Реализация профиля мощности БТЭ

Пример реализации профиля мощности БТЭ

Расположение

SimInTech\Demo\Водород\Батарея топливных элементов\Реализация профиля мощности БТЭ\Реализация профиля мощности БТЭ.prt

Описание

Пример демонстрирует работу блока "Батарея топливных элементов" библиотеки "Водород" при реализации профиля мощности батареи топливных элементов (БТЭ) при заданном изменении высоты полета летательного аппарата, использующего БТЭ в качестве источника энергии.

На рабочей области проекта (Рис. 1) изображен блок "Батарея топливных элементов", заданы значения его входных портов и электрические компоненты, включающие блоки "Обобщенная цепь" и "Амперметр".


Рис. 1. Рабочая область проекта.

Квадрат текущего значения напряжения на клеммах БТЭ делится на заданное значение мощности БТЭ, определяя значение сопротивления электрической цепи (блок "Обобщенная цепь", тип элемента цепи — "R") с электродвижущей силой (блок "Обобщенная цепь", тип элемента цепи — "Идеальная ЭДС"), равной напряжению на клеммах. Значение амперметра (блок "Амперметр") определяет требуемую силу тока, генерируемого БТЭ.

Давление воздуха на входе БТЭ определяется значением высоты полета с помощью блока "Параметры стандартной атмосферы (ГОСТ 4401-81)". Затем давление атмосферного воздуха умножается на 1.2, что соответствует прохождению воздуха через компрессор со степенью сжатия, равной 1.2. Она считается постоянной в данном демо-примере. Далее давление переводится из Па в бар.

Значения входных портов: точки росы водорода и воздуха равны соответственно 45 °С и 50 °С, стехиометрические отношения по водороду и воздуху равны соответственно 1.5 и 2, температура термостатирования БТЭ равна 65 °С.

Условием правильной эксплуатации топливного элемента с протонообменной мембраной является поддержание давления водорода, подаваемого на вход БТЭ, на уровне 0.1 бар выше, чем давление воздуха на входе БТЭ.

Ниже изображен заданный профиль высоты полета летательного аппарата (Рис. 2). Под ним (Рис. 3) график сравнения заданной мощности БТЭ (красным цветом) и мощности, генерируемой блоком "Батарея топливных элементов" (зеленым цветом). На рисунке (Рис. 4) показано изменение напряжение на БТЭ, В, в зависимости от времени.



Рис. 2. Заданный профиль высоты полета.


Рис. 3. Сравнение заданной и реализуемой мощностей.


Рис. 4. Напряжение на БТЭ, В, в зависимости от времени.

Почти всюду значения мощности, генерируемой БТЭ, очень близки к заданным значениям.

Используемые блоки

Литература

  1. Гелиев А.В., Варюхин А.Н., Захарченко В.С., Киселев И.О., Журавлев Д.И. Формирование облика электрической силовой установки на базе топливных элементов и аккумуляторных батарей для сверхлегкого самолета. — 2019 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS), Уфа, Россия, 2019, с.1–17, doi: 10.1109/ICOECS46375.2019.8949950.