Revista EIA (Jun 2012)
DESIGN OF A LOW POWER SYSTEM BASED ON FUEL CELLS DISEÑO DE UN SISTEMA DE BAJA POTENCIA BASADO EN CELDAS DE COMBUSTIBLE DESENHO DE UM SISTEMA DE BAIXA POTÊNCIA BASEADO EM CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL
Abstract
The design of a low power system based on a fuel cell and the series interconnection topology is proposed in this paper. The detailed design of the power electronics devices, the small signal and dynamic modeling of the system, and the associated control structures specification, design, and analysis are presented. The converters are designed to protect the fuel cell from current harmonics and high frequency transients, and to provide regulated voltage to the load, which could exhibits both steady state and transient current profiles. The proposed design procedure is applicable to any power system based on fuel cells, and it is illustrated with an experimental H-30 fuel cell prototype, providing satisfactory detailed PSIM simulation and experimental results that validate the paper contributions.Este artículo presenta el diseño de un sistema de baja potencia basado en pilas de combustible y la topología de interconexión en serie. El artículo incluye el diseño detallado de los dispositivos de electrónica de potencia, el modelado dinámico y de pequeña señal del sistema y la especificación, diseño y análisis de las estructuras de control de los convertidores, que son diseñados para proteger la pila de combustible de los armónicos de corriente y los transitorios de alta frecuencia, además para garantizar un voltaje regulado en la carga, el cual puede exhibir perfiles de corriente de estado estable y transitorios. El diseño propuesto es aplicable a cualquier sistema de potencia basado en pilas de combustible y es ilustrado con la pila de combustible H-30, que muestra resultados satisfactorios en un ambiente de simulación con el software PSIM y en el prototipo experimental, los cuales validan las contribuciones del artículo.Este artigo apresenta o desenho de um sistema de baixa potência baseado em pilhas de combustível e a topologia de interconexão em série. O artigo inclui o desenho detalhado dos dispositivos de eletrônica de potência, a modelagem dinâmica e de pequeno sinal do sistema e a especificação, desenho e análise das estruturas de controle dos conversores, que são desenhados para proteger a pilha de combustível dos harmônicos de corrente e os transitórios de alta frequência, ademais para garantir uma voltagem regulada na carga, a qual pode exibir perfis de corrente de estado estável e transitórios. O desenho proposto é aplicável a qualquer sistema de potência baseado em pilhas de combustível e é ilustrado com a pilha de combustível H-30, que mostra resultados satisfatórios em um ambiente de simulação com o software PSIM e no protótipo experimental, os quais validam as contribuições do artigo.
