Методи керування силовими електронними перетворювачами станцій швидкого заряджання електромобілів з накопичувачами енергії

В.М. Півненко

doi:10.15330/itee.2025.3.02

Автор(и)

В.М. Півненко Карпатський національний університет імені Василя Стефаника https://orcid.org/0009-0008-8588-0989

DOI:

https://doi.org/10.15330/itee.2025.3.02

Ключові слова:

силові перетворювачі, заряджання EV, накопичувачі енергії, методи керування, гібридний алгоритм, модельне передбачувальне керування, нечітка логіка, діагностика EIS

Анотація

Стаття аналізує методи керування силовими електронними перетворювачами станцій швидкого заряджання електромобілів з накопичувачами енергії. Запропоновано гібридний підхід, що поєднує модельне передбачувальне керування та нечітку логіку з діагностикою EIS для адаптації до варіацій навантаження та інтеграції відновлюваних джерел. Наведено математичні моделі для AC-DC та DC-DC етапів, включаючи рівняння передачі потужності, стану заряду та імпедансної спектроскопії. Симуляції в MATLAB/Simulink та експериментальна валідація показують підвищення ефективності на 4,5%, зменшення пульсацій струму на 18% та раннє виявлення деградації порівняно з традиційним PI-керуванням. Метод мінімізує вплив на мережу, придатний для мереж з обмеженою потужністю. Наукова новизна полягає в інтеграції онлайн EIS для діагностики батареї в реальному часі в рамках керування. Результати валідовано статистичним та експериментальним аналізом, підкреслюючи перспективи інтеграції ШІ.

Посилання

G. Soundra Devi, J. Rahila, A. Radhika, and P. Meenalochini, “Power electronics converters for an electric vehicle fast charging station based energy storage system and renewable energy sources: Hybird approach,” Optimal Control Appl. Methods, Oct. 2023. doi: https://doi.org/10.1002/oca.3066.

X. Feng, B. Zhou, X. Zhou, W. Ge, and K. Wang, “A Novel Fault diagnosis Method for Power Converter of Doubly Salient Electro-Magnetic Motor,” in 2019 22nd Int. Conf. Elect. Mach. Syst. (ICEMS), Harbin, China, Aug. 11–14, 2019. IEEE, 2019. doi: https://doi.org/10.1109/icems.2019.8921493

Rafi, M. A. H., & Bauman, J. High-Efficiency Power Electronic Converters for EV Fast-Charging Stations with Energy Storage. MacSphere, 2021. URL: http://hdl.handle.net/11375/27731.

M. Safayatullah, M. T. Elrais, S. Ghosh, R. Rezaii, and I. Batarseh, “A Comprehensive Review of Power Converter Topologies and Control Methods for Electric Vehicle Fast Charging Applications,” IEEE Access, p. 1, 2022. doi: https://doi.org/10.1109/access.2022.3166935.

J. Pinto et al., “Power Electronics Converters for an Electric Vehicle Fast Charging Station with Energy Storage System and Renewable Energy Sources,” EAI Endorsed Trans. Energy Web, vol. 7, no. 25, p. 161749, Jan. 2020. doi: https://doi.org/10.4108/eai.13-7-2018.161749.

S. Mateen, M. Amir, A. Haque, and F. I. Bakhsh, “Ultra-fast charging of electric vehicles: A review of power electronics converter, grid stability and optimal battery consideration in multi-energy systems,” Sustain. Energy, Grids Netw., p. 101112, Jul. 2023. doi: https://doi.org/10.1016/j.segan.2023.101112.

B. Sun, T. Dragicevic, F. D. Freijedo, J. C. Vasquez, and J. M. Guerrero, “A Control Algorithm for Electric Vehicle Fast Charging Stations Equipped With Flywheel Energy Storage Systems,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 31, no. 9, pp. 6674–6685, Sep. 2016. doi: https://doi.org/10.1109/tpel.2015.2500962

“Power Electronic for Electric Vehicles.” https://www.monolithicpower.com. URL: https://www.monolithicpower.com/en/learning/mpscholar/power-electronics/special-topics/power-electronic-for-electric-vehicles.

G. Soundra Devi, J. Rahila, A. Radhika, and P. Meenalochini, “Power electronics converters for an electric vehicle fast charging station based energy storage system and renewable energy sources: Hybird approach,” Optimal Control Appl. Methods, Oct. 2023. doi: https://doi.org/10.1002/oca.3066.

K. Zhou, Y. Wu, X. Wu, Y. Sun, D. Teng, and Y. Liu, “Research and Development Review of Power Converter Topologies and Control Technology for Electric Vehicle Fast-Charging Systems,” Electronics, vol. 12, no. 7, p. 1581, Mar. 2023. doi: https://doi.org/10.3390/electronics12071581.

M. Z. H. Majumder, M. T. A. Shampa, M. A. Islam, S. A. Deowan, and F. Hafiz, “Marine renewable energy harnessing for sustainable development in Bangladesh: A technological review,” Energy Rep., vol. 11, pp. 1342–1362, Jun. 2024. doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2024.01.001.

H. Kilicoglu and P. Tricoli, “Technical Review and Survey of Future Trends of Power Converters for Fast-Charging Stations of Electric Vehicles,” Energies, vol. 16, no. 13, p. 5204, Jul. 2023. doi: https://doi.org/10.3390/en16135204.

P. Vishnuram et al., “A comprehensive review on EV power converter topologies charger types infrastructure and communication techniques,” Frontiers Energy Res., vol. 11, Feb. 2023. doi: https://doi.org/10.3389/fenrg.2023.1103093.

“Power Converter Topologies for Electric Charging Stations.” Embitel. URL: https://www.embitel.com/blog/embedded-blog/power-converter-topologies-for-electric-charging-stations.

S. Kalsi, J. Singh, and N. K. Sharma, “Variation in the Composition Properties and its Effect on the Mechanical Properties of a cortical bone,” E3S Web Conf., vol. 509, p. 02009, 2024. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202450902009.