הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר מחקר

תכנון של ממיר DC-DC עבור תחנת טעינה עצמאית לרכב חשמלי המונחית על ידי פאנלים פוטו-וולטאיים דו-צדדיים, באמצעות אלגוריתם אופטימיזציה של ציפור secretário

104 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/71079

⸱

18 באוגוסט 2026

 ,  ,  , 
1Department of Electrical and Electronic Engineering, Sreenidhi Institute of Science and Technology, 2Department of Electrical and Electronic Engineering, Vardhaman College of Engineering, 3Centre for Research Impact and Outcome, Chitkara University Institute of Engineering and Technology, Chitkara University, 4Department of Electronics and Instrumentation Engineering, CVR College of Engineering, 5Department of Electrical and Electronics Engineering, Faculty of Engineering, University of the Ryukyus

במאמר זה

סיכום

מחקר זה מפתח מערכת MPPT מבוססת ANN עם תמיכת אחסון סוללה עבור תחנת טעינה עצמאית לרכבים חשמליים המונחית על ידי מערכת פוטו-וולטאית דו-צדדית. בנוסף, אלגוריתם אופטימיזציית ציפור secretário (SBOA) מבצע אופטימיזציה של פרמטרי ממיר DC–DC, מסנן ובקר PI כדי למזער את העיוות ההרמוני הכולל (THD) ואת סטיית המתח בקו ה-DC.

תקציר

במענה לדגש הגובר על ניידות בת-קיימא, מחקר זה מציג מערכת טעינה לרכבים חשמליים (EV) המבוססת על אנרגיה מתחדשת, המשלבת מערכת אגירת אנרגיה בסוללה (BES) בתחנה. המערכת משתמשת במערך פוטוולטאי (PV) דו-פני עם סכימת מעקב אחר נקודת ההספק המקסימלית (MPPT) בעזרת רשת עצבית מלאכותית (ANN). בנוסף, נעשה שימוש באלגוריתם אופטימיזציה מסוג Secretary Bird (SBOA) כדי למטב את פרמטרי הממיר DC–DC, המסנן ובקר ה-PI, במטרה למזער את ה-THD תוך שמירה על מתח DC-bus יציב. חמישה דגמי רכבים חשמליים נבחנו, כולל דגם אחד המבוסס על סוללת עופרת-חומצה (BMW i3) וארבעה דגמים המבוססים על סוללות ליתיום-יון (Fiat 500e, Mercedes EQA 250, Volkswagen e-Golf, ו-Hyundai Kona Electric). תצורת ה-MPPT המוצעת מחלצת את מרב האנרגיה ממערכת ה-PV הדו-פנית תוך שמירה על מתח DC-bus יציב תחת תנאי סביבה ועומסים משתנים. תיקוף באמצעות סימולציות MATLAB/Simulink תחת שלושה תרחישי הפעלה (irradiance = 800–1000 W/m2; temperature = 20–25 °C) מדגים נצילות המרה גבוהה, ערכי THD של 2.85%, 2.26% ו-2.23%, וניהול הספק חסון המתאים לתחנות טעינה לרכבים חשמליים מחוץ לרשת (off-grid).

מבוא

כיום, שילוב של מקורות מתחדשים, ובעיקר אנרגיה סולארית, ותחנות טעינה לרכבים חשמליים (EV) במערכת ההפצה הוא מרכיב מפתח. עם זאת, שילוב זה מוביל לבעיות של איכות הספק (PQ) ולצורך ב-MPPT מתקדם כדי להפיק חשמל ממקורות מתחדשים. בשל הצמיחה המהירה באימוץ רכבים חשמליים, הפך הדבר own לחיוני להחזיק תשתית טעינה מהירה ואמינה. השימוש בתחנות טעינה מסורתיות המחוברות לרשת גורם לפליטות פחמן, לעומס ולבעיות באיכות הספק (PQ). בנוסף, שילוב של מקורות אנרגיה מתחדשים, כגון אנרגיה סולארית, עם רכבים חשמליים יכול לסייע בהפחתת פליטות הפחמן. עם זאת, אגירת סוללה נשקלת לצד האנרגיה הסולארית, מכיוון שזו אינה עקבית מטבעה. טכניקות MPPT מבוססות AI מניבות תפוקה סולארית גבוהה יותר מאשר שיטת ה-perturb-and-observ....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

במחקר זה פותחה מערכת טעינה לרכבים חשמליים (EV) הניזונה ממערכת פוטו-וולטאיות (PV) דו-צדדית עצמאית וממערכת אחסון אנרגיה בסוללה (BESS), כפי שמוצג ב-איור 1, תוך שימוש בשיטת MPPT הנשלטת על ידי רשת עצבית מלאכותית (ANN). מעגל שווה-ערך בעל דיודה אחת משמש למידול המערך הפוטו-וולטאי הדו-צדדי, תוך התחשבות בטמפרטורה, התנגדות טורית, התנגדות מקבילית, קרינה סולארית וקרינה מהצד האחורי. הפלט הפוטו-וולטאי מסופק לתחנת הטעינה של רכב החשמל באמצעות ממיר DC–DC boost, בעוד שה-BESS תומכת בוויסות מתח אפיק ה-DC. אלגוריתם אופטימיזציה של ציפור מזכיר (SBOA) משמש לאופטימיזציה של הגב리를 של בקר ה-PI ושל פרמטרי המסנן. מידול רכיבי המערכת והמתודולוגיה המוצעת מתוארים בסעיפי המ....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

מערכת ה-PV דו-צדדית (Bifacial) העומדת בפני עצמה עם MPPT מבוס ANNC עבור תחנת טעינה של רכב חשמלי (EV), המוצעת במחקר, נבנתה ב-Simulink/Matlab 202b והורצה על Intel Core i7 עם 16GB RAMS. דירוגי המערכת והעומס הנבחרים של ה-EV מוצגים ב-Table 2 ו-Supplementary Table 3. בעבודה זו, שלושה מקרים המפורטים ב-Table 5 עם פרמוטציות שונות של קרינת שמש (G), טמפרטורה (T), עומסי AC וחמישה רכבי EV מדגמים ודירוגים שונים, משמשים להדגמת ביצועי המערכת. עבודה זו מתמקדת בעיקר בשיפור הביצועים של מערכת EV העומדת בפני .......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

בסך הכל, התוצאות מעידות כי עבודת מחקר זו תורמת לתחום המדעי על ידי הצגת אסטרטגיית בקרה חדשנית ומותאמת (optimized) המגבירה את התפוקה הסולארית, משפרת את איכות ההספק (PQ), ותומכת בתשתית טעינה בת-קיימא לרכבים חשמליים (EV) המתאימה לכבישים מהירים. מערכת ה-MPPT מבוססת ה-ANN שפותחה, יחד עם מסננים, ממירים ובקר שעברו אופטימיזציה באמצעות SBOA, משיגה THD נמוך יותר תוך שמירה על מתח DC bus יציב עבור תחנת טעינה עצמאית לרכבים חשמליים הנתמכת על ידי PV ו-BES17.

סקירות ספרות התמקדו בתחנות .......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר עליהם.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
ממיר DC–ACMathWorksתיעוד Simscape Electrical Three-Level Converter: https://www.mathworks.com/help/sps/ref/threelevelconverterthreephase.htmlמודל ממיר DC–AC תלת-פאזי, תלת-רמתי עם קיבוע נקודת הניטרל (NPC).
ממיר DC–DCMathWorksתיעוד Simscape Electrical Boost Converter: https://www.mathworks.com/help/sps/ref/boostconverter.htmlמודל ממיר DC–DC מעלה (Boost) המשמש לוויסות מתח המוצא של ה-PV.
סוללת EV1MathWorksתיעוד מודל סוללה: https://www.mathworks.com/help/autoblks/ref/datasheetbattery.htmlסוללת עופרת-חומצה מדומית המייצגת את ה-EV1.
סוללות EV2–EV5MathWorksתיעוד מודל סוללה: https://www.mathworks.com/help/autoblks/ref/datasheetbattery.htmlמודלים מדומים של סוללות ליתיום-יון המייצגים את EV2, EV3, EV4 ו-EV5.
MATLAB/SimulinkMathWorksתוכנה; https://www.mathworks.com/products/simulink.htmlסביבת תוכנה המשמשת למידול ולסימולציה של תחנת טעינה לרכב חשמלי המונחית על ידי פאנלים פוטו-וולטאיים (PV).
Simscape ElectricalMathWorksתוכנה; https://www.mathworks.com/products/simscape-electrical.htmlספריית רכיבים המשמשת למידול ממירים של הספק, רשת חשמלית ומערכת הבקרה הנלווית.
פאנל סולאריWaaree Energies Ltd.; מודל ב-MATLAB/Simulinkדגם WSM-315. מידע על מוצרי Waaree: https://www.waaree.com/solar-pv-modules/; מודל System Advisor Model: https://sam.nrel.gov/פרמטרי הפאנל הסולארי WSM-315 הוזנו כמודול PV המוגדר על ידי המשתמש, תוך שימוש בנתונים מדף הנתונים של Waaree ומודל ה-System Advisor של NREL.
סוללת אגירהMathWorksתיעוד מודל סוללת עופרת-חומצה: https://www.mathworks.com/help/simscape/ug/lead-acid-battery.htmlסוללת עופרת-חומצה מדומית המשמשת כמערכת אגירת אנרגיה סטציונרית.

מקורות

  1. Kumar N, Singh B, Panigrahi BK. Grid synchronization framework for partially shaded solar PV-based microgrid using intelligent control strategy. IET Gener Transm Distrib. 2019;13(6):829-837.
  2. Kumar N, Singh B, Wang J, Panigrahi BK. A framework of L-HC and AM-MKF for accurate harmonic supportive control schemes. IEEE Trans Circuits Syst I Regul Pap. 2020;67(12):5246-5256.
  3. Saxena V, Kumar N, Singh B, Panigrahi BK. An MPC-based algorithm for a multipurpose grid integrated solar PV system with enhanced power quality and PCC voltage assist. IEEE Trans Energy Convers. 2021;36(2):1469-1478.
  4. Kumar N, Singh B, Panigrahi BK. Voltage sensorless model predictive co....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

אגירת אנרגיה בסוללותמעקב אחר נקודת ההספק המקסימליתרשת עצבית מלאכותיתניהול הספקMATLAB Simulinkעיוות הרמוני כולל
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.