RT22 | Conception de la commande d'une station de recharge à courant continu compatible avec le V2G, avec contrôleur et matériel en boucle (C-HIL)

Dans cette étude, nous proposons une conception de système de contrôle pour l’utilisation de véhicules électriques dans des bornes de recharge en courant continu (CC) compatibles avec la technologie « Vehicle-to-Grid » (V2G). La borne de recharge rapide en CC compatible V2G est équipée de convertisseurs CC/CC bidirectionnels pour la recharge de chaque véhicule électrique et le système de stockage d’ Énergie s installé, ainsi que d’un convertisseur de source de tension triphasé à deux niveaux pour le raccordement au réseau basse tension. La conception de contrôle proposée utilise la capacité d’ Énergie , l’état de charge et les limites de courant de chaque batterie de véhicule électrique lors de la répartition de la puissance entre les véhicules électriques en mode V2G et le système de stockage Énergie , afin de limiter la puissance prélevée sur le réseau. Dans le contrôleur proposé, les capacités d’ Énergie et les états de charge des véhicules électriques constituent les facteurs de répartition, tandis que les limites de courant représentent les contraintes. La conception de contrôle proposée garantit une plage de fonctionnement sûre pour les véhicules électriques tout en assurant une utilisation efficace de ceux-ci. L’algorithme d’équilibrage de l’état de charge intégré au contrôleur proposé garantit une utilisation efficace des véhicules électriques en mode V2G. Une simulation hors ligne et une simulation « contrôleur-matériel en boucle » (C-HIL) permettent d’évaluer les performances du contrôleur proposé à des fins de validation. La mise en œuvre C-HIL fournit des résultats de validation rentables, sûrs et rapides du contrôleur principal de la station de recharge CC compatible V2G sur du matériel industriel réel. Dans le cadre du C-HIL, un contrôleur de signaux numériques (DSC), à savoir un contrôleur DSP TMS320F28379D, constitue le matériel de contrôle, tandis qu’un simulateur en temps réel, l’OPAL-RT OP5600, simule le modèle de la station de recharge CC en temps réel. La modélisation de la station de recharge dans l’OPAL-RT permet d’éviter tout dépassement de la zone de fonctionnement sécurisée des batteries des véhicules électriques lors des études de validation, ce qui pourrait entraîner des risques et des problèmes de sécurité. Le DSC et le simulateur en temps réel communiquent via des entrées/sorties numériques et analogiques. Le DSC envoie les signaux de commande via des sorties numériques, tandis que le simulateur en temps réel transmet les signaux de mesure de tension et de courant via des sorties analogiques. Les études de cas C-HIL portent sur trois scénarios. Le premier scénario étudie les performances en régime permanent du contrôleur V2G proposé lorsque la puissance du réseau est limitée et susceptible de varier pendant la durée de la simulation. Le deuxième scénario se concentre sur la réponse transitoire du contrôleur proposé lors d’une modification de la limite de courant de la batterie du VE due à des conditions spécifiques de la batterie. Enfin, le troisième scénario examine les performances du contrôleur proposé lors du changement de mode d’un véhicule électrique, passant du mode V2G au mode de recharge rapide. Dans tous les scénarios, les résultats de la simulation hors ligne et ceux du C-HIL concordent étroitement et valident les performances robustes et efficaces du contrôleur proposé.