Chương 1: Hệ thống DL SOLAR-A 1. Tổng quan DL SOLAR-A là 1 công cụ để học lý thuyết - thực hành cài đặt năng lượng mặt trời quang điện và hệ thống năng lượng tái tạo với nguồn DC 12V và AC 230V. Với những thiết bị chuyên dụng này và các thành phần bổ sung của nó, các hoạt động học tập – giảng dạy sau đây có thể được thực hiện: - Đo bức xạ mặt trời, ở đơn vị W/m2. - Thử nghiệm liên quan đến mối quan hệ giữa năng lượng thu được và góc nâng.
- Đo điện áp pin năng lượng mặt trời trong điều kiện có tải và không tải. - Đo dòng điện cung cấp từ pin mặt trời đến bộ điều khiển. - Lập trình và xử lý bộ điều khiển điện. - Nguồn điện 12V DC và 230V AC.
Hướng dẫn sử dụng - Hệ thống này có nhiều bộ phận, cụ thể: 1. Pin năng lượng mặt trời Một tấm pin năng lượng mặt trời Monocrystalline được gắn trên một cái bệ kim loại có bánh xe với góc nghiêng thay đổi từ 00 đến 900. Một cấu trúc kim loại ở trên cùng của pin quang điện giữ ổ cắm kết nối 4mm và một cảm biến năng lượng mặt trời được mô tả phía dưới. Các thông số kĩ thuật của pin mặt trời như sau: Bảng 1.1: Thông số kĩ thuật của pin mặt trời.
Loại pin mặt trời: Monocrytalline Công suất: 50 W to 1000 W/m2; 25ºC; AM 1’5 Dòng điện ngắn mạch: 3,2 A Điện áp hở mạch: 21,7 V Điện áp nguồn cực đại: 17,3 V 1 Luan van Dòng điện nguồn cực đại: 2,9 A Hiệu suất: 12-16% 1. Bộ đo bức xạ mặt trời Tế bào hiệu chỉnh: Những tế bào hiệu chỉnh đặc biệt dùng để thu năng lượng mặt trời và cấp một mức điện áp khác nhau theo bức xạ. Các tế bào được gắn trên pin năng lượng mặt trời, với các góc độ khác nhau của nó để thu năng lượng mặt trời, điều này có thể quan sát được trong các buổi thực hành về cách mà năng lượng nhận được phụ thuộc vào độ nghiêng hoặc độ cao. Đồng hồ đo: Thiết bị đo tín hiệu tương tự được đặt trên mặt trước của hệ thống cùng với các thành phần khác.
Các thiết bị đã sẵn sàng để vận hành chỉ khi có bức xạ của mặt trời và không có nguồn điện hoạt động. Mặt trước Phần này đề cập đến mặt phía trước của hệ thống, nằm ở phần sau của pin năng lượng mặt trời, do đó có một phần ánh sáng mặt trời không được trực tiếp nhận được. Nó chứa các thành phần sau đây, theo sơ đồ ở trang sau. Đồng hồ đo dòng: Thiết bị tương tự được dùng để đo dòng trong khoảng từ 0 – 10A.
Thiết bị này nằm giữa pin quang điện và bộ điều khiển, liên tục đo điện cung cấp cho hệ thống. Khi thiếu dòng điện yêu cầu, điều này không nhất thiết là pin quang điện không tạo ra điện, thì pin cần được sạc hoàn toàn. 2 Luan van Hình 1.1: Mặt trước module DL SOLAR-A 1. Bộ điều khiển Một thành phần cơ bản cho tất cả các cài đặt quang điện, vì nó có chức năng điều chỉnh tải pin liên quan đến tình trạng của nó.
Thiết bị này được kết nối với hệ thống như minh họa dưới đây: Hình 1.2: Kết nối bộ điều khiển. 3 Luan van Bộ điều khiển có thể chịu được dòng 10A và kết hợp một màn hình LCD để cung cấp thông tin liên quan đến các tình trạng hoạt động. Các thành phần hiển thị và hoạt động 1. Các thành phần của bộ phận điều khiển 1: Màn hình LCD.
2: Nút để chuyển đổi các cửa sổ hiển thị hoặc gọi các thiết lập. 3: Switch chuyển tải bằng tay hoặc nút xác nhận trong chế độ chương trình.3: Cấu trúc bộ điều khiển. Hoạt động của màn hình hiển thị Các biểu tượng hướng dòng điện Biểu tượng pin Mặt trời: Đang sạc/ Ban ngày Biểu tượng tải Mặt trăng: Ban đêm Biểu tượng khuôn Công cụ cho các thông mặt thể hiện tình báo lỗi trạng hệ thống Thanh hiển thị SOC Hiển thị đơn vị đo LED 7 đoạn hiển thị chữ và số Hình 1.4: Màn hình hiển thị. Thay đổi màn hình hiển thị với nút bên trái.
4 Luan van Sau khi thay đổi các màn hình hiển thị, chọn màn hình như cũ. Để chuyển về trạng thái bắt đầu, nhấn một lần nút bên trái cho đến khi màn hình SOC xuất hiện. Thanh hiển thị cho thấy mức năng lượng điện của pin mặt trời thực tế trong từng màn hình (SOC là trạng thái nạp pin). Nếu bộ điều khiển có cài đặt điều khiển điện áp thì thanh hiển thị SOC không xuất hiện và giá trị điện áp pin mặt trời thay thế cho giá trị phần trăm SOC.
Hãy lưu ý rằng độ chính xác của màn hình bộ phận điều khiển không thể so sánh với độ chính xác của thiết bị đo.2: Trạng thái hoạt động STT Màn Hình Hiển Thị Trạng Thái Màn hình SOC: Hiển thị mức độ sạc năng lượng mặt trời, ngày/đêm và tắt/mở 1 tiêu thụ. Thay cho giá trị SOC, điện áp pin mặt trời hiển thị trong khi điều chỉnh áp. Màn hình áp: Hiển thị điện áp đo được bởi bộ điều khiển. 2 Dòng module: Hiển thị dòng điện ngõ ra mà module năng lượng mặt trời cung cấp 3 thực tế.
Dòng nạp: Hiển thị dòng nạp đi đến pin mặt trời từ module mặt trời. 4 5 Luan van Dòng tải: Hiển thị dòng đầu ra tải. 5 Đồng hồ đo nạp pin mặt trời đơn vị Ah: Hiển thị tổng tích lũy nạp pin từ khi cài đặt ban đầu hoặc từ khi reset. Nhấn giữ cả hai 6 nút trong 3s để reset đồng hồ đo về 0.
Khi đó pin mặt trời bị ngắt trở về giá trị cũ. Khi đạt giới hạn 99,9Ah nó sẽ quay về 0. Đồng hồ đo không nạp pin mặt trời đơn vị Ah: Hiển thị tổng tích lũy Ah đi qua tải từ khi cài đặt ban đầu hoặc khi reset. Nhấn 7 giữ cả hai nút trong 3s để reset đồng hồ đo về 0.
Khi đạt giới hạn 99,9Ah nó sẽ quay về 0. Bảo vệ cảnh báo xả sâu: Giai đoạn đầu của cảnh báo, thanh SOC hoặc giá trị áp 8 nhấp nháy. Biểu tượng khuôn mặt vẫn cười. Mất kết nối với tải: Gần giống như bảo vệ cảnh báo xả sâu, thanh SOC cũng nhấp 9 nháy.
Biểu tượng khuôn mặt buồn cho đến khi kết nối lại. Tổng quan về chức năng Thiết bị điều khiển nạp pin này có các chức năng cơ bản để xác định trạng thái nạp pin (SOC), đặc điểm kĩ thuật nạp pin và bảo vệ xả sâu được mô tả ở phần dưới. Các chức năng bổ sung như cài đặt, đèn ban đêm, tự động kiểm tra, đặt trước và hỏi số seri được giải thích ở dưới các mục menu tương ứng ở chương 6. Tính toán SOC Trong quá trình vận hành, các thống số khác nhau lấy từ màn hình điều khiển (U, I) của pin mặt trời và từ việc tính toán mức nạp pin mặt trời (SOC).
Mức nạp pin là mức năng lượng có sẵn trong pin mặt trời. Các thuật ngữ trong hệ thống ví dụ như quá trình lão hóa pin được xem xét tự động bởi quá trình thu thập liên tục của hệ thống. Bằng việc sử dụng các thông tin SOC này, bạn luôn có một cái nhìn tổng quan chính xác về mức pin thực tế. Với việc dùng SOC, bộ điều khiển còn điều khiển việc lựa chọn phương pháp nạp pin và bảo vệ xả sâu để duy trì pin lý tưởng.
Nếu một thông số không được ghi lại ví dụ như do người tiêu thụ hoặc nguồn nạp kết nối trực tiếp với pin mặt trời thì việc tính toán SOC sẽ không hợp lệ. Sau đó, hệ thống điều khiển có thể được đặt thành điều khiển dẫn điện đơn giản hơn, xem ở phần 6. Việc tính toán SOC được khởi động lại mỗi lần bộ điều khiển cài đặt lại. Điều khiển nạp PWM Bộ điều khiển cung cấp điện áp không đổi để nạp pin mặt trời.
Toàn bộ điện năng có sẵn cung cấp bởi nguồn nạp được sử dụng để nạp pin mặt trời cho đến khi tới điện áp cuối cùng. Bộ điều khiển độ rộng xung (PWM) điều chỉnh dòng nạp bằng việc đóng tức thời ngõ vào module (bộ điều khiển nạp trở shunt) ở bộ phận điều khiển nạp. Dựa trên mức pin thực tế và các phương pháp nạp khác nhau, việc nạp trôi, nạp tăng cường và nạp cân bằng sẽ được tự động thực hiện. Khi làm như vậy, việc cài đặt pin và phương pháp điều khiển sẽ được đòi hỏi.
Điện áp nạp cuối cùng được bù nhiệt. Cứ mỗi 30 ngày, việc kiểm tra sẽ tự động thực hiện để đảm bảo việc nạp pin vẫn cân bằng. Bảo vệ xả sâu Bộ điều khiển bảo vệ pin được kết nối chống lại việc xả quá nhiều. Nếu năng lượng pin giảm xuống dưới mức pin (điều khiển SOC) hoặc điện áp pin mặt trời (chức năng điều khiển điện áp) nhất định, ngõ ra tải sẽ bị ngắt kết nối và việc xả của pin sẽ bị ngăn chặn.
Màn hình hiển thị cảnh báo sớm và ngắt kết nối khi có xả sâu. Điểm đặt của bảo vệ xả sâu được xác định trước và không thể bị reset. Cài đặt cho bộ điều khiển Loại pin mặt trời, loại hình điều khiển và chức năng đèn ban đêm có thể được cài đặt ở bộ điều khiển. Lưu ý về việc kiểm tra tự động và truy vấn số seri nằm trong menu.
Các cài đặt sẽ được phục hồi khi pin mặt trời ngắt kết nối. Việc gọi và chỉnh sửa các cài đặt Nhấn giữ nút trái trong ít nhất 3s để mở màn hình cài đặt đầu tiên (Phương pháp điều khiển). Nhấn nút trái lần nữa để gọi các cửa sổ khác. Nhấn nút phải để chỉnh sửa các cài đặt.
Màn hình bắt đầu nhấp nháy. Bây giờ chọn các tùy chọn cài đặt với nút trái. Cài đặt phải được lưu lại với nút phải. Sau đó, màn hình không nhấp nháy nữa.
Màn hình bình thường xuất hiện lại sau 30s đợi hoặc nhấn giữ nút trái trong 3s. Điều này áp dụng cho mọi cửa sổ. Cài đặt SOC/Điều áp Điều khiển SOC là việc cài đặt bằng máy. Với cách này, phương pháp nạp pin và việc bảo vệ xả sâu phụ thuộc vào giá trị SOC tính toán cho việc sử dụng pin lý tưởng.
Chỉ có các ngưỡng áp đã chỉnh sửa được sử dụng và màn hình thanh SOC biến mất trong tất cả các cửa sổ trong khi điều khiển dẫn điện (UoL). Cài đặt loại pin mặt trời thể lỏng hay gel Cài đặt tiêu chuẩn là “Li”. Việc cài đặt loại pin ảnh hưởng đến điện áp cắt của bộ điều khiển. Nếu bạn sử dụng pin Gel hoặc AGM thì bạn phải thay đổi loại pin thành Gel.
Cảnh báo!