TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 1 NHÓM SVTH

LỜI CẢM ƠN

Kính thưa quý thầy cô!
Chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu và các thầy cô
trong trường, đặc biệt là thầy cô trong khoa Điện Trường Đại Học Công Nghiệp
TPHCM, đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho
em trong suốt quá trình học tập vừa qua.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy VŨ HOÀNG HẢI đã dành nhiều thời gian
công sức, quan tâm theo dõi, tận tình hướng dẫn, động viên và nhắc nhở chúng em
hoàn thành tốt đồ án này.
Qua đây , chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân
đã động viên, giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình học tập.
Nhóm Sinh Viên Thực Hiện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 3 NHÓM SVTH

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
1.1.2. Ưng dụng. 17
1.1.3. Tấm năng lượng mặt trời 17
1.1.4. Cách ghép nối các tấm năng lượng mặt trời. 18
a. Phương pháp ghép nối tiếp các tấm môdun mặt trời. 19
b. Ghép song song các tấm môdun mặt trời. 20
c. Hiện tượng điểm nóng. 21
1.1.5. Giới thiệu pin mặt trời pv-te130mf5n 22
1.2. Nguyên lý hoạt động và chức năng của bộ điều khiển sạc. 26
1.2.1. Sơ lược về bộ điều khiển sạc 26
1.2.2. Bộ điều khiển sạc sunlight SL- 10 27
1.3. Bộ lưu trữ năng lượng(ac-quy) 30
1.3.1. Các loại ac-quy. 31
1.3.2. Các đặc tính của ac-quy 32
1.3.3. Chế độ làm việc của ac-quy 32
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 5 NHÓM SVTH

1.3.4. Các chế độ của bộ nạp ac-quy 33
1.3.5 Các sự cố cần bảo vệ ac-quy 36
1.3.6. Các tiêu chí lựa chọn ac-quy 37
1.3.7. Giới thiệu về ac-quy Ritar RA 12-150DG. 38
1.4. Nguyên lý hoạt động của đèn LED chiếu sáng 40
1.4.1 Tính chất của đèn LED chiếu sáng. 40
1.4.2 Giới thiệu đèn chiếu sáng dùng LED SP-90 41
1.4.3. Các loại bóng đèn đường NLMT 45
Chương 2. Phương pháp thiết kế hệ thống điện NLMT 49
2.1. Nội dung thiết kế 49
2.1.1. Tính tổng lượng tiêt thụ điện của hệ thống phải cung cấp 49

3.2.4. Bộ điều khiển sạc SL-10 75
3.2.5. Những vấn đề có thể xảy ra với SL-10 và cách khắc phục. 75
3.2.5.1. Ac-quy không sạc 75
3.2.5.2. Điện áp Ac-quy quá cao 76
3.2.5.3. Tải không hoạt động bình thường 77
3.2.6. Đèn LED SP-90 77
3.2.7. Ac-quy RA12V 150DG 77
Kết luận và đề xuất hướng phát triển 78
Tài liệu tham khảo 79 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 7 NHÓM SVTH

DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ & HÌNH ẢNH Hình 1.Sơ đồ nguyên lý một hệ thống năng lượng mặt trời 10
Hình 1.1.Cấu tạo của pin mặt trời 13
Hình 1.2.Đường đặc tính làm việc cùa pin mặt trời 14
Hình 1.3. Sơ đồ tương đương của pin mặt trời 14
Hình 1.4. Sự phụ thuộc đăc trưng của pin mặt trời 15

Hình 2.2. Một số hình ảnh của hệ thống điện NLMT 56
Hình 3.1. Bản vẽ hoàn chỉnh cột đèn 59
Hình 3.2. Bản vẽ trụ đèn 60
Hình 3.3. Bạc lót trụ đèn 60
Hình 3.4. Quá trình chuẩn bị đèn phía dưới trước khi đưa lên gắn trên trụ đèn. 62
Hình 3.5. Định vị thanh giữ của giá đèn vào hộp đèn 63
Hình 3.6. Cố định thanh giữ của giá đèn vào hộp đèn 63
Hình 3.7. Các bước kết nối dây cáp điện vào đèn và đóng hộp đèn. 66
Hình 3.8. Lắp đặt giá đỡ cùng với đèn vào cột đèn 67
Hình 3.9. Hai đoạn dây nối Bộ điều khiển – Ac-quy và CB 68
Hình 3.10. Bắt vít giữ Bộ điều khiển vào bát giữ trên tủ điện . 69
Hình 3.11. Bắt vít giữ CB đã chuẩn bị trước đó vào bát giữ. 69
Hình 3.12. Bình Ắc Quy 70
Hình 3.13. Kết nối 2 đoạn dây “Bộ điều khiển – Ac-quy 70
Hình 3.14. Bắt chặt 2 đầu còn lại của cáp nối “Bộ điều khiển – Ac-quy” 71
Hình 3.15. Đấu 2 đầu dây còn lại của cáp Tấm pin vào bộ điều khiển 71
Hình 3.16. Đấu dây kết nối CB – Bộ điều khiển 72
Hình 3.17. Đấu dây kết nối cáp đèn váo CB 72
Hình 3.18. Bộ điều khiển đã kết thúc việc đấu nối dây 73
Hình 3.19. Đóng tủ điện và vặn ốc để chốt cửa tủ . 73

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A
thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu và sẽ trở thành nguồn
năng lượng tốt nhất trong tương lai. Hệ thống quang điện sử dụng năng lượng mặt trời
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 10 NHÓM SVTH

(Hệ pin mặt trời) có nhiều ưu điểm như không cần nguyên liệu, không gây ô nhiễm
môi trường, ít phải bảo dưỡng, không gây tiếng ồn… Hiện nay năng lượng mặt trời đã
được khai thác và đưa vào ứng dụng trong cuộc sống cũng như trong công nghiệp dưới
nhiều dạng và hình thức khác nhau, thông thường để cấp nhiệt và điện.
2. Mục đích
Một hệ pin mặt trời làm việc độc lập bao gồm: hệ thống hấp thụ ánh sáng là các
tấm pin mặt trời nối ghép lại với nhau; Hệ thống điều tiết và lưu trữ năng lượng là các
thiết bị điều tiết sạc, bình ắc quy. Mỗi một thành phần trong hệ pin mặt trời mang
những nhiệm vụ cụ thể riêng biệt mang tính quyết định đến khả năng làm việc hiệu
quả của hệ quang điện đó. ắc quy giúp dự trữ điện năng để duy trì hoạt động cho cả hệ
thống vào ban đêm hay khi thời tiết âm u, nhiều mây mưa, lúc cường độ bức xạ ánh
sáng yếu không đủ phát ra điện năng.
3. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống đèn chiếu sáng dùng năng lượng mặt trời gồm:
 Hệ thống hấp thụ: các tấm pin mặt trời nối ghép lại
 Điều tiết và lưu trữ năng lượng: bộ điều khiển sạc và ac-quy
 Hệ thống tiêu thụ: hệ thống đèn LED chiếu sáng sử dụng nguồn điện một chiều.
Ngoài ra, đối với hệ thống có tải sử dụng nguồn điện xoay chiều, hệ thống có thêm Bộ
chuyển đổi điện (inverter), chuyển điện một chiều thành xoay chiều.

Ngoài ra, đối với hệ thống có tải sử dụng nguồn điện xoay chiều, hệ thống có thêm Bộ
chuyển đổi điện (inverter), chuyển điện một chiều thành xoay chiều.


chiếu sáng đèn đường dùng năng lượng mặt trời nhằm sử dụng điện năng lượng mặt
trời như một nguồn năng lượng tại chỗ thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống
không những góp phần tiết kiệm điện cho gia đình, giảm tải nhu cầu ngày càng tăng
lên về năng lượng cho quốc gia, mà còn góp phần phát triển kinh tế và đảm bảo an
ninh năng lượng quốc gia.

Đồ án gồm nội dung tổng quan như sau:
Mở đầu
Chương 1: Cấu tạo nguyên lý hoạt động các thành phần trong hệ thống
Chương 2: Phương pháp thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời
Chương 3: Lắp đặt và bảo trì hệ thống chiếu sáng đèn đường dùng năng lượng
măt trời
Trong quá trình thực hiện đồ án , chúng em đã củng cố được những kiến thức
đã được học và tiếp thu thêm được một số kiến thức và kinh nghiệm mới về pin mặt
trời. Trên tất cả là chúng em đã được học và rèn luyện được phương pháp làm việc,
nghiên cứu một cách chủ động hơn, linh hoạt hơn và đặc biệt là phương pháp làm việc
theo nhóm. Quá trình làm đồ án thực sự đã rất có ích cho chúng em về nhiều mặt.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A
hấp thụ khi truyền qua lớp N và một phần ánh sáng sẽ bị phản xạ ngược lại còn một
phần ánh sáng sẽ đến được lớp chuyển tiếp, nơi có các cặp electron và lỗ trống nằm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 14 NHÓM SVTH

trong điện trường của bề mặt giới hạn. Với các bước sóng thích hợp sẽ truyền cho
electron một năng lượng đủ lớn để thoát khỏi liên kết. Khi thoát khỏi liên kết, dưới tác
dụng của điện trường, electron sẽ bị kéo về phía bán dẫn loại N, còn lỗ trống bị kéo về
phía bán dẫn loại P. Khi đó nếu nối hai cực vào hai phần bán dẫn loại N và P sẽ đo
được một hiệu điện thế. Giá trị của hiệu điện thế này phụ thuộc vào bản chất của chất
làm bán dẫn và tạp chất được hấp thụ.

Hình 1.1: Cấu tạo của pin mặt trời

1.1.1.Đặc tính làm việc của pin mặt trời.
Đặc tính làm việc của pin mặt trời thể hiện qua hai thông số là điện áp hở mạch
lớn nhất V
OC
lúc dòng ra bằng 0 và Dòng điện ngắn mạch I
SC
khi điện áp ra bằng 0.
Công suất của pin được tính theo công thức:
P = I.U (1-1)
Tại điểm làm việc U = U
OC








(1-2)
Trong đó:
I
sc
là dòng quang điện (dòng ngắn mạch khi không có R
s
và R
sh
) (A/m
2
)
I
01
là dòng bão hòa (A/m
2
)
q là điện tích của điện tử (C) = 1,6.10
-19
k là hệ số Boltzman = 1,38.10
-23
(J/k)
T là nhiệt độ (K)
I, V, R

PV
u
MPP
, i
MPP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 16 NHÓM SVTH

 Dòng ngắn mạch I
sc
tỉ lệ thuận với cường độ bức xạ chiếu sáng. Nên đường đặc
tính V – I của pin mặt trời cũng phụ thuộc vào cường độ bức xạ chiếu sáng. Ở
mỗi tầng bức xạ chỉ thu được duy nhất một điểm làm việc V = V
MPP
có công
suất lớn nhất thể hiện trên hình vẽ sau. Điểm làm việc có công suất lớn nhất
được thể hiện là điểm chấm đen to trên hình vẽ. (đỉnh của đường cong đặc tính)

Hình 1.4. Sự phụ thuộc của đặc trưng VA của pin mặt trời
vào cường độ bức xạ Mặt trời.
 Điện áp hở mạch V
oc
phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ nên đường đặc tính VA
của pin mặt trời cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của pin.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A
năng lượng lớn hơn đủ để các thiết bị điện sử dụng. Mỗi tấm pin mặt trời có công suất
khác nhau như: 30Wp, 40Wp, 45Wp, 50Wp, 75Wp, 100Wp, 125Wp, 150Wp. Điện áp
của các tấm pin thường là 12VDC. Công suất và điện áp của hệ thống tuỳ thuộc vào
cách ghép nối các tấm pin lại với nhau. Nhiều tấm năng lượng mặt trời có thể ghép nối
tiếp hoặc song song với nhau để tạo thành một dàn pin mặt trời. Để đạt được hiệu năng
tốt nhất, những tấm năng lượng phải luôn được phơi nắng và hướng trực tiếp đến mặt
trời.
Hiệu suất thu được điện năng từ pin mặt trời ở các vùng miền vào các giờ trong
ngày là khác nhau, do bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất không đồng đều nhau. Hiệu
suất của pin mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
 Chất liệu bán dẫn làm pin.
 Vị trí đặt các tấm panel mặt trời
 Thời tiết khí hậu, mùa trong năm.
 Thời gian trong ngày: sáng, trưa, chiều
Các tấm năng lượng mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời nên thiết kế sản xuất đã
đảm bảo được các thay đổi của khí hậu, thời tiết, mưa bão, sự ăn mòn của nước biển,
sự oxi hoá… Tuổi thọ của mỗi tấm pin khoảng 25 đến 30 năm.
1.1.4. Cách ghép nối các tấm năng lượng mặt trời.
Như ta đã biết các môđun pin mặt trời đều có công suất và hiệu điện thế xác
định từ nhà sản xuất. Để tạo ra công suất và điện thế theo yêu cầu thì phải ghép nối
nhiều tấm môdun đó lại với nhau. Có hai cách ghép cơ bản:
 Ghép nối tiếp các tấm mođun lại sẽ cho điện áp ra lớn hơn.
 Ghép song song các tấm môđun lại sẽ cho dòng điện ra lớn.
Trong thực tế phương pháp ghép hỗn hợp được sử dụng nhiều hơn để đáp ứng
cả yêu cầu về điện áp và dòng điện.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 19 NHÓM SVTH





n
1i
i
n
1i
i
PIVI.VP

(1-5)



n
1i
optiopt
n
1i
optioptioptopt
PP,VV,II

(1-6)
Trong đó:
I, P, V,… là dòng điện, công suất và hiệu điện thế của cả hệ.
I
i
, V
i

Ở cách ghép này, ta cũng giả sử các môđun đều giống hệt nhau, có đường đặc
tính V-A giống hết nhau, các thông số dòng đoản mạch I
SC
, thế hở mạch V
OC
bằng
nhau. Giả sử cường độ chiếu sáng trên các tấm là đồng đều nhau. Hình 1.8. Ghép song song hai môđun pin mặt trời (a)
và đường đặc trưng VA của các môđun và của cả hệ (b)
Khi đó ta có:
U = U
1
= U
2
= … = U
i
(1-7)



n
1i
i
II

(1-8)



GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 21 NHÓM SVTH

c, Hiện tượng “điểm nóng”
Xảy ra khi ta ghép nối các môđun không giống nhau, tức là khi các thông số
I
SC
, V
OC
, P
OPT
của các môđun pin khác nhau. Đây là hiện tượng tấm pin yếu hơn (tức
là pin kém chất lượng hơn so với các pin khác trong dàn hoặc khi nó bị che nắng trong
khi các pin khác trong dàn vẫn được chiếu sáng) sẽ hấp thụ hoàn toàn công suất điện
do các tấm pin khoẻ hơn phát ra và làm cho công suất điện mạch ngoài bằng 0. Phần
năng lượng điện tấm pin yếu nhận được từ tấm pin khoẻ hơn sẽ biến thành nhiệt, làm
nóng tấm pin này lên và có thể dẫn tới hư hỏng. Hiện tượng điểm nóng này chỉ xảy ra
trên các pin yếu hơn các pin khác trong hệ, dẫn tới sự hư hỏng hệ hay làm giảm đáng
kể hiệu suất biến đổi quang điện của hệ.
Để tránh hiệu ứng điểm nóng này, khi thiết kế phải ghép các tấm pin mặt trời
cùng loại, có cùng các thông số đặc trưng trong một dàn pin mặt trời. Vị trí đặt dàn
phải tránh các bóng che do cây cối, nhà cửa hay các vật cản khác trong những ngày có
nắng cũng như bảo vệ tránh bụi bẩn phủ bám lên một vùng nào đấy của tấm pin và có
thể sử dụng các điốt bảo vệ.

Hình 1.9. Điốt nối song song với môđun để bảo vệ môđun và dàn pin mặt trời.
Nhìn trên hình vẽ 1.8 ta thấy giả sử pin Ci là pin yếu nhất được bảo vệ bằng
điốt phân cực thuận chiều với dòng điện trong mạch mắc song song. Trong trường hợp
hệ làm việc bình thường, các pin mặt trời hoạt động ở điều kiện như nhau thì dòng
trong mạch không qua điốt nên không có tổn hao năng lượng. Khi có sự cố xảy ra, vì
một nguyên nhân nào đó mà pin Ci bị che và bị tăng nhiệt độ, điện trở của Ci tăng lên,


GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 23 NHÓM SVTH

module nên được che phủ bằng vật liệu chắn sáng trong quá trình lắp đặt. Không được
chạm vào các cọc bình bằng tay không. Sử dụng các dụng cụ cách điện khi nối điện.
Khuyến cáo trong lắp đặt và trong quá trình hoạt động
 Chỉ được lắp đặt bởi nhân viên đã được đào tạo. Hệ thống liên quan đến điện
nên có thể gây nguy hiểm nếu người lắp đặt không quen với các nguyên tắc an
toàn.
 Không bước lên các module
 Mặc dù các tấm pin Mitsubishi khá chắc chắc nhưng kính có thể bị vỡ (nghĩa là
hệ thống không hoạt động tốt) nếu kính va đập mạnh với các dụng cụ và các vật
cứng khác
 Đảm bảo các tia sáng chiếu thẳng vào tấm pin mặt trời
 Do khung pin làm bằng vật liệu nhôm oxit hóa anod nên ăn mòn có thể xảy ra
nếu hệ thống được lắp đặt ở môi trường biển hoặc tiếp xúc với kim loại khác.
Do đó, có thể dùng vòng đệm long-đền PVC hoặc inox đặt giữa khung tấm và
giá đỡ.
e. Vị trí lắp đặt
Để nhận được lượng năng lượng mặt trời tốt nhất quanh năm, các hệ thống pin mặt trời
nên hướng về phía xích đạo.
 Hướng lệch 30º so với cực Bắc (Nam) thực, sẽ mất mát khoảng 10-15% công
suất
 Hướng lệch 60º so với cực Bắc (Nam) thực, sẽ mất mát khoảng 20-30% công
suất
Khi chọn vị trí lắp đặt, nên chọn nơi có vật cản như: cây cối, tòa nhà cao tầng… để
tránh bóng râm, nhất là vào mùa đông khi quỹ đạo của mặt trời thấp nhất so với mặt
ngang
f. Góc nghiêng
Góc nghiêng của module là góc giữa mặt module và mặt đất. Đối với các module pin

không bị chạm, và để tạo thoáng khí phía dưới tấm.
Để ngăn ngừa sự giãn nở nhiệt của các module, khoảng cách giữa các modules nhỏ
nhất là 3.175mm.
h. Thông số kỹ thuật của PV–TE130MF5N
Bảng 1.12.Thông số kỹ thuật của PV–TE130MF5N
Nhà sản xuất MITSUBISHI ELECTRIC
Model PV-TE130MF5N
Loại tế bào điện Polycrystalline Silicon, 156mm x 156mm
Mặt ngang
Góc nghiêng
Ánh sáng
mặt trời
Module pin
mặt trời
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A GVHD: VŨ HOÀNG HẢI 25 NHÓM SVTH

Số lượng tế bào 36 tế bào một cụm
Công suất định mức cao nhất
(Pmax)
130Wp
Công suất đạc được nhỏ nhất
(Pmin)
123.5Wp
Dung sai của nguồn điện nhỏ nhất +10/-5%
Điện áp hở mạch (Voc) 21.9V
Dòng ngắn mạch (Isc) 8.05A
Điện áp cực đại (Vmp) 17.4V