高效双向DC-DC转换器控制技术在光伏集成电动汽车充电站中的应用：实时MBPC方法 Sara J. Ríos, Elio Sánchez-Gutiérrez, Síxifo Falcones

《World Electric Vehicle Journal》：High-Efficiency Bidirectional DC–DC Converter Control for PV-Integrated EV Charging Stations: A Real-Time MBPC Approach Sara J. Ríos, Elio Sánchez-Gutiérrez and Síxifo Falcones

　　

摘要

近年来，电动汽车（EV）充电基础设施的快速扩张以及可再生能源的日益普及，对高效且动态稳定的电力电子接口提出了更高要求。在光伏（PV）辅助的EV充电站和直流微电网中，双向DC-DC转换器（BDC）对于管理光伏阵列、电池储能系统与为EV充电器供电的直流母线之间的电力流动至关重要。本文提出了一种专为EV充电应用设计的新电压和电流控制方案，适用于光伏供电的直流微电网环境。基于转换器的详细数学模型，利用基于模型的预测控制（MBPC）技术开发了数字电流控制器和预测电压调节器。所提出的级联控制结构能够在代表EV充放电场景的动态负载变化下，实现精确的直流母线电压调节和无缝的双向电力流动。该控制方案在MATLAB/SIMULINK^?中进行仿真验证，并通过基于现场可编程门阵列（FPGA）的测试平台进行了实验验证，该平台集成了RT-LAB和RT-eFPGAsim环境。预测控制器在降压和升压模式下均实现了精确的电压调节，效率分别达到了97.07%和98.57%。实验结果表明，将MBPC技术与实时验证相结合，能够提供高性能、快速动态响应和计算效率，使得所提出的方法适用于集成可再生能源的EV充电站和下一代基于直流微电网的移动系统。