông qua giao tiếp I2C trả về giá trị dòng điện, độ nhiễu thấp. Bên cạnh đó, cảm biến INA219 còn có thể đo được cả dòng điện và điện áp đồng thời. Hình 2.26. Cảm biến dòng INA219 [7]. Thông số kỹ thuật của cảm biến INA219 như sau: [7]  Điện áp hoạt động: 3 – 5VDC.  Khoảng điện áp DC đo được: 0 – 26VDC.  Dòng tối đa đo được: ± 3.2A.  Độ phân giải: ± 0.8mA.  Địa chỉ I2C: 0x40 (mặc định), 0x41, 0x44, 0x45.  Độ phân giải 12 bit. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 44 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Khoảng công suất DC đo được: 0 – 83.2W.  Chuẩn giao tiếp: TWI/I2C.  Thời gian chuyển mạch: 532휇s.  Nhiệt độ hoạt động: - 25 ~ 85ºC. Sơ đồ chân của cảm biến INA219: Hình 2.27. Sơ đồ chân của cảm biến INA219. Dưới đây là chức năng các chân của cảm biến dòng INA219: Bảng 2.1. Các chân của cảm biến INA219. Tên Chân số Input/Output Chức năng chân IN+ 1 Analog Input Đọc giá trị điện áp. IN- 2 Analog Input Đọc giá trị dòng điện. GND 3 Analog GND 4 Analog Nguồn cung cấp, từ 3-5,5V. VS SCL 5 Digital Input Truyền tải xung clock để dịch chuyển dữ liệu. SDA 6 Digital Input/Output Truyền tải dữ liệu. A0 7 Digital Input Kết nối theo chuẩn I2C. A1 8 Digital Input Kết nối theo chuẩn I2C. 2.2.2 Vi điều khiển BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 45 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIỚI THIỆU CHI TIẾT VỀ ESP8266 ESP8266-12 là module wifi giá rẻ và được đánh giá rất cao cho các ứng dụng liên quan đến Internet và Wifi cũng như các ứng dụng truyền nhận sử dụng thay thế cho các module RF khác. Với yêu cầu của đề tài là có thể giám sát và gửi dữ liệu lưu trữ thông qua wifi vì thế nhóm đã lựa chọn ESP8266 làm vi điều khiển cho toàn hệ thống. ESP8266 là một chip tích hợp cao, được thiết kế cho nhu cầu của một thế giới kết nối mới, thế giới Internet of thing (IoT). Nó cung cấp một giải pháp kết nối mạng Wi-Fi đầy đủ và khép kín, cho phép nó có thể lưu trữ các ứng dụng hoặc để giảm tải tất cả các chức năng kết nối mạng Wi-Fi từ một bộ xử lý ứng dụng. ESP8266 có xử lý và khả năng lưu trữ mạnh mẽ cho phép nó được tích hợp với các bộ cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua GPIOs với một chi phí tối thiểu và một PCB tối thiểu. ESP8266 có một cộng đồng các nhà phát triển trên thế giới rất lớn, cung cấp nhiều Module lập trình mã mới giúp nhiều người có thể tiếp cận và xây dựng ứng dụng rất nhanh. Hình 2.28. Kit NodeMCU ESP8266 [8].  Thông số kỹ thuật: [8]  Hỗ trợ Arduino IDE 1 và Arduino ESP8266.  Sử dụng module wifi ESP – 12E.  Nguồn vào: cấp nguồn 5V và chương trình thông qua cổng USB.  Kích thước: 49 x 24.5 x 13mm.  IC chính: ESP8266 Wifi SoC. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 46 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Phiên bản firmware: Node MCU.  Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102.  GPIO tương thích hoàn toàn với firmware – Node MCU.  Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.  GPIO giao tiếp mức 3.3VDC.  Tích hợp led báo trạng thái, nút Reset, Flash.  Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino.  Tích hợp giao thức TCP/IP.  Hổ trợ nhiều loại anten.  16 chân GPIO.  Hổ trợ SDIO 2.0, UART, SPI, I²C, PWM, I²S với DMA.  1 ADC 10-bit.  Dải nhiệt độ hoạt động rộng: - 40 ~ 125ºC. Sơ đồ chân Kit NodeMCU ESP8266: [8] Hình 2.29. Sơ đồ chân Kit NodeMCU ESP8266. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 47 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thông qua kỹ thuật PWM, việc có thể điều khiển công suất được cung cấp cho tải bằng cách sử dụng tín hiệu ON - OFF. Một chu kỳ nhiệm vụ hoặc điện chu trình là phần của một giai đoạn trong đó một tín hiệu hoặc hệ thống đang hoạt động. Một khoảng thời gian là thời gian cần thiết để tín hiệu hoàn thành chu kỳ bật và tắt. Một chu kỳ nhiệm vụ (tỷ lệ) có thể được biểu thị như sau: PW (2.57) D = T Trong đó: D: là chu kỳ nhiệm vụ. PW: là độ rộng xung (thời gian hoạt động của xung). T: là tổng thời gian của tín hiệu.  Các hàm chức năng điều chế PWM:  AnalogWrite (pin, dutycycle): cho phép PWM trên chân pin được chỉ định, nhiệm vụ chu kỳ trong phạm vi từ 0 đến PWMRANGE, tức là 1023 theo mặc định.  AnalogWrite (pin, 0): vô hiệu hóa PWM trên chân pin được chỉ định.  AnalogWriteRange (new_range): thay đổi phạm vi PWM (chu kỳ nhiệm vụ).  AnalogWriteFreq (new_frequency): tần số PWM là 1kHz theo mặc định. Hàm này dùng để thay đổi nó với tần số mới. Tần số PWM nằm trong phạm vi 1 – 1000KHz. 2.2.3 Mạch kích và cách ly Mạch kích và cách ly dùng để kích ngắt và dẫn cho IGBT. Các linh kiện chính sử dụng trong mạch kích: a) Opto TLP250 Opto là một linh kiện quang điện tử chuyên dùng để truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch điện có sự chênh lệch cao về điện áp thông qua ánh sáng mà không cần liên hệ với nhau bằng tín hiệu điện. TLP250 dùng để cách ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện hay công suất như khối có công suất nhỏ với khối điện áp lớn. Cấu trúc của một opto bao gồm một đèn led và một photo tranzitor bên trong nó. Nguyên tắc truyền tín hiệu bằng ánh sáng nên nó được gọi là opto quang. Opto rất hay được sử dụng trong các hệ thống điện – điện tử công suất lớn, dùng để ngăn các xung điện BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 48 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT áp cao hay các phần mạch điện công suất lớn có thể làm hư hỏng các ngõ điều khiển công suất nhỏ trên một bo mạch. Hình 2.30. Hình ảnh opto TLP250. Hình 2.31. Sơ đồ tương đương của opto TLP250. [9] Đầu vào của TLP250 đó là led, khi có dòng điện nhỏ IF đi qua hai đầu led (chân 2, chân 3) có trong opto làm cho led phát sáng. Khi led phát sáng làm thông hai cực của photo tranzitor, mở cho dòng điện chạy qua. Điện áp VCC cấp vào chân số 8 cấp nguồn cho tran... Bắt đầu Bộ tăng áp nguồn Pin Mặt Trời Nghịch lưu Z Mạch lái IGBT Hiệu chỉnh xung PWM Lấy dữ liệu từ cảm biến MCU 219 Node MCU ESP Hiển thị LCD 8266 EEPROM Kiểm tra kết False nối Wifi True Gửi dữ liệu lên firebase Hình 4.11. Lưu đồ hệ thống. Khi vừa cấp điện cho nguồn 5V: ESP8266 hoạt động cấp nguồn cho cảm biến dòng MCU 219 và LCD hoạt động. ESP8266 thiết lập kết nối wifi để bắt đầu gửi dữ liệu lưu trữ lên firebase. Cảm biến dòng MCU lấy giá trị dòng điện, điện áp đo được từ tấm pin năng lượng mặt trời gửi cho khối điều khiển (ESP8266). ESP8266 tiến hành điều chế độ rộng xung PWM và gửi cho mạch kích. Khi vừa cấp điện cho nguồn 15V: Mạch kích hoạt động, opto TLP250 trong mạch kích nhận tín hiệu xung PWM từ khối điều khiển ESP8266 và tiến hành tạo xung kích cho IGBT trong bộ tăng áp nguồn Z. Pin năng lượng mặt trời sẽ cấp nguồn cho bộ tăng áp nguồn Z hoạt động tiến hành nâng điện áp lên. Cảm biến điện áp ngõ ra đo điện áp và gửi về khối điều BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG khiển để giám sát. Trong quá trình nâng điện áp của bộ tăng áp nguồn Z, phía nghịch lưu cũng tiến hành mô phỏng ngắn mạch. 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển a. Giới thiệu phần mềm Arduino IDE Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino. Môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++. Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, MAC OSX và Linux. Hai hàm để tạo ra một chương trình vòng thực thi có thể chạy được:  Setup(): hàm này chạy mỗi khi khởi động một chương trình, dùng để thiết lập các cài đặt.  Loop(): hàm này được gọi lặp lại cho đến khi tắt nguồn board mạch. Hình 4.12. Giao diện phần mềm Arduino IDE. Vùng lệnh: bao gồm các nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía dưới là các icon cho phép sử dụng các chức năng thường dùng của IDE. Vùng viết chương trình: Các đoạn code sẽ được viết trong vùng này. Tên chương trình được hiển thị ngay dưới dãy các icon, như ở hình 4.12 tên chương trình BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 76 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG là “Blink”. Phía sau tên chương trình có một dấu “§” có nghĩa là đoạn chương trình chưa được lưu. Vùng thông báo (Debug): Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây. Góc dưới cùng bên phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử dụng. b. Viết chương trình hệ thống #include #include #include #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); #define FIREBASE_HOST "do-an-tot-nghiep-2019-7b1fb.firebaseio.com" #define FIREBASE_AUTH "" #define WIFI_SSID "D405_2" #define WIFI_PASSWORD "hoithaytri" #define PWM_PIN 14 #define PWM_PIN_N 12 Adafruit_INA219 ina219_A(0x40); Adafruit_INA219 ina219_B(0x41); float shuntvoltage_A = 0; float busvoltage_A = 0; float current_mA_A = 0; float loadvoltage_A = 0; float shuntvoltage_B = 0; float busvoltage_B = 0; float current_mA_B = 0; float loadvoltage_B = 0; void setup() { Wire.begin(D1,D2); Serial.begin(9600); ina219_A.begin(); ina219_B.begin(); lcd.init(); lcd.clear(); lcd.backlight(); analogWriteFreq(20000); Connect_wifi(); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); delay(3000); lcd.clear(); lcd.setCursor(3, 0); lcd.print("HO GIA DINH 1"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Dien Ap Ra : "); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 77 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG lcd.setCursor(0,2); lcd.print("Dien Ap Pin : "); lcd.setCursor(0,3); lcd.print("Dong Dien Pin: "); } void loop() { Read_INA219_Values_A(); Read_INA219_Values_B(); Update_Data(); charge_cycle(); } void charge_cycle() { float m = 0.5; int U_in = busvoltage_A; if( U_in < 10 ) { analogWrite(PWM_PIN, 562.27); } else { float ud = 0.5 + m*sqrt(3)/2; float A = 16.6*sqrt(2)/U_in; float udk = ud - m/A; analogWrite(PWM_PIN , udk * 1023); } analogWrite(PWM_PIN_N , 68.541); } void Connect_wifi() { WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(5000); Serial.print("."); } Serial1.print("Connecting"); lcd.clear(); lcd.setCursor(2, 0); lcd.print("DO AN TOT NGHIEP"); lcd.setCursor(1, 1); lcd.print("WiFi Connecting..."); delay(2000); Serial1.println(); Serial1.print("Connected: "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" WiFi Connected "); Serial1.println(WiFi.localIP()); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 78 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG lcd.setCursor(1, 2); lcd.print("IP: "); lcd.print(WiFi.localIP()); } void Read_INA219_Values_A() { shuntvoltage_A = ina219_A.getShuntVoltage_mV(); busvoltage_A = ina219_A.getBusVoltage_V(); current_mA_A = ina219_A.getCurrent_mA(); } void Read_INA219_Values_B() { shuntvoltage_B = ina219_B.getShuntVoltage_mV(); busvoltage_B = ina219_B.getBusVoltage_V(); current_mA_B = ina219_B.getCurrent_mA(); } void Update_Data() { float U_out_tt = busvoltage_B * 41/10 ; int U_out = U_out_tt ; lcd.setCursor(13, 1); lcd.print(U_out); lcd.print("V "); lcd.setCursor(13,2); lcd.print(busvoltage_A); lcd.print("V "); int current_Pin = current_mA_A; lcd.setCursor(14,3); lcd.print(current_Pin); lcd.print("mA "); Firebase.setFloat("/Phân Khu 1/Điện Áp Pin", busvoltage_A ); Firebase.setFloat("/Phân Khu 1/Dòng Điện Pin", current_mA_A ); Firebase.setFloat("/Phân Khu 1/Điện Áp Ra", U_out_tt ); Firebase.pushFloat("/Phân Khu 1/Luu tru/Điện Áp Pin", busvoltage_A ); Firebase.pushFloat("/Phân Khu 1/Luu tru/Dòng Điện Pin", current_mA_A ); Firebase.pushFloat("/Phân Khu 1/Luu tru/Điện Áp Ra", U_out_tt ); delay(1500); } 4.3.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại a. Giới thiệu phần mềm Mit App Inventor MIT App Inventor cho Android là một ứng dụng web nguồn mở ban đầu được cung cấp bởi Google và hiện tại được duy trì bởi Viện Công nghệ Massachusetts, viết tắt là (MIT). Mục tiêu cốt lõi của Mit App Inventor là giúp đỡ những người chưa có kiến thức về ngôn ngữ lập trình từ trước có thể tạo ra những ứng dụng có ích trên hệ điều hành Android. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 79 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG  Những tính năng có trên MIT App Inventor: 16  Cho phép xây dựng nhanh chóng những thành phần cơ bản (components) của một ứng dụng Android: Nút bấm, nút lựa chọn, chọn ngày giờ, ảnh, văn bản, thông báo, kéo trượt, trình duyệt web.  Sử dụng nhiều tính năng trên điện thoại: chụp ảnh, quay phim, chọn ảnh, bật video, audio, thu âm, nhận diện giọng nói, chuyển lời thoại thành đoạn văn  Hỗ trợ xây dựng game bằng các components: Ball, Canvas, ImageSpirte.  Cảm biến: đo gia tốc, đọc mã vạch, tính giờ, xác định địa điểm, đo tốc độ, đo khoảng cách xa gần với vật thể  Kết nối: Danh bạ, email, gọi điện, chia sẻ thông qua các ứng dụng mạng xã hội khác trên thiết bị, nhắn tin, sử dụng twitter qua API, bật ứng dụng khác, bluetooth, bật trình duyệt.  Lưu trữ: đọc hoặc lưu tệp txt, tạo cơ sở dữ liệu đơn giản trên điện thoại hoặc trên đám mây thông qua server tự tạo hoặc Firebase.  Và rất nhiều mở rộng do các nhà lập trình hoạt động riêng liên tục thêm vào như là: mua bán trong ứng dụng, báo thức, cảm biến ánh sáng, kết nối dữ liệu SQLite  Thiết kế app cho thiết bị ardroid Để sử dụng mit app inventor ta truy cập vào trang web: sau đó đăng nhập tài khoản google và bắt đầu. 16 https://tinhte.vn/threads/gioi-thieu-ve-ngon-ngu-drag-and-drop-cua-mit-app-inventor.2714263/ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.13. Giao diện quản lý project. Để tạo một project mới ta chọn Start new project sau đó đặt tên cho project mới. Giao diện chính xuất hiện, ở đây ta bắt đầu thiết kế app. Hình 4.14. Giao diện thiết kế của mit app inventor.  Thiết kế giao diện cho app điều khiển Để thiết kế giao diện cho app ta chọn mục Designer sau đó tiến hành thiết kế, kết quả như hình bên dưới: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 81 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.15. Thiết kế giao diện.  Viết chương trình cho app điều khiển Để viết chương trình cho app điều khiển ta chọn mục Blocks sau đó tiến hành viết chương trình. Hình 4.16. Chương trình điều khiển. b. Giới thiệu phần mềm giám sát Firebase Firebase là một cơ sở dữ liệu thời gian thực hoạt động trên nền tảng đám mây được cung cấp bởi Google nhằm lập trình nhanh các ứng dụng bằng cách đơn giản hóa các thao tác với cơ sở dữ liệu. Firebase có nhiều tính năng và lợi ích chẳn hạn như: Realtime Database, bảo mật, làm việc offline, xác thực người dùng, firebase hosting Đề tài chỉ thực hiện việc giám sát và lưu trữ dữ liệu nên chỉ sử dụng tính năng realtime database.  Tính năng Firebase database: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 82 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG  Firebase lưu trữ dữ liệu database dưới dạng JSON và đồng bộ thời gian thực đến mọi kết nối của khách hàng. Khi xây dựng những ứng dụng đa nền tảng như Android, IOS và JavaScrip SDKs, tất cả các khách hàng sẽ chia sẻ trên một cơ sở dữ liệu Firebase và tự động cập nhật với dữ liệu mới nhất.  Tự động tính toán quy mô ứng dụng. Ngoài ra firebase còn sử dụng NoSQL, giúp cho database không bị bó buộc trong các bảng và các trường mà có thể tùy ý xây dựng database theo cấu trúc riêng của người dùng.  Cho phép phân quyền một cách đơn giản bằng cú pháp tương tự như javascript. Firebase hoạt động dựa trên nền tảng cloud có nghĩa là mọi thứ có kết nối internet thì đều có thể “tương tác” với firebase. ESP8266 có kết nối internet nên có thể dùng ESP8266 để lấy dữ liệu từ cảm biến và gửi lên firebase.  Tạo một tài khoản trên Firebase: Đăng nhập Firebase bằng cách dùng tài khoản Google. Sau đó nhấn chọn Get Started For Free để tạo project mới. Hình 4.17. Giao diện hiển thị khi mới mở phần mềm. Sau đó điền tên project và nhấn nút Greate project để kết thúc phần tạo project mới. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 83 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.18. Giao diện tạo project mới. Tạo dữ liệu trong database, tạo database mới tại thẻ database. Hình 4.19. Giao diện tạo database mới tại thẻ database. Sau khi tạo xong database tại thẻ database chọn realtime database (1). Sau đó chỉnh lại rule (2) cho database, cho phép ai cũng có thể ghi và đọc dữ liệu, chỉnh null thành true (3), sau đó nhấn publish (4) để lưu lại. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 84 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.20. Giao diện bắt đầu làm việc với database. Sau đó chúng ta viết chương trình cho ESP8266, và kết quả như hình sau: Hình 4.21. Giao diện giám sát và lưu trữ trên database. c. Viết chương trình hệ thống Chương trình giám sát điện áp và dòng điện ngõ vào ra: Phân khu 1: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 85 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Phân khu 2: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 86 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.4 LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG 4.4.1 Lưu đồ Hình 4.22. Lưu đồ điều khiển. Trong lưu đồ điều khiển hình 4.22, khi bắt đầu sẽ khởi tạo các biến, các chân của ESP8266 kết nối với cảm biến dòng MCU 219, với LCD và với firebase. Thiết lập tốc độ baud và cấu hình cho chân điều khiển. Thiết lập cấu hình kết nối wifi, tạo vòng lặp kiểm tra kết nối wifi, nếu kết nối được wifi thì bắt đầu thiết lập kết nối firebase. MCU ESP lấy dữ liệu từ cảm biến MCU 219, truyền dữ liệu hiển thị trên BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 87 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG LCD thông qua chuẩn I2C, xử lý dữ liệu hiệu chỉnh PWM xuất ra chân GPIO D5. Sau đó kiểm tra kết nối wifi, nếu đã kết nối thì tiến hành gửi dữ liệu lên firebase, ngược lại thì quay lại lấy dữ liệu từ cảm biến. Sau khi gửi dữ liệu lên firebase trở về lấy giá trị của cảm biến và tiếp tục vòng lặp. 4.4.2 Xử lý tín hiệu hay hình ảnh Hệ thống xây dựng trên hai phân khu, dùng hai bộ tăng áp nguồn Z. Để mô phỏng chi tiết các dạng sóng và điện áp, nhóm chia ra phân tích theo hai hướng sau: a. Xét trên một phân khu Hình 4.23. Mô phỏng mạch tăng áp nguồn Z trên một phân khu. Để lập trình mô phỏng cho bộ tăng áp nguồn Z, nhóm đã sử dụng phần mềm PSIM để tiến hành mô phỏng dạng xung như hình 4.23. Sử dụng hai Oscilloscop: SCOPE1 và SCOPE1222 để mô phỏng dạng sóng. SCOPE1 kênh A hiển thị dạng sóng điện áp ngỏ vào, kênh B hiển thị dạng sóng điện áp ngỏ ra trên tụ. SCOPE1222 kênh A hiển thị dạng sóng mang, kênh B hiển thị dạng sóng xung kích, kênh C hiển thị điện áp ngắn mạch và kênh D hiển thị dạng sóng ngắn mạch. Kết quả mô phỏng như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 88 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.24. Dạng sóng điện áp trên SCOPE1. Từ dạng sóng hình 4.24, ta thấy điện áp ngõ vào đúng bằng 18V và điện áp ngõ ra xấp xỉ bằng 144VDC. Hình 4.25. Dạng sóng điện áp trên SCOPE1222. Từ dạng sóng hình 4.25, dạng sóng mang kênh A là sóng tam giác, dạng sóng xung kích kênh B là sóng vuông, dạng sóng thời gian ngắn mạch kênh C đúng bằng 0.067V và dạng sóng ngắn mạch phần dưới kênh D là sóng vuông. b. Xét trên cả hệ thống BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 89 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.26. Mô phỏng mạch tăng áp nguồn Z toàn hệ thống. Hệ thống gồm có hai phân khu, mỗi phân khu dùng một tấm pin năng lượng mặt trời, cả hai phân khu đều dùng bộ tăng áp nguồn Z với các thông số như nhau. Ngõ ra bộ tăng áp của mỗi khu được kết nối lại với điện áp ra của mỗi phân khu là như nhau. Xét điện áp vào của bộ tăng áp nguồn Z (nguồn pin năng lượng mặt trời) của hai phân khu là như nhau: 푉𝑖푛_1 = 푉𝑖푛_2 = 18푉. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 90 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.27. Dạng sóng điện áp ngõ vào của hai phân khu bằng nhau. Hình 4.28. Dạng sóng điện áp ngõ ra của hai phân khu. Theo hình 4.28, ta thấy điện áp ngõ ra của mỗi bộ tăng áp đều bằng xấp xỉ 144VDC. Xét điện áp vào của bộ tăng áp nguồn Z (nguồn pin năng lượng mặt trời) của hai phân khu là khác nhau, giả sử: 푉𝑖푛_1 = 18푉 푣à 푉𝑖푛_2 = 20푉. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 91 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.29. Dạng sóng điện áp ngõ vào của hai phân khu khác nhau. Hình 4.30. Dạng sóng điện áp ngõ ra của hai phân khu. Theo hình 4.30, ta thấy điện áp ngõ ra của hai phân khu xấp xỉ bằng 144VDC mặc dù ngõ vào có sự khác nhau. Từ hai trường hợp trên có thể thấy, bộ tăng áp nguồn Z cho ra điện áp ổn định với điện áp điều khiển tương ứng và không thay đổi khi điện áp ngõ vào thay đổi. Điện áp ngõ ra của hai bộ tăng áp bằng nhau thỏa mãn điều kiện link điện áp DC của hai phân khu lại với nhau thành điện áp DC link. 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 92 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Bước 1: Cấp nguồn cho hệ thống, hệ thống sử dụng nguồn kích độc lập là 220VAC cho mạch điều khiển, khi cấp nguồn thì đèn báo hiệu cho mạch điều khiển có điện sáng lên. Bước 2: Kết nối wifi cho điện thoại. Bước 3: Tiến hành cài đặt app Doantotnghiep trên điện thoại sử dụng hệ điều hành Android. Bước 4: Sau khi cài đặt app xong. Mở ứng dụng trên điện thoại lên, giao diện điện thoại sẽ có 2 chế độ lựa chọn: Hình 4.31. Giao diện app khi mới mở lên. Người dùng có hai lựa chọn để sử dụng: - Tư vấn lắp đặt. - Giám sát và điều khiển điện áp ngõ ra.  Đối với lựa chọn Tư vấn lắp đặt: lựa chọn này thường cho những hộ gia đình mới lắp đặt, cần tư vấn về giá cả lắp đặt, công suất và sản lượng điện... Khi click mục tư vấn lắp đặt người dùng cũng sẽ có 2 lựa chọn: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 93 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.32. Giao diện tư vấn lắp đặt. Tùy vào nhu cầu lắp đặt của người dùng ta có 2 lựa chọn: theo diện tích mái nhà và theo sản lượng tiêu thụ. . Theo diện tích mái nhà: sau khi click vào mục THEO DIỆN TÍCH MÁI NHÀ sẽ có giao diện như sau: Hình 4.33. Giao diện tư vấn lắp đặt theo diện tích mái nhà. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 94 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Người dùng nhập diện tích mái nhà cần lắp đặt ở mục diện tích mái, sau đó nhấn vào mục chọn loại pin, giao diện chọn loại pin như hình sau: Hình 4.34. Giao diện chọn loại pin. Người dùng click chọn loại pin phù hợp với nhu cầu lắp đặt, để biết thêm về thông tin pin người dùng click vào XEM ở mục thông tin pin, giao diện thông tin pin như hình sau: Hình 4.35. Giao diện thông tin pin. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 95 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Ở mục thông tin pin người dùng có thể thay đổi xem các loại pin khác bằng cách click vào spiner và lựa chọn loại pin mà người dùng muốn xem thêm thông tin pin. Để biết được giải pháp lắp đặt ta click vào nút SUBMIT để xem giải pháp tư vấn cho người dùng: Hình 4.36. Giao diện giải pháp lắp đặt theo diện tích mái nhà. Ở mục giải pháp lắp đặt này người dùng có thể biết được số lượng tấm pin cần sử dụng, công suất lớn nhất của hệ thống, sản lượng điện sinh ra trên tháng và tổng chi phí dự kiến (đã bao gồm 10% VAT) cho hệ thống. . Theo sản lượng điện tiêu thụ: sau khi click vào mục THEO SẢN LƯỢNG ĐIỆN TIÊU THỤ sẽ có giao diện như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 96 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.37. Giao diện tư vấn lắp đặt theo sản lượng điện tiêu thụ. Người dùng tiến hành nhập lượng điện tiêu thụ hàng tháng cần lắp đặt vào mục sản lượng điện tiêu thụ trên tháng, sau đó lựa chọn loại pin cần lắp đặt. Lúc này, nếu người dùng muốn xem thông tin pin thì click vào XEM ở mục thông tin pin (thao tác tương tự như phần tư vấn lắp đặt theo diện tích mái nhà). Để biết giải pháp lắp đặt thì nhấn nút SUBMIT giao diện giải pháp lắp đặt như sau: Hình 4.38. Giao diện giải pháp lắp đặt theo sản lượng điện tiêu thụ. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 97 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG  Đối với lựa chọn giám sát điện áp: sau khi lắp đặt xong hệ thống, người dùng sẽ giám sát được điện áp đầu vào và đầu ra. Hình 4.39. Giao diện khi click vào mục giám sát điện áp. Ở giao diện giám sát điện áp nhóm thực hiện trên hai hộ gia đình vì vậy có hai nút nhấn: phân khu 1 và phân khu 2. Sau đó click chọn phân khu cần giám sát điện áp, giao diện giám sát điện áp như sau: Hình 4.40. Giao diện giám sát điện áp phân khu 1. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 98 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Để cập nhật điện áp người dùng click vào nút UpDate, hệ thống sẽ cập nhật các giá trị theo thời gian thực của hệ thống. Bước 5: Người dùng có thể giám sát điện áp của mình bằng Firebase: sau khi vào Firebase, người dùng chọn mục RealTime Database để xem. Hình 4.41. Giao diện giám sát điện áp. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 99 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Sau thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài trong 20 tuần, nhóm đã nghiên cứu và biết cách sử dụng cảm biến dòng INA219, biết sử dụng vi điều khiển ESP8266, biết thiết kế mạch kích cho IGBT, biết lập trình trên Mit App Inventor tạo ra app giám sát điện áp gửi lên firebase lưu trữ và tư vấn lắp đặt điện mặt trời, biết lập trình trên arduino điều chế độ rộng xung PWM. Mô hình sau khi thiết kế và chạy thử nghiệm đã được hoàn chỉnh. Sản phẩm đạt được mục tiêu đặt ra. Cảm biến đọc về tương đối chính xác, hệ thống chạy ổn định khi bật tắt nhiều lần. Giao diện app dễ nhìn, thao tác giám sát đơn giản dễ sử dụng. Mô hình hoạt động khá ổn định nhưng vì điều kiện thời tiết không thích hợp cho việc chạy thử nghiệm hệ thống nên nhóm đã dùng đèn chiếu cho tấm pin năng lượng mặt trời, vì thế công suất của tấm pin không đủ và điện áp ngõ ra cũng thay đổi theo công suất ngỏ vào. Bên cạnh đó, điện áp ngỏ ra còn thay đổi chưa ổn định được điện áp. Về sản phẩm, hình thức chỉ dừng lại ở mô hình đối với thực tế cần nhỏ gọn hơn, điện áp và công suất lớn hơn để phù hợp với hộ gia đình thực tế. 5.1 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Theo kết quả tính toán lý thuyết trình bày ở chương 3 và kết quả mô phỏng ở mục 4.4.2 ta được: điện áp đầu vào 푈𝑖푛 = 18푉퐷퐶; Công suất của hệ thống P = 50W; Hệ số điều chế m = 0.5; Điện áp lưới 푈푙ướ𝑖 = 51푉퐴퐶; Điện áp điều khiển 푈đ푘 = 0,808푉 ta tính được điện áp ngõ ra 푈푡ả𝑖 = 144푉퐷퐶. Ở kết quả thực nghiệm, nhóm dùng đèn chiếu cho tấm pin năng lượng mặt trời nên công suất tấm pin không đạt đủ công suất P = 50W. Sau khi phân tích, nhóm đã xác định được công suất lớn nhất mà tấm pin đạt được với công suất P = 5,4W. Với công suất P = 5,4W ta tính điện được áp ngõ ra như sau: 2 2 푈푡ả𝑖,50푊 . 푃5.4푊 144 . 5,4 푈푡ả𝑖,5.4푊 = √ = √ = 47푉 푃50푊 50 Áp dụng công thức (2.51), với điện áp ngõ vào 푈𝑖푛 = 18푉퐷퐶, m = 0.5, điện áp ngõ ra 푈푡ả𝑖 = 47푉, ta tính được điện áp lưới: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 100 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 푈푡ả𝑖,5.4푊. 푚 47.0,5 푈푙ướ𝑖,5.4푊 = = = 16,6푉퐴퐶. √2 √2 Điện áp ngắt được xác định theo công thức (2.56) như sau: √3 푈 = 푚. + 0,5 = 0,933푉. 푑 2 Điện áp điều khiển xác định theo công thức (2.57) như sau: 푚 푚 푈đ푘 = 푈푑 − = 푈푑 − = 0,5496푉. 퐾 푈푙ướ𝑖.√2 푈𝑖푛 Tóm lại, đối với kết quả thực nghiệm sẽ dựa vào kết quả tính toán lý thuyết ứng với công suất P = 5,4W để so sánh và đối chiếu. 5.2 CẢM BIẾN Cảm biến dòng INA219 đọc về giá trị dòng điện và điện áp ngõ vào và điện áp ngõ ra. Với sai số lý thuyết ±1%. Hình 5.1. Hình ảnh hiển thị giá trị đọc về của cảm biến. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 101 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.2. Giá trị điện áp ngõ vào đo bằng đồng hồ số. Hình 5.3. Giá trị điện áp ngõ ra đo bằng đồng hồ số. So sánh điện áp pin ở hình 5.1 và 5.2 ta thấy chênh lệch điện áp là 0,77V. Điện áp ngõ ra ở hình 5.1 và 5.3 chênh lệch 1V. Nguyên nhân xảy ra sự chênh lệch này là do kết nối mạng và thời gian cập nhật giá trị lên LCD chậm. 5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 5.3.1 Hiển thị trên LCD LCD dùng để hiển thị trạng thái kết nối Wifi, hiển thị điện áp, dòng điện ngõ vào và điện áp ngõ ra. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 102 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.4. Hiển thị kết nối Wifi. Khi vừa cấp nguồn điện cho hệ thống, ESP8266 sẽ tiến hành kết nối wifi và hiển thị trạng thái kết nối wifi lên LCD. Sau 2 giây kết nối, màn hình LCD chuyển sang hiển thị giá trị điện áp, dòng điện của các phân khu. 5.3.2 Kết quả giám sát  Giám sát trên app điện thoại: Khi vào giao diện giám sát mỗi lần nhấn nút UpDate hệ thống sẽ tự động cập nhật các giá trị như điện áp pin, dòng điện pin, giá trị điện áp trả về. Hình 5.5. App giám sát với điện áp vào 18,784 volt. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 103 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Ở hình 5.5, điện áp ngõ vào ở phân khu 1 là 18,784V được nâng áp lên đến 46,3792V ở điện áp ngõ ra. Hình 5.6. App giám sát với điện áp vào 19,072 volt. Ở hình 5.6, điện áp ngõ vào ở phân khu 2 là 19,072V được nâng áp lên đến 45,4608V ở điện áp ngõ ra. Hình 5.7. App giám sát với điện áp vào 19,352 volt. Ở hình 5.7, điện áp ngõ vào 19,352V được nâng áp lên đến 45,5592V ở điện áp ngõ ra. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 104 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Giám sát trên Firebase: Hình 5.8. Giao diện firebase với điện áp vào 11,224 volt. Ở hình 5.8, khi công suất của tấm pin chưa đạt đến công suất cực đại ứng với P = 5,4W, điện áp ngõ vào phân khu 1 (tương ứng với hộ gia đình 1) là 푈𝑖푛 = 11,244V được nâng áp lên đến 26,151V ở điện áp ngõ ra ứng với công suất P = 1,649W. Điện áp ngõ ra ở phân khu 2 (tương ứng với hộ gia đình 2) là 26V xấp xỉ bằng với điện áp ngõ ra ở phân khu 1. Hình 5.9. Giao diện firebase với điện áp vào 19,82 volt. Ở hình 5.9, điện áp ngõ vào phân khu 1 (tương ứng với hộ gia đình 1) là 푈𝑖푛 = 19,82V được nâng áp lên đến 44,903V ở điện áp ngõ ra. Điện áp ngõ ra ở phân khu 2 (tương ứng với hộ gia đình 2) là 45V xấp xỉ với điện áp ngõ ra ở phân khu 1. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 105 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.10. Giao diện firebase với điện áp vào 19,2 volt. Ở hình 5.10, điện áp ngõ vào phân khu 1 (tương ứng với hộ gia đình 1) là 푈𝑖푛 = 19,2V được nâng áp lên đến 45.559V ở điện áp ngõ ra. Tóm lại, từ tất cả các kết quả hiển thị trên LCD, trên app điện thoại và trên firebase thì điện áp ngõ vào thay đổi từ 18 đến 19V, điện áp ngõ ra dao động từ 45 đến 46V. So với điện áp tính toán lý thuyết thì điện áp ngõ vào thay đổi thì điện áp ngõ ra vẫn ổn định ở mức 47V còn đối với thực nghiệm ngõ ra chưa ổn định còn dao động ở mức 45 đến 46V. Chênh lệch điện áp ở ngõ ra từ 1 đến 2V. Nguyên nhân của sự chênh lệch này là do điện áp rơi trên các linh kiện gây tổn hao điện áp ngõ ra cộng với sai số đọc về của cảm biến. Bên cạnh đó, điện áp ngõ ra của hai phân khu chênh nhau trong khoảng 1V, nguyên nhân xảy ra chênh lệch này do điện áp rơi trên đường dây và cảm biến đọc về không đồng bộ (hai hộ gia đình dùng 2 cảm biến khác nhau). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 106 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu và làm việc, nhóm đã cố gắng tìm hiểu thu thập thông tin liên quan đến đề tài và cuối cùng đồ án tốt nghiệp “Thiết kế, thi công bộ điều khiển giám sát DC link trong hệ thống điện mặt trời” đã được hoàn thành đúng thời gian quy định. Những công việc mà nhóm đã hoàn thành được trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp như sau: o Thi công hoàn chỉnh được phần cứng. o Thiết kế được bộ tăng áp từ 18VDC thành 46VDC. o Nắm được cơ bản các nguyên lý của các bộ tăng áp. o Thiết kế được giao diện app trên điện thoại phục vụ cho việc tư vấn lắp đặt hệ thống điện mặt trời và giám sát điện áp. o Lưu trữ được dữ liệu trên Firebase. o Thiết kế, thi công và viết chương trình cho vi điều khiển MCU ESP8266 và cho cảm biến dòng MCU 219. o Phát triển kỹ năng tư duy sáng tạo, khả năng học hỏi và giải quyết vấn đề. o Khai thác được sức mạnh công nghệ thông tin trong việc tìm kiếm tài liệu và nghiên cứu. o Hiểu được về ứng dụng của IoT trong lĩnh vực khoa học và đời sống và cách thức hoạt động của nó áp dụng vào thực tiễn. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đồ án vẫn còn gặp nhiều hạn chế như điện áp đầu ra còn thay đổi chưa ổn định được điện áp, giao diện lưu trữ chưa tối ưu, hệ thống chỉ dừng lại ở mức độ mô hình còn đối với thực tế cần nhỏ gọn hơn và điện áp công suất lớn hơn. Trong quá trình thực hiện đồ án, do còn nhiều vấn đề bất cập và hạn chế về kiến thức nên không tránh khỏi những sai sót xảy ra. Nhóm luôn mong muốn nhận được ý kiến đóng góp từ quý thầy cô cũng như các bạn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 107 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Qua đồ án tốt nghiệp này nhóm đã học hỏi được rất nhiều kiến thức có ích cho công việc sau này. Khi mới bắt đầu nghiên cứu nhóm đã hiểu rõ những khó khăn sẽ gặp phải trong quá trình nghiên cứu, vì vậy đã bố trí thời gian một cách hợp lý khoa học mới có thể hoàn thành đồ án này. 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Mở rộng số lượng thiết bị cho các hộ gia đình kết nối lại với nhau, cải thiện chất lượng và bảo mật hệ thống giám sát cho từng hộ gia đình.  Thêm một số ứng dụng cần thiết cho một Smartphone như hẹn giờ, báo điện áp thấp và cao, cảnh báo thông minh cho người dùng.  Có thể thay đổi code để có thể kết nối Wifi phù hợp với từng hộ gia đình. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thông tư số 25/2018/TT-BCT, Quy định về thực hiện giá bán điện, Bộ trưởng Bộ Công Thương, 12/09/2018. [2] Quyết định số 648/QĐ-BCT, Quy định về giá bán điện, Bộ trưởng Bộ Công Thương, 20/03/2019. [3] Quyết định số 137/2013/NĐ-CP, “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”, Chính Phủ, 21/10/2013. [4] Thông tư 36/2018/TT-BCT, “Quy định về trình tự, thủ tục cấp, thu hồi giấy phép hoạt động điện lực”, Bộ Công Thương, 16/10/2018. [5] Nguyễn Hoài Nam, Luận án Tiến sĩ “Phát triển thị trường điện lực tại Việt Nam”, Học Viện chính trị Quốc gia Hồ Chí Minh, Hà Nội – 2018. [6] Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg, “Cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam”, Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN), 1/6/2017. [7] Texas Instruments, Datasheet INA219. [8] Espressif Systems, Datasheet ESP8266. [9] Toshiba Photocoupler, Datasheet TLP250. [10] Mornsun, Datasheet Mornsun QA01. [11] Vishay, Datasheet LCD20X4.  Trang web tham khảo:  Dientuchiase.com  Youtube.com  vi.wikipedia.org  alldatasheet.com  luanvan.net BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC PHỤ LỤC Từ viết tắt: EVN: Vietnam Electricity. PWM: Pulse – Width Modulation. PV PCS: Photovoltaic Power Conditionning System. MPP: Maximum Point Power. MPPT: Maximum Point Power Tracking. I2C: Inter – Integrated Circuit. DMA: Direct Memory Access. SCL: Serial Clock. SDA: Serial Data. IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor. SFO-PWM: Switching Frequency Optional – Pulse Width Modulation. Chương trình app điện thoại: Thông tin pin: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xiv PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xv PHỤ LỤC Tư vấn lắp đặt theo diện tích mái nhà: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xvi PHỤ LỤC Chương trình app cho các tấm pin còn lại cũng lập trình giống như lựa chọn tấm pin SunPower 400W. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xvii PHỤ LỤC Tư vấn lắp đặt theo sản lượng điện tiêu thụ: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xviii PHỤ LỤC Chương trình app cho các tấm pin còn lại cũng lập trình giống như lựa chọn tấm pin SunPower 400W. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xix