論文誌テンプレート消さないでください - 長岡技術科学大学

いて, 交 点 P について 各 電 流泴 の 関 係 を 考 えると(8) 式 で 表 さ
れる。
I +
Lout
= I
fc
I
comp ...........................................................(8)
一 方 , 燃 料 電 池 電 流泴 指 令 値 I fc * と 並 列 カンルトヴタ 電 流泴 指 令
値 I comp * は 負 荷 電 流泴 指 令 I Lout * より,それぞれ(9),(10) 式 で 表
される。
I
I
= 1
1 + sT
........................................................(9)
*
*
fc
I Lout
sT
= ....................................................(10)
1 + sT
*
*
comp
I Lout
このとき, 電 流泴 指 令 から 電 流泴 までの 伝 達 関 数 をそれぞれ
G 1 (s),G 2 (s)とおけば, 出 力 電 流泴 I Lout は(11) 式 で 求 められる。
Lout
*
*
( s) I G ( s) I
I = G + .......................................(11)
1 fc 2 comp
燃 料 電 池 電 流泴 と 並 列 カンルトヴタ 電 流泴 の 応 答 を 同 じに 設 計
すれば,G 1 (s)=G 2 (s)=G(s)となり (9),(10),(11) 式 より 出 力
電 流泴 I Lout が(12) 式 で 求 められる。
( )
*
I = G s ..........................................................(12)
Lout
I Lout
よって, 出 力 電 流泴 応 答 は 燃 料 電 池 電 流泴 制 御 と 並 列 カンルト
ヴタ 電 流泴 制 御 の 応 答 と 同 じ 応 答 が 得 られる。
負 荷 変 動 後 負 荷 が 安 定 しているとき, 並 列 カンルトヴタを
動 作 させると 効 率 の 悪 化 の 原 因 となる。ここでは, 並 列 カ
ンルトヴタの 動 作 はュヴドケネィルタの 時昷 定 数 T に 応 じて 動
作 時昷 間 を 決 定 し, 動 作 時昷 間 終 了 後 ,タイマブによって 並 列 補
償 動 作 を 終 了 させる。タイマブの 時昷 間 は, 負 荷 のケテッセハ 変
化 に 対 して 燃 料 電 池 電 流泴 指 令 が 出 力 電 流泴 指 令 とほぼ 一 致 す
るまでの 時昷 間 とし,ュヴドケネィルタの 時昷 定 数 の 3 倍 から 5
倍 程 度 に 設 定 する。
図 7 に, 燃 料 電 池 電 流泴 制 御 の 制 御 ノュッセェ 図 を 示 す。 目
標 燃 料 電 池 電 流泴 から 実 際 の 燃 料 電 池 までの 伝 達 関 数 は,(13)
式 で 表 される。
I
I
fc
*
fc
( s)
( s)
K
p
LfcTi
=
2
K
p
s +
L
fc
( 1+
sT )
K
p
s +
L T
i
fc
i
.........................................(13)
ただし,K p は PI 制 御 器 の 比 例 オインル,T i は 積 分 時昷
定 数 ,L fc は 燃 料 電 池 側 インルダェタンルケである。
このとき, 比 例 オインルおよび 積 分 時昷 定 数 はそれぞれ(14),
(15) 式 で 与 えられる。
K
T i
p
= 2ζωi
_ nL
fc ...........................................................(14)
2ζ
= ....................................................................(15)
ω
i _ n
ただし,ζは 電 流泴 制 御 系 の 制 動 係 数 ,ω i_n は 固 暼 角
周 波沿 数 である。
燃 料 電 池 電 流泴 制 御 と 並 列 カンルトヴタ 電 流泴 制 御 の 固 暼 角 周
波沿 数 は 同 じにする。また, 電 流泴 制 御 の 固 暼 角 周 波沿 数 は, 出
力 電 圧 制 御 との 干 渉浟 を 防 止 するため, 出 力 電 圧 制 御 の 固 暼
V fc
K ⎛ ⎞
⎜
1 + sT
i
1
⎟
p
⎝ sT
i ⎠
sC
out
図 6 出 力 電 圧 制 御 ノュッセェ 図
Fig. 6. Control diagrams of the output voltage.
K ⎛ ⎞
⎜
1 + sT
1
i
⎟
p
⎝ sT
i ⎠
sL
fc
図 7 燃 料 電 池 電 流泴 制 御 ノュッセェ 図
Fig. 7. Control diagrams of the fuel cell current.
L fc
S 2 S 2
L out
V fc
L fc
S 1 S 1
V sb
i 2
S 3
S 3
S 4 i 1
(a) S 1 is on.
V sb
S 4
(b) S 1 is off.
図 8 動 作 モヴド( 昇 圧 時昷 )
Fig. 8. Operation mode (Boost operates).
(a) S 2 is on.
(b) S 2 is off.
図 9 動 作 モヴド( 降 圧 時昷 )
Fig. 9. Operation mode (Buck operates).
角 周 波沿 数 の 10 倍 程 度 に 設 定 する。
4. 提 案 回 路 の 設 計
L out
図 2 の 提 案 回 路 では, 燃 料 電 池 電 圧 が 変 化 すると 燃 料 電
池 側 インルダェタおよび 出 力 側 インルダェタのリハル 電 流泴 が 変
化 する。リハル 電 流泴 の 大 きさは,インルダェタの 最暷 適 設 計 時昷
の 条曵 件 ,または 燃 料 電 池 の 寿 命 に 影 響 する。ここでは,リ
ハル 電 流泴 の 上 限 を 定 めインルダェタの 設 計 指 針 を 検 討 する。
提 案 回 路 において, 最暷 もリハル 電 流泴 が 大 きくなるのは 差
分 電 圧 が 最暷 も 大 きいときであり,ここでは, 燃 料 電 池 電 圧
4V のときである。
図 8 に 提 案 回 路 の 昇 圧 時昷 の 動 作 モヴド, 図 9 に 降 圧 時昷 の
動 作 モヴドを 示 す。 昇 圧 時昷 は,S 2 を 常 時昷 オンルとし,S 1 をケ
イッセスンルエして 差 分 電 圧 の 直 列 補 償 を 行 う。 燃 料 電 池 電 流泴
は, 出 力 側 への 電 流泴 と 並 列 カンルトヴタに 流泴 れる 電 流泴 との 和
であり, 降 圧 時昷 に 比 べ, 昇 圧 時昷 ( 図 8)の 方 が 燃 料 電 池 のリハ
ル 電 流泴 は 大 きくなる。ここで, 図 8(a)の 期曋 間 中 に 並 列 カンルト
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