Hintli araştırmacılar liderliğindeki bir araştırma ekibi, fotovoltaik (PV) panelleri, proton değişim membranı (PEM) yakıt hücreleri, batarya enerji depolama ve süperkapasitörleri entegre eden "akıllı" bir elektrikli araç (EV) şarj sistemi geliştirdi. Sistemin çekirdeği, maksimum güç noktası takibi (MPPT) elde etmek için ANFIS algoritmasını kullanan bir Z-kaynaklı yükseltici dönüştürücüdür.
Geleneksel tek PV veya hibrit sistemlerin aksine, bu yaklaşım, akıllı EV'lerin verimli, istikrarlı ve güvenilir bir şekilde şarj edilmesini sağlamak için akıllı kontrol ve çoklu enerji yönetimini birleştirir. Gelecekteki araştırmalar, araçtan şebekeye (V2G) yeteneklerine sahip yeni enerji DC mikro şebekelerine genişleyecek ve EV'ler için daha akıllı bir enerji ekosistemi entegrasyonunu sağlayacaktır.
Araştırma ekibi, iki adet 50kW hızlı şarj ünitesi, 186kW tepe güç PV sistemi, bir kurşun-asit batarya sistemi ve 176kVA hidrojen jeneratörü, altı adet 66kW yakıt hücresi modülü ve 450kg hidrojen tankından oluşan bir hidrojen bazlı enerji depolama sistemi içeren sistemi simüle etmek için MATLAB/Simulink 2021a'yı kullandı.
Sistem, çeşitli cihazları bir Z-kaynaklı dönüştürücü (ZSC) kullanarak entegre eder. Bir empedans ağı, PV sistemini, bataryayı ve şebekeyi birbirine bağlar. Dönüştürücü, iki set senkronize kontrollü anahtar, giriş ve çıkış diyotları ve kapasitörler kullanır ve hem sürekli hem de kesintili iletim modunda çalışabilir.
ANFIS tabanlı MPPT yöntemi, PV voltajını, akımını ve sıcaklığını girdi olarak kullanır ve maksimum güç noktası takibi için bir DC-DC yükseltici Landsman dönüştürücüsünü kontrol etmek için görev döngüsünü çıkarır. Kapsamlı eğitim yoluyla, ANFIS bulanık kuralları optimize eder, hataları azaltır ve gerçek zamanlı kontrol için uygundur.
Deneyler, 100V çıkış voltajı ve 30-40A akıma sahip bir yakıt hücresi, 1000-1100V çıkış voltajı ve 30A akıma sahip bir DC-DC dönüştürücü ve 120V çıkış voltajına sahip bir batarya dahil olmak üzere laboratuvar prototipleri kullanılarak doğrulandı. Simüle edilmiş ve ölçülen hatalar %0,8-%3 aralığındaydı.
Sonuçlar şunları gösteriyor: "Simülasyonlar, sistemin voltajı 110V'tan 150V'a yükseltebildiğini ve PV tarafı akımı 500A'da stabilize edilmişken yaklaşık 1100V/30A'lık kararlı bir çıkış sağlayabildiğini gösteriyor. Yakıt hücresi çıkış voltajı 110V'da kalırken, akım 40A'dan 25A'ya düşüyor ve batarya 120V çıkışta %60 şarj durumunu (SOC) koruyor. DSPIC30F4011 mikrodenetleyici tabanlı donanım prototipi, %98,7 MPPT verimliliği, ±%1,5 voltaj regülasyon hatası, %2'den az güç sapması ve IEEE 519 standartlarına uygun olarak sırasıyla 500V ve 13A şebeke tarafı voltaj ve akım toplam harmonik bozulması (THD) elde ediyor."
Geleneksel algoritmalara kıyasla, bu ANFIS MPPT, dalgalanan güneş ışığı koşullarında izleme verimliliğini ve dinamik performansı önemli ölçüde artırır. Ayrıca, hibrit sistem konfigürasyonu, yenilenebilir enerji dalgalanmalarına ve değişen yük talebine rağmen şebeke kararlılığını ve kesintisiz şarjı koruyarak beklentileri aşıyor.
Hintli araştırmacılar liderliğindeki bir araştırma ekibi, fotovoltaik (PV) panelleri, proton değişim membranı (PEM) yakıt hücreleri, batarya enerji depolama ve süperkapasitörleri entegre eden "akıllı" bir elektrikli araç (EV) şarj sistemi geliştirdi. Sistemin çekirdeği, maksimum güç noktası takibi (MPPT) elde etmek için ANFIS algoritmasını kullanan bir Z-kaynaklı yükseltici dönüştürücüdür.
Geleneksel tek PV veya hibrit sistemlerin aksine, bu yaklaşım, akıllı EV'lerin verimli, istikrarlı ve güvenilir bir şekilde şarj edilmesini sağlamak için akıllı kontrol ve çoklu enerji yönetimini birleştirir. Gelecekteki araştırmalar, araçtan şebekeye (V2G) yeteneklerine sahip yeni enerji DC mikro şebekelerine genişleyecek ve EV'ler için daha akıllı bir enerji ekosistemi entegrasyonunu sağlayacaktır.
Araştırma ekibi, iki adet 50kW hızlı şarj ünitesi, 186kW tepe güç PV sistemi, bir kurşun-asit batarya sistemi ve 176kVA hidrojen jeneratörü, altı adet 66kW yakıt hücresi modülü ve 450kg hidrojen tankından oluşan bir hidrojen bazlı enerji depolama sistemi içeren sistemi simüle etmek için MATLAB/Simulink 2021a'yı kullandı.
Sistem, çeşitli cihazları bir Z-kaynaklı dönüştürücü (ZSC) kullanarak entegre eder. Bir empedans ağı, PV sistemini, bataryayı ve şebekeyi birbirine bağlar. Dönüştürücü, iki set senkronize kontrollü anahtar, giriş ve çıkış diyotları ve kapasitörler kullanır ve hem sürekli hem de kesintili iletim modunda çalışabilir.
ANFIS tabanlı MPPT yöntemi, PV voltajını, akımını ve sıcaklığını girdi olarak kullanır ve maksimum güç noktası takibi için bir DC-DC yükseltici Landsman dönüştürücüsünü kontrol etmek için görev döngüsünü çıkarır. Kapsamlı eğitim yoluyla, ANFIS bulanık kuralları optimize eder, hataları azaltır ve gerçek zamanlı kontrol için uygundur.
Deneyler, 100V çıkış voltajı ve 30-40A akıma sahip bir yakıt hücresi, 1000-1100V çıkış voltajı ve 30A akıma sahip bir DC-DC dönüştürücü ve 120V çıkış voltajına sahip bir batarya dahil olmak üzere laboratuvar prototipleri kullanılarak doğrulandı. Simüle edilmiş ve ölçülen hatalar %0,8-%3 aralığındaydı.
Sonuçlar şunları gösteriyor: "Simülasyonlar, sistemin voltajı 110V'tan 150V'a yükseltebildiğini ve PV tarafı akımı 500A'da stabilize edilmişken yaklaşık 1100V/30A'lık kararlı bir çıkış sağlayabildiğini gösteriyor. Yakıt hücresi çıkış voltajı 110V'da kalırken, akım 40A'dan 25A'ya düşüyor ve batarya 120V çıkışta %60 şarj durumunu (SOC) koruyor. DSPIC30F4011 mikrodenetleyici tabanlı donanım prototipi, %98,7 MPPT verimliliği, ±%1,5 voltaj regülasyon hatası, %2'den az güç sapması ve IEEE 519 standartlarına uygun olarak sırasıyla 500V ve 13A şebeke tarafı voltaj ve akım toplam harmonik bozulması (THD) elde ediyor."
Geleneksel algoritmalara kıyasla, bu ANFIS MPPT, dalgalanan güneş ışığı koşullarında izleme verimliliğini ve dinamik performansı önemli ölçüde artırır. Ayrıca, hibrit sistem konfigürasyonu, yenilenebilir enerji dalgalanmalarına ve değişen yük talebine rağmen şebeke kararlılığını ve kesintisiz şarjı koruyarak beklentileri aşıyor.
