การศึกษาระบบควบคุมพลังงานไฟตรงแบบผสมด้วยเซลล์เชื้อเพลิง และแบตเตอรี่

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการศึกษาระบบควบคุมพลังงานไฟตรงแบบผสมด้วยเซลล์เชื้อเพลิง และแบตเตอรี่ โดยกำหนดให้เซลล์เชื้อเพลิงเป็นแหล่งจ่ายหลักต่อเข้าบัสไฟตรง ผ่านบูสต์คอนเวอร์เตอร์แบบ 4 เฟส แบตเตอรี่เป็นแหล่งจ่ายเสริมต่อผ่านคอนเวอร์เตอร์แบบ 2 ทิศทาง (2-Quadrant) เป็นการเพิ่มไดนามิกส์ขณะโหลดต้องการกำลังงานสูง ๆ และเป็นอุปกรณ์เก็บกำลังงานไฟฟ้า เทคนิคการจัดการกำลังงานจากแหล่งจ่ายหลักและแหล่งจ่ายเสริมบนบัสไฟตรง จะกำหนดการทำงานของโหลดไว้เป็น 3 สภาวะ บริหารกำลังงานโดย พี-ไอ คอนโทรล ชนิดหลายลูป (คาสเคด คอนโทรล) งานวิจัยนี้ใช้เซลล์เชื้อเพลิงชนิด PEMFC พิกัด 1.2 กิโลวัตต์, 26 โวลต์, 46 แอมแปร์แบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรด ขนาด 12 โวลต์, 12 แอมแปร์ชั่วโมง จำนวน 6 ลูก ตัวประมวลผลทางคณิตศาสตร์ใช้ dSPACE DS1104 ภาคคอนเวอร์เตอร์ใช้มอสเฟตเป็นสวิทช์ ความถี่การสวิทช์ที่ 25 กิโลเฮิร์ท พิกัดแรงดันบนบัสไฟตรงที่ 60 โวลต์ ผลการทดสอบแสดงให้เห็นสมรรถนะของแหล่งจ่ายไฟที่นำเสนอ สามารถตอบสนองในการทำงานทั้ง 3 สภาวะตามเงื่อนไขที่ต้องการทุกประการ จ่ายกำลังงานให้โหลดขณะที่โหลดต้องการกำลังงานสูงสุดได้ภายใน 4-10 วินาที ในขณะที่แรงดันของบัสไฟตรงจะคงที่ตลอดเวลา อย่างไรก็ตามระบบนี้ยังไม่สามารถทำงานได้ดีกับโหลดที่ต้องการความเร็วสูง ๆ อันเนื่องมาจากธรรมชาติของแบตเตอรี่ที่นำมาใช้ในวิทยานิพนธ์นี้

The thesis this presents the investigation in hybrid dc energy control of fuel cell and battery. The fuel cell is connected to a dc bus by 4-phase boost converter, and battery is auxiliary sources connected by 2-quadrant converter for supplying transient energy demand and peak. To manage the energy exchanges between the dc bus, the main source and the storage device, three operating modes. The control strategy is a PI-Control (Cascade control type). This thesis with PEMFC 1.2 kW, 26 V, 46A and 12 V, 12Ah lead-acid battery 6 unit. The numerical calculation in dSPACE DS1104, MOSFET modules are used as switches in the converter with the switching frequency of 25 kHz. With the dc bus rating of 60 V The experimental result is show dc sources performance for three operating modes. The initial state is zero for the power discharge to load, the load starts to maximum power with in 4-10 s, during time voltage at dc bus is steady state. Nevertheless, the proposed system cannot operate satisfy at high speed due to battery nature in this thesis.