Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Farzanehfard,Hamid Reza Karshenas
حسین فرزانه فرد (استاد راهنما) حمیدرضا کارشناس (استاد مشاور)
 
STUDENT
مجتبی صلح جومیمندی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1382

TITLE

Study of a Current-Source DC - DC Converter for Fuel Cells
Declining fossil fuels and their destructive effects on the environment, has made it necessary to select a suitable, inexpensive, and clean fuel replacement. Fuel cells are most adaptable choices where fossil fuels are used for producing electrical energy, specially at high powers. Similar to batteries, fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy produced from a chemical reaction to electrical energy. Unlike internal combustion engines, conversion of energy in fuel cells is direct conversion of chemical energy to electrical energy and therefore is very efficient. The side products of this conversion are vapour and heat. The generated water and heat can be used for regenerating electricity in a fuel cell system in order to further increase efficiency. In some fuel cells, the efficiency can be increased to about 85 percent. Recently, fuel cells are used as electrical sources for traortation, power plants, factories, military applications, etc. However, V-I characteristic of fuel cells stack shows low voltage output of fuel cells and severe drop of its voltage due to increased load current. Therefore, in order to connect fuel cells to AC and DC loads, an interface circuit is needed to increase and regulate its output voltage. Till now, a number of current and voltage source switching converters are designed and implemented for fuel cells. But generally, important features like decreasing volume, weight, price, and also low frequency current ripple at the output is neglected. Current source converters are obviously suitable choices since the fuel cell efficiency are decreased due to its output frequency current ripple. Soft switching in converters decreases switching dissipation and thus increases efficiency. In addition, increasing switching frequency will lead to smaller circuit volume. Experimental results of the proposed current source converter justify analytical analysis and simulation results.
با توجه به رو به زوال بودن سوخت‌های فسیلی و همچنین اثرات مخرب زیست‌محیطی آنها، انتخاب جایگزینی مناسب، ارزان‌قیمت و تمیز برای این گونه از سوخت‌ها ضرورت پیدا می‌کند. در جاهایی که از سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود، مخصوصاً در توانهای بالا، مناسب‌ترین انتخاب پیل‌های سوختی می‌باشد. پیل‌سوختی همانند باتری دستگاهی است الکتروشیمیایی که انرژی شیمیایی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. تبدیل انرژی در پیل‌های سوختی برخلاف موتورهای احتراق داخلی، تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است و به همین خاطر از بازدهی بالایی برخوردارند. حاصل این تبدیل بخار آب، حرارت و الکتریسیته است. از آب و حرارت تولید شده می‌توان دوباره برای تولید الکتریسیته در سیستم پیل‌سوختی استفاده نمود و بازده را باز افزایش داد. این بازده در برخی از انواع پیل‌های سوختی تا 85 درصد نیز افزایش می‌یابد. امروزه استفاده از پیل‌های سوختی به عنوان مولد انرژی الکتریکی در زمینة حمل و نقل، نیروگاهها، کارخانه‌جات، کاربردهای نظامی و ... رشد چشمگیری داشته است. اما با همة این وجود مشخصة ولتاژ-جریان تودة پیل‌های سوختی بیانگر پایین بودن ولتاژ خروجی و افت شدید آن در اثر افزایش جریان بار است. بنابراین برای اتصال پیل‌های سوختی به بارهای DC یا AC، به مبدل‌های واسطی نیاز است که افزایش و تثبیت ولتاژ خروجی پیل‌های سوختی را به طور همزمان انجام دهند. تا کنون مبدل‌های سوئیچینگ زیادی در قالب منبع ولتاژ و یا منبع جریان طراحی و ساخته شده‌اند. اما عموماً دو ویژگی کاهش حجم، وزن و قیمت و کاهش ریپل جریان فرکانس پایین جریان خروجی پیل‌های سوختی در طراحی این گونه از مبدل‌ها نادیده گرفته می‌شود. به علت کاهش بازده پیل‌های سوختی در صورت وجود ریپل جریان فرکانس پایین در مشخصة خروجی آنها، مبدل‌های منبع جریان به خاطر عدم حضور ریپل جریان فرکانس پایین در ورودی آنها، می‌توانند انتخاب مناسب‌تری برای این گونه از مبدل‌ها باشند. ایجاد سوئیچینگ نرم در این مبدل‌ها نیز با کاهش تلفات سوئیچینگ موجب افزایش بازده و انتخاب فرکانس‌های سوئیچینگ بالاتر و در نتیجه کاهش حجم مدار می‌شود. نتایج عملی یک نمونة ساخته شده از این مبدل‌ها گویای صحت نتایج تئوری و نتایج حاصل از شبیه‌سازی می‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی