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光伏发电技术 充电桩 ★ 5.0

基于氢的光伏电池储能系统中用于混合动力电动汽车充电站的电网同步与孤岛控制

Grid Resynchronization and Islanding Controls in Hydrogen-Based PV Battery Energy Systems for Hybrid EV Charging Station

作者 Tanu Prasad · Shailendra Kumar · Bhim Singh · Shashank Kurm · Gaurav Modi
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2025年9月
技术分类 光伏发电技术
技术标签 充电桩
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 光伏电池系统 WLC - EILMS控制策略 谐波抑制 功率质量 电动汽车充电
语言:

中文摘要

本文针对支持制氢和混合电动汽车充电站的并网型光伏电池系统,提出了一种基于广义线性复值估计输入的最小均方(WLC - EILMS)控制策略。该充电系统能够在并网和孤岛模式之间实现无缝切换,确保在电网出现扰动时持续运行。所提出的策略能有效抑制非线性负载产生的谐波电流,通过前馈回路实现光伏功率的最大提取,并可实现自动电网同步。在并网模式下,该策略能确保在畸变条件下进行准确的电流估计;在孤岛模式下,能为电解槽和本地负载维持稳定的供电。对比分析证实了WLC - EILMS具有卓越的动态性能,其稳态误差为0.537 A,上升时间为3.799 ms,权重收敛时间为66.680 ms,恢复响应时间为58.765 ms。该方法还具备负载平衡、谐波抑制、无功功率补偿和功率因数校正功能,从而提高了电能质量。仿真和实验结果证实了所提出系统的鲁棒性和有效性,总谐波失真(THD)小于5%,符合IEEE 519 - 2022标准,表明该系统适用于实时智能电网交互式混合电动汽车充电应用。

English Abstract

This article proposes a widely linear complex-valued estimated-input-based least mean square (WLC-EILMS) control strategy for a grid-supportive photovoltaic (PV) battery system, aimed at supporting hydrogen production and hybrid EV charging stations. The charging system enables seamless transitions between grid-connected and islanded modes, ensuring continuous operation during grid disturbances. The proposed strategy effectively suppresses harmonic currents from nonlinear loads, maximizes PV power extraction through a feed-forward loop, and enables automatic grid resynchronization. In grid-connected mode, it ensures accurate current estimation under distorted conditions, while in islanded mode, it maintains stable power supply to both the electrolyzer and local loads. Comparative analysis confirms the superior dynamic performance of WLC-EILMS, with a steady-state error of 0.537 A, rise time of 3.799 ms, weight convergence in 66.680 ms, and recovery response of 58.765 ms. The method also provides load balancing, harmonic mitigation, reactive power compensation, and power factor correction, resulting in improved power quality. Simulation and experimental results confirm the robustness and effectiveness of the proposed system, achieving THD less than 5% in accordance with IEEE 519-2022 standards and demonstrating its suitability for real-time smart grid interactive hybrid EV charging applications.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务布局来看,这项针对光储氢一体化混合充电站的并离网控制技术具有显著的战略价值。该技术通过WLC-EILMS控制策略实现了光伏-储能-制氢-充电系统的无缝切换,这与我司在"光储充氢"多能互补领域的发展方向高度契合。

**技术价值层面**,该方案解决了多个核心痛点:首先,并离网自动切换和再同步功能可显著提升我司储能变流器PCS产品在微电网场景下的可靠性;其次,THD小于5%的电能质量指标符合IEEE 519-2022标准,这对我司光伏逆变器的谐波抑制能力提出了可量化的优化方向;第三,66.68毫秒的权重收敛速度和58.765毫秒的恢复响应时间,为我司开发快速动态响应的控制算法提供了性能基准。

**应用前景评估**,该技术在工业园区、高速服务区等场景具有较强的商业化潜力。特别是制氢与充电站的协同运行模式,能够有效平抑光伏波动性,提升系统经济性。这与我司iSolarCloud智慧能源管理平台的能量优化调度能力形成技术互补。

**技术挑战方面**,复值自适应滤波算法的工程实现需要高性能DSP或FPGA支持,这将增加硬件成本;同时,多能源形式的协调控制涉及电化学、电力电子等跨学科知识,需要我司加强系统集成能力。建议重点关注该算法在大功率场景下的扩展性验证,以及与现有STS静态切换开关产品的协同优化,形成差异化的"光储氢充"一体化解决方案。