基于分数阶超缠绕滑模控制的自治微电网中可再生能源驱动的电动汽车快速充电研究

《Sustainability》：SFOA-Optimized Fractional-Order Super-Twisting Sliding Mode Control for Sustainable Operation of a Wind–PV–ESS Microgrid Supplying a Fast EV Charging Station

　　**摘要**以可再生能源为动力的电动汽车充电可通过将低碳电力生产与充电需求相结合来支持可持续交通电气化。结合风能、太阳能和储能系统的自治微电网（MG）为此提供了实现路径，即使在电网接入受限的地区也是如此。然而，独立微电网的监测和管理可能颇具挑战，因为它们具有时变和非线性特征。太阳能和风能是微电网的主要电源。微电网的主要负荷为电动汽车充电站（EVCS），该充电站可快速充电且用电量很大。此外，储能系统（ESS）也被纳入微电网中。本研究评估了一种分数阶超缠绕滑模控制器（FOSTSMC），用于直流母线调节和储能辅助功率平衡，以支持可靠的基于可再生能源的电动汽车快速充电。FOSTSMC 方案包含三个关键参数，通过海星优化算法（SFOA）进行最优调优。针对风速和太阳辐射的变化，将 FOSTSMC 的响应与传统的比例积分（PI）控制器、超缠绕滑模控制器（STSMC）以及分数阶比例积分（FOPI）调节器进行了对比。使用 MATLAB/Simulink（R2023a 版本 9.14）对微电网进行了建模和仿真。结果表明，与其他控制器相比，所提出的 FOSTSMC 改善了微电网的暂态响应。所提出的最优 FOSTSMC 在峰值超调量方面较其他控制器的最佳值改善了 41.8%，在调节时间方面改善了 47.6%。此外，利用 NASA POWER 天气配置文件对太阳能辐照度和风速进行基于仿真的评估，以验证所提出系统的能量管理有效性。尽管风速、太阳辐射强度及其他参数发生变化，EVCS 充电过程和直流母线电压仍以最小的干扰跟踪了设定值。为验证 SFOA 的有效性，将其与粒子群优化（PSO）进行了对比。