ngành kỹthuật Điện, khoa Điện – Điện tử Đ h bách …gpl/luan van tot nghiep/luan...

NgNgàành Knh Kỹỹ ThuThuậật Đit Điệện, n, Khoa ĐiKhoa Điệện n –– Đi Điệện Tn Tửử, , Đ H BĐ H Báách Khoa Tp Hch Khoa Tp Hồồ ChChíí MinhMinh

LULUẬẬN VĂN TN VĂN TỐỐT NGHIT NGHIỆỆPP

GVHD: Th.S TrGVHD: Th.S Trầần Công Binhn Công Binh

SVTH: TrSVTH: Trầần Văn Dinhn Văn Dinh1/2008

Tên đTên đềề ttààii

ĐIỀU KHIỂN MẠCH NẠP CHOBỘ ĐIỆN PHÂN

SỬ DỤNG TRONG PIN NHIÊN LIỆU

NNộội dung chi dung chíínhnh

1/2008

NgNgàành Knh Kỹỹ ThuThuậật Đit Điệện, n, Khoa ĐiKhoa Điệện n –– Đi Điệện Tn Tửử, , ĐH BĐH Báách Khoa Tp Hch Khoa Tp Hồồ ChChíí MinhMinh

Bộ điện phân (Electrolyzer) và Pin nhiên liệu (Fuel cell)1

Bộ biến đổi công suất nạp điện cho Bộ điện phân2

Mô hình3

Kết quả, hướng phát triển và ứng dụng4

1/2008


Pin nhiên liệu (Fuel Cell)Bộ điện phân (Electrolyzer)

1

1/2008


Pin nhiên liệu và Bộ điện phân1

Hoạt động của Pin nhiên liệu

Pin nhiên liệu tổng hợp Hydro và Oxy thành nước,trong quá trình đó sinh ra dòng điện cung cấp cho các thiết bị điện hoạt động

2H2 + O2 = 2H2O

−++→ 2e2HH 2 O22H2O4e4H →+−

++

1/2008



Gas thiên nhiên, bio gas, gas than đá, H2

O2 , Không khí

60% 65%

Từ 800 đến 10000C

Ziriconi Oxit(ZrO2) rắn

Solid OxideFuel cell (SOFC)

Gas thiên nhiên, bio gas, gas than đá, H2

O2 , Không khí65%Từ 620 đến 6600C

Na2CO3, K2CO3

nóng chảy

Molten CarbonateFuel cell (MCFC)

Gas thiên nhiên, bio gas, H2

O2 , Không khí55%Từ 160 đến 2200C

Axit Phosphoric(H3PO4)

Phosphoric AcidFuel cell (PAFC)

CH3OHO2 , Không khí

20%30%

Từ “nhiệt độphòng” đến 1300C

Màng trao đổi Proton

Direct MethanolFuel cell (DMFC)

H2

O2 , Không khí40% 60%

Từ “nhiệt độphòng” đến 800C

Màng trao đổi Proton

Proton Exchange Membrane Fuel cell

(PEMFC)

H2

O2

60% 70%

Từ “nhiệt độphòng” đến 900C Kiềm (KOH)

AlkalineFuel cell (AFC)

Nhiên liệuHiệu xuấtđiện

Nhiệt độhoạt động

Chấtđiện phân

Phân loạiPin nhiên liệu

1/2008


Pin nhiên liệu và vấn đề môi trường

HH22


HydrocacbonDầu mỏ, khí thiên nhiên,…

Điện phânnước

Methanol:Tinh bột, đường,…

Tài nguyên không tái sinhĐồng thời thải ra CO2

Ảnh hưởng đến nguồnlương thực của con ngườiĐồng thời thải ra CO2

Nănglượngđiệncungcấp

Không tái sinh được:Than đá, dầu mỏ,

khí gas, nguyên tử,…

Tái sinh được:Nước, gió, mặt trời,Sóng, địa nhiệt,…

Chuyển CO2 từ nơi sử dụngdạng năng lượng này đến

nơi sản xuất H2Vẫn thải ra CO2

Nguồn năng lượng vô tậnKhông thải ra CO2

Thân thiện với môi trường

1/2008


Nạp nhiên liệu (Methanol) cho Pin nhiên liệu


1/2008


Hoạt động của Bộ điện phân PEM


Bộ điện phân là thiết bị dùng để chuyển hóa điện năng thành hóa năng

Bộ điện phân tách nước thành H2 và O2 khi có dòng điện DC đi qua

Điện áp Vdc ≥ 1,23Vdc 1,23V(điện áp phân ly H2O)

* PEM gồm lớp teflonđược sulfonic hóabởi nhóm chức SOH3.

* PEM chỉ cho proton H+

đi qua.

1/2008


Tích trữ H2 và O2


Sợi nano carbon(đang trong giaiđoạn nghiên cứu)

O2

Hóa lỏng Dạng Kim loại HydruaÁp suất cao

H2

Mô hình hệ thống tích trữ năng lượng sử dụng Pin nhiên liệu

1/2008


Bộ biến đổi công suất

2

1/2008


Giới thiệu

Bộ biến đổi công suất2

Chức năng: nhận năng lượng điện từ nguồn ngoài dưới dạng DC không điều khiển được U, Isang dạng năng lượng điện DC có U và I điều khiển được.

Nhận các tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển và tạo ra dòng điện với cường độ thích hợpcung cấp cho bộ điện phân.

Mạch CUK (Buck - Bosst): có thể giảm – tăng điện áp.

Khối điều khiển: Dùng DSP TMS320F2812.

Cảm biến: đo điện áp và dòng điện (cảm biến Hall).

1/2008


DSP TMS320F1812

Vi điều khiển TMS320F2812 là phiên bản mới nhất của thế hệ DSP TMS320C28xTM

Các ngoại vi tích hợp trên chip nên hoạt độnglinh hoạt trong ứng dụng điều khiển số động cơ,nguồn điện,…

TMS320C28xTM được thiết kế đặc biệtxử lý thời gian thực cho phép thực hiệncác kỹ thuật điều khiển hiệu quả nhất.


1/2008


Cấu trúc DSP TMS320F2812

2 khối quản lý sự kiệncó đến 16 kênh PWM

ADC 12bit, 16 kênhMUX ngõ vào

Ngoại vi cổng nối tiếp

Đến 56 chân ngoại viđa năng (GPIO)

Nhân 32bit dấu chấm tĩnhTốc độ cao 150MHz (6.67ns)Tính toán 16x16 và 32x32bitKiến trúc Bus HarvardXử lý và đáp ứng ngắt nhanh


1/2008


Mô hình

3

1/2008


Mô hình3

Mạch kích

Mạch cách ly

Mạch đệm

Cuk Converter

Mạch phân áp

Cảm biến Hall Bộ điện

phân

Mạch phân áp

Cảm biến Hall

Biến trở điều chỉnh giá trị đặt

eZdsp KIT TMS320F2812

PWMADC ADC

1/2008


Mô hình3

1/2008


Mô hình3

Lưu đồ giải thuật

1/2008


Kết quả, ứng dụng

và hướng phát triển của đề tài

4

1/2008


Kết quả4

0

5

10

15

20

25

10 15 20 25 30 35

Vin (V)

Vout (V)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0Iin (A)

Áp ra 24Vdc Iin

Áp ra không đổi 24V, Tải không đổi (bóng dèn 24V - 10 W), áp vào thay đổi

1/2008


Kết quả4

Dòng ra không đổi 0.5A, Tải thay đổi, áp vào không đổi

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0

R(Ohm)

Iout(A)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0V(V)Iout Vout Vin

1/2008


Kết quả4

Áp ra không đổi 0.5A, Tải thay đổi, áp vào không đổi

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0 32.0 34.0 36.0

R(Ohm)

V(V)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6Iout(A)

Vout Vin Iout

1/2008


Kết quả4

Nhận xét hệ thống

Hệ thống vận hành được ở các chế độ khác nhaucó thể cung cấp điện cho bộ điện phân

Ưu điểm

Khuyết điểm

Đề tài thiết kế được mạch Cuk nhưng hoạt động ở công suất nhỏ

Chưa thiết kế mạch bảo vệ cho mạch Cuk

1/2008


Ứng dụng4

Hệ thống ứng dụng để nhận năng lượng từ nguồn DC (Pin quang điện,máy phát điện dùng năng lượng gió,…), nguồn AC đã qua chỉnh lưunạp năng lượng cho Bộ điện phân.

Hệ thống có thể dùng để điều khiển điện áp và dòng điện củaPin nhiên liệu cung cấp cho tải.

Nhiên liệu do Bộ điện phân tạo ra là Hydro và Oxy dùng cho Pin nhiên liệuNgoài ra có thể dùng cho các mục đích khác như trong y tế,…

1/2008


Xin chân thành cảm ơn!

ngành kỹthuật Điện, khoa Điện – Điện tử Đ h bách …gpl/luan van tot nghiep/luan...

Documents