RT22 | Steuerungsentwurf für V2G-fähige DC-Ladestation mit hardware(C-HIL)

In dieser Studie wird ein Regelungskonzept für die Nutzung von Elektrofahrzeugen in Vehicle-to-Grid (V2G)-fähigen DC-Ladestationen vorgeschlagen. Die V2G-fähige DC-Schnellladestation ist mit bidirektionalen DC/DC-Wandlern für jede Ladung des Elektrofahrzeugs und das installierte Energiespeichersystem sowie mit einem dreiphasigen zweistufigen Spannungsquellenwandler für den Anschluss an das Niederspannungsnetz ausgestattet. Das vorgeschlagene Steuerungskonzept nutzt die Energiekapazität, den Ladezustand und die Stromgrenzwerte der einzelnen EV-Batterien, wenn die Leistung zwischen den Elektrofahrzeugen im V2G-Modus und dem Energiespeichersystem aufgeteilt wird, um die Leistung aus dem Netz zu begrenzen. In der vorgeschlagenen Steuerung sind die Energiekapazitäten und der Ladezustand der Elektrofahrzeuge die Zuteilungsfaktoren und die Stromgrenzwerte sind die Begrenzungsgrenzen. Der vorgeschlagene Regelungsentwurf gewährleistet einen sicheren Betriebsbereich für Elektrofahrzeuge bei effizienter Nutzung der Elektrofahrzeuge. Der vorgeschlagene Ladezustandsausgleichsalgorithmus, der in den vorgeschlagenen Regler integriert ist, gewährleistet die effiziente Nutzung von Elektrofahrzeugen im V2G-Modus. Offline-Simulation und hardware(C-HIL) bewerten die Leistung des vorgeschlagenen Reglers zur Validierung. Die C-HIL-Implementierung liefert kostengünstige, sichere und schnelle Validierungsergebnisse des primären Controllers der V2G-Enable-DC-Ladestation auf realer hardware. Im C-HIL bildet ein digitaler Signalcontroller (DSC), ein TMS320F28379D DSP-Controller, die hardware, und ein Echtzeitsimulator, OPAL-RT OP5600, simuliert das Modell der DC-Ladestation in Echtzeit. Durch die Modellierung der Ladestation im OPAL-RT wird verhindert, dass der sichere Betriebsbereich der Batterien von Elektrofahrzeugen während der Validierungsstudien verletzt wird, was zu Gefahren und Sicherheitsproblemen führen könnte. Der DSC und der Echtzeitsimulator kommunizieren über digitale und analoge Ein- und Ausgänge. Die DSC sendet die Steuersignale über digitale Ausgänge, und der Echtzeitsimulator sendet die Spannungs- und Strommesssignale über analoge Ausgänge. Die C-HIL-Fallstudien umfassen drei Fallbeispiele. Das erste Fallbeispiel untersucht die stationäre Leistung des vorgeschlagenen V2G-Controllers, wenn die Netzleistung begrenzt ist und sich während der Simulationszeit ändern kann. Das zweite Fallszenario konzentriert sich auf das Einschwingverhalten des vorgeschlagenen Reglers, wenn sich die Stromgrenze der EV-Batterie aufgrund bestimmter Batteriebedingungen ändert. Im dritten Szenario schließlich wird die Leistung des vorgeschlagenen Reglers bei der Umschaltung eines Elektrofahrzeugs vom V2G-Modus auf den Schnelllademodus diskutiert. In allen Fallbeispielen stimmen die Ergebnisse der Offline-Simulation und der C-HIL-Simulation gut überein und bestätigen die robuste und effiziente Leistung des vorgeschlagenen Reglers.