Prototipo experimental de sistema híbrido basado en pila de combustible : diseño, modelado, implementación y testeo

Abstract

En esta tesis se realiza el diseño, desarrollo, construcción y pruebas de un prototipo experimental de un sistema híbrido formado por una pila de combustible y un banco de baterías. La topología en base a la que se ha diseñado y construido toda la electrónica de potencia corresponde al esquema de conexión para la alimentación de una carga aislada. Para esto ha sido necesario realizar un análisis atendiendo a los tipos de pilas de combustible existentes, las diferentes aplicaciones y disponibilidad comercial. En cuanto a la experimentación práctica, 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. A la hora de interconectar las dos fuentes de potencia (pila de combustible y banco de baterías), de acuerdo a la topología elegida, ha sido necesario establecer un mecanismo de control en tensión (para fijar el nivel de tensión en cada punto debido a que la pila de combustible no entrega potencia regulada) y un mecanismo de control, en corriente, ya que al existir más de una fuente, se puede decidir la fracción de potencia a suministrar por la pila de combustible. El sistema construido puede ser paralelizado para abordar requisitos de mayor potencia.

-----------------------------------------------------In this thesis is done the design, development, construction and testing of an experimental prototype of a hybrid system consisting of a fuel cell and a battery bank. The topology based on which has been designed and built all the power electronics for the connection scheme for feeding an isolated load. To this has been necessary to analyze the basis of the types of fuel cells exist, the various applications and commercial availability. As for a practical experimentation, has obtained a state model suitable for control of a system composed of a fuel cell and a DC/DC step-up converter topology. When interconnecting the two power sources (fuel cell and battery bank), according to the topology chosen, it was necessary to establish a voltage control mechanism (to set the voltage at each point because fuel cell power supply is not regulated) and a current control mechanism, because if there’s more than one source, we can decide the power rate to supply by the fuel cell. The built system can be parallelized to achieve high power concerns.