Đồ án HCMUTE: Mạch sạc bình ắc quy sử dụng pin năng lượng mặt trời

• Tác giả: Âu Hồng Lộc
• Người hướng dẫn: TS. Quách Thanh Hải
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện – Điện Tử
• Đề tài: Mạch Sạc Bình Ắc Quy Sử Dụng Nguồn Pin Năng Lượng Mặt Trời
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Năng lượng là yếu tố vô cùng quan trọng cho sự phát triển của mỗi Quốc gia
• 1.2. Tìm hiểu cách biến đổi điện áp một chiều
• 1.3. Tìm hiểu cách tạo xung PWM tần số cao bằng Arduino uno R3
• 1.4. Tìm hiểu cách sạc bình acquy
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Biến đổi DC/DC tăng áp
• 2.1.1. Nguyên lý hoạt động
• 2.1.2. Chế độ liên tục
• 2.1.3. Chế độ gián đoạn
• 2.2. Kỹ thuật PWM
• 2.2.1. Ứng dụng của xung PWM
• 2.2.2. Các phương pháp điều chế xung PWM
• 2.2.3. Điều chế xung PWM sử dụng Arduino
• 2.3. Phương Pháp Nạp Bình Acquy
• 2.3.1. Giới thiệu về bình acquy
• 2.3.2. Các phương pháp nạp bình acquy
• 2.4. Pin Năng Lượng Mặt Trời
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Năng lượng đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của mỗi quốc gia. Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng cao, trong khi nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống đang dần cạn kiệt. Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt ở miền Trung và miền Nam, với cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2. Ứng dụng năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích như nguồn đầu vào miễn phí, ít phát thải, và hữu ích cho các vùng sâu vùng xa. Tuy nhiên, pin năng lượng mặt trời chỉ hoạt động khi có ánh sáng, do đó cần lưu trữ điện năng để sử dụng vào ban đêm hoặc ngày thiếu sáng. Mạch sạc đóng vai trò quan trọng, biến đổi nguồn điện không ổn định từ pin năng lượng mặt trời thành nguồn điện ổn định, phù hợp cho ắc quy, giúp kéo dài tuổi thọ.

II. Mạch Sạc Bình Ắc Quy từ Pin Năng Lượng Mặt Trời

Mạch sạc bình ắc quy là một phần quan trọng trong hệ thống năng lượng mặt trời. Mạch sạc có nhiệm vụ điều chỉnh dòng điện và điện áp từ pin mặt trời để phù hợp với ắc quy, đảm bảo quá trình sạc diễn ra an toàn và hiệu quả. Bài đồ án của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mạch sạc ắc quy sử dụng nguồn pin năng lượng mặt trời. Đồ án sẽ đi sâu vào các vấn đề như nguyên lý hoạt động của mạch sạc, kỹ thuật điều chế xung PWM, lựa chọn linh kiện và thực nghiệm mạch sạc.

2.1. Nguyên Lý Hoạt Động

Mạch sạc hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi DC/DC tăng áp. Điện áp từ pin mặt trời (nguồn DC) được đưa vào mạch tăng áp để nâng lên mức điện áp phù hợp cho ắc quy. Kỹ thuật điều chế xung PWM (Pulse Width Modulation) được sử dụng để điều khiển mạch tăng áp, cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra một cách linh hoạt. Mạch sạc cũng bao gồm các cơ chế bảo vệ như bảo vệ quá dòng, quá áp, ngắn mạch để đảm bảo an toàn cho ắc quy và hệ thống.

2.2. Kỹ thuật Điều Chế Xung PWM

Kỹ thuật PWM đóng vai trò chủ chốt trong việc điều khiển mạch sạc. Bằng cách thay đổi độ rộng xung của tín hiệu điều khiển, ta có thể điều chỉnh điện áp đầu ra của mạch tăng áp. Arduino Uno R3 được sử dụng để tạo ra tín hiệu PWM với tần số và độ rộng xung mong muốn. Phần mềm điều khiển trên Arduino cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh quá trình sạc một cách dễ dàng.

2.3. Thực Nghiệm và Đánh Giá

Mạch sạc được thực nghiệm để đánh giá hiệu suất hoạt động. Các thông số như điện áp, dòng điện, nhiệt độ được ghi nhận và phân tích. Kết quả thực nghiệm cho thấy mạch sạc hoạt động ổn định, đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật. Đồ án cũng đề xuất một số hướng phát triển trong tương lai như nâng cao hiệu suất sạc, tích hợp thêm các tính năng thông minh và giảm thiểu kích thước của mạch sạc.