Sistema de control electrónico de un sistema de pila de combustible PEM de baja potencia en configuración híbrida con baterías

Medrano Gastañaga, Pablo (2017). Sistema de control electrónico de un sistema de pila de combustible PEM de baja potencia en configuración híbrida con baterías. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM), Madrid.

Descripción

Título: Sistema de control electrónico de un sistema de pila de combustible PEM de baja potencia en configuración híbrida con baterías
Autor/es:
  • Medrano Gastañaga, Pablo
Director/es:
  • Moreno González, Félix Antonio
  • Aledo Ortega, David
  • Villaverde San José, Mónica
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Febrero 2017
Materias:
Palabras Clave Informales: Pila de combustible de hidrógeno, batería, microprocesador, control, señales, simulación
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Automática, Ingeniería Eléctrica y Electrónica e Informática Industrial
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Este Trabajo de Fin de Grado se enmarca dentro del primer proyecto llevado a cabo por la empresa Española de Pilas de Hidrógeno S.A. (EPHISA) cuyo objetivo es desarrollar un prototipo de pila de combustible de hidrógeno para una aplicación vehicular. EPHISA ha contratado al Centro de Electrónica Industrial (CEI) de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid para que realice la parte electrónica del proyecto. El cometido de este trabajo dentro del proyecto mencionado anteriormente es el de implementar en código C el control desarrollado por el CEI de la pila de combustible en Simulink. Los objetivos principales del trabajo son que este código esté parametrizado de manera que sea fácil de modificar para EPHISA aun cuando no poseen conocimientos especializados en electrónica ni en programación. Para poder realizar el control de la pila de combustible habrá que gestionar una serie de entradas y salidas tanto analógicas como digitales. El control de la pila de combustible se basa en el cálculo del estado de carga de las baterías mediante el método “Coulomb Counting” a partir de un estado de carga anterior y la integral en el tiempo de la intensidad que están proporcionando las baterías. La pila de combustible deberá proporcionar una potencia proporcional a dicho estado de carga de las baterías para mantenerlo entre unos puntos establecidos. Se calculará la intensidad teórica que debería proporcionar la pila en función de la potencia exigida por el estado de carga de las baterías y mediante la curva V-I de la pila de combustible se obtendrá la tensión teórica de la pila de combustible. A partir de esta tensión se calculará un duty cycle que debería ser el aplicado a un convertidor de corriente continua para mandar la corriente debida desde la pila a las baterías. Previamente, el valor de este duty cycle será modificado levemente por un regulador PID aplicado al error entre la intensidad teórica de la pila calculada a partir del estado de carga de la batería y la intensidad real que está proporcionando la batería en ese momento. El microprocesador para el que hay que desarrollar el código es un PIC32MX795F512L de la marca Microchip incluido en un placa desarrollada por el CEI específicamente para este proyecto. La propia marca Microchip proporciona un IDE de programación gratuito llamado MPLAB X en el que se desarrolla el código de este proyecto. Una vez escrito el código hay que realizar la comprobación de su funcionamiento primero en el simulador incluido en MPLAB X y posteriormente sobre la placa tanto con MPLAB X como con una fuente de tensión y un osciloscopio. Cuando se ha comprobado su funcionamiento con éxito los siguientes pasos a seguir en el proyecto, que ya quedan fuera de este trabajo, son la comprobación del funcionamiento en el sistema real del carrito de golf y el ajuste de los parámetro del PID. Por lo tanto, el resultado de este Trabajo de Fin de Grado es el código completo para el control de la pila de combustible parametrizado, como se comentaba al inicio, de forma que sirva EPHISA para este primer prototipo como para futuros proyectos aun cuando se cambien sensores, puntos de funcionamiento o la propia pila de combustible y que ellos mismos puedan realizar los cambios pertinentes en el código.

Más información

ID de Registro: 45913
Identificador DC: http://oa.upm.es/45913/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:45913
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 17 May 2017 06:31
Ultima Modificación: 17 May 2017 06:31
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