Centro de Electrónica Industrial (CEI) Marzo 2008 Madrid

Transcripción

1 Centro de (CEI) Sistema de alimentación de un avión eléctrico propulsado por una pila de combustible Universidad Politécnica de Madrid Madrid

2 El proyecto El proyecto del sistema de alimentación de un avión eléctrico es parte del proyecto de BR&TE cuya tarea es demostrar que se puede conseguir un vuelo de avión de hélice monoplaza pilotado, propulsado únicamente con una pila de combustible y baterías ligeras El avión debería ser silencioso y respetuoso con el medio ambiente

3 Descripción del sistema Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que utiliza hidrógeno para producir electricidad, calor y agua como subproductos.

4 Arquitectura de la parte eléctrica Fuel Cell Batería M

5 La arquitectura de la parte eléctrica Serial Boost Converter (SBC) es la solución para gestionar la energía del sistema SBC IFC=f(VSBC) Batería M Fuel Cell Los módulos de SBC están en la caja de gestión de energía. Esto es su tarea principal

6 SBC Las tareas realizadas Todos los módulos puestos en paralelo, para obtener más potencia El control de los módulos El diseño de las PCBs para evitar el problema del ruido en el sistema El diseño de la caja de gestión esta hecha de manera que concuerde con el diseño del SBC, para gestionar la energía térmica de los módulos

7 La caja de gestión y distribución de potencia El Objetivo: Gestionar la distribución de energía en el sistema Funcionalidades: Las secuencias del arranque y del apagado del sistema eléctrico El control de los contactores El control de los SSPC (Solid State Power Controller) El control de la palanca del acelerador La interacción con el panel de instrumentación La limitación de la pendiente de demanda de potencia La protección de sobrecorriente y de sobretensión para la pila de combustible y la batería

8 La caja de gestión y distribución de potencia El Objetivo: Gestionar la distribución de energía en el sistema I/O: Entradas Las entradas de los sensores de corriente y de tensión Los comandos de interruptores del panel de instrumentación El comando de la palanca del acelerador Salidas Las señales de salida para controlar: Contactores, SSPCs, distribución de potencia El comando de par para el motor eléctrico Los displays del panel de instrumentación Las tensiones para alimentar la bomba de agua, el inversor del motor, el PLC La conexión serie (RS-232) para la comunicación con el PC

9 La caja de gestión y distribución de potencia El Objetivo: Gestionar la distribución de energía en el sistema El control, realizado como una maquina de estados, y todos los lazos del control implementados dentro de una FPGA

10 Los modelos y la simulación Para comprobar el diseño del sistema y para facilitar la implementación en la FPGA todo el sistema se simuló en Simplorer y Simulink

11 Los modelos y la simulación Para comprobar el diseño del sistema y para facilitar la implementación en la FPGA todo el sistema se simuló en Simplorer y Simulink

12 Los modelos y la simulación Para comprobar el diseño del sistema y para facilitar la implementación en la FPGA todo el sistema se simuló en Simplorer y Simulink

13 Los modelos y la simulación Para comprobar el diseño del sistema y para facilitar la implementación en la FPGA todo el sistema se simuló en Simplorer y Simulink

14 Los modelos y la simulación Para comprobar el diseño del sistema y para facilitar la implementación en la FPGA todo el sistema se simuló en Simplorer y Simulink

15 Los modelos y la simulación Simulamos 10 misiones, incluyendo algunas con fallos en el sistema Las primeras pruebas se hicieron en el laboratorio con un montaje preliminar Estas mismas pruebas más las pruebas de potencia se realizaron en el hangar del INSIA El comando del piloto la corriente del fuel cell la corriente de la bateria La potencia del avión