光-氢转换系统电力电子模块研究.pdf

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1、第47卷第1期电力电子技术Vo1．47，No．12013年1月PowerElectronicsJanuary2013光．氢转换系统电力电子模块研究于方艳，蒋伟，王文，莫岳平(扬州大学，能源与动力工程学院，江苏扬州225127)摘要：研究了用于氢电解槽的数字控制电力电子模块。提出以光伏作为主要能源．以分布式发电的方式进行氢气制备的系统架构，并对系统负载电解槽进行了小信号建模。在此基础上设计了双相降压数字电力电子模块，将光伏输出进行电平与功率的匹配供给氢电解槽使用。系统采用dsPIC33FJ64GS606数字信号控制器实现系统闭

2、环电流模式控制和光伏最大功率追踪。实验结果表明系统达到了预期的效果。关键词：电力电子模块；光一氢转换；分布式系统；数字控制中图分类号：TK91文献标识码：A文章编号：10O0—100X(2013)01—0058—03PowerElectronicModuleDesignforSolar-hydrogenElectrolysisSystemYUFang—yan，JIANGWei，WANGWen，MOYue-ping(YangzhouUniversity，Yangzhou225127，China)Abstract：Thispap

3、erinvestigatesthedigitalpowerconve~ermoduleforhydrogenelectrolyzer．Thisresearchproposesthehydrogenelectrolysissystemsuppliedbydistributedsolarpanels，thesmallsignalmodeloftheelectrolyzerstackisobtainedviaexperimentaltests，thesolarinterfaceddual-phasestep-downpowerco

4、nve~erwithdigitalcontrolisde—signed，whichprovidesvoltagematchingandmaximumpowertransferfortheelectrolyzerstack．Thedigitalsignalcon—trollerdsPIC33FJ64GS606isusedtoimplementthecurrentmodecontrolofpowerconvertermoduleandmaximumsolarpowertransfer．Theexperimentalresults

5、showsatisfactoryperformanceandindicatesthefeasibilityoftheproposeddesign．Keywords：powerelectronicmodule；solar—hydrogentransform；distributedsystem；digitalcontrolFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51207135)；JiangsuNaturalSci—enceF

6、oundation(No．BK2012266)1引言2制氢系统架构随着以氢气为能源的质子交换膜燃料电池逐传统制氢工业普遍采用晶闸管整流方法获得渐应用于静止发电装置与车载动力系统。氢能优高压直流电供给电解槽：而电解槽基本单元的电势逐渐显王见【卜。最近的研究也表明，利用高分子聚压较低(约2V)，传统解决方案下必须进行多单合物可有效储氢，有望解决未来氢能源的存储与元串联设计。由于制造过程不能保证每个单元的运输问题[41。而在传统意义上，氢气制备被认为是一致性，串联通路中任何一单元的工作状态直接一种高能耗过程。会影响到整个系统性能。

7、光伏作为仅需一次投资太阳能取之不尽，用之不竭，若能高效利用太的免费能源，普遍以低压电池板形式存在，可与低阳能分解水来制备氢气。则可将光能转换为清洁压电解槽进行电平匹配。研究中利用太阳光伏作的化学能，成为光．氢储能过程[5_。此处提出基于为输入能源，提出直流供电网络的太阳能制氢系分布式概念的制氢系统架构，对其中关键的光伏模统架构，如图l所示。块化供电技术进行深入探讨．包括氢电解槽小信一至攫集装置号建模，双相降压变换器的建模，底层数字控制系储能装置统设计，及最大功率追踪实现。实验结果表明，单光伏电力电子模块的性能达到了预期效果。

8、电子阀电子阀电池罐L_『蕊／氢Il罐／氧基金项目：国家自然科学基金(51207135)；江苏省自然科==f百学基金(BK2012266)光伏电池定稿日期：2012—07—02作者简介：于方艳(1989一)，女，江苏邳州人，硕士研究生，图1分布式制氢系统架构研究方向为电力电子技术及其应用。F