Đồ án thiết kế bộ nghịch lưu 3 pha ứng dụng công nghệ MPPT cho bộ sạc acquy

• Tác giả: Hoàng Nguyễn Hoài Nam
• Người hướng dẫn: ThS. Hoàng Ngọ Văn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Thiết Kế Bộ Nghịch Lưu 3 Pha Ứng Dụng Công Nghệ MPPT Cho Sạc Acquy
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.6. Bố cục của đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Công nghệ MPPT
• 2.2. Bộ biến đổi điện áp một chiều
• 2.2.1. Khái niệm chung
• 2.2.2. Sơ đồ đẩy kéo
• 2.3. Thiết bị nghịch lưu
• 2.3.1. Khái niệm chung
• 2.3.2. Nguyên tắc hoạt động của bộ nghịch lưu một pha cầu
• 2.3.2.1. Sơ đồ nửa cầu dùng nguồn điện
• 2.4. Các linh kiện và thiết bị liên quan
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống
• 3.1.1. Yêu cầu của hệ thống
• 3.1.2. Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối
• 3.2. Thiết kế mạch điều khiển
• 3.2.7. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG, LẮP ĐẶT HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công mạch
• 4.1.1. Sơ đồ PCB và thi công mạch MPPT
• 4.1.2. Sơ đồ PCB và thi công mạch tăng áp
• 4.1.3. Sơ đồ PCB và thi công mạch nghịch lưu
• 4.2. Lắp đặt hệ thống
• 4.2.1. Sơ đồ nối dây tủ điện
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP
• 5.1. Kết quả hoạt động của mạch MPPT
• 5.2. Kết quả hoạt động của mạch BOOST
• 5.3. Kết quả hoạt động của mạch nghịch lưu
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.2. Hướng phát triển
• PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MẠCH MPPT
• PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MẠCH BOOST
• PHỤ LỤC 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MẠCH NGHỊCH LƯU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế bộ nghịch lưu 3 pha ứng dụng công nghệ MPPT

Đồ án tập trung vào thiết kế bộ nghịch lưu 3 pha sử dụng công nghệ MPPT (Maximum Power Point Tracking) để sạc acquy. Thiết kế bộ nghịch lưu 3 pha này nhằm tối ưu hóa việc thu năng lượng từ nguồn năng lượng mặt trời. Công nghệ MPPT đóng vai trò then chốt trong việc đạt hiệu suất sạc tối đa. Một hệ thống sạc acquy 3 pha hiệu quả cần cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố như điện áp acquy, dòng sạc acquy, và quản lý trạng thái sạc acquy. Việc chọn lựa linh kiện phù hợp, bao gồm cả lựa chọn linh kiện nghịch lưu, là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và hiệu quả của hệ thống. An toàn điện trong thiết kế cũng được xem xét kỹ, đặc biệt là trong thiết kế mạch nghịch lưu. Các phần mềm mô phỏng như mô phỏng nghịch lưu 3 pha được sử dụng để đánh giá hiệu quả thiết kế.

1.1. Cơ sở lý thuyết và thuật toán MPPT

Phần này trình bày thuật toán MPPT, điều khiển MPPT, và tối ưu hóa MPPT. Các thuật toán MPPT khác nhau được so sánh và đánh giá, lựa chọn thuật toán phù hợp cho đồ án. Điều khiển MPPT được thực hiện thông qua vi điều khiển, yêu cầu tính toán chính xác các tham số điều khiển. Tối ưu hóa MPPT nhắm đến việc đạt được điểm hoạt động tối ưu của hệ thống năng lượng mặt trời, đảm bảo hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao nhất. Nguồn năng lượng mặt trời 3 pha cần được phân tích kỹ để thiết kế hệ thống tương thích. Hệ thống sạc acquy năng lượng mặt trời được mô hình hóa và phân tích để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả. Quản lý năng lượng là một khía cạnh quan trọng, cần được xem xét kỹ lưỡng để tối ưu hóa quá trình sạc và bảo vệ acquy. Bải toán tối ưu hóa năng lượng được giải quyết thông qua thuật toán MPPT đã chọn. Mô hình hóa hệ thống sạc acquy cho phép đánh giá hiệu quả của thiết kế trước khi chế tạo.

1.2. Thiết kế mạch điện và linh kiện

Phần này tập trung vào thiết kế mạch điện tử công suất, bao gồm thiết kế mạch nghịch lưu và điện tử công suất 3 pha. Thiết kế mạch MPPT được mô tả chi tiết, bao gồm các thành phần và nguyên lý hoạt động. Thiết kế mạch Boost được sử dụng để tăng điện áp từ tấm pin mặt trời lên mức điện áp yêu cầu của bộ nghịch lưu. Kiến trúc nghịch lưu 3 pha được lựa chọn dựa trên các yêu cầu về công suất và hiệu suất. Việc lựa chọn linh kiện nghịch lưu cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về công suất, điện áp, tần số và khả năng chịu nhiệt. Phân tích nghịch lưu 3 pha giúp tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo hoạt động ổn định. An toàn điện được ưu tiên hàng đầu, trong đó an toàn điện trong thiết kế nghịch lưu được đảm bảo bằng các biện pháp bảo vệ phù hợp. Giải pháp sạc acquy năng lượng tái tạo này đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình sạc.

1.3. Thử nghiệm và kết quả

Phần này trình bày quá trình mở rộng nghịch lưu 3 pha, bao gồm các phép đo và phân tích dữ liệu. Kết quả hoạt động của mạch MPPT và kết quả hoạt động của mạch Boost được thể hiện qua các biểu đồ và số liệu. Kết quả hoạt động của mạch nghịch lưu được đánh giá dựa trên các thông số kỹ thuật quan trọng như hiệu suất, độ méo sóng, và hệ số công suất. Ứng dụng MPPT trong sạc acquy được chứng minh thông qua việc so sánh hiệu suất sạc với và không có MPPT. Hệ thống năng lượng mặt trời ngoài lưới này được thiết kế để hoạt động độc lập, không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia. Thiết kế hệ thống năng lượng phân tán đây là một giải pháp hiệu quả cho các khu vực xa xôi hoặc có điều kiện lưới điện không ổn định. Bộ biến tần 3 pha MPPT là thành phần quan trọng đảm bảo hiệu quả chuyển đổi năng lượng.