3.4 Résultats et analyses de la simulation du
système à pile à combustible :
Les paramètres du modèle sont donnés aux
tableau (3.2) .Ce modèle est étudié par des changements de
la charge présentés dans la figure (3.14). Ces changements
brusques dans la puissance active et réactive sont donnés pour
but d'étudier la réponse dynamique du système, et ne pas
pour représenter nécessairement les changements dans une charge
résidentielle. Le modèle de la charge est choisi pour
refléter toutes variations possibles de la puissance active et
réactive.
Les changements du courant, de la puissance active et
réactive, tension du `stack', les débits d'hydrogène et
d'oxygène et l'angle de phase sont illustrés dans les figures
(3.15-3.21).
La figure (3.16) représente la variation de la
puissance active de la pile Pac et de la charge Pch en fonction du temps. On
remarque que la puissance active de la pile Pac a bien suivit la puissance
active demandée par la charge Pch, avec un dépassement de
puissance acceptable, par contre la pile prend un temps important pour que sa
puissance atteindra la puissance demandée (pour que l'hydrogène
réagir). Donc il faut minimiser ce temps de réponse qui est
important afin de se stabiliser à la puissance demandée.
La figure (3.17) représente la variation de la
puissance réactive de la pile Qac et de la charge Qch en fonction du
temps. On remarque qu'à chaque variation de la puissance réactive
de la charge Qch, la puissance Qac suit instantanément cette variation
car le temps de réponse de l'onduleur est négligeable devant le
temps de réponse du système. On remarque aussi que la valeur de
la puissance délivrée est supérieure à celle qui
est demandée, ceci pour récupérer les pertes dues à
l'effet inductif de la ligne.
La figure (3.19) représente la variation du
débit molaire de l'hydrogène ainsi que de l'oxygène en
fonction du temps. Puisque le débit molaire contrôle la puissance
active demandée par la charge (comme il est illustré
précédemment), nous avons obtenu une variation semblable a celle
de la puissance.
Puisque l'angle de phase delta est en fonction du débit
molaire de l'hydrogène qH 2 (équation 3.2 8) et la
variation de ce dernier suit la variation de la
puissance active de la charge Pch, on remarque que la
variation de l'angle de phase `delta' est semblable à celle qui est
représentée dans la figure de la puissance active de la charge
Pch figure (3.20).
La figure (3.21) représente la variation de l'indice de
modulation `m'en fonction du temps. On remarque que l'indice change ses valeurs
afin d'assurer la puissance réactive demandée par la charge comme
il est illustré dans l'équation (3.22). L'allure de la variation
de l'indice de modulation n'est pas pareille avec la
variation de la puissance réactive demandée parce
qu'elle suit en plus la variation de delta.
|
Paramètres
|
Valeurs
|
Paramètres
|
Valeurs
|
|
T
|
343K
|
æ1
|
-0.948
|
|
A
|
333 cm2
|
æ2
|
0.00286+0.0002.lnA+(4.3.10-5)lnCH2
|
|
L
|
178 jtm
|
æ3
|
7.6.10-5
|
|
PH2
|
1 atm
|
æ4
|
-1.93.10-4
|
|
PO2
|
1atm
|
Ø
|
23
|
|
B
|
0.016 V
|
Jmax
|
1500 mA/cm2
|
|
RC
|
0.0003 Ç~
|
Jn
|
1.2 mA/cm2
|
|
T
|
343K
|
KH2
|
4.22*10-5 Kmol/(s.A)
|
|
F
|
9684600 C/Kmol
|
KO2
|
2.11*10-5 Kmol/(s.atm)
|
|
R
|
8314.47 j/Kmol.K
|
ô H 2
|
3.37 (s)
|
|
rH-O
|
1.168
|
ôO2
|
6.74 (s)
|
|
Kr
|
0.996*10-6 Kmol/
(s.A)
|
N0
|
340
|
Tableau (3.2) : paramètres du
modèle
Figure (3.14) : variation temporelle de
puissance active et réactive de charge.
Figure (3.15) : Variation temporelle du
courant de la pile
Figure (3.16) : Variation de la puissance
active en fonction du temps
Figure (3.17) : Variation de la puissance
réactive en fonction du temps
Figure (3.18) : Variation temporelle de la
tension de la pile
Figure (3.19) : Variation du débit
molaire d'hydrogène et d'oxygène en fonction du temps.
65
Figure (3.20) : Variation temporelle de l'angle
de phase de la tension
Figure (3.21) : Variation de l'indice de
modulation en fonction du temps.
La figure (3.20) représente la variation d'un rapport
entre la valeur réelle de la tension et la valeur de la tension
désirée. On remarque que le rapport entre eux est égal
à 1, c'est-à-dire que la pile a pu délivrer une tension
constante à travers une charge variable.
"
Figure (3.22) : Variation d u rapport
ac en fonction du temps.
"T
Nous modifiions maintenant les paramètres du correcteur
PID afin de minimiser le temps de réponse du système à
pile à combustible.
La figure (3.23) représente la nouvelle variation de la
puissance active demandée ainsi que la puissance active de la pile en
fonction du temps. La pile a réagit avec le changement de la puissance
demandée avec un temps de réponse minimale (acceptable), mais le
dépassement était très important (environ de 80 % de la
puissance nominale).
Figure (3.23) : Variation de la puissance
active en fonction du temps.
Les résultats obtenus sont conformes à ceux qui
sont obtenus par d'autres auteurs. A titre d'exemple nous présentons les
résultats relatifs à la réponse de la puissance active
donnés par M. Y. El-Sharkh, [6]. Qui a
utilisé un modèle proche de notre modèle, pour comparaison
(figure (2.24)).
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