Een onderzoeksteam onder leiding van Indiase onderzoekers heeft een "slim" elektrisch voertuig (EV) oplaadsysteem ontwikkeld dat fotovoltaïsche (PV) panelen, protonenuitwisselingsmembraan (PEM) brandstofcellen, batterij-energieopslag en supercondensatoren integreert. De kern van het systeem is een Z-source boost converter die gebruik maakt van het ANFIS-algoritme om maximale vermogenspunt tracking (MPPT) te bereiken.
In tegenstelling tot traditionele single-PV of hybride systemen, combineert deze aanpak intelligente controle en multi-energiebeheer om efficiënt, stabiel en betrouwbaar opladen van slimme EV's te garanderen. Toekomstig onderzoek zal zich uitbreiden naar nieuwe energie DC-microgrids met vehicle-to-grid (V2G) mogelijkheden, waardoor een slimmere energie-ecosysteemintegratie voor EV's mogelijk wordt.
Het onderzoeksteam gebruikte MATLAB/Simulink 2021a om het systeem te simuleren, dat twee 50kW snellaadeenheden, een 186kW piekvermogen PV-systeem, een loodzuuraccu-systeem en een op waterstof gebaseerd energieopslagsysteem omvat, bestaande uit een 176kVA waterstofgenerator, zes 66kW brandstofcelmodules en een 450kg waterstoftank.
Het systeem integreert verschillende apparaten met behulp van een Z-source converter (ZSC). Een impedantienetwerk verbindt het PV-systeem, de batterij en het elektriciteitsnet. De converter maakt gebruik van twee sets synchroon gestuurde schakelaars, ingangs- en uitgangsdiodes en condensatoren, en kan werken in zowel continue als discontinue geleidingsmodus.
De ANFIS-gebaseerde MPPT-methode gebruikt de PV-spanning, stroom en temperatuur als inputs en geeft de duty cycle als output om een DC-DC boost Landsman converter te besturen voor maximale vermogenspunt tracking. Door uitgebreide training optimaliseert ANFIS fuzzy regels, vermindert fouten en is geschikt voor real-time controle.
De experimenten werden gevalideerd met behulp van laboratoriumprototypes, waaronder een brandstofcel met een uitgangsspanning van 100V en een stroom van 30-40A, een DC-DC converter met een uitgangsspanning van 1000-1100V en een stroom van 30A, en een batterij met een uitgangsspanning van 120V. De gesimuleerde en gemeten fouten lagen binnen 0,8%-3%.
De resultaten tonen aan: "Simulaties tonen aan dat het systeem de spanning kan verhogen van 110V naar 150V en een stabiele output van ongeveer 1100V/30A kan handhaven, waarbij de PV-zijde stroom gestabiliseerd is op 500A. De uitgangsspanning van de brandstofcel blijft op 110V, de stroom daalt van 40A naar 25A en de batterij handhaaft een laadtoestand (SOC) van 60% bij een uitgang van 120V. Het hardwareprototype, gebaseerd op de DSPIC30F4011 microcontroller, bereikt een MPPT-efficiëntie van 98,7%, een spanningsregelfout van ±1,5%, een vermogensafwijking van minder dan 2% en een totale harmonische vervorming (THD) van de netspanning en -stroom van respectievelijk 500V en 13A, in overeenstemming met de IEEE 519-normen."
In vergelijking met traditionele algoritmen verbetert deze ANFIS MPPT de tracking-efficiëntie en dynamische prestaties aanzienlijk onder fluctuerende lichtomstandigheden. Bovendien overtreft de hybride systeemconfiguratie de verwachtingen door de stabiliteit van het elektriciteitsnet en ononderbroken opladen te handhaven, ondanks schommelingen in hernieuwbare energie en variërende vraag naar belasting.
Een onderzoeksteam onder leiding van Indiase onderzoekers heeft een "slim" elektrisch voertuig (EV) oplaadsysteem ontwikkeld dat fotovoltaïsche (PV) panelen, protonenuitwisselingsmembraan (PEM) brandstofcellen, batterij-energieopslag en supercondensatoren integreert. De kern van het systeem is een Z-source boost converter die gebruik maakt van het ANFIS-algoritme om maximale vermogenspunt tracking (MPPT) te bereiken.
In tegenstelling tot traditionele single-PV of hybride systemen, combineert deze aanpak intelligente controle en multi-energiebeheer om efficiënt, stabiel en betrouwbaar opladen van slimme EV's te garanderen. Toekomstig onderzoek zal zich uitbreiden naar nieuwe energie DC-microgrids met vehicle-to-grid (V2G) mogelijkheden, waardoor een slimmere energie-ecosysteemintegratie voor EV's mogelijk wordt.
Het onderzoeksteam gebruikte MATLAB/Simulink 2021a om het systeem te simuleren, dat twee 50kW snellaadeenheden, een 186kW piekvermogen PV-systeem, een loodzuuraccu-systeem en een op waterstof gebaseerd energieopslagsysteem omvat, bestaande uit een 176kVA waterstofgenerator, zes 66kW brandstofcelmodules en een 450kg waterstoftank.
Het systeem integreert verschillende apparaten met behulp van een Z-source converter (ZSC). Een impedantienetwerk verbindt het PV-systeem, de batterij en het elektriciteitsnet. De converter maakt gebruik van twee sets synchroon gestuurde schakelaars, ingangs- en uitgangsdiodes en condensatoren, en kan werken in zowel continue als discontinue geleidingsmodus.
De ANFIS-gebaseerde MPPT-methode gebruikt de PV-spanning, stroom en temperatuur als inputs en geeft de duty cycle als output om een DC-DC boost Landsman converter te besturen voor maximale vermogenspunt tracking. Door uitgebreide training optimaliseert ANFIS fuzzy regels, vermindert fouten en is geschikt voor real-time controle.
De experimenten werden gevalideerd met behulp van laboratoriumprototypes, waaronder een brandstofcel met een uitgangsspanning van 100V en een stroom van 30-40A, een DC-DC converter met een uitgangsspanning van 1000-1100V en een stroom van 30A, en een batterij met een uitgangsspanning van 120V. De gesimuleerde en gemeten fouten lagen binnen 0,8%-3%.
De resultaten tonen aan: "Simulaties tonen aan dat het systeem de spanning kan verhogen van 110V naar 150V en een stabiele output van ongeveer 1100V/30A kan handhaven, waarbij de PV-zijde stroom gestabiliseerd is op 500A. De uitgangsspanning van de brandstofcel blijft op 110V, de stroom daalt van 40A naar 25A en de batterij handhaaft een laadtoestand (SOC) van 60% bij een uitgang van 120V. Het hardwareprototype, gebaseerd op de DSPIC30F4011 microcontroller, bereikt een MPPT-efficiëntie van 98,7%, een spanningsregelfout van ±1,5%, een vermogensafwijking van minder dan 2% en een totale harmonische vervorming (THD) van de netspanning en -stroom van respectievelijk 500V en 13A, in overeenstemming met de IEEE 519-normen."
In vergelijking met traditionele algoritmen verbetert deze ANFIS MPPT de tracking-efficiëntie en dynamische prestaties aanzienlijk onder fluctuerende lichtomstandigheden. Bovendien overtreft de hybride systeemconfiguratie de verwachtingen door de stabiliteit van het elektriciteitsnet en ononderbroken opladen te handhaven, ondanks schommelingen in hernieuwbare energie en variërende vraag naar belasting.
