光-氫轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電力電子模塊研究

電力電子模塊采用dsPIC33FJ64GS606型數(shù)字信號控制器來進行底層電流控制及本地功率管理(光伏功率追蹤)。器件外設(shè)為帶有豐富功能的PWM外設(shè)，利用邊沿對齊互補的PWM模式，通過各路PWM的非獨立式移相寄存器PHASE來設(shè)定各路PWM的相移，生成兩路50 kHz的PWM相位相差180°；用控制器A／D外設(shè)，以10 kHz采樣率10位的精度進行兩路電流采樣并反饋回控制回路；將控制器以零階保持的方式進行離散化，可得到用于數(shù)字控制器實現(xiàn)的形式。

6 實驗結(jié)果與分析
單模塊供電的氫電解系統(tǒng)由于采用多相高頻化，主電路輸出與輸入端僅采用了低容值固態(tài)陶瓷電容進行濾波。實驗電解槽額定輸入13 V／30 A，單塊光伏電池板在當(dāng)前測試光照下的開路電壓為21 V，短路電流為6 A。
圖6a，b示出給定值下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行波形，圖6a為相對相位為180°的雙路PWM和雙路電流波形；圖6b為不同時間尺度下的穩(wěn)態(tài)PWM與雙
路電流波形，實驗波形表明在穩(wěn)態(tài)閉環(huán)運行下，可保證PWM相對相位與電流穩(wěn)態(tài)值跟蹤。

研究中對光伏的最大功率追蹤是通過調(diào)節(jié)負載電流實現(xiàn)的，為驗證電力電子模塊調(diào)節(jié)輸出電流的能力，將變化的電流給定值定時賦給兩個電流控制環(huán)，圖6c示出兩個通道的輸出電流I1和I2隨給定值變化的實測波形，表明電流控制回路可較好地跟蹤電流給定。圖6d為單模塊帶兩塊光伏板并聯(lián)時最大功率追蹤的穩(wěn)態(tài)波形，即電解槽端電壓U1、電流I1、光伏端電壓Us和電流Is波形；通過光照計的校準(zhǔn)與降壓變換器的效率測量，可知穩(wěn)態(tài)波形處于電池板的最大功率點處。

7 結(jié)論
此處提出了基于分布式供電的制氫系統(tǒng)架構(gòu)，并對其中關(guān)鍵的光伏模塊化供電技術(shù)進行深入探討，包括氫電解槽小信號建模，雙相降壓變換器建模，底層數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計，以及光伏最大功率追蹤的實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明，單電力電子模塊的性能達到了預(yù)期效果。未來工作將專注于使用多智能體技術(shù)協(xié)調(diào)各電力電子模塊工作。