Diagnóstico de falla de interruptor de circuito abierto y alojamiento de un convertidor buck entrelazado de tres niveles para aplicaciones de electrólisis
Autores: Yodwong, Burin; Sikkabut, Suwat; Guilbert, Damien; Hinaje, Melika; Phattanasak, Matheepot; Kaewmanee, Wattana; Vitale, Gianpaolo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diagnóstico de falla de interruptor de circuito abierto y alojamiento de un convertidor buck entrelazado de tres niveles para aplicaciones de electrólisis
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Método de diagnóstico de fallas propuesto
TLIBC
Estrategia de control tolerante a fallas
Fallas de interruptores de potencia
Sistema de producción de hidrógeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 48
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo propone un novedoso método de diagnóstico de fallas de interruptores de circuito abierto (FDM) para un convertidor buck entrelazado de tres niveles (TLIBC) en un sistema de producción de hidrógeno basado en el proceso de electrólisis del agua. El algoritmo de control se modifica adecuadamente para garantizar la misma producción de hidrógeno a pesar de la falla. El TLIBC permite la interfaz de la fuente de alimentación (es decir, fuentes de energía baja en carbono) y el electrolizador mientras impulsa la producción de hidrógeno del sistema en términos de corriente o voltaje. Por un lado, el TLIBC puede garantizar una continuidad de operación en caso de fallas de interruptores de potencia debido a su arquitectura entrelazada. Por otro lado, la aparición de una falla de interruptor de potencia puede provocar una pérdida de rendimiento. Por lo tanto, es crucial localizar con precisión la falla en el TLIBC e implementar una estrategia de control tolerante a fallas con fines de rendimiento. El FDM propuesto se basa en la comparación de la forma de la corriente de entrada y la señal de puerta de modulación por ancho de pulso (PWM) de cada interruptor de potencia. Finalmente, se diseña y realiza un banco de pruebas experimental del sistema de producción de hidrógeno para evaluar el rendimiento del FDM desarrollado y la estrategia de control tolerante a fallas para TLIBC durante la operación posterior a la falla. Se implementa con un control en tiempo real basado en una plataforma MicroLabBox dSPACE (dSPACE, Paderborn, Alemania) combinada con un microcontrolador TI C2000. Los resultados de simulación y experimentación obtenidos demuestran que el FDM propuesto puede detectar fallas de interruptores de circuito abierto en un período de conmutación y reconfigurar la ley de control en consecuencia para garantizar que se entregue la misma corriente antes de la falla.
Descripción
Este artículo propone un novedoso método de diagnóstico de fallas de interruptores de circuito abierto (FDM) para un convertidor buck entrelazado de tres niveles (TLIBC) en un sistema de producción de hidrógeno basado en el proceso de electrólisis del agua. El algoritmo de control se modifica adecuadamente para garantizar la misma producción de hidrógeno a pesar de la falla. El TLIBC permite la interfaz de la fuente de alimentación (es decir, fuentes de energía baja en carbono) y el electrolizador mientras impulsa la producción de hidrógeno del sistema en términos de corriente o voltaje. Por un lado, el TLIBC puede garantizar una continuidad de operación en caso de fallas de interruptores de potencia debido a su arquitectura entrelazada. Por otro lado, la aparición de una falla de interruptor de potencia puede provocar una pérdida de rendimiento. Por lo tanto, es crucial localizar con precisión la falla en el TLIBC e implementar una estrategia de control tolerante a fallas con fines de rendimiento. El FDM propuesto se basa en la comparación de la forma de la corriente de entrada y la señal de puerta de modulación por ancho de pulso (PWM) de cada interruptor de potencia. Finalmente, se diseña y realiza un banco de pruebas experimental del sistema de producción de hidrógeno para evaluar el rendimiento del FDM desarrollado y la estrategia de control tolerante a fallas para TLIBC durante la operación posterior a la falla. Se implementa con un control en tiempo real basado en una plataforma MicroLabBox dSPACE (dSPACE, Paderborn, Alemania) combinada con un microcontrolador TI C2000. Los resultados de simulación y experimentación obtenidos demuestran que el FDM propuesto puede detectar fallas de interruptores de circuito abierto en un período de conmutación y reconfigurar la ley de control en consecuencia para garantizar que se entregue la misma corriente antes de la falla.