Tesis doctoral de Francisca Segura Manzano
En este trabajo se realiza el diseño, desarrollo, construcción y pruebas de un prototipo experimental de sistema híbrido basado en pila de combustible y banco de baterías. la topología en base a la que se ha diseñado y construido toda la electrónica de potencia y de instrumentación y control, corresponde al esquema de conexión de un sistema híbrido (sistema donde se integran diferentes fuentes de potencia en torno a una pila de combustible) para la alimentación de una carga aislada. Para esto, ha sido necesario realizar un análisis atendiendo a los tipos de pilas de combustible existentes y su disponibilidad comercial, así como sus diferentes aplicaciones, con objeto de conformar la solución más efectiva para generar potencia eléctrica. en cuanto a los desarrollos teóricos y de simulación, se ha obtenido un modelo de estado apto para control de un sistema integrado por una pila de combustible y un convertidor dc/dc con topología elevadora. Una de las principales aportaciones del trabajo radica en que el sistema pila de combustible + convertidor dc/dc es considerado todo él como una planta a controlar cuya señal de entrada (señal de control) es el ciclo de trabajo del convertidor. Esta señal de control permite ubicar el punto de funcionamiento y adaptarlo a las demandas de la carga, manteniendo el sistema a su salida (terminales de conexión de la carga) una tensión regulada. a la hora de interconectar físicamente la pila de combustible con otras fuentes de potencia, en este caso un banco de baterías, ha sido necesario configurar la topología adecuada y, además, dotarla de sendos controles de tensión y corriente. El primero es necesario para fijar los niveles en cada punto debido a que la pila de combustible no entrega potencia regulada. Los resultados experimentales de la tesis muestran el funcionamiento del sistema cuando es sometido a una carga con un perfil típico de un sistema de telecomunicaciones. No obstante, el sistema es capaz de alimentar cargas con perfiles de demanda diferentes. Para esto se ha construido un banco de carga experimental capaz de ser controlado electrónicamente, mediante electrónica asociada y un instrumento virtual, que permite configurar bajo demanda diferentes perfiles de carga. Respecto del control en corriente, es necesario porque al existir más de una fuente en el sistema híbrido, se puede decidir la fracción de la potencia demandada por la carga que ha de suministrar la pila de combustible. en la tesis se estudian también las diferentes soluciones para realizar controladores de corriente para convertidores dc/dc, con aplicaciones para pilas de combustible, y se implementa experimentalmente la técnica de control en corriente media. Se demuestra que el sistema pila de combustible es capaz de seguir una referencia de corriente, que la tensión en el punto de interconexión del sistema pila de combustible y banco de baterías se mantiene a un valor fijo, y que el banco de baterías abastece la variación de potencia entre la demandada por la carga y la suministrada por la pila de combustible, que es fijada por el controlador. la principal ventaja del sistema construido (5 kw pico) es que puede ser paralelizado para abordar requisitos de mayor potencia.
Datos académicos de la tesis doctoral «Prototipo experimental de sistema híbrido basado en pila de combustible : diseño, modelado, implementación y testeo«
- Título de la tesis: Prototipo experimental de sistema híbrido basado en pila de combustible : diseño, modelado, implementación y testeo
- Autor: Francisca Segura Manzano
- Universidad: Huelva
- Fecha de lectura de la tesis: 08/07/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- José Manuel Andújar Márquez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: sebastián Dormido bencomo
- patricio Salmerón revuelta (vocal)
- Juan María Perez oria (vocal)
- agustin Jimenez avello (vocal)