Resumen de Design and implementation of a pem fuel cell emulator for static and dynamic behavior

Carlos Andres Ramos Paja, Adolfo Andrés Jaramillo Matta, Efraín Antonio Pérez Rojas

• español

  Este artículo presenta el diseño, implementación y validación experimental de un emulador controlado digitalmente de pilas de combustible con membrana de intercambio protónico (PEM), tanto para comportamiento estático como dinámico, el cual es fácil de usar y proporciona autonomía y portabilidad a bajo costo. El emulador permite la evaluación de sistemas de potencia y estrategias de control en sistemas basados en pilas de combustible. Para la implementación del emulador se seleccionó, ajustó y validó un modelo matemático apropiado. El modelo es procesado digitalmente en el emulador, el cual genera el comportamiento eléctrico apropiado a la carga. La etapa de potencia fue implementada usando un convertidor DC/DC conmutado de dos inductores, controlado directamente con el sistema de procesamiento digital. El artículo presenta el esquema eléctrico y diagrama de bloques de la etapa de potencia, y el comportamiento del emulador es ilustrado con resultados de simulación. Finalmente, el emulador es validado experimentalmente

• English

  This paper presents the design, implementation, and experimental validation of a digitally-controlled emulator of proton exchange membrane (PEM) fuel cells for static and dynamic behavior. The emulator is a low cost, easy to use, and portable device designed to evaluate power systems and control strategies for fuel cell-based generation systems. For the implementation of this emulator, an appropriate mathematical model is chosen, parameterized, and experimentally validated. The resulting model is processed digitally by the emulator, which generates the appropriate electrical behavior to a load. The emulator power stage is implemented by using a two-inductor step-down DC/DC switching converter, which is controlled directly by the digital processing system. Later, the electrical scheme of the power stage and the block diagram of the system are presented, and the behavior of the emulator is illustrated with a simulation. Finally, the emulator is validated using experimental data