|
تبديل نيرو با راندمان بالا براي سيستم توليد پيل سوختي كم نيرو
چكيده
اين مقاله يك
توپولوژي تازه طراحي شده براي تبديل منبع انرژي پيل سوختي به منظور
تامين نيروي مفيد و قابل اطمينان را ارائه ميكند. چون پيل سوختي به
علت واكنش الكتروشيميايي، كيفيت نيروي با ولتاژ كم و جريان زياد را
دارا ميباشد، يك مبدل فزاينده dc-dc براي افزايش ولتاژ پيل سوختي و
رساندن آن به ولتاژ dc-bus براي استفاده مبدل بعدي به كار رفته است.
علاوه بر اين يك مبدل ولتاژ منبع انرژي با موج سينوسي به منظور كنترل
ولتاژ و تكنيكهاي سوئيچينگ ملايم طراحي شده است تا سبب استفاده از
اندوكتور كوچكتر در مدار منبع جريان و و تراكم بار ولتاژ در كليدها تا
دو برابر ولتاژ dc-dc شود. در اين طرح تبديل نيرو، ولتاژ خروجي داراي
ويژگيهاي برجسته اعوجاج يا اغتشاش كمتر، سرعت و تنظيم ديناميك سريع و
عدم حساسيت، حتي تحت بارهاي غير خطي، در برابر دگرگوني بار ميباشد.
علاوه بر اين نتايج تجربي از طريق سيستم توليد پيل سوختي غشاي تبديل
پروتن ظاهري 250 ولت براي نشان دادن كارآيي استراتژي تبديل نيروي
پيشنهادي ارائه شدهاند. طبق اندازهگيريهاي تجربي، حداكثر كارآيي
مبدل نيروي بيش از 95% است و اعوجاجهاي هماهنگ كلي براي شرايط مختلف
بارگذاري همه بين 101% مي باشد.
كلمات كليدي: منبع
جريان، پيل سوختي، مبدل، تبديل نيرو، غشاي تبديل پروتون (PEM) سوئيچينگ
نرم، كنترل ولتاژ.
مقدمه
در قرن گذشته، دماي سطح جهان 6
درجه سانتيگراد افزايش يافته است كه علت آن انتشار گازهاي منتشر شونده
و افزايش دي اكسيد كربن است. مشكلات مربوط به تامين و استفاده از انرژي
نه تنها موجب گرماي جهان شده است بلكه به موارد ديگر محيطي مثل آلودگي
هوا، رسوب اسيد، كاهش ازن، تخريب جنگلها و انتشار مواد راديواكتيو
نيز انجاميده است. براي پيشگري از اين اثرات، راه حلهاي بالقوهاي
استنتاج شدهاند كه عبارتند از:...
اصول عملكرد پيل سوختي
مفهوم اصلي پيل سوختي شالم تبديل
مستقيم انرژي شيميايي به انرژي الكتريكي تبديل ميشود. پيل سوختي براي
توليد الكتريسته به طور الكترو شيميايي سوخت (هيدروژن 1 را با گازهاي
اكسيدان (اكسيژن هوا) از طريق الكترودها و در يك الكتروليت منتقل كننده
يون تركيب ميكند. همان طور كه در شكل 1 نشان داده شده است، پيل سوختي
از 2 الكترود، يك آند، كاتد و الكتروليت تشكيل شده است...
توصيف سيستم و طرح مدار
يك سيستم پيل سوختي
PEM با استراتژي تبديل نيرو در شكل 2 نشان داده شده است، در اين شكل
خروجي پيل سوختي با مجموعهاي از خازنهاي اضافي (ci) تكميل شده كه به
حفظ ولتاژي bus در حين راهاندازي و عبور كمك ميكند. ديود (Di) در
خروجي دسته پيل سوختي براي جلوگيري از پيشرفت جريان منفي در دسته لازم
است. بعلت وجود جريان منفي، احتمال دارد كه چرخش كامل پيل اتفاق بيفتد
و به دسته پيل سوختي آسيب رساند. جريان مواجي كه به علت تغيير مكانيزم
شرايط نيرو ديده ميشود بايد كاهش يابد. براي تحويل نيروي پيل سوختي به
كاربرداي تجهيزات تسريع بخش، سيستم توسعه يافته تبديل نيرو از دو بخش
مهم تشكيل يافته است:...
ويژگيهاي اصلي مبدل پيشنهاد شده به صورتهاي زير خلاصه ميشود 1- يك
منبع جريان قابل كنترل كه ظرفيت تعداد بالاي تغييرات را دارد براي
تامين خازناي خروجي و بارهايي با ولتاژ موج سينوسي خروجي به كار
ميرود. 2- اين مبدل ايجاد جريان در روش انتقال غير متناوب
(DCM) است. 3- كنترل
تعداد متغير براي تنظيم ولتاژ/ نيروي خروجي ac پذيرفته ميشود و تكنيك
كنترل ولتاژ ميتواند نياز به ولتاژ را كاهش دهد تا با ابزارهاي تغيير
ادامه يابد 4- ارزش و تعداد القاگرها در اين منبع جريان كوچكتر است از
ارزش و تعداد القاگرها دراستراتژيهاي منبع – جريان معمول، بنابر اين
ميـواند براي توجيه نياز بارها فوراً جريان القايي را تنظيم كند...
نتايج آزمايشگاهي
سيستم پيل سوختي PEM
كه دراين مقاله استفاده شده، نيروي PEMTM-PS 250 توليد شده توسط شركت
Hpower است. اين يك منبع نيروي dc با خروجي نيروي 28 vdc تنظيم نشده و
ميزان نيروي ظاهري 250 wdc است...
نتيجهگيري
اين مقاله با موفقيت استراتژي تبديل نيرو با كارآيي بالا را از طريق
روشهاي سوئيچينگ نرم و كنترل ولتاژ براي يك سيستم توليد پيل سوختي
PEM توسعه داده است.
از طريق ارزيابي تجربي، همه كليدها و ديودها در اين مدار با ويژگي
سوئيچينگ نرم عمل نمودند، تعداد اندوكتور يا القاگر در مدار منبع جربان
از مدار قديمي كمتر بود و فشار ولتاژ در كليدها به طور موثر كنترل شد...
|
