Emulador programable de pilas de hidrógeno para aplicación en sistemas híbridos basados en energías alternativas

Abstract

Se desarrolló un prototipo de emulador de celdas de combustible (FC). El trabajo está enmarcado en la construcción de un sistema de generación híbrido (SGH). El profundo estudio de los sistemas de FCs en el marco de los SGH permitió la modelización, simulación y puesta en práctica del diseño propuesto. Se utilizó un convertidor reductor como soporte físico del emulador, cuyos algoritmos de control se aplicaron mediante un controlador digital de señales. Se implementaron dos modelos diferentes de característica corriente-tensión. El primer caso, de parámetros fijos y que solo contempla la variación de tensión en función de la corriente entregada; el segundo caso, con ajuste variable de algunos de estos parámetros. Se presentan pruebas experimentales que permitieron validar el adecuado funcionamiento del emulador en forma independiente y como parte del SGH. El dispositivo resultante pretende asistir en el desarrollo de sistemas de generación alternativos y limpios al ofrecer un dispositivo barato, flexible y simple.

A prototype of a fuel cell (FC) emulator was developed. The work is embedded into a larger project of a Hybrid Generation System (HGS) conception. FC systems were studied in order to model, simulate and design the actual emulator. A DC-DC converter was used as the physical frame to build it. Two FC electrical models were implemented. One representing a fixed parameters model and the other providing the ability to adjust FC temperature and electrodes’ pressure. A digital signal controller was used to program the algorithms to drive the electronic of the power converter. Several tests were performed whose experimental results validated the functionality of the stand-alone emulator and its integration as a part of the HGS. The resulting device intends to aid the development of alternative and clean energy based systems of generation by offering a cheap, flexible and simple test emulator.