Báo cáo Xây dựng hệ thống nạp điện acquy từ pin mặt trời và hệ thống giám sát hoạt động của xe điện (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Xây dựng hệ thống nạp điện acquy từ pin mặt trời và hệ thống giám sát hoạt động của xe điện (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN ACQUY TỪ PIN MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT HOẠT ĐỘNG CỦAS K C 0 0 0 2 8 1 XE ĐIỆN MÃ SỐ: T2010 - 06 S K C 0 0 3 6 3 4 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2010
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN ACQUY TỪ PIN MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN MÃ SỐ: T2010 - 06 Chủ nhiệm đề tài: GVC.THS. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ TP. HCM, 12/2011
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN ACQUY TỪ PIN MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA XE ĐIỆN MÃ SỐ: T2010 - 06 Chủ nhiệm đề tài: GVC.THS. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ TP. HCM, 12/2011 2
4. DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH A. Các thành viên tham gia gồm có 1. GV.THS. NGUYỄN TẤN ĐỜI 2. KS. NGUYỄN BẠCH LONG B. Các đơn vị phối hợp 1. Nhóm chế nghiên cứu thiết kế chế tạo xe điện 2. Nhóm nghiên cứu pin mặt trời 3. Nhóm điều khiển động cơ xe điện 3
5. MỤC LỤC Mở đầu . 7 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc. 8 Tính cấp thiết – mục tiêu. 10 Cách tiếp cận. 11 Phƣơng pháp nghiên cứu. 11 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu . 12 Nội dung nghiên cứu . 12 Chƣơng 1: THIẾT KẾ MẠCH NẠP ACQUY I. GIỚI THIỆU 13 II. KHẢO SÁT PIN MẶT TRỜI VÀ ACQUY 13 1. Khảo sát nguồn năng lƣợng là pin mặt trời 13 2. Khảo sát nguồn năng lƣợng lƣới điện 16 III. THIẾT KẾ MẠCH NẠP ACQUY 23 Chƣơng 2: THIẾT KẾ CÁC MẠCH ĐO I. GIỚI THIỆU 25 II. LỰA CHỌN CÁC CẢM BIẾN 25 1. Cảm biến nhiệt 25 2. Cảm biến encoder 26 3. Mạch đo dòng của bình 27 4. Mạch đo áp của bình 28 5. Mạch đo dòng của 2 động cơ 29 Chƣơng 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN I. GIỚI THIỆU 29 II. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ 29 III. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH 31 1. Lựa chọn linh kiện 31 2. Sơ đồ mạch toàn hệ thống 31 Chƣơng 4: THIẾT KẾ LƢU ĐỒ VÀ CHƢƠNG TRÌNH 4
6. I. GIỚI THIỆU 35 II. THIẾT KẾ LƢU ĐỒ 35 III. CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 36 KẾT LUẬN 61 KIẾN NGHỊ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 5
7. Danh mục bảng biểu Bảng 1-1. Loại bình acquy và tỷ trọng chất điện phân. Bảng 4-1. Hiển thị phần trăm của bình acquy. Hình 1-4. Các vùng năng lượng. Hình 1-5. Đặc tính kỹ thuật của panel 270W redsun. Hình 1-6. Đặc tính điện thế và tỷ trọng khi phóng và nạp với dòng không đổi. Hình 1-7. Đặc tuyến phóng điện tới điện thế cuối cùng. Hình 1-8. Dung lượng định mức dựa trên mức 8 giờ. Hình 1-9. Mức dung lượng và dòng điện khi phóng điện đến điện thế cuối cùng bằng 1V. Hình 1-10. Đặc tính điện thế và thời gian khi phóng điện đến điện thế cuối cùng bằng 1V. Hình 1-11. Mạch nạp acquy. Hình 2-1. Sơ đồ chân cảm biến DS18B20. Hình 2-2. Sơ đồ mạch đo dòng cấp của bình cho tải. Hình 2-3. Sơ đồ mạch đo điện áp của bình. Hình 2-4. Sơ đồ mạch đo dòng hai động cơ. Hình 3-1. Sơ khối hệ thống. Hình 3-2. Sơ đồ mạch hệ thống. Hình 3-3. Sơ đồ mạch hiển thị giao tiếp với nhau qua truyền dữ liệu UART. Hình 3-4. Sơ đồ mạch in khối hiển thị. Hình 3-5. Sơ đồ mạch in hệ thống. 6
8. Thông tin kết quả nghiên cứu Nhóm nghiên cứu đã thực hiện các yêu cầu đề ra, mạch nạp đã nạp điện đƣợc cho acquy từ 2 nguồn năng lƣợng là pin mặt trời và ac quy. Các thông số đo điện áp của pin, đo điện áp của nguồn lƣới, đo dòng nạp cho acquy, điện áp acquy đã hiển thị đúng trên màn hình LCD. Trong quá trình đo nhóm đã tiến hành so sánh các thông số đo đúng với các thông số đo bằng thiết bị đo khác nhƣ DVM. Đo tốc độ qua encoder đã thực hiện và kết quả hiển thị trên LCD. 7
9. MỞ ĐẦU Nguồn năng lƣợng nƣớc ta ngày càng trở nên thiếu trầm trọng do sự tăng nhanh các thiết bị sử dụng điện của các hộ tiêu thụ, các cơ sở, trƣờng học, các công ty nhà máy cùng với việc phụ thuộc vào thiên nhiên của các nhà máy thủy điện làm bất ổn nguồn năng lƣợng cung cấp. Khi vào mùa khô, thời tiết nắng nóng nhiều thì nhu cầu sử dụng năng lƣợng tăng lên đang kể, trong khi đó trời lại ít mƣa làm cho các thủy điện ngừng hoạt động vì thiếu nƣớc mƣa, càng làm thiếu thốn năng lƣợng trầm trọng. Chính phủ đã có kế hoạch đầu tƣ nguồn cung cấp điện ổn định là nhà máy điện hạt nhân nhƣng việc thiết kế và triển khai đang thực hiện và cho đến năm 2020 thì mới có thể đƣa vào sử dụng. Từ nay đến năm 2020 còn đến 8 năm, Chính phủ cũng đã đầu tƣ thêm các nhà máy điện để bổ sung nguồn năng lƣợng nhƣng không đang kể, mạch khác Chính phủ ra sức kêu gọi ngƣời tiêu dùng nên sử dụng tiết kiệm nguồn năng lƣợng để có thể dùng lâu dài. Nhà trƣờng chúng ta đã thực hiện chính sách tiết kiệm điện từ khá lâu, mỗi năm trƣờng đã tiết kiệm hàng tram triệu đồng, tiết kiệm cho chính trƣờng chúng ta và tiết kiệm cho cả xã hội đang rất cần chúng ta để chia sẻ nguồn năng lƣợng cho các hoạt động sản xuất khác. Đất nƣớc ta ở miền nhiệt đới, có ánh nắng mặt trời và có gió quanh năm. Chúng ta đã tiến hành xây dựng máy phát điện bằng sức gió tại nhiều nơi nhƣ Huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận và mới đây đã có dự án xây dựng tại tỉnh Bình Định. Ngoài việc xây dựng các nguồn cung cấp điện thì Chính Phủ còn khuyến khích nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lƣợng xanh sạch nhƣ năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng gió. Cũng chính vì lý do sự thiếu hụt năng lƣợng và khai thác nguồn năng lƣợng mới nên Khoa điện – điện tử có đề tài nghiên cứu chế tạo xe chạy bằng năng lƣợng điện sử dụng nguồn năng lƣợng mặt trời. Đây là đề tài khá lớn và nhóm chúng tôi phụ trách công việc: “Xây dựng hệ thống nạp điện acquy từ pin mặt trời và hệ thống giám sát hoạt động của xe điện”. Công việc của nhóm chúng tôi là nghiên cứu xây dựng mạch nạp cho bình acquy từ nguồn năng lƣợng pin mặt trời, ngoài ra mạch còn có thể sử dụng nguồn năng lƣợng từ lƣới 8