Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers (조명전기설비학회논문지)

The Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers (한국조명전기설비학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Design of the Fuel Cell Powered Line-Interactive UPS System

연료전지 시스템을 이용한 Line-Interactive 방식의 무정전 전원 공급 장치의 설계

  • Published : 2004.11.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper the design of a 1-[KVA] fuel cell powered line-interactive UPS system employing modular (fuel cell & DC/DC converter) blocks is proposed. The proposed system employs the two fuel cell modules along with suitable DC/DC converters and these modules share the DC-Link of the DC/AC inverter. A supercapacitor module is also employed to compensate for the instantaneous power fluctuations and to overcome the slow dynamics of the fuel processor. The energy stored in the supercapacitor can also be utilized to handle the overload conditions for a short time period. Due to the absence of batteries, the system satisfies the demand for an environmentally friendly and dean source of the energy. A complete design example illustrating the amount of hydrogen storage required for 1hr power outage, and sizing of supercacpacitor for transient load demand is presented for a 1-[KVA] UPS.

본 논문에서는 연료전지와 컨버터 모듈을 채용한 1-[KVA] 용량의 Line-interactive방식의 무정전 전원 공급장치(UPS)가 제안된다. 제안된 시스템은 두 개의 500[W]급 양자 교환막형 연료전지에 DC/DC 컨버터가 결합된 모듈을 채용하며, 이 모듈들이 인버터의 DC-Link를 공유한다. DC-Link에는 슈퍼커패시터 모듈이 채용되어 출력의 변동이나 연료 개질기의 느린 동특성으로 인한 연료전지와 부하 사이의 순시적인 전력의 불균형을 개선시킨다. 또한 슈퍼커패시터에 저장된 에너지는 단시간 동안의 과부하를 처리할 때에도 사용될 수 있다. 제안된 시스템은 배터리를 사용하지 않으므로 환경친화적이며 청정 에너지원에 대한 요구를 만족시킨다. 1-[KVA] 시스템의 설계 예가 제시되며, 1시간의 정전동안 부하에 전력을 공급하기 위해 필요한 수소의 양과 보상용 슈퍼커패시터의 용량을 계산하는 방법이 소개된다.

Keywords

References

  1. S.B. Bekiarov and A Emadi, 'Uninterruptible Power Supplies: Classification, Operation, Dynamics, and Control', IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, APEC '02 Proceedings pp. 597-604, 2002
  2. Department of Energy, 'Fuel Cells: Opening New Frontiers in Power Generation', November, 1999
  3. Avistalabs, 'SR 12 Modular PEM Generator Operator's Manual', 2000
  4. Christopher C. Boyer, 'Special Topics: Fuel Cell Technology', CHEN 689 Class Notes, Texas A&M University, 2002
  5. E.Santi, et al, 'A Fuel Cell Based Domestic Uninterruptible Power Supply', IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, APEC '02 Proceedings, pp. 605 613, 2002
  6. J. Larminie and A Dicks, 'Fuel Cell System Explained', John Wiley & Sons LTD, 2000
  7. On Semi conductor Application Note, 'CS51227 in a 112W Boost Converter Application', Nov, 2000
  8. Sukurnara, G.V.; Parthasarathy, A; Shankar, V.R, 'Fuel cell based uninterrupted power sources', Power Electronics and Drive Systems, Proceedings Volume: 2, pp. 728-733, 1997 https://doi.org/10.1109/PEDS.1997.627449
  9. J.H. Dymond and E.B. Smith, 'The Virial Coefficients of Pure Gases and Mixtures: A Critical Complication', Oxford University Press, Oxford, 1980
  10. J. M. Smith and H.C. Van Ness, 'Introduction to Chemical Engineering Thermo Dynamics', Mcgraw Hill International Edition, 1987
  11. W. Choi, Jo. Howze, P. Enjeti, 'Fuel Cell Powered UPS Systems: Design Considerations,' PESC 2003 Conference, Proceedings Vol. 1, pp 385-390, Accapulco, June, 2003

Cited by

  1. Parallel Operation of Three-Phase Four wire UPS using Droop Control vol.27, pp.4, 2013, https://doi.org/10.5207/JIEIE.2013.27.4.088