Integrated DC AC Converter as Power Conditioner for Fuel Cell Based System

Transcripción

1 Inegraed DC AC Converer as Power Condiioner for Fuel Cell Based Sysem C. Aguilar, Member, IEEE, A. Vazquez, F. Canales, Member, IEEE and J. Gordillo, Suden Member, IEEE Absrac This paper presens a new inegraed power condiioner opology for power supply sysems based on fuel cells. The proposed converer is based in he ZVS acive clamp full bridge boos converer bu conrolled wih sinusoidal pulse widh modulaion echnique. The proposed fuel cell power condiioner is inended for sand-alone ac power generaion and low volage fuel cell inpu. The main characerisic of he proposed opology is he use of fewer componens when compared o he convenional wo-sage power condiioners approach, so he cos is lower. In addiion, he oal efficiency is increased by reducing he power processing sages. Therefore, i is expeced ha he proposed inegraed power condiioner opology could be effecively uilized for fuel cells applicaions. The paper presens a compressive analysis of he main characerisics of he fuel cell which will deermine he design parameers for he power condiioner. Also, a deailed operaion of he inegraed opology is inroduced. In order o validae he proposed approach a 900 was prooype was implemened. The paper presens experimenal resuls under several operaing condiions. L Keyword Power elecronics, fuel cells, power converers. I. INTRODUCCION A INVESTIGACIÓN sobre generación de elecricidad a parir de fuenes alernas de energías, ales como la solar, eólica, hidrógeno, ec., ha cobrado imporancia prioriaria, debido principalmene a la preocupación por la conaminación causada por los méodos radicionales de generación de energía elécrica. Esencialmene se invesigan opciones amigables con el medio ambiene. En ese senido, la generación de elecricidad mediane celdas de combusibles se ha considerado como una solución viable dadas las caracerísicas que ienen, ala eficiencia de conversión, porabilidad y prácicamene no conaminan (ienen como desecho agua o vapor de agua). Las celdas de combusibles son disposiivos que, a ravés de un proceso elecroquímico, producen energía elécrica mediane la combinación de un combusible (hidrógeno) y un oxidane (oxígeno del aire). Ese proceso es capaz de producir energía elécrica con eficiencia más ala que cualquier oro proceso convencional érmico-mecánico. Eso es posible gracias a que exrae la energía sin llegar a la combusión del combusible, y enonces es posible obener mayor elecricidad C. Aguilar, Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico CENIDET, Cuernavaca, Morelos, México, aguilar@cenide.edu.mx. A. Vázquez, Coninenal Corporaion, Cuaula, Morelos, México, alejandro.vazquez@coninenal-corporaion.com. J. Gordillo, Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico CENIDET, Cuernavaca, Morelos, México, josefa.gordillo@cenide.edu.mx. F. Canales, ABB Corporae Research, Baden-Daewil, Swizerland, Francisco.canales@ch.abb.com. por la misma canidad de combusible [1-4]. Las venajas que presenan los sisemas basados en celdas de combusibles han sido el moivo para que disinos grupos de invesigación enfoquen sus esfuerzos en desarrollar la ecnología elecrónica en orno a esos sisemas de al manera que se maximicen sus presaciones. A esas ecnologías se les conoce como acondicionadores de poencias. Los acondicionadores de poencia para sisemas basados en celdas de combusibles se implemenan, comúnmene, con varias eapas de conversión: converidor CD-CD (esencialmene un converidor elevador de ensión en una o dos eapas), converidor CD-CA (inversor con aislamieno en ala o baja frecuencia) y filro para mejorar la calidad de la forma de onda de salida. En la Fig. 1 se muesra un esquema ípico de sisema de energía basado en celdas de combusible. Como se observa, la conversión de energía desde la celda de combusible hasa la carga se realiza con varias eapas, lo cual conlleva a reducir la eficiencia y por oro lado, el coso es más alo. Celda de Combusible Converidor Elevador de Tensión Converidor CD-CD Conrol PWM Converidor Inversor Converidor CD-CA Conrol SPWM Filro LC Figura 1. Sisema de generación de energía basado en celdas de combusibles. Definiivamene es necesario disminuir las eapas de conversión para incremenar la eficiencia de ransformación de hidrógeno a energía elécrica. En ese arículo se presena un converidor inegrado para un acondicionador de poencia de un sisema basado en celdas de combusibles. La opología que se presena procesa la energía en una sola eapa con ala eficiencia, comparada con la eficiencia de una solución en dos o res eapas. El arículo presena el análisis de la opología y se valida el funcionamieno con la implemenación experimenal de un prooipo de laboraorio de 900 was. II. BASICOS SOBRE CELDAS DE COMBUSTIBLE Las celdas de combusibles han sido ampliamene esudiadas y exise un sin número de referencias desinadas a su descripción [5-10]. En ese aparado se describe brevemene su operación y se resalan las caracerísicas necesarias de conocer para la selección y diseño apropiado del acondicionador de poencia. Una celda de combusible conviere energía química direcamene a energía elécrica. La conversión la realiza combinando elecroquímicamene combusible (hidrógeno) y un gas oxidane (oxigeno del aire) L C Carga 120 VAC 60Hz

2 enre dos elecrodos con elecrolíico conducor de iones (ver Fig. 2). El hidrógeno enra por el ánodo de la celda, allí el caalizador separa elecrones del áomo del hidrógeno y ésos se conducen a ravés del circuio elécrico que se desea energizar. Recordemos que la corriene elécrica es el flujo de elecrones, por lo ano los elecrones separados son la corriene generada en el ánodo de la celda. El áomo de hidrógeno, ahora sin elecrones (en realidad es parcialmene), esán ionizados con una carga elécrica posiiva, esa parícula pasa a ravés del elecrolíico hasa la ora placa caalizadora. Allí se recombina con los elecrones (de reorno del circuio elécrico), con oxígeno inyecado a la celda de combusible. Ahora ese caalizador produce agua. De acuerdo a eso, en la medida que se suminisre hidrógeno y oxígeno a la celda, en esa proporción se podrá generar elecricidad. Y como se describe, el subproduco es agua, y en algunos ipos de celdas de combusibles se produce vapor de agua, con lo que puede cogenerar elecricidad. Eso incremena la eficiencia de conversión. Figura 2. Celda de combusible básica del ipo PEMFC. Denro de la celda se llevan a cabo fenómenos químicos que deerminan las caracerísicas elécricas de la misma, a coninuación se describen brevemene. La acivación (ransferencia de carga en la inerface elecrodo - elecrolio), concenración (limiaciones en el ranspore de masa y en la disponibilidad de especies elecro-acivas en la inerface elecrodo-elecrolio) y resisividad (oposición para el ranspore de cargas elécricas) de los maeriales, esablecen el nivel de ensión generado en la celda de combusible, el cual es dependiene de la corriene demandada a la celda de combusible. También se presena un fenómeno conocido como carga de doble capa, provocado por la unión de capas de disinos maeriales. Esencialmene consise en la acumulación de cargas en la superficie de los maeriales, eso es un comporamieno similar a un capacior elécrico, el cual provoca reraso de primer orden en la ensión generada por la celda. Finalmene, el iempo de reardo de las reacciones elecroquímicas provoca que el iempo de encendido sea leno, pudiendo ser de hasa algunos minuos. Por oro lado, muchos fabricanes de celdas de combusibles recomiendan que la carga conecada no varíe con el iempo, es decir, exigir corriene no pulsane a las celdas de combusible. Eso en pare porque la eficiencia de las celdas disminuye ane condiciones variables de carga. En general se idenifican las siguienes caracerísicas de las celdas de combusibles: Tensión generada en CD dependiene de la carga. Dinámica lena para recuperación del esado esable. Variaciones amplias de ensión generada. Corriene de carga sin variaciones fueres. Definiivamene las celdas de combusibles disan mucho de ser una fuene de energía elécrica ideal; es necesario acoplar adecuadamene las cargas que se conecen a ellas, eso mediane converidores elecrónicos de poencia. III. ACONDICIONADORES DE POTENCIA Un acondicionador de poencia es la ecnología elecrónica necesaria para converir la energía elécrica producida por una celda de combusible en energía uilizable por las cargas. Como se ha mencionado, la ensión generada es CD, mienras que las cargas uilizan, generalmene, ensión sinusoidal. Por lo ano, se requiere realizar la conversión de CD a CA, que en algunos casos endrá que ser una forma de onda de ala calidad. Para mejorar la calidad de la forma de onda se emplean filros, radicionalmene LC. Por oro lado, la ensión generada por las celdas de combusibles es de nivel bajo. Por ello es necesario elevar la ensión a niveles adecuados para el inversor: converidor CD-CD con ganancia elevadora. Ese converidor ambién debe mejorar la dinámica lena de la celda de combusible. Considerando los aspecos descrios, se puede esablecer el esquema general para un acondicionador de celda de combusible como el que se muesra en la Fig. 1. Nóese que se ha inegrado un ransformador de aislamieno en la sección del converidor elevador de ensión, ese puede ser un requerimieno por norma, aunque exisen aplicaciones donde no es necesario. Además, la posición del aislamieno puede ser en alguna ora sección del acondicionador. Las caracerísicas que debería cumplir el acondicionador de poencia son: Capacidad de elevación de ensión. Regulación ane variaciones de ensión de enrada. Rápida respuesa dinámica. Tensión de salida sinusoidal de ala calidad. Ala eficiencia. En el afán de cumplir esos requerimienos se han propueso numerosas alernaivas de solución [11-15]. La solución ideal es imposible, mienras que algunas alernaivas consiguen cumplir cieras caracerísicas no así oras. Lo que puede parecer claro es que en la medida que se simplifiquen las eapas de conversión se pueden mejorar la eficiencia y reducir el coso. Eso se ejemplifica en la Fig. 3. La idea fundamenal es conseguir realizar la conversión de poencia con un número de eapas reducidas, pero al mismo iempo conseguir elevación de la ensión de la celda de combusible, buena respuesa dinámica, salida sinusoidal, ec. Si bien es ciero que no se endrá una solución ideal si es imporane conocer las venajas y limiaciones para deerminar las condiciones o aplicaciones donde pueda ser una alernaiva viable. Celda de Combusible Acondicionador de Poencia Converidor CD- CA Inegrado Conrol SPWM Figura 3. Acondicionador para celda de combusible inegrado. L C Carga 120 VAC 60Hz

3 IV. CONVERTIDOR CD-CA INTEGRADO PROPUESTO De acuerdo a los requerimienos expuesos, hay múliples alernaivas para implemenar los converidores elecrónicos de cada una de las eapas del acondicionador de poencia. En la Tabla I se resumen las caracerísicas sobresalienes de las opologías más apropiadas [16-17]. TABLA I ALTERNATIVAS PARA ETAPAS DEL ACONDICIONADOR DE POTENCIA BASADO EN CELDAS DE COMBUSTIBLES Eapa Elevación de ensión Inversor Elevador Topología Push -Pull Medio Puene (con aislamieno) Puene compleo (con aislamieno) Elevador Puene compleo con Acive-Clamp (con aislamieno) Medio Puene o Puene Compleo, enre oros Caracerísicas Venajas Desvenajas Buena eficiencia Ganancia pracica Corriene de enrada limiada no pulsane Sin aislamieno ensión de enrada Conrol simple ensión de enrada Topología simple ensión de enrada Conmuación suave manejo de poencia ensión de enrada Conmuación suave manejo de poencia Corriene de enrada no pulsane Excelene eficiencia Diseño magnéico complicado Corriene de enrada pulsane Baja poencia Corriene de enrada pulsane Compleja Corriene de enrada pulsane Conrol complejo Elevado número de componenes. Tecnología madura. La selección dependerá esencialmene de la poencia. La opología Elevador Puene Compleo con Acive-Clamp es una excelene alernaiva para implemenar el converidor que eleva la ensión de la celda de combusible. A pesar de lo complejo que puede parecer la esrucura, exhibe excelene eficiencia, acepa amplias variaciones de la ensión de enrada, capacidad de operar con poencias de hasa unos 10kW, y corriene de enrada con rizo pequeño, enre oras caracerísicas [18-21]. Por oro lado, la ecnología para implemenar el inversor es lo que se conoce como madura, así que no se ahondará más al respeco. Con lo expueso, se considera como alernaiva viable la esrucura que se muesra en la Fig. 4a. Esa esrucura cumple los requerimienos fundamenales, sin embargo es una alernaiva de dos eapas, compleja y con seguramene eficiencia de conversión baja. Como se observa, ambas eapas de conversión, CD-CD y CD-CA, conienen una configuración de disposiivos de conmuación conrolados en puene compleo, con la diferencia de que uno opera con conrol PWM y oro con conrol PWM sinusoidal (para obener ensión de salida sinusoidal). Considerando esas similiudes se planea la posibilidad de inegrar las funciones del converidor CD-CD y CD-CA en una sola opología. Esa esrucura se muesra en la Fig. 4b. Esa nueva opología deberá operar con conrol PWM sinusoidal pero con parones de conmuación adecuados para realizar la función de elevación de la ensión de enrada (carga del inducor Lb durane cieros insanes y descarga sobre el capacior del Acive-Clamp durane el apagado de odos los disposiivos de conmuación). A coninuación se describirá la operación del converidor. Figura 4. Acondicionador de poencia para sisemas basados en celdas de combusible, (a) Dos eapas de conversión, (b) Converidor inegrado propueso.

4 El esquema inegrado esá basado en la operación del converidor elevador puene compleo con sujeador acivo, pero modificando la écnica de modulación PWM a una modulación PWM sinusoidal. En la implemenación que se presena en ese arículo se agrega un ransformador a la salida, aunque podría obenerse el nivel de ensión requerido mediane diseño con el converidor elevador. Eapas de operación del converidor inegrado La operación del converidor se puede dividir en cuaro eapas durane la operación posiiva de la ensión de salida, y eapas similares durane la ensión negaiva. Por simplificación solo se describe la operación durane la operación posiiva. La Fig. 5 muesra las formas de ondas principales del acondicionador de poencia inegrado. La Fig. 6 muesra los circuios equivalenes durane cada eapa de operación. [T0-T1] En el insane T0 odos los inerrupores S1 - S4 esán encendidos y el inerrupor Ss esá apagado (ver Fig. 6a). Durane esa eapa la corriene del inducor de enrada esá incremenando y circula equiaivamene por las ramas del puene compleo. El incremeno de corriene durane esa eapa es: (1) Para el ipo de modulación sinusoidal el iempo de encendido depende del ángulo de la sinusoide. Es decir: Donde M x esá dada por la relación enre los valores pico de la referencia sinusoidal y la poradora riangular (ambién conocido como índice de modulación). La regulación de la ensión de salida se realiza modificando el índice de modulación. Cabe señalar que M x siempre será menor que 1, y alcanzando un valor máximo en ω = π/2. A parir de la relación (1) se puede despejar la ecuación que permie seleccionar el inducor de enrada para ciero rizo de corriene de enrada (ala frecuencia): (4) La corriene en baja frecuencia del inducor de enrada Lb endrá una forma de onda sinusoidal (valor absoluo de la sinusoide) con mayor rizo en el valor pico. Durane esa eapa de operación el capacior Co suminisra la poencia de la carga. La eapa de operación finaliza cuando se apagan los inerrupores S2 y S3. (a) ó sin (2) De hecho, el rizo de corriene es variable. El ciclo de rabajo esá dado por: (3) (b) Referencia sinusoidal Poradora Vg D 1-D S1, S4 Vg Vg S2, S3 (c) Ss ilb Vp T0 T1 T2 T3 T4 Figura 5. Formas de onda del acondicionador inegrado. (d) Figura 6. Circuios equivalenes del converidor inegrado propueso. (a) T0- T1, (b) T1-T2, (c) T2-T3, (d) T3-T4.

5 [T1-T2] El circuio equivalene durane esa eapa de operación se muesra en la figura 6(b). En el insane T1 se apagan los inerrupores S2 y S3. Juso en ese insane la corriene del inducor de enrada inicia la carga de los capaciores de los inerrupores S2 y S3 (CS2 y CS3); al mismo iempo se inicia la descarga de la capaciancia del inerrupor Ss (Css). Cuando el capacior Css se descarga compleamene, el diodo Dss (diodo inerno del inerrupor Ss) se enciende, permiiendo que ahora la corriene del inducor de enrada descargue sobre el capacior del Clamp. Es imporane que la capaciancia de los inerrupores S2 y S3 se descarguen compleamene y debe ocurrir anes de encender el inerrupor Ss en el insane T2. Cabe resalar que el encendido de ese inerrupor es a ensión cero. Aunque esá sujeo a la canidad de energía que proporcione el inducor de enrada (variable con la carga) y al iempo que se le dé a esa eapa. [T2-T3] En el insane T2 se enciende el inerrupor Ss con ensión cero. Durane ese inervalo de iempo la corriene de enrada fluye hacia el capacior del Clamp y conforme ranscurre la eapa fluye hacia la carga. De hecho exisen insanes donde el inducor de enrada y el capacior del Clamp suminisran la energía. La eapa finaliza cuando se apaga el inerrupor Ss. [T3-T4] Esa eapa se muesra en la Fig. 6d. En el insane T3 se apaga el inerrupor Ss y se inicia la carga de la capaciancia Css y la descarga de CS2 y CS3. Cuando se carga y descargan compleamene las capaciancias mencionadas es posible el encendido de los diodos DS2 y DS3 y enonces los inerrupores S2 y S3 se encienden conmuando a ensión cero. En el insane T4 esán nuevamene encendidos los cuaro inerrupores S1-S4 e inicia un nuevo periodo de conmuación. Eapas similares, con los inerrupores opuesos, ocurren para el semi-ciclo negaivo. La relación de conversión del converidor es similar a la del converidor elevador puene compleo con Acive Clamp [16-17]. Es decir: Donde N T L lk f s R o (5) es la relación de vuelas del ransformador, es la inducancia de dispersión del ransformador, es la frecuencia de conmuación, es la resisencia de carga. La ensión de salida es proporcionar al ciclo de rabajo, y si ése evoluciona de acuerdo a la sinusoidal, enonces se obendrá ensión de salida sinusoidal. Valores bajos de ensión de enrada (siuación común en celdas de combusibles) implica relación de vuelas ala; y por oro lado, la resisencia de carga es comúnmene baja (depende del valor de la ensión de salida y carga). Con eso, la ecuación 3 puede simplificarse a: A parir de esa ecuación es posible deerminar la relación de vuelas del ransformador. La selección del capacior del Acive Clamp se realiza empleando crierios que aseguren la carga y descarga de odas las capaciancia de los disposiivos acivos durane el funcionamieno. Como el converidor inegrado esá basado en el converidor elevador con Acive Clamp, su puede emplear la ecuación de ese converidor [17]: (7) Para asegurar conmuación a ensión cero se deberá seleccionar un capacior igual o mayor al obenido con la ecuación (7). Para el diseño del filro Lo-Co se emplean procedimienos bien conocidos de ese ipo de redes [17]. V. RESULTADOS EXPERIMENTALES Con la finalidad de verificar el funcionamieno del converidor inegrado se implemenó un prooipo experimenal. Para la ensión de enrada se considera la curva de polarización de una celda de combusible Nexa de Ballar Power Sysems. Esa celda esá especificada para una poencia máxima de 1200 was. Considerando esa poencia máxima se limia la poencia de la carga a 900 was. Los componenes empleados en el prooipo de laboraorio se muesran en la Tabla II. TABLA II ELEMENTOS DEL PROTOTIPO EXPERIMENTAL Parámero Valor Tensión de enrada (vols) Tensión de salida (vols rms) 120 Poencia máxima (was) 900 Frecuencia de conmuación (khz) 100 Ciclo de rabajo mínimo 0.1 Relación de vuelas del ransformador 7 Inducor de enrada (Henrios), Lb Capacior del Acive Clamp (Faradios), Cs Inducor del filro (Henrios), Lo Capacior del filro (Faradios), Co Inerrupores MOSFETs, S1-S4, Ss 130u 28u 229u 1u IRFB4710 Los inerrupores uilizados y el ransformador se implemenaron con elemenos disponibles en el laboraorio. La Fig. 7 muesra una foografía del prooipo experimenal implemenado. Para las pruebas iniciales se uilizaron cargas resisivas. Cabe señalar que las normas exigen cieras caracerísicas de operación (respeco a calidad de la forma de onda) con ese ipo de carga. (6) Figura 7. Prooipo experimenal implemenado.

6 La Fig. 8 muesra las formas de onda de ensión y corriene de salida para carga máxima. La ensión de salida iene forma de onda sinusoidal con disorsión armónica oal de 3.6%. La eficiencia medida es del 80%. La eficiencia puede mejorarse uilizando inerrupores con menor resisencia serie R DSon, y empleando elemenos apropiados para el ransformador. Figura 10. Formas de onda de ensión y corriene alimenando carga induciva. VI. CONCLUSIONES Figura 8. Tensión y corriene de salida a plena carga. Se realizó un modelo maemáico para evaluar la eficiencia y de esa manera idenificar elemenos críicos que permia minimizar las pérdidas. La Fig. 9 muesra la eficiencia experimenal, eórica y eórica opimizada. Los resulados experimenales y eóricos concuerdan bien, siendo ligeramene menor la experimenal debido a que en el modelo maemáico no se consideran variaciones de resisencias parásias en los elemenos ane variaciones de emperaura. En la Fig. 8 ambién se muesra la eficiencia eórica opimizada, donde esencialmene se modificaron las resisencias parásias de los inerrupores y del conducor uilizado en el ransformador. Con eso es posible obener mejoras subsanciales de eficiencia, siendo superior al 90% en odo el rango de carga. Ane la siuación energéica mundial, y los problemas asociados de conaminación ambienal debida a la generación de energía elécrica, es necesario invesigar fuenes de energía alerna, de ala eficiencia y amigables con el medio ambiene. En ese senido, el hidrógeno y los disposiivos de conversión a energía elécrica de ese combusible (celda de combusible) son claramene una alernaiva viable. Pero es necesario realizar la conversión a niveles y formas de onda compaibles con las cargas acuales. Para ello es necesario un acondicionador de poencia. Ese elemeno deberá reunir caracerísicas ales como alamene eficiene, de bajo coso, y que cumpla con las especificaciones requeridas. En ese arículo se presena un converidor acondicionador de poencia inegrado úil para emplearse en sisemas basados en celdas de combusibles. En el arículo se describe el funcionamieno del nuevo esquema y se presenan resulados experimenales de un prooipo de laboraorio de 900 was. El esquema puede alcanzar eficiencia por encima del 90% y es capaz de suminisrar ensión de salida con forma de onda de calidad, aún en condiciones de carga induciva (5.3% máxima). En general, el esquema presenado es una alernaiva viable de uso en sisemas de energía renovable basado en hidrógeno. REFERENCIAS Figura 9. Eficiencia experimenal, eórica y eórica opimizada del converidor propueso ane variaciones de carga. También se realizaron algunas pruebas alimenando cargas inducivas; la Fig. 10 muesra las formas de onda de ensión y corriene en la carga del converidor bajo esas condiciones de operación. La corriene esá arasada, ípico en ese ipo de carga. La ensión ahora iene mayor disorsión armónica oal (5.3%), aunque es acepable para la mayoría de las aplicaciones. [1] C. M. Colson, and M. H. Nehrir, Evaluaing he Benefis of a Hybrid Solid Oxide Fuel Cell Combined Hea and Power Plan for Energy Susainabiliy and Emissions Avoidance, IEEE Transacions on Energy Conversion, vol. 26, No. 1, 2011, pp [2] S. O. A. Torres, A. C. Mesquia Filho and P. E. V. Miranda, Conrol Sraegy for Balance of Plan in Solid Oxide Fuel Cell, IEEE Lain America Transacion, Vol. 11, No. 2, 2013, pp [3] S. Kelouwani, K. Adegnon, K. Agbossou, and Y. Dub, Online Sysem Idenificaion and Adapive Conrol for PEM Fuel Cell Maximum Efficiency Tracking, IEEE Transacions on Energy Conversion, Vol. 27, No. 3, 2012, pp [4] S. B. Silva, M. A. G. Oliveira, and M. M Severino, Sizing and Opimizaion Phoovolaic, Fuel Cell and Baery Hybrid Sysem, IEEE Lain America Transacion, Vol. 9, No. 1, 2011, pp [5] James Larminie, Andrew Dicks, Fuel Cell Sysems Explained, Second Ediion, John Wiley & Sons Ld, [6] U. S. Deparmen of Energy, Naional Energy Technology Laboraory, Fuel Cell Handbook, Sixh Ediion, EG&G Technical Services Inc., 2002.

7 [7] Supramaniam Srinivasan, Fuel Cells form Fundamenals o Applicaions, Springer, [8] W. Friede, S. Rael and B. Dava, "Mahemaical Model and Characerizaion of he Transien Behavior of a PEM Fuel Cell", IEEE Transacions on Power Elecronics, Volume: 19, Issue: 5, Sep. 2004, pp [9] S. Yuvarajan and D. Yu, "Characerisics and Modeling of PEM Fuel Cells", Proceedings of he Inernaional Symposium on Circuis and Sysems, ISCAS 2004, Volume: 5, pp [10] J. M. Correa, F. A. Farre, L. N. Canha, M. G. Simoes, "An Elecrochemical-based Fuel Cell Model Suiable for Elecrical Engineering Auomaion Approach", IEEE Transacions on Indusrial Elecronics, Volume: 51, Issue: 5, Ocober 2004, pp [11] Choi W., Enjei P. and Howze J.W., Fuel Cell Powered UPS Sysems: Design Consideraions, IEEE Power Elecronics Specialis Conference 2003, Volume 1, pp [12] S.K. Mazumder, R.K. Burra, and K. Acharya, "A Ripple-Miigaing and Energy-Efficien Fuel Cell Power-Condiioning Sysem", IEEE Transacions on Power Elecronics, Vol. 22, No. 4, 2007, pp [13] Yu X., Sarke M. R., Tolber L. M., and Ozpineci B., Fuel Cell Power Condiioning for Elecric Power Applicaions: A Summary, IET Elecric Power Applicaions, Volume 1, Issue 5, Sep. 2007, pp [14] Sani E., Franzoni D., Moni A., Paerson D., Ponci F., and Barry N., A Fuel Cell Based Domesic Uninerrupible Power Supply, IEEE Applied Power Elecronics Conference and Exposiion, 2002, Vol. 1, pp [15] Minsoo Jang and V. G. Agelidis, A Boos-Inverer-Based, Baery- Suppored, Fuel-Cell Sourced Three-Phase Sand-Alone Power Supply, IEEE Transacion on Power Elecronics, Vol. 29, No. 12, 2014, pp [16] Javier Alejandro Molina Coronel, Esudio del Converidor Puene Compleo Aislado con Sujeador Acivo Aplicado a Celdas de Combusibles, Tesis de Maesría, 2006, Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico, Cuernavaca, México. [17] A. Vázquez, Acondicionador de Poencia para Sisemas de Alimenación basados en Celdas de Combusible, Tesis Docoral, 2010, Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico, Cuernavaca, México. [18] A. Mousavi, P. Das, and G. Moschopoulos, A Comparaive Sudy of a New ZCS DC DC Full-Bridge Boos Converer wih a ZVS Acive- Clamp Converer, IEEE Transacions on Power Elecronics, Vol. 27, No. 3, 2012, [19] U.R. Prasanna, and A.K. Rahore, Small-Signal Modeling of Acive- Clamped ZVS Curren-Fed Full-Bridge Isolaed DC/DC Converer and Conrol Sysem Implemenaion Using PSoC, IEEE Transacion on Indusrial Elecronics, Vol. 61, No. 3, 2014, [20] Prasanna U R, and A.K. Rahore, Exended Range ZVS Acive- Clamped Curren-Fed Full-Bridge Isolaed DC/DC Converer for Fuel Cell Applicaions: Analysis, Design, and Experimenal Resuls, IEEE Transacion on Indusrial Elecronics, Vol. 60, No. 7, 2013, [21] P. Xuewei, and A.K. Rahore, Novel Bidirecional Snubberless Naurally Commuaed Sof-Swiching Curren-Fed Full-Bridge Isolaed DC/DC Converer for Fuel Cell Vehicles, IEEE Transacion on Indusrial Elecronics, Vol. 61, No. 5, 2014, Alejandro Vázquez es Licenciado en Elecrónica por la Universidad Auónoma de San Luis Poosí (San Luis Poosí, México), y Maesro y Docor en Ciencias en Ingeniería Elecrónica por el Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico CENIDET (Morelos, México). Acualmene es Invesigador Asociado en Coninenal Corporaion (Morelos, México). Sus áreas de inerés son sisemas de iluminación, sisemas de alimenación para aplicaciones en fuenes renovables de energía, ec. Francisco Canales es Ingeniero Elécrico y Mecánico por la Universidad Veracruzana (Veracruz, México), Maesro en Ciencias en Ingeniería Elecrónica por el Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico CENIDET (Morelos, México) y Docor en Filosofía en Ingeniería Elécrica por el Virginia Polyechnic Insiue and Sae Universiy Virginia Tech (Virginia, USA). El Dr. Canales fue Senior Research Assisan en el Cener for Power Elecronics Sysems, Virginia Tech, donde paricipó en disinos proyecos de invesigación de infraesrucura y financiados por la indusria. También fue profesor asociado en el Deparameno de Ingeniería Elecrónica del CENIDET. Acualmene es Corporae Research Fellow en ABB Corporae Research Ld (Suiza). Sus áreas de inerés son diseño de converidores modulares, concepos de conmuación resonane y opologías de conversión de ala eficiencia para aplicaciones indusriales, racción y energías renovables. Josefa Gordillo Ingeniera en Elecrónica con especialidad en Insrumenación y Conrol por el Insiuo Tecnológico de Tuxla Guiérrez en 2007 y Maesra en Ciencias en Ingeniería Elecrónica con especialidad en Elecrónica de Poencia por el Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET) en Acualmene, esudiane de Docorado en Ciencias en Ingeniería Elecrónica en el Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET). Sus aéreas de inerés incluyen inversores mulinivel, converidores CD-CD de muy baja ensión de salida y ala corriene y conrol digial para converidores elecrónicos de poencia. Carlos Aguilar es Ingeniero Elecromecánico por el Insiuo Tecnológico de Tuxepec (Oaxaca, México), Maesro y Docor en Ciencias en Ingeniería Elecrónica por el Cenro Nacional de Invesigación y Desarrollo Tecnológico CENIDET (Morelos, México). Durane fue Visiing Scholar en el Cener for Power Elecronics Sysems, Virginia Tech (Virginia, USA). El Dr. Aguilar ha realizado numerosas publicaciones en revisas y congresos inernacionales, y ha realizado un gran número de proyecos de invesigación financiados por la indusria privada y el gobierno mexicano. Acualmene es Profesor Invesigador en CENIDET. Sus áreas de inerés incluyen sisemas de alimenación en ala frecuencia, conversión CD-CD de baja ensión y ala corriene y sus aplicaciones en energías renovables.