Sử dụng năng lượng từ máy phát điện một chiều dùng sức gió

Sử Dụng Năng Lượng TừMáy Phát Điện Một Chiều Dùng Sức Gió SVTH: Nguyễn Cảnh MSSV: 40200184 CBHD: ThS. Trần Công Binh Bộ môn: Thiết bị điện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh 18/01/2008 Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Yêu cầu „ Thiết kế bộ biến đổi công suất. „ Điều khiển để công suất nhận được từ gió là tối ưu. Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Trình tự thực hiện „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. „ Chọn DSP TMS320F2812 để điều khiển. „ Thuật toán điều khiển ? „ Thử nghiệm, kết quả, đánh giá. Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch CUK: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Mục tiêu cho CUK: %1 20: 10: 1512: 3010: =Δ− − − −− −− V kHzf WP VV VV sw đm out in Lưu ý: OFFON ON IN OUT IN OUT TT TD D D I I D D V V += −=−= 1 1 Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch CUK: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Mục tiêu cho CUK: %1 20: 10: 1512: 3010: =Δ− − − −− −− V kHzf WP VV VV sw đm out in Chu kỳ làm việc: 6,0285,0 1510 15 1230 12 maxmin max minmax min ≤≤⇒+≤≤+⇒ +≤≤+⇒+= DD VV VD VV V VV VD outin out outin out outin out Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch CUK: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Mục tiêu cho CUK: %1 20: 10: 1512: 3010: =Δ− − − −− −− V kHzf WP VV VV sw đm out in Dòng điện ngõ ra: AIAI R VI R V outout out out out 1,184,0 4,14 15 4,14 12 min max min min ≤≤⇔≤≤⇔≤≤ Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch CUK: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Mục tiêu cho CUK: %1 20: 10: 1512: 3010: =Δ− − − −− −− V kHzf WP VV VV sw đm out in Dòng điện ngõ vào: AIA D DII D DI in out in out 65,133,0 1 . 1 . max maxmax min minmin ≤≤⇔−≤≤−⇒ Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch CUK: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Mục tiêu cho CUK: %1 20: 10: 1512: 3010: =Δ− − − −− −− V kHzf WP VV VV sw đm out in Cuộn cảm L1 và L2: mH if DVL mH if DVL Ls in Ls in 71,10 084,0.20000 6,0.30. 27,27 033,0.20000 6,0.30. 2 maxmax 2 1 maxmax 1 ==Δ≥ ==Δ≥ Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch CUK: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Mục tiêu cho CUK: %1 20: 10: 1512: 3010: =Δ− − − −− −− V kHzf WP VV VV sw đm out in Tụ điện C1 và C2: ( ) FfLVv DC F vfR DVC soutout Cs out μ μ 1,2 20000.10.71,10.8).01,0( 285,01 8. 1 4,28 1,1.20000.4,14 6,0.15. 232 2 min 2 1min maxmax 1 =−=Δ −≥ ==Δ≥ − Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Kết quả mạch CUK: - L1 27,27mH + Vin VoutR load C1 28,4uF D1 M1 IRF640 V gate 0 C2 2,1uF L2 10,71mH 0 „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Thông số: L1 = 27,27mH L2 = 10,71mH C1 = 28,4uF C2 = 2,1mH OFFON ON IN OUT IN OUT TT TD D D I I D D V V += −= −= 1 1 Lưu ý cho CUK: Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch kích MOSFET: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. GND_12V PWM ISO1 6N136 2 3 5 6 7 8 C2 102 R2 75 R1 1.8k VCC_+12V C1 472 U4A MAX4426/SO 2 3 6 7 GND_12VGND_DSP KICH MOSFET Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch hồi tiếp áp: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. VCC_-12V + - OP-07 3 2 6 7 1 4 8 ADC R2 1k R3 10k VCC_+12V C1 104 GND R1 10k DO AP Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Sơ đồ mạch hồi tiếp dòng: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. VCC_-12V C1 104 R1 1k C/F + - COM J2 HALL sensor 1 2 3 4 R2 10k VCC_+12V ADC GND + - OP-07 3 2 6 7 1 4 8 Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh Kiểm tra mạch CUK: „ Thiết kế mạch biến đổi công suất. Lý thuyết: Vin = 10V D = 0,6 Vout = 15V Thực tế: Vin = 10V D = 0,74 Vout = 15V Ổn định: D = 0,3 – 0,86 (theo thiết kế: 0,285 – 0,6) Đánh giá: chu kỳ làm việc D: sai số 23% - Nguồn cấp 10 V - Tải là bóng đèn 24V – 10W - Kích MOSFET để áp ra 15 V 1. Xác định vị trí kích này? 2. Kích ở các vị trí khác, tìm khoảng ổn định của mạch? Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh „ Dùng DSP TMS320F2812 để điều khiển. Hỗ trợ của DSP F2812: „ Tốc độ xử lý: 150 MHz „ ADC: có 16 kênh (12bit) „ Xuất nhập (I/O): có 56 chân „ QEP: 2 „ Timer: 4 „ CPU: C28x „ Flash: 256kB „ 1 Timer để tạo xung PWM „ 1 Timer để đếm xung encoder „ 5 ADC: ‰ 2 ADC đo áp, ‰ 2 ADC đo dòng, ‰ 1 ADC điều khiển trên biến trở Sử dụng cho điều khiển: Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh „ Thuật toán điều khiển ? Quan hệ công suất nhận và tốc độ cánh quạt: Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh „ Thử nghiệm, kết quả, đánh giá. 1. Khảo sát công suất nhận từ nguồn năng lượng gió: Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh „ Thử nghiệm, kết quả, đánh giá. 1. Khảo sát công suất nhận từ nguồn năng lượng gió: 0.844440.0200.009430.013500.69832129.0 0.807330.0270.018730.021510.87072175.5 0.762150.0450.074670.076451.06569190.5 0.707450.0750.193650.134411.55140321.0 0.641270.1530.214010.104332.05446390.0 0.577530.1850.274070.099322.70930460.5 0.525760.2250.226390.084282.82628483.0 0.459340.1830.191280.062663.30886555.0 0.328210.1600.148000.038853.86252603.0 0.244440.0050.100010.023814.23751628.5 0.000000.0000.064880.016614.15555637.5 DutyVout (V)Pin (W)Iin (A)Vin (V)Vận tốc (rpm) Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh „ Thử nghiệm, kết quả, đánh giá. 2. Khảo sát công suất nhận từ nguồn năng lượng cơ: Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh „ Thử nghiệm, kết quả, đánh giá. 2. Khảo sát công suất nhận từ nguồn năng lượng cơ: 0.840290.786861.229430.406994.71985957.0 0.763861.437801.439840.346215.14799964.5 0.706471.803371.715330.295145.627301015.5 0.621731.891141.716890.234366.503441081.5 0.584861.737531.901060.163236.530111093.5 0.533821.594431.206440.143507.071601120.5 0.467641.204931.049040.092437.364781128.0 0.401950.706000.557920.065487.584821147.5 0.325520.245000.515070.063928.102071179.0 0.252990.023000.510570.078017.695731135.5 DutyVout (V)Pin (W)Iin (A)Vin (V)Vận tốc (rpm) Trình tự thực hiện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh „ Thử nghiệm, kết quả, đánh giá. 3. Điều khiển tối ưu công suất tự động: Trình tự thực hiện Hệ thống đã xác định và làm việc tại điểm công suất vào tốt nhất tại: Vận tốc 1081 rpm - Duty 0,62 Cảm ơn Hội đồng và các bạn đã theo dõi SVTH: Nguyễn Cảnh MSSV: 40200184 CBHD: ThS. Trần Công Binh Bộ môn: Thiết bị điện Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh 18/01/2008