Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 2.12: Các dạng sóng sin chuẩn

Hình 2.12: Các dạng sóng sin chuẩn

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp



Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải



chúng lên bằng các transistor cơng suất và biến áp. Về ngun lý thì cách này có thể

thực hiện được, nhưng trong thực tế thì người ta không hoặc hiếm khi áp dụng bởi

chúng làm tổn hao nhiều cơng suất cho cái hình sin đẹp đẽ ấy – dẫn đến hiệu suất

của bộ kích điện là rất thấp. Lý do hiệu suất thấp bởi nguyên lý này hoạt động giống

như một bộ amply công suất lớn mà đặc tính của các transistor thơng thường có tổn

hao thấp nếu như chỉ ở hai trạng thái: “đóng” (khơng cho dòng đi qua) và “mở”

(cho dòng đi qua hồn tồn theo khả năng của transistor đó), còn ở trạng thái mở

một phần (biến thiên để cho được ra dạng hình sin hoặc dạng khuyếch đại âm

thanh) thì transistor sẽ toả ra nhiều nhiệt và hiệu suất sử dụng điện là thấp. Bạn có

chấp nhận sử dụng một kích điện với hiệu suất rất thấp (cỡ dưới 50%) chỉ để ra

được dạng sóng sin cực chuẩn hay khơng?

Tuy nhiên, ngun lý hoạt động này lại thường áp dụng cho các loại kích tạo

ra dạng sóng vng hoặc mơ phỏng sóng sin (hai loại còn lại trong hình trên). Do sự

hoạt động của transistor để tạo ra sóng vng hoặc mơ phỏng sin là đóng hoặc mở

hồn tồn nên với ngun lý này cho các loại kích 'khơng sin' là phù hợp.

Đặc điểm nhận biết dạng kích hoạt động theo nguyên lý này là ở cuộn sơ cấp

(cuộn có dây kích thước rất lớn để có thể cho dòng đến vài chục Ampe chạy qua) có

3 đầu dây ra: Một đầu là điểm giữa được nối với cực dương hoặc âm của ắc quy,

đầu còn lại nối với các transistor - giống như hình trình bày ngun lý ở phía đầu

bài này.

Loại thứ hai:

tạo ra dạng sóng sin bằng cách sử dụng cầu H để cho ra dạng sóng xoay chiều

ở mức điện áp thấp (mức điện áp ắc quy) rồi sử dụng biến áp sắt từ để biến đổi

chúng thành mức điện áp 220V AC sử dụng thông thường. Nguyên lý này thường

thấy ở nhiều loại kích thơng dụng trên thị trường như các thương hiệu: MAXQ,

Apollo, Netcca, Hồ Điện....

Đặc điểm nhận biết dạng kích hoạt động theo nguyên lý này là các đầu vào sơ

cấp của biến áp sắt từ chỉ có hai đầu dây (thay vì 3 như loại sóng vng hoặc mơ

phỏng).





Đối với loại kích điện tử:

việc tạo ra dạng sóng hình sin được thực hiện nhờ vào việc điều tiết tại 4

transistor đầu ra (cầu H - như đã trình bày ở phần trên). So với loại kích điện từ đã

38



Đồ án tốt nghiệp



Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải



nói ở trên thì do điều tiết dạng sóng ở phần điện đầu ra nên dòng điện cần điều

chỉnh nhỏ hơn (ví dụ 1000VA thì dòng chỉ khoảng 5A), do vậy nhiệt hao phí thấp

hơn so với điều chỉnh ở phần điện áp thấp (12,24...V) với dòng vài chục Ampe chính vì vậy mà kết hợp với việc sử dụng các biến áp xung có hiệu suất cao ở tầng

trước nên các kích điện loại này có hiệu suất cao, có thể đạt trên 80% đến trên 85%

hoặc cao hơn nữa tuỳ thuộc vào công suất và loại tải. Một số thương hiệu cho loại

kích này là: Thành Cơng, Hi-Lite và một số loại UPS online của các hãng sản xuất

khác.

Trong cả hai loại trên chất lượng sóng sin hồn tồn phụ thuộc vào việc điều

khiển các transistor, nếu như các bước điều khiển được băm càng nhỏ (xem hình

bên) thì sóng càng có chất lượng tốt. Không những thế, việc điều chỉnh điện áp và

dạng sóng tuỳ theo mức tải (cơng suất), loại tải (thuần/kháng/dung/kết hợp) cũng rất

phức tạp, chính do vậy mà chỉ với các nguyên lý cơ bản trên nhưng các hãng sản

xuất khác nhau lại có cách làm khác nhau (hoặc ngay một hãng cũng có cách thiết

kế khác nhau để phù hợp với nhu cầu sử dụng của từng đối tượng) và cũng có chất

lượng điện đầu ra khác nhau.

Ảnh hưởng của dạng sóng khơng sin tới thiết bị tiêu thụ điện:

Bởi dạng sóng điện đầu ra của các kích điện khơng hồn tồn với dạng sóng

của lưới điện dân dụng (tức hình sin) nên chúng có thể gây ảnh hưởng đến một số

thiết bị sử dụng điện, một số thiết bị khác lại hồn tồn khơng ảnh hưởng bởi dạng

này.

Dạng sóng xung vng thường gây khó khăn cho sự hoạt động các thiết bị

điện có tính chất cảm kháng – chủ yếu là các động cơ điện (ở trong quạt điện, điều

hoà, tủ lạnh, máy bơm nước…). Nếu như với sóng sin chuẩn, các động cơ điện hoạt

động một cách “mượt mà” thì với dạng sóng xung (như hình) các động cơ thường

làm hiệu suất kém hơn, phát tiếng kêu và có thể gây nóng hơn bình thường. Nguyên

nhân có lẽ do sự chuyển đổi mức điện áp của sóng vng khiến từ trường giữa các

cuộn dây thay cũng thay đổi đột ngột, dẫn đến các roto (phần quay của động cơ)

làm việc cũng có mơ men thay đổi đột ngột: tăng đột ngột (khi trạng thái từ 0V đến

mức cực đại) hoặc hãm đột ngột (về mức 0V). và dẫn đến hiệu suất làm việc kém

và các cuộn dây thường bị nóng.

Tuỳ thuộc vào chất lượng và các đặc điểm riêng các động cơ điện mà có thể

39



Đồ án tốt nghiệp



Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải



có ảnh hưởng sau:

Nếu động cơ có chất lượng không cao (định vị cuộn dây không chắc chắn, lõi

sắt không chặt…), do sự biến thiên đột ngột giữa các mức điện áp nên cuộn dây và

lõi thép khơng chặt sẽ bị rung, gây ồn.

Nếu roto có qn tính khơng lớn (đa số các quạt bàn, quạt cây đều nằm trong

trường hợp này) thì chính bản thân các roto quay khơng đều (thời điểm điện áp

xung cao thì roto có mơ men lớn – nhưng nó chưa kịp quay theo phù hợp thì mơ

men đó bị ngắt bởi đến thời điểm điện áp xuống thấp, do quán tính thấp nên tốc độ

quay lại giảm đi, rồi lại đến mức điện áp cao…cứ như vậy liên tục nên roto quay

một cách giật cục khơng đều như đối với dòng điện có dạng sin chuẩn (tuy nhiên

điều này khơng nhìn được bằng mắt thường bởi sự quay giật cục đó xảy ra rất nhiều

lần trong một giây).

Đối với loại động cơ có trọng lượng roto lớn thì hiện tượng quay giật cục xuất

hiện rõ nét trong thời điểm khởi động và sẽ giảm dần đến mức tối thiểu khi đã đạt

tốc độ quay. Thực tế khi sử dụng hai chiếc quạt trần khác nhau (một cái 5 cánh của

Panasonic, một cái 3 cánh của Phong Lan) ở nhà tôi đã cho thấy điều này. Tơi cảm

nhận rằng do qán tính lớn nên tốc độ quay của roto lúc này đã không tăng lên/giảm

đi đột ngột tương ứng với sự thay đổi của điện áp. Như vậy trong đa số trường hợp

khi sử dụng quạt với kích điện, bạn nên hạn chế sự giảm hiệu suất làm việc bằng

cách sử dụng với tốc độ cao nhất của quạt.





Ảnh hưởng của dạng sóng khơng sin tới thiết bị tiêu thụ điện

Bởi dạng sóng điện đầu ra của các kích điện khơng hồn tồn giống với dạng

sóng của lưới điện dân dụng (tức hình sin) nên chúng có thể gây ảnh hưởng đến một

số thiết bị sử dụng điện, một số thiết bị khác lại hồn tồn khơng ảnh hưởng bởi

dạng này.

Dạng sóng xung vng thường gây khó khăn cho sự hoạt động các thiết bị

điện có tính chất cảm kháng – chủ yếu là các động cơ điện (ở trong quạt điện, điều

hồ, tủ lạnh, máy bơm nước…). Nếu như với sóng sin chuẩn, các động cơ điện hoạt

động một cách “mượt mà” thì với dạng sóng xung (mơ phỏng hình sin) thì các động

cơ thường làm hiệu suất kém hơn, phát tiếng kêu và có thể gây nóng hơn bình

thường. Ngun nhân có lẽ do sự chuyển đổi mức điện áp của sóng vng khiến từ

40



Đồ án tốt nghiệp



Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải



trường giữa các cuộn dây của động cơ cũng thay cũng thay đổi đột ngột, dẫn đến

roto (phần quay của động cơ) làm việc cũng có momen thay đổi đột ngột và dẫn đến

hiệu suất làm việc kém. Tuỳ thuộc vào chất lượng và các đặc điểm riêng các động

cơ điện mà có thể có ảnh hưởng sau:

Nếu động cơ có chất lượng không cao (định vị cuộn dây không chắc chắn, lõi

sắt không chặt…), do sự biến thiên đột ngột giữa các mức điện áp nên cuộn dây và

lõi thép không chặt sẽ bị rung, gây ồn, phát nóng hơn.

Nếu roto có qn tính khơng lớn (đa số các quạt bàn, quạt cây đều nằm trong

trường hợp này) thì chính bản thân các roto quay không đều (thời điểm điện áp

xung cao thì roto có mơ men lớn – nhưng nó chưa kịp quay theo phù hợp thì mơ

men đó bị ngắt bởi đến thời điểm điện áp xuống thấp, do quán tính thấp nên tốc độ

quay lại giảm đi, rồi lại đến mức điện áp cao…cứ như vậy liên tục nên roto quay

một cách giật cục không đều như đối với dòng điện có dạng sin chuẩn (tuy nhiên

điều này khơng nhìn được bằng mắt thường bởi sự quay giật cục đó xảy ra rất nhiều

lần trong một giây).

Đối với loại động cơ có trọng lượng roto lớn thì hiện tượng quay giật cục xuất

hiện rõ nét trong thời điểm khởi động và sẽ giảm dần đến mức tối thiểu khi đã đạt

tốc độ quay. Như vậy trong đa số trường hợp khi sử dụng quạt với kích điện, bạn

nên hạn chế sự giảm hiệu suất làm việc bằng cách sử dụng với tốc độ cao nhất của

quạt.

Còn điều mà nhiều người có thắc mắc: Kích điện có gây hỏng cho các thiết bị

có tính cảm kháng hay khơng? Theo tơi thì đối với các thiết bị điện có động cơ với

chất lượng quá tệ sẽ gây hiện tượng rung, nóng bên trong các cuộn dây và có thể

gây om dây (làm mất tính chất cách điện của lớp vỏ) rồi dẫn đến chạm chập sau thời

gian dài. Còn lại với các thiết bị có chất lượng từ trung bình trở lên (đến tốt) nếu

được làm việc ở chế độ tốc độ lớn thì sẽ khơng ảnh hưởng nhiều – có chăng là sự

khó chịu đối với một số người bởi tiếng kêu khác lạ so với khi sử dụng điện lưới

thơng thường. Nếu bạn sử dụng kích điện xung vng đối với các thiết bị có động

cơ, bạn có thể kiểm tra nhiệt độ làm việc của thiết bị (bằng cách sờ vào vỏ quạt

chẳng hạn) nếu khơng q nóng thì bạn có thể n tâm sử dụng vào các thời gian

sau này mà khơng cần kiểm tra lại.

Ngồi các thiết bị điện có sử dụng động cơ điện trực tiếp được nêu trên, các

41



Đồ án tốt nghiệp



Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải



thiết bị điện còn lại hầu như hoạt động tốt với các dạng sóng xung. Thật vậy, các

thiết bị như ti vi, máy tính, màn hình máy tính, bóng đèn compact, đèn tp có chấn

lưu điện tử đều biến đổi điện xoay chiều 220V thành điện một chiều ở đầu vào

mạch của nó. Bạn có thể tham khảo một số mạch điện của ti vi hay của nguồn máy

tính để thấy điều này.

2.2. Tính tốn kích cở tấm pin mặt trời cần sử dụng

Để tính tốn kích cở các tấm pin mặt trời cần sử dụng, ta phải tính Watt-peak

(Wp) cần có của tấm pin mặt trời. Lượng Wp mà pin mặt trời tạo ra lại tùy thuộc

vào khí hậu của từng vùng trên thế giới. Cùng 1 tấm pin mặt trời nhưng đặt ở nơi

này thì mức độ hấp thu năng lượng sẽ khác với khi đặt nó nơi khác. Để thiết kế

chính xác, người ta phải khảo sát từng vùng và đưa ra một hệ số gọi là "panel

generation factor", tạm dịch là hệ số phát điện của pin mặt trời. Hệ số "panel

generation factor" này là tích số của hiệu suất hấp thu (collection efficiency) và độ

bức xạ năng lượng mặt trời (solar radiation) trong các tháng ít nắng của vùng, đơn

vị tính của nó là (kWh/m2/ngày).

Mức hấp thu năng lượng mặt trời tại Việt Nam là khoảng 4.58 kWh/m2/ngày

cho nên lấy tổng số Watt-hour các tấm pin mặt trời chia cho 4.58 ta sẽ có tổng số

Wp của tấm pin mặt trời.

Mỗi PV mà ta sử dụng đều có thơng số Wp của nó, lấy tổng số Wp cần có của

tấm pin mặt trời chia cho thơng số Wp của nó ta sẽ có được số lượng tấm pin mặt

trời cần dùng.

Kết quả trên chỉ cho ta biết số lượng tối thiểu số lượng tấm pin mặt trời cần

dùng. Càng có nhiều pin mặt trời, hệ thống sẽ làm việc tốt hơn, tuổi thọ của battery

sẽ cao hơn. Nếu có ít pin mặt trời, hệ thống sẽ thiếu điện trong những ngày râm mát,

rút cạn kiệt battery và như vậy sẽ làm battery giảm tuổi thọ. Nếu thiết kế nhiều pin

mặt trời thì làm giá thành hệ thống cao, vượt quá ngân sách cho phép, đôi khi không

cần thiết. Thiết kế bao nhiêu pin mặt trời lại còn tùy thuộc vào độ dự phòng của hệ

thống. Thí dụ một hệ solar có độ dự phòng 4 ngày, ( gọi là autonomy day, là những

ngày khơng có nắng cho pin mặt trời sản sinh điện), thì bắt buộc lượng battery phải

tăng hơn và kéo theo phải tăng số lượng pin mặt trời. Rồi vấn đề sử dụng pin loại

nào là tối ưu, là thích hợp vì mỗi vùng địa lý đều có thời tiết khác nhau. Tất cả đòi

42



Đồ án tốt nghiệp



Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải



hỏi thiết kế phải do các chuyên gia có kinh nghiệm thiết kế nhiều năm cho các hệ

solar trong vùng.

2.3. Tính tốn bộ inverter

Đối với hệ solar stand-alone, bộ inverter phải đủ lớn để có thể đáp ứng được

khi tất cả tải đều bật lên, như vậy nó phải có cơng suất bằng 125% cơng suất tải.

Nếu tải là motor thì phải tính tốn thêm cơng suất để đáp ứng thời gian khởi động

của motor.

2.4. Thiết kế solar charge controller

Solar charge controller có điện thế vào phù hợp với điện thế của pin mặt

trời và điện thế ra tương ứng với điện thế của battery. Vì solar charge controller có

nhiều loại cho nên bạn cần chọn loại solar charge controller nào phù hợp với hệ

solar của bạn. Đối với các hệ pin mặt trời lớn, nó được thiết kế thành nhiều dãy

song song và mỗi dãy sẽ do một solar charge controller phụ trách. Công suất của

solar charge controller phải đủ lớn để nhận điện năng từ PV và đủ công suất để nạp

battery.

Thông thường ta chọn Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x dòng

ngắn mạch của PV



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ, TÍNH TỐN CỤ THỂ

Mơ hình thiết kế hệ thống điện NLMT hòa lưới cụ thể:

Thiết kế mơ hình hệ thống điện năng lượng mặt trời một pha nối lưới hạ

áp công suất 345Wp phục vụ hỗ trợ cấp điện cho các hộ gia đình

I. CHỌN VỊ TRÍ ,HƯỚNG VÀ GĨC LẮP ĐẶT TẤM PIN NLMT

Vị trí lắp đặt trên đất trống, mặt bằng phẳng, khơng bị che khuất bởi cây cối

43



Đồ án tốt nghiệp



Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới bám tải



nhà cửa

Để tiến hành thiết kệ một hệ khung giàn lắp đặt pin năng lượng mặt trời nhằm

đảm bảo hệ PV hoạt động hiệu quả nhất, chúng ta phải giải quyết được 2 vấn đề cơ

bản sau:

Một là hướng đặt Solar Panel và hai là độ nghiêng của tấm pin, nghiêng một

góc bao nhiêu là hợp lí nhất, để tia sáng mặt trời rọi vng góc vào tấm pin, đồng

nghĩa với việc tấm pin sẽ hấp thụ được nhiều tia bức xạ Mặt Trời nhất. Do đó, việc

xác định định chính xác hướng và góc nghiêng của tấm pin Mặt Trời là vơ cùng

quan trọng.



Hình 3.1: Quỹ đạo mặt trời

Như hình vẽ về quỹ đạo di chuyển của Mặt Trời trong một ngày, ta có thể thấy

được: Mặt trời mọc ở phía Đơng, tùy theo mùa mà nó sẽ mọc ở bán cầu Bắc (mùa

hè) hay bán cầu cầu Nam (mua Thu Đơng) và sẽ lặn ở phía Tây. Qũy đạo di chuyển

của mặt trời chếch về hướng Nam. Bởi vì vậy mà tấm pin năng lượng Mặt Trời sẽ

phải đặt hướng về phía Nam để bề mặt hấp thụ của nó hứng được nhiều tia nắng

Mặt Trời nhất.



44



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 2.12: Các dạng sóng sin chuẩn

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×