Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής Ινδούς ερευνητές ανέπτυξε ένα «έξυπνο» σύστημα φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων (EV) που ενσωματώνει φωτοβολταϊκά (PV) πάνελ, κυψέλες καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEM), αποθήκευση ενέργειας μπαταριών και υπερπυκνωτές. Ο πυρήνας του συστήματος είναι ένας μετατροπέας ενίσχυσης Z-source που χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο ANFIS για την επίτευξη μέγιστης παρακολούθησης σημείου ισχύος (MPPT).

Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά συστήματα ενός PV ή υβριδικά συστήματα, αυτή η προσέγγιση συνδυάζει έξυπνο έλεγχο και διαχείριση πολλαπλής ενέργειας για να εξασφαλίσει αποτελεσματική, σταθερή και αξιόπιστη φόρτιση έξυπνων EV. Η μελλοντική έρευνα θα επεκταθεί σε νέα ενεργειακά DC microgrids με δυνατότητες vehicle-to-grid (V2G), επιτρέποντας την εξυπνότερη ενσωμάτωση του οικοσυστήματος ενέργειας για τα EV.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε το MATLAB/Simulink 2021a για την προσομοίωση του συστήματος, το οποίο περιλαμβάνει δύο μονάδες γρήγορης φόρτισης 50kW, ένα σύστημα PV μέγιστης ισχύος 186kW, ένα σύστημα μπαταριών μολύβδου-οξέος και ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας με βάση το υδρογόνο που αποτελείται από μια γεννήτρια υδρογόνου 176kVA, έξι μονάδες κυψελών καυσίμου 66kW και μια δεξαμενή υδρογόνου 450kg.

Το σύστημα ενσωματώνει διάφορες συσκευές χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα Z-source (ZSC). Ένα δίκτυο σύνθετης αντίστασης συνδέει το σύστημα PV, την μπαταρία και το δίκτυο. Ο μετατροπέας χρησιμοποιεί δύο σύνολα συγχρονισμένων ελεγχόμενων διακοπτών, διόδους εισόδου και εξόδου και πυκνωτές και μπορεί να λειτουργήσει σε συνεχή ή ασυνεχή λειτουργία αγωγιμότητας.

Η μέθοδος MPPT που βασίζεται στο ANFIS χρησιμοποιεί την τάση, το ρεύμα και τη θερμοκρασία του PV ως εισόδους και εξάγει τον κύκλο λειτουργίας για τον έλεγχο ενός μετατροπέα boost DC-DC Landsman για μέγιστη παρακολούθηση σημείου ισχύος. Μέσω εκτεταμένης εκπαίδευσης, το ANFIS βελτιστοποιεί τους ασαφείς κανόνες, μειώνει τα σφάλματα και είναι κατάλληλο για έλεγχο σε πραγματικό χρόνο.

Τα πειράματα επικυρώθηκαν χρησιμοποιώντας εργαστηριακά πρωτότυπα, συμπεριλαμβανομένης μιας κυψέλης καυσίμου με τάση εξόδου 100V και ρεύμα 30-40A, ενός μετατροπέα DC-DC με τάση εξόδου 1000-1100V και ρεύμα 30A και μιας μπαταρίας με τάση εξόδου 120V. Τα προσομοιωμένα και μετρημένα σφάλματα ήταν εντός 0,8%-3%.

Τα αποτελέσματα δείχνουν: «Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι το σύστημα μπορεί να ενισχύσει την τάση από 110V σε 150V και να διατηρήσει μια σταθερή έξοδο περίπου 1100V/30A, με το ρεύμα της πλευράς PV να σταθεροποιείται στα 500A. Η τάση εξόδου της κυψέλης καυσίμου παραμένει στα 110V, το ρεύμα πέφτει από 40A σε 25A και η μπαταρία διατηρεί μια κατάσταση φόρτισης (SOC) 60% σε έξοδο 120V. Το υλικό πρωτότυπο, βασισμένο στον μικροελεγκτή DSPIC30F4011, επιτυγχάνει απόδοση MPPT 98,7%, σφάλμα ρύθμισης τάσης ±1,5%, απόκλιση ισχύος μικρότερη από 2% και ολική αρμονική παραμόρφωση (THD) τάσης και ρεύματος πλευράς δικτύου 500V και 13A, αντίστοιχα, σύμφωνα με τα πρότυπα IEEE 519.»

Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς αλγορίθμους, αυτό το ANFIS MPPT βελτιώνει σημαντικά την απόδοση παρακολούθησης και τη δυναμική απόδοση υπό συνθήκες διακύμανσης του ηλιακού φωτός. Επιπλέον, η διαμόρφωση του υβριδικού συστήματος υπερβαίνει τις προσδοκίες διατηρώντας τη σταθερότητα του δικτύου και την αδιάλειπτη φόρτιση παρά τις διακυμάνσεις στην ανανεώσιμη ενέργεια και τη μεταβαλλόμενη ζήτηση φορτίου.