Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển của hệ thống năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện mặt trời, đang trở thành xu hướng quan trọng trong cơ cấu nguồn điện tại Việt Nam. Theo thống kê nêu trong đồ án, tính đến cuối năm 2017, quy mô hệ thống điện Việt Nam đạt tổng công suất trên 45.000 MW (xếp thứ 2 khu vực ASEAN và thứ 30 trên thế giới), tuy nhiên nguồn điện mặt trời phân tán chỉ chiếm khoảng 6–7 MW (tương đương 0,014%). Tiềm năng bức xạ mặt trời tại Việt Nam tương đối dồi dào, đạt bình quân từ 4,3 đến 5,7 kWh/m²/ngày tại các tỉnh phía Nam và Tây Nguyên. Cùng với các chính sách khuyến khích của Chính phủ như Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg về cơ chế mua điện mặt trời và Quyết định số 648/QĐ-BCT về biểu giá điện sinh hoạt bậc thang, nhu cầu đầu tư hệ thống điện mặt trời mái nhà cho hộ gia đình và xí nghiệp tăng trưởng nhanh chóng.

Trong thực tế triển khai tại các nhà xưởng, xí nghiệp có nhiều phân khu mái, mô hình phổ biến hiện nay là trang bị cho mỗi phân khu một bộ biến đổi DC/AC (nghịch lưu) riêng biệt trước khi hòa lưới. Cách tiếp cận này làm gia tăng đáng kể tổng chi phí đầu tư do giá thành của các bộ nghịch lưu độc lập rất cao, đồng thời gây phức tạp cho quá trình bảo trì và đồng bộ. Để khắc phục hạn chế này, tác giả đề xuất giải pháp kỹ thuật sử dụng chung một thanh cái một chiều (DC link/DC bus): toàn bộ điện áp từ các phân khu pin mặt trời được đưa qua các bộ tăng áp DC/DC để nâng lên cùng một mức điện áp ổn định tại DC link, sau đó kết nối vào một bộ nghịch lưu trung tâm duy nhất. Vấn đề kỹ thuật cốt lõi được đặt ra là thiết kế và chế tạo một bộ điều khiển giám sát DC link có độ tin cậy cao.

Mục tiêu tổng quát của đồ án là đề xuất và xây dựng hoàn chỉnh bộ điều khiển giám sát điện áp DC link trong hệ thống điện mặt trời nhằm tối ưu chi phí đầu tư và vận hành, phù hợp với điều kiện thực tế tại các khu vực đô thị của Việt Nam. Để đạt được mục tiêu này, nhiệm vụ nghiên cứu được chia thành 9 nội dung cụ thể:

  1. Khảo sát mạng lưới và thị trường điện tại Việt Nam.
  2. Khảo sát các đặc tính của điện năng lượng mặt trời.
  3. Khảo sát, lựa chọn và thiết kế cấu trúc bộ biến đổi DC/DC phù hợp.
  4. Thiết kế, thi công các khối phần cứng trong bộ DC/DC.
  5. Thiết kế và thi công chương trình điều khiển hệ thống nhúng.
  6. Thiết kế và xây dựng giao diện giám sát, điều khiển hệ thống.
  7. Thi công lắp ráp hoàn thiện mô hình thực nghiệm.
  8. Chạy thử nghiệm, khảo sát và đánh giá hiệu năng hệ thống.
  9. Tổng hợp dữ liệu và hoàn thiện báo cáo đồ án tốt nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

  • Đối tượng nghiên cứu: Mạch biến đổi tăng áp DC/DC nguồn Z dựa khóa (switch-based Z-source converter), thuật toán điều chế độ rộng xung (PWM) trên vi điều khiển ESP8266, mạch đo dòng/áp INA219, mạch kích cách ly van bán dẫn IGBT và hệ thống giám sát dữ liệu qua nền tảng đám mây Firebase kết hợp ứng dụng di động.
  • Phạm vi và giới hạn kỹ thuật: Hệ thống phần cứng được nghiên cứu và thực nghiệm dừng lại ở tầng DC link (chưa bao gồm trọn vẹn bộ nghịch lưu hòa lưới AC); nguồn phụ trợ nuôi mạch điều khiển sử dụng điện lưới 220VAC; kích thước mô hình phần cứng hoàn chỉnh là 1150 x 580 x 770 (mm).
  • Thời gian và địa điểm thực hiện: Đồ án được triển khai từ ngày 18/02/2019 đến ngày 05/07/2019 tại Phòng D405 (Điện tử công suất nâng cao), Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và khung pháp lý

Nghiên cứu được xây dựng trên cơ sở lý thuyết chuyển đổi năng lượng quang điện và kỹ thuật điện tử công suất:

  • Mô hình toán học tế bào quang điện (PV): Tấm pin mặt trời được mô hình hóa bằng sơ đồ tương đương gồm nguồn dòng quang điện ($I_{ph}$), diode tiếp giáp p-n, điện trở nối tiếp ($R_s$) và điện trở song song ($R_{sh}$). Mối quan hệ dòng - áp $I(V)$ phi tuyến phụ thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời ($H$), nhiệt độ làm việc của tấm pin ($T_c$), điện tích electron ($q$) và hằng số Boltzmann ($K$). Hệ thống bám điểm công suất cực đại (MPPT) được nghiên cứu để duy trì công suất phát $P_{max}$ tại điểm $(I_{max}, V_{max})$.
  • Lý thuyết các bộ biến đổi DC/DC: Tác giả tiến hành phân tích, so sánh 3 cấu trúc tăng áp: bộ tăng áp Boost kinh điển, bộ tăng áp Cuk và bộ tăng áp nguồn Z dựa khóa. Trong đó, cấu trúc nguồn Z dựa khóa tích hợp mạng $L-C$ đối xứng với van chủ động $S_1$ và van phụ trợ $S_2$ (đại diện cho trạng thái ngắn mạch nhánh nghịch lưu phía sau) được chọn làm nền tảng chính nhờ khả năng nâng áp cao và khả năng chống chịu sự cố ngắn mạch cầu nghịch lưu.
  • Cơ sở pháp lý và dữ liệu kinh tế: Khảo sát giá điện theo Thông tư số 25/2018/TT-BCT (hình thức 3 giá cho sản xuất - kinh doanh), Quyết định số 648/QĐ-BCT ngày 20/03/2019 của Bộ Công Thương (biểu giá điện sinh hoạt 6 bậc), Nghị định 137/2013/NĐ-CP và Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế mua điện mặt trời nối lưới.
Vùng bức xạ Giờ nắng trong năm (giờ) Cường độ bức xạ (kWh/m²/ngày) Đánh giá khả năng ứng dụng
Đông Bắc 1600 – 1750 3,3 – 4,1 Trung bình
Tây Bắc 1750 – 1800 4,1 – 4,9 Trung bình
Bắc Trung Bộ 1700 – 2000 4,6 – 5,2 Tốt
Tây Nguyên và Nam Trung Bộ 2000 – 2600 4,9 – 5,7 Rất tốt
Nam Bộ 2200 – 2500 4,3 – 4,9 Rất tốt
Trung bình cả nước 1700 – 2500 4,6 Tốt

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp tính toán và thiết kế mạch: Sử dụng các phương trình vi phân và giải tích mạch đóng ngắt ở chế độ dẫn liên tục (CCM) để tính chọn giá trị cuộn cảm $L$, tụ điện $C$, định mức dòng điện và điện áp chịu đựng của van bán dẫn IGBT.
  • Phương pháp mô phỏng: Ứng dụng phần mềm chuyên dụng để khảo sát dạng sóng điện áp điều khiển PWM, điện áp sóng mang, đặc tính quá độ và dạng sóng điện áp ngõ ra DC link của từng phân khu độc lập cũng như khi kết nối song song nhiều phân khu.
  • Phương pháp thực nghiệm và kiểm thử phần cứng: Chế tạo bảng mạch in (PCB), tích hợp cảm biến, nạp chương trình điều khiển cho vi điều khiển, vận hành thử nghiệm trên bàn tải và đo đạc thông số bằng máy hiện sóng cùng đồng hồ vạn năng số.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống điều khiển giám sát DC link được thiết kế thành một cấu trúc module hóa gồm 6 khối chức năng chính:

Khối chức năng Phần cứng / Linh kiện sử dụng Nhiệm vụ kỹ thuật
Khối điều khiển trung tâm Kit NodeMCU ESP8266 Tạo tín hiệu PWM điều khiển van IGBT, thu thập dữ liệu qua I2C và kết nối mạng Wi-Fi
Khối cảm biến Cảm biến dòng/áp INA219 (giao tiếp I2C) Đo điện áp và dòng điện ngõ vào (từ PV) và ngõ ra (tại DC link)
Khối kích và cách ly Optocoupler TLP250 & nguồn cách ly Mornsun QA01 Cách ly quang giữa mạch điều khiển và mạch công suất; tạo điện áp kích mở cổng Gate cho IGBT
Khối tăng áp công suất Cấu trúc mạch tăng áp nguồn Z, van IGBT, cuộn cảm $L$, tụ điện $C$ Tiếp nhận nguồn điện một chiều từ pin mặt trời và nâng điện áp lên mức yêu cầu tại DC link
Khối hiển thị cục bộ Màn hình LCD 16x2 Hiển thị trực tiếp các thông số dòng, áp và trạng thái kết nối mạng tại chỗ
Khối giám sát và IoT Google Firebase & Ứng dụng MIT App Inventor Lưu trữ dữ liệu thời gian thực trên Cloud và hiển thị giao diện giám sát, tư vấn trên điện thoại

Quy trình hoạt động và phần mềm hệ thống được triển khai đồng bộ:

  1. Chương trình nhúng (Firmware): Viết trên nền tảng Arduino IDE cho vi điều khiển ESP8266. Chương trình thực hiện khởi tạo bus I2C để đọc dữ liệu từ cảm biến INA219, tính toán chu kỳ nhiệm vụ xung PWM để điều khiển đóng ngắt van IGBT, xuất thông tin lên màn hình LCD 16x2 và truyền gói tin JSON chứa giá trị đo đạc lên Firebase Realtime Database qua mạng Wi-Fi.
  2. Hệ thống dữ liệu đám mây: Cấu hình cơ sở dữ liệu thời gian thực Google Firebase để tiếp nhận và lưu trữ liên tục các biến trạng thái bao gồm điện áp vào ($V_{in}$), dòng điện vào ($I_{in}$), điện áp ra ($V_{out}$) và dòng điện ra ($I_{out}$).
  3. Ứng dụng di động (Mobile App): Được phát triển bằng công cụ MIT App Inventor, bao gồm hai phân hệ chính:
    • Phân hệ giám sát: Đọc dữ liệu trực tiếp từ Firebase để hiển thị trực quan thông số điện áp và dòng điện của từng phân khu theo thời gian thực.
    • Phân hệ tư vấn lắp đặt: Tính toán quy mô hệ thống pin mặt trời, tổng chi phí đầu tư dự kiến, sản lượng điện thu được và thời gian hoàn vốn dựa trên diện tích bề mặt mái nhà ($S_h$) hoặc sản lượng điện tiêu thụ hàng tháng của khách hàng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 phân tích bối cảnh phát triển của hệ thống điện Việt Nam, tiềm năng bức xạ mặt trời và khung chính sách biểu giá điện sinh hoạt, thương mại. Tác giả thực hiện bài toán tính toán khảo sát mẫu cho một hộ gia đình tại TP.HCM với diện tích mái 32 m², sử dụng 10 tấm pin mặt trời Solar Poly 72 Cell 320W (tổng công suất 3,2 kWp) kết hợp bộ inverter 4,8 kW. Kết quả tính toán cho thấy chi phí đầu tư ban đầu ước tính khoảng 54,9 triệu đồng, sản lượng điện thu được đạt khoảng 4.462 kWh/năm, mang lại thời gian hòa vốn là 4,05 – 4,06 năm. Từ việc phân tích các mô hình hòa lưới hiện hành (hòa lưới không dùng ắc quy, độc lập dùng ắc quy và hòa lưới có ắc quy), chương này chỉ ra nhược điểm chi phí cao của giải pháp dùng nhiều inverter cho nhiều phân khu, từ đó đề xuất mô hình thanh cái DC link dùng chung và xác lập mục tiêu, giới hạn của đề tài.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày chi tiết nguyên lý vật lý của tế bào quang điện bán dẫn Silic (tiếp xúc p-n, vùng nghèo, cơ chế giải phóng cặp electron - lỗ trống bởi photon ánh sáng) và phân loại 3 dạng module pin mặt trời (đơn tinh thể Monocrystalline, đa tinh thể Polycrystalline, màng mỏng Thin-film). Chương này xây dựng mô hình toán học giải tích xác định dòng quang điện $I_{ph}$ và dòng bão hòa ngược $I_s$. Tiếp theo, tác giả phân tích nguyên lý hoạt động, sơ đồ mạch tương đương trong các trạng thái đóng/ngắt của khóa bán dẫn và thiết lập công thức toán học tính toán điện áp ngõ ra cho mạch Boost kinh điển, mạch Cuk và mạch tăng áp nguồn Z dựa khóa. Phần cuối chương giới thiệu cấu tạo, sơ đồ chân và thông số kỹ thuật của các linh kiện: kit vi điều khiển NodeMCU ESP8266, cảm biến dòng/áp INA219, opto TLP250, bộ nguồn cách ly Mornsun QA01, van công suất IGBT và chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 đi sâu vào tính toán giải tích và thiết kế chi tiết các khối chức năng. Tác giả xây dựng sơ đồ khối tổng thể, lựa chọn thông số cho mạng nguồn Z nhằm đảm bảo hệ số tăng áp và khả năng triệt tiêu xung nhiễu điện áp. Các sơ đồ nguyên lý mạch chi tiết được thiết kế bao gồm: mạch cảm biến INA219 đo phía ngõ vào PV và phía tải ngõ ra; mạch xử lý trung tâm dùng NodeMCU ESP8266; mạch lái và cách ly cổng Gate cho IGBT sử dụng TLP250 kết hợp nguồn cách ly Mornsun QA01; mạch công suất nguồn Z; mạch hiển thị LCD 16x2; và sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống hoàn chỉnh kết nối các khối chức năng với nhau.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả toàn bộ quy trình hiện thực hóa thiết kế từ bản vẽ sang mô hình vật lý. Tác giả thực hiện thiết kế layout mạch in (PCB) cho bo mạch điều khiển, bo mạch kích và bo mạch công suất nguồn Z; tiến hành gia công mạch, hàn lắp linh kiện và kiểm tra thông mạch. Mô hình phần cứng hoàn chỉnh được đóng gói cơ khí với kích thước 1150 x 580 x 770 (mm). Về mặt phần mềm, chương này trình bày lưu đồ giải thuật, mã nguồn nạp cho ESP8266 trên Arduino IDE, cấu hình dự án và cơ sở dữ liệu trên Google Firebase Realtime Database, thiết kế giao diện đồ họa và khối lệnh logic trên MIT App Inventor. Đồng thời, tác giả thực hiện mô phỏng mạch tăng áp nguồn Z trên phần mềm mô phỏng cho trường hợp một phân khu và hệ thống hai phân khu khi điện áp đầu vào bằng nhau cũng như khi khác nhau.

Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá

Chương 5 trình bày toàn bộ kết quả thực nghiệm thu được trên mô hình vật lý và đối chứng với lý thuyết tính toán. Hệ thống đã vận hành ổn định, mạch điều khiển phát xung PWM chính xác để kích mở IGBT. Cảm biến INA219 đo đạc các giá trị điện áp và dòng điện thực tế, hiển thị tức thời lên màn hình LCD 16x2. Các dữ liệu đo đạc thực nghiệm với các mức điện áp đầu vào khác nhau (như 11,224V; 18,784V; 19,072V; 19,200V; 19,352V; 19,820V) được đồng bộ thành công lên Firebase và hiển thị đầy đủ trên giao diện ứng dụng điện thoại di động. Tác giả đưa ra các nhận xét đánh giá về độ tin cậy của việc truyền thông không dây và độ ổn định của mạch công suất.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết các kết quả đạt được của đồ án tốt nghiệp, khẳng định mô hình đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đề ra về khả năng tăng áp, điều khiển PWM, đo đạc và giám sát IoT. Tác giả chỉ ra các ưu điểm vượt trội về việc tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị nghịch lưu khi gom chung DC link. Cuối cùng, chương đề xuất các định hướng phát triển tiếp theo nhằm hoàn thiện giải pháp và nâng cao khả năng ứng dụng thực tế.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm

Đồ án đã chế tạo thành công mô hình phần cứng hoàn chỉnh với kích thước thực tế 1150 x 580 x 770 (mm), hoạt động đồng bộ giữa mạch công suất, mạch đo lường và khối điều khiển nhúng. Các kết quả đo đạc thực nghiệm được ghi nhận trực tiếp từ hệ thống:

Trường hợp thử nghiệm Điện áp vào thực đo ($V_{in}$) Kênh hiển thị / Giám sát Trạng thái hệ thống
Mẫu đo 1 11,224 V Giao diện Firebase & App di động Kết nối Wi-Fi ổn định, dữ liệu đồng bộ
Mẫu đo 2 18,784 V App di động giám sát phân khu Giá trị cảm biến INA219 khớp đồng hồ đo số
Mẫu đo 3 19,072 V App di động giám sát phân khu Điện áp DC link ổn định
Mẫu đo 4 19,200 V Giao diện Firebase & LCD 16x2 Dữ liệu hiển thị không trễ
Mẫu đo 5 19,352 V App di động giám sát phân khu Mạch kích TLP250 hoạt động tin cậy
Mẫu đo 6 19,820 V Giao diện Firebase & App di động Hệ thống đáp ứng đúng dải đo thiết kế

Đóng góp của đề tài

  • Đóng góp về mặt kỹ thuật: Hiện thực hóa thành công cấu trúc tăng áp nguồn Z dựa khóa sử dụng van IGBT, tích hợp bộ kích cách ly quang và nguồn cách ly chuyên dụng Mornsun QA01, giúp nâng cao độ an toàn cho vi điều khiển khi vận hành ở môi trường điện áp cao và chống chịu hiện tượng ngắn mạch nhánh nghịch lưu.
  • Đóng góp về giải pháp hệ thống: Đề xuất và chứng minh tính khả thi của mô hình hòa lưới dùng chung thanh cái DC link cho nhiều phân khu pin mặt trời, loại bỏ sự cần thiết của việc lắp đặt nhiều bộ nghịch lưu DC/AC riêng rẽ, từ đó giảm chi phí đầu tư thiết bị và đơn giản hóa công tác bảo trì hệ thống.
  • Tích hợp giải pháp IoT: Xây dựng hoàn chỉnh chuỗi thu thập dữ liệu từ cảm biến I2C (INA219), xử lý bởi ESP8266, lưu trữ trực tuyến trên Firebase và hiển thị trên ứng dụng di động (MIT App Inventor), kết hợp công cụ tính toán tư vấn kinh tế - kỹ thuật trực quan cho người sử dụng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án

  • Hệ thống thực nghiệm chỉ mới triển khai đến tầng DC link và mô phỏng ngắn mạch nghịch lưu, chưa tích hợp hoàn chỉnh tầng nghịch lưu hòa lưới AC nối trực tiếp vào điện lưới thực tế.
  • Thử nghiệm phần cứng được thực hiện trong phạm vi phòng thí nghiệm với công suất mô hình nhỏ, chưa chạy thử nghiệm tải công suất lớn ngoài hiện trường thực tế dưới sự thay đổi liên tục của thời tiết.
  • Thuật toán điều khiển PWM hiện tại mới đáp ứng việc ổn định điện áp tăng áp, chưa tích hợp thuật toán bám điểm công suất cực đại (MPPT) nâng cao để tối ưu hóa năng lượng thu được từ tấm pin trong mọi điều kiện bóng râm.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Thiết kế và thi công hoàn chỉnh khối nghịch lưu DC/AC nối lưới (1 pha hoặc 3 pha) đồng bộ phía sau DC link để cấp điện trực tiếp vào lưới điện hạ thế.
  • Nghiên cứu và cài đặt các giải thuật MPPT thông minh (như P&O, Incremental Conductance hoặc giải thuật dựa trên trí tuệ nhân tạo) trực tiếp trên chip xử lý.
  • Nâng cấp công suất của mạch công suất nguồn Z và van bán dẫn để đáp ứng quy mô công nghiệp tại các xí nghiệp nhiều phân khu.
  • Mở rộng tính năng phần mềm di động, bổ sung các chức năng tự động cảnh báo sự cố, quá áp, quá dòng qua tin nhắn/email cho người quản trị.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Điện tử – Viễn thông, Điện tử Công nghiệp và Hệ thống Nhúng:

  • Tham khảo thiết kế phần cứng điện tử công suất: Tài liệu là nguồn tham khảo chi tiết về sơ đồ nguyên lý mạch lái van công suất IGBT sử dụng TLP250 kết hợp nguồn cách ly Mornsun QA01, cũng như kỹ thuật tính toán thiết kế mạch DC/DC nguồn Z.
  • Tham khảo lập trình hệ thống giám sát IoT: Cung cấp hướng dẫn thực tế về cách giao tiếp I2C giữa ESP8266 và cảm biến INA219, phương pháp gửi nhận dữ liệu thời gian thực với Google Firebase và cách lập trình ứng dụng di động trên nền tảng MIT App Inventor.
  • Tham khảo phương pháp tính toán kinh tế kỹ thuật: Cung cấp quy trình và công thức giải tích cụ thể để tính toán diện tích lắp đặt, sản lượng điện thu được và thời gian hòa vốn của dự án điện mặt trời mái nhà theo biểu giá điện hiện hành tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lựa chọn cấu trúc tăng áp nguồn Z dựa khóa thay vì mạch Boost kinh điển?
Mạch Boost kinh điển có hạn chế về tỷ số tăng áp và dễ bị phá hỏng nếu xảy ra hiện tượng ngắn mạch ở các van của bộ nghịch lưu phía sau. Mạch nguồn Z dựa khóa tích hợp mạng $L-C$ đối xứng và van chủ động cho phép đạt hệ số tăng áp cao hơn, đồng thời có khả năng miễn nhiễm và làm việc an toàn ngay cả khi xảy ra trạng thái ngắn mạch đồng thời các van nghịch lưu (shoot-through).

2. Khối mạch kích và cách ly trong đồ án sử dụng các linh kiện nào và có chức năng gì?
Khối mạch kích sử dụng optocoupler TLP250 để cách ly quang giữa tín hiệu điều khiển logic từ vi điều khiển ESP8266 (3,3V) và mạch công suất điện áp cao, kết hợp bộ nguồn cách ly chuyên dụng Mornsun QA01 nhằm cung cấp nguồn điện áp ổn định (+15V / -8V) để đóng/ngắt dứt khoát cổng Gate của van IGBT, chống nhiễu và bảo vệ mạch điều khiển.

3. Dữ liệu điện áp và dòng điện được thu thập và truyền lên máy chủ đám mây như thế nào?
Cảm biến INA219 đo các giá trị dòng điện và điện áp tại ngõ vào PV và ngõ ra DC link, sau đó truyền dữ liệu số về vi điều khiển NodeMCU ESP8266 thông qua chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C. ESP8266 xử lý số liệu, xuất ra màn hình LCD 16x2 và sử dụng kết nối Wi-Fi tích hợp để đẩy dữ liệu lên cơ sở dữ liệu thời gian thực Google Firebase Realtime Database.

4. Ứng dụng di động xây dựng bằng MIT App Inventor đảm nhận những nhiệm vụ gì?
Ứng dụng di động đảm nhận hai nhiệm vụ: (1) Đọc dữ liệu từ Firebase để hiển thị biểu đồ và thông số giám sát điện áp, dòng điện DC link theo thời gian thực; (2) Cung cấp giao diện tư vấn giải pháp lắp đặt điện mặt trời cho người dùng bằng cách tính toán số lượng tấm pin, công suất inverter, chi phí đầu tư và thời gian hoàn vốn dựa trên diện tích mái nhà hoặc lượng điện năng tiêu thụ hàng tháng.

5. Lợi ích kinh tế chính của mô hình dùng chung thanh cái DC link trong đồ án là gì?
Thay vì mỗi phân khu mái nhà xưởng phải trang bị một bộ nghịch lưu DC/AC riêng biệt (vốn có chi phí từ hàng chục triệu đồng mỗi bộ), mô hình dùng chung DC link gom toàn bộ năng lượng một chiều sau khi tăng áp vào một thanh cái duy nhất và chỉ sử dụng một bộ nghịch lưu trung tâm, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị, giảm thời gian thi công và tăng tính thẩm mỹ cho công trình.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, thi công bộ điều khiển giám sát DC link trong hệ thống điện mặt trời" đã giải quyết thành công bài toán tối ưu hóa chi phí cho hệ thống điện mặt trời đa phân khu bằng giải pháp thanh cái DC link dùng chung. Nhóm tác giả đã hoàn thành trọn vẹn việc thiết kế, tính toán giải tích, mô phỏng và chế tạo mô hình phần cứng hoạt động ổn định với mạch tăng áp nguồn Z và vi điều khiển ESP8266. Hệ thống thực nghiệm đã chứng minh khả năng đo đạc chính xác, điều khiển đóng cắt van IGBT tin cậy và đồng bộ dữ liệu giám sát thời gian thực lên nền tảng đám mây Firebase cùng ứng dụng di động. Kết quả của công trình là tài liệu tham khảo hữu ích cho việc nghiên cứu, giảng dạy và ứng dụng thực tế trong lĩnh vực điện tử công suất và hệ thống giám sát năng lượng tái tạo.