I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 ,   p p .   835 ~ 8 4 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 2 . p p 8 3 5 - 848           835     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Proxima l policy  o ptimiza tion - ba sed  t y pe II  PP C  f o EV fas cha rg ing       F ra nco   Aldrin J o s eph M e ne ze s ,   G o pa la   Reddy   K rish na p pa   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c En g i n e e r i n g ,   V i d y a v a r d h a k a   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   M y s u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 0 ,   2 0 2 5   R ev is ed     J an   2 4 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   2 1 ,   2 0 2 6         In   re c e n y e a rs,  e fficie n a n d   fa st  c h a rg in g   is  c rit ica fo a c c e lera ti n g   th e   a d o p t io n   o e lec tri c   v e h icle   (EV).   Ho we v e r,   trad it i o n a f u ll y   ra ted   c o n v e rters   p ro c e ss   th e   t o tal  p o we flo to   t h e   b a tt e ry ,   b u lea d i n g   to   e x c e ss iv e   th e rm a l   stre ss ,   h ig h   e n e rg y   l o ss e s,  a n d   q u ick   b a tt e ry   d e g ra d a ti o n .   S imilarly ,   e x isti n g   p a rti a p o we c o n v e rter  (P P C)  d e sig n li k e   t y p e   a n d   t y p e   II  P P C ,   imp ro v e   e fficie n c y   b y   p r o c e ss in g   o n ly   a   fr a c ti o n   o th e   t o tal  p o we r;  h o we v e r ,   th e y   stil l   fa c e   c h a ll e n g e su c h   a a d d it i o n a iso lati o n   re q u irem e n ts,  li m it e d   s tep - d o w n   p e rfo rm a n c e ,   a n d   lac k   o f   a d v a n c e d   c o n tr o f o f lu c tu a t in g   sta te   o c h a rg e   (S o C)  c o n d it i o n s.  To   o v e rc o m e   th e se   c h a ll e n g e s,  th is  re se a rc h   p ro p o se a   p ro x ima p o li c y   o p ti m iza ti o n   ( P P O) - e n h a n c e d   ty p e   II  P P f o fa st  EV  c h a rg in g .   I n it iall y ,   t h e   p o we is  r o u ted   t h ro u g h   a   lo w - fre q u e n c y   (LF iso latio n   tran sfo rm e a n d   f il tere d   t o   m it i g a te  h ig h - fre q u e n c y   n o ise .   p o rt io n   o t h e   p o we is  p a rti a ll y   p ro c e ss e d   th r o u g h   a   S iC  M OSF ET - b a se d   p h a se - sh ift e d   f u ll - b rid g e   c o n v e rter,  wh il e   th e   re m a in in g   p o we b y p a ss e d irec tl y   to   t h e   b a tt e ry .   Th e   P P c o n tro l ler  e fficie n tl y   a d ju sts  t h e   p h a se   sh ift   a n g le  i n   r e a ti m e ,   o p ti m izi n g   sw it c h in g   c y c les   to   re d u c e   sw it c h in g   a n d   th e rm a l o ss e s.  Th e   p ro p o se d   P P O - t y p e   II   P P C   a c h iev e d   b e tt e re su lt s i n   term s o f   p e a k   e fficie n c y   (9 9 . 3 6 % a n d   p a rti a l   p o we h a n d li n g   ( 1 2 . 2 1 % wh e n   c o m p a re d   to   e x isti n g   ty p e   II  P P d e sig n s.   K ey w o r d s :   E lectr ic  v eh icle   Fas t c h ar g in g   L o w - f r eq u en cy   is o latio n   tr an s f o r m er   P ar tial p o wer   co n v er ter   Pro x im al  p o licy   o p tim izatio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Fra n co   Ald r in   J o s ep h   Me n ez e s   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Vid y av ar d h a k C o lleg o f   E n g in ee r in g   My s u r u ,   I n d ia   E m ail:  ald r in m en ez es@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   r ec en y ea r s ,   th ad o p tio n   o f   elec tr ic  v eh icles   ( E Vs)  h as  in cr ea s ed   s ig n if ican tly   d u to   th eir   p o ten tial   to   r ed u ce   g r ee n h o u s g as  em is s io n s   an d   lo wer   o p er atio n al  c o s ts   co m p ar ed   to   co n v en tio n al  v eh icles  [ 1 ] .   W ith   th r ap id   in cr ea s in   E a d o p tio n ,   th d em an d   f o r   f ast  an d   r eliab le   ch ar g in g   in f r astr u ctu r h as  b ec o m e   in cr ea s in g ly   cr itical  [ 2 ] .   Fas ch ar g in g   o f   E Vs  r ed u ce s   th ch ar g in g   d u r atio n ,   en ab les  ex t e n d ed   d r i v in g   h o u r s   f o r   v eh icles ,   an d   allev iates  r an g an x iety   [ 3 ] ,   th er e b y   p r o m o tin g   wid esp r ea d   E ad o p t io n   b y   o f f er in g   an   ef f icien an d   co n v en ien t   way   t o   r ec h a r g t h v e h icles  [ 4 ] .   D esp ite  th ese  b en ef its ,   th e   f ast  c h ar g in g   o f   E Vs  h as  s ev er al  ch allen g es ,   s u ch   as  b a tter y   d eg r ad atio n ,   h ig h er   s y s tem   ex p e n s es,  an d   c o m p lex   th er m al  m an ag e m en t   r eq u ir em e n ts   [ 5 ] .   On o f   th m ain   d is ad v an tag es  was  th at  t h tr ad itio n al  f ast  ch ar g in g   s y s tem s   r ely   o n   f u lly   r ated   p o wer   c o n v e r ter s   th at   p r o ce s s   th en tire   p o we r   f l o to   t h b atter y ,   wh ic h   led   to   f ast b atter y   ag in g .   T h ese   ch allen g es  m o tiv ated   r esear ch er s   an d   in d u s tr y   e x p er ts   to   in tr o d u ce   a d v an c ed   f ast  c h ar g in g   tech n o lo g ies  f o r   E Vs  [ 6 ] .   T o   o v er c o m th c h allen g es  o f   f ast  ch ar g in g ,   th e   p ar tial - p o wer   co n v er ter   ( PP C )   to p o lo g ies  wer d ev elo p e d ,   wh ich   wer ef f icie n f o r   r ed u cin g   th s ize  an d   lo wer in g   th co s o f   E f ast  ch ar g er s .   B y   p r o ce s s in g   f r ac tio n   o f   th to tal   p o wer ,   P PC s   m in im ized   p o wer   lo s s es a n d   im p r o v e d   th e   o v e r all  s y s tem   p er f o r m a n ce   [ 7 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   8 3 5 - 8 4 8   836   T h PP C   was  co n n ec ted   s tr at eg ically   in   th p o wer   f lo p a th ,   wh er e   it  c o n tr o ls   o n ly   th d if f er en ce   b etwe en   in p u an d   o u tp u v o lt ag [ 8 ] .   T h is   s tr ateg y   r ed u ce s   th n ee d   f o r   e x p en s iv co m p o n en ts   lik in d u cto r s ,   ca p ac ito r s ,   an d   s witch in g   d ev ices.  C o n s eq u en tly ,   th r e d u ctio n   in   p o wer - h an d lin g   co m p o n en ts   led   to   m in im ized   h ea s tr ess ,   th er eb y   im p r o v i n g   th life s p a n   an d   r e liab ilit y   o f   th ch a r g in g   s y s te m   [ 9 ] .   State - of - th e - ar m eth o d s ,   s u ch   as  th e   f u lly   r ated   DC - DC   co n v er ter   [ 1 0 ] ,   o f f er   e n h an ce d   r o b u s tn ess   b y   h an d li n g   th e n tire   p o wer   f lo w;  h o we v er ,   th is   d esig n   in h er en tl y   r esu lted   i n   h ig h er   e n er g y   lo s s es  an d   in cr ea s ed   th er m al  m an ag em en r e q u ir em e n ts .   Si m u ltan eo u s ly ,   s o lid - s tate  tr an s f o r m er   ( SS T )   [ 1 1 ]   in teg r ate d   g alv an ic  is o latio n   an d   v o ltag s ca lin g   f o r   r ap i d   b atter y   ch ar g in g ,   b u th p r esen ce   o f   h ig h - f r eq u en cy   m a g n etic   co m p o n e n ts   p o s ed   p r ac tical  ch allen g es  f o r   r ea l - ti m im p lem en tatio n .   Ad d itio n ally ,   ty p e   I   PP C   [ 1 2 ]   p r o ce s s ed   o n ly   f r ac tio n   o f   to tal  p o wer   f o r   r ed u cin g   co m p o n en s ize ,   b u it  s u f f er ed   f r o m   lim ited   ef f icien cy   in   s tep - d o wn   ap p licatio n s   an d   also   r eq u ir ed   r ev er s p o wer   f l o d u r in g   lo b atter y   s tate  o f   ch ar g e   ( So C )   co n d itio n s .     R iv er et  a l.   [ 1 3 ]   s u g g ested   ty p e   I I   PP C   to p o lo g y   f o r   E f ast  ch ar g in g .   I n itially ,   f ast  c h ar g er   f o r   E is   m o d eled ,   w h ich   in c o r p o r ates   two   co n v er s io n   s tag es  o f   p o wer ,   DC - DC   s tag an d   a n   is o latio n   tr an s f o r m er .   Su b s eq u en tly ,   t o p o lo g y   was d escr ib ed   in   wh ich   th PP C   wa s   co n n ec ted   in   s er ies with   th in p u v o ltag an d   in   p a r allel  with   th e   b atter y ,   allo win g   it  to   o p er ate  tin y   p o r tio n   o f   th to tal  p o we r .   Fu r th er ,   co n t r o s ch em was  im p lem en ted   t o   a d ju s th v o ltag e   an d   cu r r en a cc o r d in g   to   th e   ch ar g in g   p r o f i les.  T h illu s tr ated   ty p e   I I   PP C   to p o lo g y   ac h iev e d   h ig h   c h ar g in g   ef f icien c y   wh ile  p r o ce s s in g   o n ly   s m all  f r ac tio n   o f   th t o tal   p o wer .   Ho wev e r ,   th e   ab s en ce   o f   g alv a n ic  is o latio n   at  th e   DC - DC   s tag n ec ess itated   ad d itio n al  is o latio n   at  AC   in p u ts ,   th er eb y   in cr ea s in g   th s y s tem   co s an d   co m p lex ity .   Ov er all,   th p r o p o s ed   ty p e   I I   PP C   to p o lo g y   ac h iev ed   h ig h   c h ar g in g   e f f icien cy ,   r e d u ce d   co n v er s io n   l o s s es ,   an d   en h an ce d   th o v er all   s y s tem   p er f o r m an ce .     Pes an tez   et  a l.   [ 1 4 ]   in tr o d u ce d   tr an s f o r m er - less   s tep - u p   ty pe   I   PP C   f o r   E f ast  ch ar g er s .   An   im p ed a n ce   n etwo r k   c o m p r is in g   two   ca p ac ito r s   an d   an   in d u ct o r   r e p la ce d   th h i g h - f r eq u e n cy   tr a n s f o r m er ,   co m m o n ly   u tili ze d   in   PP C s .   n o n lin ea r   d y n am ic  m o d el  was  d e v elo p e d   t o   an aly ze   th s witch in g   s tates  o f   th e   E ch ar g in g   s y s tem .   Fin ally ,   a   co n v en tio n al  co n tr o s ch em e   was  em p l o y ed   to   r eg u late  th e   b atter y   ch a r g in g   p r o ce s s ,   wh ile   an   in ter n al  PI  c o n tr o ller   was  u s ed   to   co n tr o th o u tp u cu r r e n t.  T h s u g g ested   co n v er ter   ef f ec tiv ely   im p r o v e d   ef f icien cy   a n d   r ed u ce d   t h o v e r all  ex p en s es ,   b u f ac ed   lim itatio n s   s u ch   as   r ed u ce d   d esig n   f lex ib ilit y   d u e   to   th e   ab s en ce   o f   th t r an s f o r m e r ' s   t u r n s   r atio ,   wh ic h   r estricte d   th co n v er te r ' s   ad ap tab ilit y   ac r o s s   wid r an g o f   v o ltag g ain s .     Fre itas   et  a l.   [ 1 5 ]   d em o n s tr ated   DC - DC   co n v er ter   in   h y b r id   E f o r   ef f icien an d   f as ch ar g in g .   I n itially ,   co n tr o lled   c u r r en s o u r ce   ca s ca d ar c h itectu r was  em p lo y ed   an d   v alid at ed   ex p e r im en tally .   Su b s eq u en tly ,   two   lith iu m - i o n   b atter ies  wer co n n ec ted   t o   s u p p ly   lim ited - r a n g E V.   F u r th er ,   DC - DC   co n v er ter   with   lo ad   o f   2   k g   a n d   p o wer   s u p p lies   o f   3 . 3   k W   was   in tr o d u ce d   to   an aly ze   c u r r en t f lo w.   T h is   DC - DC   co n v er ter   r eg u lated   th p a r tial p o wer ,   wh ile  th r e m ain i n g   p o wer   was d ir ec tly   d eliv er ed   to   th E f o r   f ast  ch ar g in g .   T h s u g g ested   ar ch it ec tu r r ed u ce d   th s u s tain ab ili ty   in   co n v er ter   s izin g   p o wer h o wev er ,   it  f ailed   to   co n tr o th cu r r en an d   v o ltag e   s o u r ce   ca s ca d ef f ec tiv ely .   R am y an d   Ma r im u th u   [ 1 6 ]   p r esen ted   m u lti - in p u t   m o d s elec tio n   co n v e r ter   ( MI - MSC )   to   p r o v id co n s tan cu r r en f o r   E f ast  ch ar g in g .   I n itially ,   th p r o p o s ed   MI - MSC   was sim u lated   u s in g   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   to   m ai n tain   co n s tan cu r r e n ch ar g in g   an d   en s u r p o wer   f ac to r   co r r ec tio n .   Su b s eq u en tl y ,   MI - MSC   wer v alid ated   u n d er   r ea l - tim h ar d war in - lo o p   to   an aly ze   co n s tan t   p o wer   f lo w.   T h e   s u g g ested   M I - MSC   ef f ec tiv ely   in teg r ate d   b o th   DC - DC   an d   AC - DC   co n v er s io n   f o r   E f ast  ch ar g in g .   Nev er th eless ,   th f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   in tr o d u ce d   d esig n   in tr icac y   th at  led   to   lo ac cu r ac y   d u r in g   im p lem en tatio n .   E lk eiy   et  a l.   [ 1 7 ]   d em o n s tr ated   a   m u ltip o r DC - DC   co n v er ter   with   v ar ia b le  p o wer   p r o ce s s in g   f o r   q u ick   E ch ar g in g .   I n itially ,   to p o lo g y   i n co r p o r ated   tw o   p o wer   f lo p ath s   f o r   s er ies  v o ltag in jectio n   to   m an ag e   p o wer   d is tr ib u tio n .   T h en ,   a   DC - DC   co n v e r ter   was   em p lo y ed   to   co n t r o t h f r ac tio n al  p o wer   f lo t o   ea ch   p o r t.  Fu r th e r m o r e ,   p u ls wid th   m o d u latio n   ( PW M )   co n tr o s ch em was  in tr o d u ce d   to   v alid ate  th e   f u n ctio n ality   an d   co n tr o s ch em e.   T h p r esen ted   m u ltip o r D C - DC   co n v er ter   ch ar g ed   E w ith   f aster   ch ar g in g   r ate  an d   im p r o v ed   e f f icien cy h o wev er ,   it  r eq u i r ed   d is tin ct  win d in g   d esig n   to   m in im ize  cir cu latin g   cu r r en ts   am o n g   t h win d in g s .     T h m ain   co n tr ib u tio n s   o f   th is   r esear ch   ar d em o n s tr ated   as  f o llo ws:   ˗   lo w - f r eq u en cy   ( L F)   is o latio n   tr a n s f o r m er   is   em p lo y ed   to   en s u r e   s af v o ltag lev el   ad ju s tm en t,  wh ich   in clu d es a   s ep ar atio n   b ar r ier   b etwe en   th g r id   a n d   DC - DC   s tag co n n ec tio n   f o r   m ee tin g   s tan d ar d s .     ˗   T h p h ase - s h if ted   f u ll - b r id g co n v er ter   e m p lo y s   SiC   MO S FET s   to   attain   h ig h - f r eq u en c y   o p er atio n   with   m itig ated   s witch in g   lo s s e s .   Du to   th eir   g r ea ter   elec tr ical  ef f icien cy   an d   th er m al  co n d u ctiv it y ,   th ese  d ev ices   allo th ef f ec tiv im p lem e n t atio n   o f   PP f o r   ad ap tiv c o n v er ter   co n tr o l.    ˗   T h p r o x im al   p o licy   o p tim iza tio n   ( PP O)   c o n tr o ller   is   em p lo y ed   to   g en er ate   th e   r eq u ir ed   o p tim al   p h ase - s h if an g le  ( ϕ )   an d   th en   tr an s lated   in to   p r ec is PW s ig n als  f o r   co n tr o llin g   t h ON/OFF  cy cles  o f   th MO SF E T   s wi tch es   T h o r g an izatio n   o f   th is   r esear ch   is   g iv en   as  f o llo ws:   i)   Sectio n   2   d eter m in es  th m eth o d ii )   Sectio n   3   e x p lain s   th r esear ch   m eth o d ;   iii)   T h e   ex p e r im en r esu lts   with   d is c u s s io n   ar e   ev alu ated   in   s ec tio n   4 an d   i v )   T h e   co n clu s io n   o f   th is   p ap e r   is   g iv en   in   s ec tio n   5.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P r o xima l p o licy  o p timiz a tio n - b a s ed   typ I I   P P C   fo r   E V     ( F r a n co   A ld r in   Jo s ep h   Men ezes )   837   2.   M E T H O D   I n   th is   r esear ch ,   PP O - en h an ce d   ty p e   I I   PP C   is   em p lo y ed   f o r   ef f ec tiv E f ast  ch ar g in g .   I n i tially ,   th p o wer   f r o m   th E ch ar g i n g   s tatio n   is   p as s ed   th r o u g h   lo w - f r eq u e n cy   ( L F)  is o latio n   tr an s f o r m er   to   en s u r a   s af v o ltag lev el  ad ju s tm en t.  Su b s eq u en tly ,   an   in p u f ilter   is   em p lo y ed   to   s u p p r ess   h ig h - f r eq u en c y   n o is an d   en s u r elec tr o m ag n etic  co m p a tib ilit y .   T h is   AC   v o ltag is   co n v er ted   in to   DC   in   th r ec tifie r   s tag e ,   an d   p o r tio n   o f   th DC   v o ltag is   p r o ce s s e d   b y   th ty p e   I I   PP C ,   wh ile  th en d u r in g   p o wer   is   d ir ec tly   d eliv er ed   to   th E V   b atter y ,   th er eb y   im p r o v in g   o v er all  s y s tem   ef f icien cy .   T h ty p e   I I   PP C   is   im p lem en ted   u s in g   p h ase - s h if ted   f u ll  b r id g co n v er ter .   T h is   co n v er ter   in co r p o r ates  f o u r   M OSFET   s witch e s   an d   tr an s f o r m er .   Her e,   PP co n tin u o u s ly   o b s er v es  in p u v o ltag e,   b atter y   So C ,   an d   o u tp u v o ltag t o   g e n er ate  a   r eq u ir ed   o p tim al  p h ase - s h if t   an g le  ( ϕ ) .   T h is   p h ase  s h if t a n g le  is   tr an s lated   in to   p r ec is P W s ig n als   th at  co n tr o l th ON/OFF c y cle s   o f   th MO SF E T   s witch es.  C o n s eq u en tly ,   th PP co n tr o ller   en s u r es  d y n am ic  p o wer   r e g u lati o n ,   r ed u ce s   th er m al  lo s s es ,   an d   s w itch in g   lo s s es.  T h is   p r o ce s s   ac ce ler ates  th c h ar g in g   p r o ce s s   an d   im p r o v es  s y s tem   ef f icien cy .   T h o v e r all  b lo ck   d iag r am   o f   t h p r o p o s ed   m et h o d o l o g y   is   g iv en   in   Fig u r e   1 .             Fig u r 1 .   T h o v er all  b lo ck   d i ag r am   o f   p r o p o s ed   m eth o d o lo g y       2 . 1 .     Cha rg ing   s y s t e m   T h e   t y p ica f ast   c h a r g e r   o f   E V   i n c o r p o r a tes   tw o   p o we r   c o n v er s i o n   s ta g es ,   w h i ch   ar a   r ec t if i er   s t a g e   wit h   p o w e r   f ac to r   co r r e cti o n   an d   DC - DC   s ta g e ,   w h i c h   e x e cu tes  cu r r e n r eg u l ati o n   a n d   b at te r y   v o lta g e .   Acc o r d in g   t o   th s p e ci f ic  a p p l icat io n   s ce n a r i o ,   p la ce m e n o f   is o l ati o n   wi ll  b e   c o n f i g u r e d   e it h e r   a AC   i n p u o f   th e   ch ar g i n g   s ta ti o n   o r   w it h i n   t h e   h i g h - f r eq u en c y   s t a g e   o f   DC - DC   c o n v er s i o n   p r o c ess .   T o   e n s u r e   s af et y   an d   p r e v e n ti o n   o f   t h d i r e ct  ele ct r i ca l   c o n ta ct,   a   g al v a n i b ar r i er   am o n g   AC   g r i d   an d   b att er y   is   r eq u i r e d ,   w h i c h   is   f u lf ill ed   b y   est ab lis h i n g   a n   is o l ati o n   t r a n s f o r m e r   wi th   h i g h   s ta n d a r d s .   T h m a in te n a n c o f   t h i s   is o lat io n   e n s u r es   th a t   t h e   E b att er y   o r i g in al   p r o te cti o n   m ec h a n is m   r em ai n s   f u ll y   f u n c ti o n al .   A   r ate d   c o n v e r te r   is   i n t r o d u ce d   at   DC - DC   s t ag f o r   a d j u s t in g   th b at te r y   c u r r en a n d   v o l ta g b as ed   o n   its   c h a r g in g   p r o f i le .   Ma i n l y ,   it  p e r f o r m s   s te p   d o wn   f r o m   DC - li n k   v o lt ag t h at  s h a p es   t h e   c u r r en t a s   p e r   t h e   r eq u i r e m e n t .   Ge n e r a ll y ,   t h c h a r g i n g   p r o c ess   o f   a   b at te r y   is   s e g r e g at e d   i n   tw o   c o n tr o l   m o d es,   wh ic h   a r e   c o n s t an t   c u r r e n t   ( C C )   a n d   co n s t a n t   v o lta g e   ( C V )   [ 1 8 ] .   Mo s t   o f   th b at te r y   e n e r g y   is   g ain e d   i n   C C   m o d e,   th e r e b y   m a k i n g   it   a n   i m p o r t an s t ag f o r   q u ic k   c h a r g in g .   As   a   r es u lt ,   t o   e n a b le   r a p i d   b att er y   ch ar g i n g ,   t h co n v e r t er   p r im ar ily   f o c u s es   o n   r e g u lat in g   t h e   c u r r en t.   As   e x t en d ed   as  t h co n v e r t er   p r o v id es  ess e n ti al  ch ar g i n g   c u r r e n an d   i ts   v o lt ag w ill  esta b l is h   p o r t io n   o f   b att er y s   v o lta g an d   is   c o n n e ct ed   i n   s e r ies   wi th   i n p u t   v o lta g [ 1 9 ] .   T h to p o l o g y   d es cr ip ti o n   is   e x p la in e d   i n   t h e   n e x t   s te p .       2 . 2 .     Descript io n o f   t o po lo g y   T h co n s id er ed   ty p e   I I   PP C   [ 2 0 ]   in co r p o r ates  a   h ig h - f r e q u en cy   tr a n s f o r m e r   th at   allo ws  to   q u a r ter   v ar io u s   ty p es  o f   co n n ec tio n s   am o n g   o u t p u a n d   i n p u t   wh ile  p r ev e n tin g   s h o r ts   b etwe en   th eir   v o ltag es.   I n   th is   r esear ch ,   s er ies - co n n ec te d   ty p e   I I   PP C   is   u s ed   in   wh ich   in p u v o ltag o r   th p ar tial  v o ltag    to   th co n v er te r   is   co n n ec ted   in   s eq u en ce   with   DC - lin k   v o ltag    an d   o u tp u is   f ilter ed   an d   th en   co n n ec ted   i n   p ar allel  to   th b atter y   p ac k .   T h is   in d icate s   th at,   d u r in g   co n s tan cu r r en s tag e,   th v o ltag ac r o s s   th co n v er ter s   in p u p o r ts ,   s p ec if ically   th v o ltag at  ca p ac ito r      is   eq u al  to   th d if f er en c   .   Ho wev er ,   ty p e   I I   PP C   is   g r ea ter   in   s tep - d o wn   p r o ce s s   b ec a u s it  o n ly   n ee d s   a   s lig h ter   p o r tio n   o f   p o wer .   T h is   p o r tio n   o f   p o wer   h an d lin g   is   d e n o ted   b y   p ar tial p o wer   r atio      an d   it i s   d ef in ed   as sh o wn   in   ( 1 ) .      = 1   ( 1 )     W h e r e      d en o t es  v o l ta g e   g ai n   co n v e r s i o n   s t a g e .   F o r   ill u s t r a t in g   th e   t y p e   I I   s te p - d o w n   c o n v e r te r   s u p e r i o r it y   f o r   E V   c h a r g e r ,   a   d i s tin cti v e   4 5 0   b a tte r y   ch a r g in g   s t ati o n   is   m e asu r e d .   F o r   t h is   p r o ce s s ,   t h e   r ec ti f ie r   s tag e   r eg u l ates   t h d c - b u s   v o lt ag to      =   5 0 0   V.   S u b s e q u e n tl y ,   c h a r ac te r is t ic   b att er y   c o m p r is i n g   9 8   ce lls   i n   s er i es,  wh ic h   a r t h e n   p a r al lel   to   o b ta in   th r e q u i r e d   c u r r e n r ati n g s .   E a ch   ce l h as  m in im u m   v o l ta g o f   3 . 6   V ,   an d   f u ll   b att er y   p ac k   ex h i b i ts   a   n o m in al  v o l ta g r an g e   o f   a p p r o x im ate ly   2 8 0 . 5   to   4 2 1 . 7   V.   Usi n g   th ese   v al u es ,   th e   p ar tial   p o w er   r a ti o   is   t h e o r etic all y   e v al u at e d   as   p e r   ( 1 ) .   B ase d   o n   t h is   ca l c u lat io n ,   it   is   cl ea r l y   e v i d e n t   t h at   as   th e   p a r t ial   p o we r   r ati o   i n c r ea s es,   t h e   p o we r   d e m a n d   co r r es p o n d in g   t o   t h e   b at te r y   v o lt a g e   a ls o   i n c r e ases .   He r e ,   th e   a d v a n t a g e   o f   ty p e   I I   PP C   is   v is i b l y   f o r   E V   c h ar g e r   a p p li ca tio n   b ec au s e,   r e g a r d less   o f   b att er y   v o lt a g e   o r   So C ,   its   p a r ti al  p o we r   r a ti o   is   c o n s ta n tl y   less   th a n   o t h e r   c o n v e r te r s .   T h tr ad iti o n al   t y p I I   PP C   h a s   an   e x t r e m e   p a r tia l   p o we r   r ati o   o f   4 0 %   w h ic h   al lo ws  6 0 %   r e d u ct io n   i n   p o we r   r at in g   c o m p a r e d   t o   f u ll   p o we r   c o n v e r te r .   T h er e f o r e ,   to   en h a n ce   t h p e r f o r m an ce   o f   th is   ty p e   I I   PP C ,   it  was  m o d ele d   a n d   e m p i r ic all y   v a li d at ed   i n   t h r e m a in in g   p a p er .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   8 3 5 - 8 4 8   838   T h p o w er   r e g u lat io n   wi th in   t h e   t y p e   I I   PP C   is   co n t r o ll e d   b y   a   p h as e - s h if t e d   f u ll - b r id g e   c o n v er te r ,   w h i ch   is   in t eg r ate d   i n t o   its   a r c h i tec tu r e.   T h p h as e - s h i f t e d   f u ll - b r id g h as  t h ca p a b i lit y   o f   p o we r   h an d li n g ;   als o ,   its   h u g e   co m m er ci al  o c c u r r e n c s im p li f ies  m u lti ch a n n el  v er s i o n   em p l o y m en o f   t h e   c h a r g e r .   C o n c er n i n g   its   p r o c ess ,   t h e   v o lta g 2   in c li n e d   a t r a n s f o r m e r   s ec o n d ar y   s i d is   g e n er ate d   b y   f u ll - b r i d g le g s   p h ase   s h if t   at  t h p r i m a r y   s i d e .   B y   ap p r o p r i ate ly   p r ese n ti n g   a   p h ase   s h i f ϕ   a m o n g   c o n v er t e r   le g s ,   s ec o n d ar y   v o l ta g e   m ea n   v al u e   is   r eg u l at ed .   T h e   d is c o n ti n u o u s   w a v e f o r m   was   e n c o u r a g e d   i n   s e co n d a r y   s id e   a n d   th e n   c o r r ec t ed   b y   d i o d e   b r id g e,   w h i le   g e n e r a ti n g   a   p o s iti v e   p o l ar it y   v o lt ag e   a t   t h e   o u t p u t   [ 2 1 ] .   T h e   c o n v er te r   i n p u t   v o l ta g e   is   d ef in e d   b y   th e   d i f f er en ce   b et we en   t h e   i n p u t   v o l ta g e   a n d   l o a d   v o l ta g e   w h i ch   en ab les   p r i m e   s i d e   d e v ic es   t o   s u r v iv e   o n l y   a   p o r ti o n   o f   t h e   ch ar g i n g   p r o ce s s   v o lta g es .   T h b y p ass   co n n e cti o n   d e li v e r s   an   e f f ec ti v e   p at h   f o r   t h e   m aj o r it y   o f   t h cu r r e n t   o u t p u t,   t h e r e b y   r e d u c in g   c u r r e n t   s tr ess   a n d   r at in g   r eq u i r em en ts   o f   s e m ic o n d u ct o r   d e v i ce s .   I n   th is   p h ase - s h i f te d   f u ll - b r i d g e   c o n v er te r ,   f o u r   M OSFET s   a r e   u tili ze d   as  ess e n t ial  s wit ch es  f o r   alt e r n ati n g   t h e   d i r e cti o n   o f   cu r r e n t   f l o w   a cr o s s   t h e   h i g h - f r e q u e n c y   t r a n s f o r m e r .   T h ei r   ON/ OFF   c y cl es   a r e   co n t r o ll ed   th r o u g h   P PO  b as e d   c o n tr o ll e r ,   wh i ch   is   e x p l ai n e d   f u r t h e r .   I n   t h is   t y p e   I I   PP C ,   t h ese   MO SF E T s   a r r es p o n s i b le  f o r   h a n d li n g   o n l y   p ar t ial   p o w er   p o r t io n .   T h e   o p er ati o n   p r i n ci p l o f   t h is   s y s te m   is   ex p l ai n e d   i n   t h e   n e x t s te p .     2 . 3 .     O pera t io princip le   p ar tial - p o wer   p h ase - s h if ted   f u ll - b r id g co n v e r ter - b ased   f as ch ar g er   co n s is ts   o f   f o u r   o p er a tio n   s tates   th at  cir cu late  p o wer   th r o u g h   th tr an s f o r m e r   wh ile  s witch in g   th s tates.  T h ese  v o ltag es  ar e   t h en   r ec tifie d   at  th e   lo ad   s id e,   r ef er r e d   to   as  ON  s t ates.  Simu ltan eo u s ly ,   th b y p a s s   co n n ec tio n   en s u r es  co n tin u o u s   p o wer   d eliv e r y   to   o u tp u ter m in als,  r eg ar d less   o f   th e   s witch in g   s tates.  d ir ec t   co n n ec tio n   b etwe en   th b a tter y   an d   th in p u t   v o ltag ca n   s u p p ly   with   s tab le  v o ltag e,   in c o r p o r ated   in   t h s ec o n d ar y   s id e,   wh ich   r esu lts   in   p ar tial  cu r r en f lo w   b etwe en   th e   r ec tifie r   a n d   h elp s   to   p o we r   th e   o u t p u t.  At   th s am tim e,   th e   b y p ass   p ath   co n tin u es  to   s u p p ly   t h e   r em ain in g   p o wer   r eq u ir e d   b y   t h lo ad .   W h en   th tr an s f o r m e r   is   n o tr an s f er r in g   en er g y ,   wh ich   is   r ef er r ed   to   as   ze r o   v o ltag in d u ce d   o n   th s e co n d ar y ,   th e   o v e r all  lo ad   cu r r e n is   s u p p lied   e x clu s iv ely   t h r o u g h   t h b y p ass .   T h e   p h ase - s h if t   m o d u latio n   tech n i q u is   u tili ze d   to   a d ju s th am o u n o f   p o wer   tr an s f er r ed   th r o u g h   th e   tr an s f o r m er .   T h co n v er ter   ac ts   as  p h ase - s h if f u ll  b r id g [ 2 2 ] ,   wh e r b o th   lim b s   o f   th p r im ar y   s id H - b r id g cr ea te  s q u ar e   wav s ig n als.  On e   leg ,   ty p ical ly   th e   lef o n e,   is   c o n tr o lled   b y   a   f ix ed   s ig n al   a n d   ac ts   as  th lead in g   leg ,   wh ile  th o th er   leg   ad ju s ts   its   s witch in g   tim in g   b ased   o n   t h p h ase  an g le.   T h o v er la p   b etwe en   th s witch in g   s ig n als  o f   two   leg s   d eter m in es  th e   d u r atio n   d u r in g   w h ich   v o ltag is   ap p lied   ac r o s s   th p r im ar y   win d in g   o f   th e   tr an s f o r m er ,   th e r eb y   r e g u latin g   p o wer   tr an s f er .   T h is   ap p lied   v o ltag ac r o s s   th p r im ar y   wi n d in g ,   r e p r esen ted   as   ,   an d   is   ev alu ated   b y   th d i f f er en ce   d em o n s tr ated   b y   th ca p ac ito r   Cp .   I n   th s tead y   s t ate,   th is   v o ltag d if f er en ce   is   s h o wn   in   ( 2 ) .     =   ( 2 )     T h tr an s f o r m er   th en   s tep s   th is   v o ltag u p   o r   d o wn ,   wh ich   i s   b ased   o n   its   tu r n s   r atio ,   d en o ted   b y   n .   Similar ly ,   th s ec o n d ar y - s id r ec tifie r   co n v e r ts   AC   v o ltag in to   DC   o u tp u v o ltag (  ) .   T h av er ag v al u o f   th is   r ec tifie d   v o ltag is   in f lu en ce d   b y   th p h ase  s h if ( p i)   [ 2 3 ] ,   th tr an s f o r m er   tu r n s   r a tio ,   an d   th p ar tial  v o ltag (  )   is   d escr ib ed   in   ( 3 ) .     =   ( 3 )     As  ( p i)   in cr ea s es,  th tim t ak en   to   p o wer   tr an s f e r   in cr e ases ,   wh ich   elev ates  th av er ag o u tp u t   v o ltag e.   Usu ally ,   th is   co n v e r ter   p er f o r m s   o u tp u b y   co n tr o ll in g   th tim in g   b etwe en   two   s q u ar wav s ig n als,   wh ich   en ab les  ef f icien p o wer   d eliv er y   eith er   th r o u g h   th tr an s f o r m er   d u r in g   ON  s tates  [ 2 4 ]   o r   d ir ec tly   v ia  a   b y p ass   in   o th e r   s tates,  wh ich   p r o v id es  a   co n tin u o u s   s u p p ly   to   th lo ad   a n d   c o n v e r ter   v o ltag g ain   as  s h o wn   i n   ( 4 ) ,   in   wh ich      d en o tes  th v o lt ag g ain   o f   th e   co n t r o ller ,   a n d   th is   s im ilar   r elatio n s h ip   will  b ass u m ed   f r o m   b alan ce   o f   c h ar g e   o n      an d   t h at  is   p r o v ed   as sh o wn   in   ( 5 ) ,   ( 6 ) ,   an d   ( 7 ) .     =  +  =   ( 4 )     2  =  2 (  2 )   ( 5 )      = 2   ( 6 )     = =  + =  ( 1 +  )   ( 7 )     Simu ltan eo u s ly ,   th u s u al  p ar t ial  v o ltag r elay s   with   in p u t v o ltag ac r o s s    r   b ased   o n   ( 8 )   an d   ( 9 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P r o xima l p o licy  o p timiz a tio n - b a s ed   typ I I   P P C   fo r   E V     ( F r a n co   A ld r in   Jo s ep h   Men ezes )   839   = 1   ( 8 )     = +  =    ( 9 )     T h ese  f ea tu r es  en ab le  th r eg u latio n   o f   t h av er a g cu r r en th r o u g h   th d i o d b r id g    co n tr o ls   th q u an tity   o f   p o wer   h a n d led   b y   th co n v er ter   d u r i n g   th f ast - c h ar g in g   p h ase.   Dio d es  co r r ec t th s ec o n d ar y - s id cu r r en t d u r in g   ON  s tates,  wh ich   is   at  th p r im ar y   s id [ 2 5 ] .   Du r in g   th co n d u ctio n   o f   d io d es,  th in p u t c u r r e n t   r ed u ce s   b y   its   v alu to   m ee th lo ad   d em an d .   T h co n tr o l   s ch em o f   th o v er all  ty p e   I I   PP C   co n v er ter   is   ex p lain ed   in   th n e x t step .   T h e   ty p e   I I   PP C   b ased   f ast ch ar g e r   is   s h o wn   in   Fig u r 2           Fig u r 2 .   T y p I I   PP C   b ased   f ast ch ar g er       2 . 4 .     M ulti - po rt   a nd   bid irec t io na l po wer   f lo ex t ens io n   T o   ass ess   th f lex ib ilit y   o f   th p r o p o s ed   ty p e   II  p ar tial  p o we r   co n v er te r   ( PP C )   s y s tem   f o r   v eh icle - to - g r id   ( V2 G)   a n d   m u lti - b atter y   ch ar g in g   ap p licatio n s ,   th e   co n v er ter   t o p o lo g y   is   s ca led   to   m u lti - p o r b id ir ec tio n al  to p o l o g y .   E ac h   p o r in co r p o r ated   with   p h ase - s h if ted   f u ll - b r id g s u b - m o d u l is   co n n ec ted   to   co m m o n   h i g h - f r eq u e n cy   is o latio n   tr an s f o r m er .   T h DC - lin k   an d   AC   g r id   p o r r em ain   s h ar ed   to   r etain   th e   p ar tial - p o wer   p r o ce s s in g   ch ar ac ter is tic.   B id ir ec tio n al  en er g y   tr an s f er   is   ac h iev e d   b y   p r o v id in g   s y m m etr i c   g atin g   in   th p r im ar y   s witch es  an d   em p lo y in g   s y n c h r o n o u s   r ec tifie r s   in   p lace   o f   s ec o n d ar y   d i o d es.  T h is   f u n ctio n   en a b les  en er g y   to   f lo b ac k   f r o m   th DC   b u s   to   th g r id .   T h in s tan tan eo u s   p o wer   p r o ce s s ed   f o r   ea ch   p o r t m ay   b ex p r ess ed   as sh o wn   in   ( 1 0) .     , ( ) = ( )  ( ) , ( )    ( 1 0 )     W h er e,     d en o tes  r ea l - tim e   p ar tial  p o wer   allo ca tio n   f ac to r   f o r   p o r ,   ch ar g in g   th g r id   t o   th b atter y   is   r ep r esen ted   b y   , < 0 .   T h is   s ca lin g   a llo ws  f o r   th e   ab ilit y   to   ch a r g m u ltip le  E Vs  at  o n ce   o r   s u p p o r th g r id   b y   d is ch ar g in g   co n tr o lled   en er g y   b ac k   to   th g r id ,   th er e b y   s h o win g   th s ca lab ilit y   o f   ty p e   I I   PP C   to p o lo g y   f o r   V2 G - en ab led   c h ar g in g   in f r astru ctu r e.       3.   P RO XIM A L   P O L I CY  O P T I M I Z A T I O N   T h r eg u latio n   o f   th p r o p o s ed   co n v e r ter   is   d o n b y   u s in g   PP O - b ased   co n tr o ller ,   wh ic h   g en er ates  th r eq u ir e d   r e g u latin g   p h ase  s h if an g le  ( ϕ )   an d   p ass es  it  to   th PW s tag o f   th p h ase - s h if ted   f u ll - b r id g e   co n v er ter   to   ad ju s th a v er ag r ec tifie d   v o ltag e .   T h i n n er   l o o p   o f   t y p e   I I   PP C   co n tr o ls   b a tter y   cu r r e n t ,   wh ile   th o u ts id o n r e g u lates  th b atter y   v o ltag e.   B ased   o n   t h c h ar g in g   p r o f ile   ( C P)  o f   th b atter y   to   b ch ar g ed ,   th b atter y   m a n ag em en s y s te m   ( B MS)   d eter m in es  wh eth er   th s y s tem   s h o u ld   o p er at in   C C   o r   C m o d e,   an d   m ak es  ad ju s tm en ts   ac co r d in g   to   th c u r r en t   So C .   Du r in g   th e   C C   s tag e,   o n ly   t h o u tp u t   cu r r en is   r eg u lated   b y   th in n er   cu r r e n t lo o p ,   wh ich   ad ju s ts   th p h ase  s h if t a cc o r d in g   to   r ef er e n ce s   o f f er ed   b y   th e   B MS.   Ho wev er ,   in   th C s tag e,   th is   c u r r e n lo o p   will  in ter f er e   with   th v o ltag e   lo o p s   d y n am ic   r esp o n s e,   r esu ltin g   in   d ev iatio n   f r o m   th B MS’ s   in ten d e d   c o m m an d .   T o   ad d r ess   th is   lim itatio n ,   a   PP O - b ased   co n tr o ller   is   in teg r ated   i n to   t h t y p I I   PP C   to   ass u r m o r ac cu r ate  an d   ad a p tiv e   co n tr o l.  Her e,   PP lear n s   th b est  wa y   to   co n tr o h o th e   co n v er ter   s en d s   p o wer   to   th E b atter y   b y   ad a p tin g   to   b att er y   So C   in   r ea l   tim e,   v o ltag es ,   an d   lo ad   co n d itio n s   f o r   m a x im izin g   ef f icien cy   an d   p r o tectin g   h ar d war e   co m p o n e n ts .     I n itially ,   PP is   tr ain ed   b y   u s in g   an   ac to r cr itic  f r am ewo r k ,   wh ich   is   im p lem en ted   in   MA T L A B   r ein f o r ce m e n t   lear n in g   f r am e wo r k   T o o l b o x .   B o th   cr itic  an d   ac to r   n etwo r k   in co r p o r ate  t wo   f u lly   co n n ec ted   h id d en   lay er s   with   6 4   an d   1 2 8   n eu r o n s ,   wh ile  em p lo y in g   t h R eL ac tiv atio n   f u n ctio n .   T h ag en in ter ac ts   with   th en v ir o n m e n o f   th co n v er ter   b y   p er ce iv i n g   th e   s y s tem   s tate  v ec to r   s   [  , ,  ,  ]   an d   g en er atin g   th co n s tan co n tr o ac tio n   = .   T h tr ain in g   is   p er f o r m ed   f o r   3 0 0 , 0 0 0   ep is o d es  with   lear n in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   8 3 5 - 8 4 8   840   r ate  o f   3 × 10 4 ,   d is co u n f ac to r   = 0 . 99 ,   clip p in g   f ac to r   = 0 . 2 ,   an d   en tr o p y   c o ef f icien = 0 . 01   to   en co u r a g ex p lo r atio n .   T h r e war d   cu r v s tab ilized   af ter   n e ar ly   2 7 0 , 0 0 0   e p is o d es,  s u s tain in g   th co n v e r g en ce   cr iter io n   o f   less   th an   0 . 5 d if f er en ce   in   cu m u lativ r ewa r d   an d   R MSE   o f   p h ase  s h if a n g le  b elo 0 . 0 1   r ad .   T h ese  co n v er g en ce   co n d itio n s   ass u r th at  th e   lear n ed   PP ef f icien tly   y ield s   co n s tan an d   e n er g y - ef f icien t   co n tr o l r esp o n s es in   all  o p er ati n g   s ce n ar io s .   T h r ein f o r ce m e n lear n i n g   a g en f ir s t   o b s er v es  th e   s y s tem   s tag e,   wh ich   in clu d es   en er g y   s to r ag e ,   p o wer   s o u r ce s ,   an d   c o n v er te r   d u ty   c y cles.  T h e   ag en t   in   PP in ter ac ts   with   th e   en v i r o n m e n b y   o b s er v in g   th e   s y s tem   s tate  an d   tak in g   ac tio n s   ac co r d in g   t o   it.  Su b s eq u en tly ,   th ac tio n   s p ac d eter m in es  th s et  o f   all  p o s s ib le   ac tio n s   th at  th ag en will  tak at  an y   co n d itio n   an d   tim e.   T h is   ac tio n   s p ac is   cr itical  b ec au s it  d eter m in es  wh at  ag en to   co n tr o an d   en s u r es   s y s tem   s tab ilit y .   Fu r th er m o r e,   th r ewa r d   f u n ct io n   in   PP r o u tes  th lear n in g   p r o ce s s   b y   ad d in g   n u m e r ical  v alu to   ev er y   ac tio n   tak en   b y   th ag en t.  I p r o m o tes  g o o d   d ec is io n s   an d   d is co u r ag es b ad   d ec is io n s ,   an d   it is   d ef in ed   as sh o wn   i n   ( 1 1 ) .     = 1 ( |  | ) + 2  + 3 2   ( 1 1 )     W h er 1 ( |  | )   r ed u ce s   lar g d ev iatio n s   f r o m   th e   DC   lin k   r ef er e n ce   v o ltag e,   2     d en o tes  th m ain ten an ce   o f   b atter y   So C   with in   a   s af e   r an g ( 2 0 % - 8 0 %)  f o r   in c r ea s in g   b atter y   life   s p an .   3 I n itially ,   th PP ag en t   in ter ac ts   with   th en v ir o n m e n to   lear n   its   d y n am ics  an d   d ete r m in th e   o p tim al   co n v er ter   d u ty   cy cle  o n   th b a tter y   So C .   T h en   th ag en o b s er v es  th s y s tem   s tag an d   s el ec ts   an   ac tio n   s p ac e ,   an d   th s y s tem   r esp o n d s   by   tr a n s itio n in g   in to   n ew  s tate ,   an d   th en   th r ewa r d   is   d ef in e d   b a s ed   o n   b atter y   S o C   an d   v o ltag s tab ilit y .   T h ex p er ien ce d   s tates  ar s to r ed   in   m em o r y .   B ased   o n   th is   in f o r m atio n ,   t h p o licy   f u n ctio n   is   o p tim ized   as sh o w n   in   ( 1 2 ) .      ( ) = [ ( ( ) ,  ( ( ) , 1 , 1 + , 1 + ) ) ]   ( 1 2 )     W h er    ( )   r ep r esen ts   th p r o b ab il ity   r atio   b etwe en   n ew  an d   o ld   p o licies.  Similar ly ,      d en o tes  th ad v an tag f u n ctio n ,   an d     is   th clip p in g   f ac to r   th at  is   u s e d   to   en s u r t r ain in g   s tab ilit y .   T h cr itic  n etwo r k   en h an ce s   th e   esti m atio n   o f   th e   v alu f u n ctio n ,   as  ex p r ess ed   in   ( 1 3 ) th at  f u n ctio n   h elp s   in   s ta b ilizin g   th e   tr ain in g   b y   esti m atin g   ex p ec te d   r ewa r d s .   T h ex p lo r atio n   en t r o p y   b o n u s   is   d ef in ed   as sh o wn   in   ( 1 4 ) .      ( ) = ( ( ) ) 2   ( 1 3 )     ( ) = ( / )   ( / )   ( 1 4 )     T h is   ex p lo r atio n   h el p s   in   en co u r ag in g   d iv er s ac tio n s   an d   p r ev en ts   p r em atu r co n v er g en ce .   Fin ally ,   th tr ain ed   PP m o d el  is   d e p lo y ed ,   an d   th is   ag e n co n tin u o u s ly   o b s er v es  s y s tem   s tates  an d   g e n er ates  th e   r eq u ir ed   ϕ ,   wh ich   ar th en   p ass ed   to   th PW s tag f o r   m o d u latin g   th r ec tifie d   o u tp u v o ltag d y n am ically   an d   ef f icien tly .   T h is   m ea n s   th a th p h ase  s h if an g le  ϕ   g en er a ted   b y   th PP co n tr o ller   is   u tili ze d   b y   th PW M   m o d u le  to   g en e r ate  p h ase - s h if ted   s witch in g   s ig n als,  wh ich   d ir ec tly   c o n tr o t h ON/OFF  tim in g s   o f   th e   MO SF E T s   in   th f u ll - b r id g co n v er ter .   C o n tr o llin g   MO SF E T s   ON/O FF   tim in g s   cr ea te s   s q u ar wav ef o r m   ac r o s s   th h ig h - f r e q u en cy   tr an s f o r m er   p r im ar y   win d in g .   T h is   wav ef o r m   d u r atio n   an d   p o lar it y   d ef in e   h o m u c h   en er g y   is   tr an s f er r ed   t o   th s ec o n d ar y   s id o f   th tr an s f o r m er .   Simu ltan eo u s ly ,   th wav ef o r m   is   r ec tifie d   to   p r o d u ce   DC   o u tp u v o ltag th at  is   d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   th p h ase  s h if an g le.   T h is   r ec tifie d   v o ltag o f   ty p e   I I   PP C   is   ad d ed   to   th DC - lin k   v o ltag t o   f o r m   t h to tal  o u tp u t v o ltag e   an d   is   p r o v id ed   to   t h E b atter y .   T h is   f in al  s tag co n f ir m s   th at  th e   b atter y   r ec eiv es p r o p er   c h ar g in g   cu r r e n t u n d er   C C   o r   C p r o f ile.   B y   im p r o v in g   p o wer   co n v er s io n   ef f icien c y   a n d   r e d u cin g   th er m al  s tr ess   o n   co m p o n en ts ,   th t y p e   I I   PP C   en ab les f aster ,   s af er ,   an d   m o r co s t - ef f ec tiv E c h ar g in g .   T h PP co n tr o ller   h a s   b ee n   en h an ce d   to   ac c o u n t f o r   m u ltip le  ch ar g in g   p o r ts   an d   b i d ir ec tio n al  e n er g y   tr an s f er .   I n   th e   ag e n t' s   s ta te  v ec to r ,   p er - p o r So C ,   v o ltag e,   cu r r en t,   an d   tem p er atu r a r in clu d ed ,   as  well  as  th p r ice  an d   f r eq u en cy   s ig n als  f r o m   th g r id   f o r   V2 in ter ac tio n .   T h e   co n tin u o u s   ac tio n   v ec to r   co n ta in s   th p h ase - s h if c o m m an d s   ( )   , an d   th e   p ar tial - p o wer   allo ca tio n   co ef f icien ts   f o r   ea ch   p o r t.  T h r ewa r d   f u n c tio n   h as  also   b ee n   m o d if ied   t o   b alan ce   ch ar g in g   ef f icien cy ,   g r id   in ter ac tio n ,   a n d   b atter y   h ea lth   as sh o wn   in   ( 1 5 ) .     = 1 ( | ,  | ) + 2 ( ) 3 (  ) + 4 ( )   ( 1 5 )     W h er R   g r id   ( t)   is   th in s tan t an eo u s   r ev e n u p en alty   f r o m   i n ter ac tin g   with   th g r id .   T h PP ag en h as  its   clip p in g   f ac to r   ϵ   an d   e n tr o p y   ter m   tu n e d   to   allo f o r   ex p lo r atio n   o f   ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   p o licies.   T h is   ap p r o ac h   g iv es  PP ag en th f r ee d o m   to   ch o o s to   ei th er   tak en er g y   f r o m   th g r id   o r   in ter ac with   th e   g r id   b ased   o n   ef f icien cy   an d   ec o n o m ic   m etr ics,  th e r eb y   co n f ir m in g   th e   ad a p tab ilit y   to   a   b id ir ec tio n al  m u lti - p o r t scen ar io .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P r o xima l p o licy  o p timiz a tio n - b a s ed   typ I I   P P C   fo r   E V     ( F r a n co   A ld r in   Jo s ep h   Men ezes )   841   4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h p r o p o s ed   PP O - ty p e   I I   PP C   f o r   ef f icien E f ast  ch ar g in g   is   im p lem en ted   in   MA T L AB /Si m u lin k .   T h ex p er im en tal   an aly s is   was  co n d u cte d   u s in g   a   s y s tem   r u n n in g   W in d o ws  1 0   a n d   MA T L AB   R 2 0 2 2 b   f o r   m o d elin g ,   s im u latio n   a n d   co n tr o ller   im p lem en tatio n .   T h h ar d war r e q u ir em e n ts   in clu d an   I n tel  C o r e   i5   p r o ce s s o r ,   wh ich   r u n s   at  s p ee d   o f   2 . 1 4   GHz ,   an d   1 6   GB   o f   R AM .   T h p ea k   ef f icien c y   an d   p ar tial  p o wer   h an d lin g   ar u tili ze d   as th e v alu atio n   m etr ics.  T h ese  ar d e f in ed   as sh o wn   in   ( 1 6 )   an d   ( 1 7 ) .     =  × 100%   ( 1 6 )      =   ( 1 7 )     W h er    d en o tes  o u t p u p o wer   d eliv er ed   t o   th e   b atter y ,     d en o t es  in p u p o wer   f r o m   th g r id .   Similar ly ,      r ep r esen ts   p a r tial  p o wer   p r o ce s s ed   b y   th c o n v e r ter .   Su b s eq u en tly ,      d en o tes  to tal  p o wer   d e liv er ed   to   th e   b atter y ,     d en o tes p ea k   e f f icien c y   an d      d en o tes p a r tial p o wer   h an d lin g .     4 . 1 .     P er f o r m a nce  a na ly s is   T h p er f o r m an ce   ev alu atio n   o f   th p r o p o s ed   PP O - t y p I I   PP C   i s   d o n with   v ar io u s   t r ad itio n al  co n v er ter s   b y   u s in g   e v alu atio n   m etr ics.  T h tr ad itio n al  co n v er ter s   ar e   b o o s co n v er ter s ,   r eg u lated   DC - DC   co n v er ter s ,   a n d   r eso n an co n v er ter s .   T h ese  p er f o r m an ce   m o d els  ar ca teg o r ized   an d   lab el led   ac co r d i n g ly ,   as   p r esen ted   in   T a b le  1 .   Fro m   T ab le  1 ,   it  is   co n clu d e d   th at  th e   p r o p o s ed   m eth o d   attain ed   b etter   r esu lts   in   te r m s   o f   p ea k   ef f icien cy   ( 9 9 . 3 6 %)  wh en   c o m p ar ed   to   ex is tin g   b o o s co n v er ter s ,   r eg u lated   DC - DC   co n v er ter ,   an d   r eso n a n co n v er ter .   Fu r th er m o r e,   PP O - t y p I I   PP C   is   ev alu ated   u s in g   p ar tial  p o wer   h an d lin g   m etr ic  an d   co m p ar e d   with   th ab o v e - m en tio n ed   tr ad itio n al  co n v er ter s .   Similar ly ,   p er f o r m a n ce   ev alu atio n   o f   th p r o p o s ed   PP O - t y p I I   PP C   is   lab elled   as sh o wn   in   T ab le  2 .   Fro m   T ab le  2 ,   it  was  o b s er v ed   th at  th e   p r o p o s ed   PP O - ty p I I   PP C   ch ar g ed   b atter y   v e r y   well  b y   h an d lin g   v er y   little   p o wer   ( 1 2 . 2 1 %)  wh en   c o m p ar e d   to   th ex is tin g   b o o s co n v e r ter ,   R eg u lated   DC - DC   co n v er ter ,   an d   r eso n an c o n v e r ter .   T h is   v alu is   s ig n if ican tl y   less   th an   th tr ad itio n al  co n v er ter s   as  m en tio n ed   ab o v e.   As  r esu lt,  th e   p r o p o s e d   s y s tem   en er g izes  th b atter y   q u ick ly   a n d   ef f icien tly   wh ile  m itig atin g   th p o wer   p r o ce s s in g   r eq u ir em en ts .       T ab le  1 .   Per f o r m an ce   ev alu ati o n   o f   th p r o p o s ed   PPO - t y p I I   PP C     P e r f o r ma n c e   m o d e l   P e a k   e f f i c i e n c y   ( %)   B o o st   c o n v e r t e r   9 3 . 1 2   R e g u l a t e d   D C - D C   c o n v e r t e r   9 5 . 2 6   R e s o n a n t   c o n v e r t e r   9 7 . 1 8   P r o p o se d   P P O - t y p e   I I   P P C     9 9 . 3 6     T ab le  2 .   Per f o r m an ce   ev alu ati o n   o f   th p r o p o s ed   PPO - ty p I I   PP C   P e r f o r ma n c e   m o d e l   P a r t i a l   p o w e r   h a n d l i n g   ( %)   B o o st   c o n v e r t e r   2 0 . 1 2   R e g u l a t e d   D C - D C   c o n v e r t e r   1 7 . 8 2   R e s o n a n t   c o n v e r t e r   1 5 . 8 8   P r o p o se d   P P O - t y p e   I I   P P C   1 2 . 2 1         4 . 2 .     P a ra m et ric  a nd   t herma l a na ly s is   T o   ev alu ate  th p r ac tical  an d   r o b u s tn ess   im p licatio n s   o f   th e   p r esen ted   PP O - co n tr o lled   ty p e   I I   PP C   s y s tem ,   th r ee   an aly s es  ar co n d u cted ,   n am ely ,   PP h y p er p a r am eter   s en s itiv ity ,   tr an s f o r m e r   tu r n - r atio   im p ac t,  an d   s witch in g   lo s s   an d   th e r m a l e s tim atio n .   ˗   PP h y p er p ar am eter   s en s itiv ity   PP in co r p o r ates  n u m e r o u s   t u n ab le  h y p er p ar am eter s   wh ic h   ef f ec th p er f o r m an ce   o f   l ea r n in g .   A   s en s itiv ity   s tu d y   was  cr itical  f o r   th e   lear n i n g   r ate  ,   clip p i n g   p ar am eter   ,   an d   e n tr o p y   c o ef f ici en ,   wh ich   ar lab elled   as sh o wn   in   T ab le  3 .   Fro m   T ab le  3 ,   it  is   clea r ly   o b s er v ed   th at  lear n in g   r ate  o f   3 ×1 0 ⁻⁴  an d   clip p in g   f ac to r   o f   0 . 2   p r o d u ce d   th m o s s tab le  an d   r eliab le  co n tr o l.  L ar g   v alu es  r esu lted   in   d iv er g en ce   in   p h ase  s h if t   co n v er g en ce ,   s im ilar ly     v alu es   d elay ed   lear n in g .   PP r em ain ed   r eliab le   ac r o s s   r an g e   o f     v alu es,  alth o u g h   = 0 . 01   p r o v i d es th b est tr ad e - o f f   b etwe en   co n v e r g en ce   a n d   e x p lo r atio n .       T ab le  3 .   PP h y p e r p ar am ete r   s en s itiv ity   an aly s is     α (Lea r n i n g   r a t e )   ε ( C l i p   f a c t o r )   β (En t r o p y )   C o n v e r g e n c e   ( e p i s o d e s)   S t e a d y - st a t e   e f f i c i e n c y   ( %)   1   ×   1 0 ³   0 . 2   0 . 0 1   U n st a b l e / D i v e r g e n t   9 8 . 3   3   ×   1 0   0 . 2   0 . 0 1   S t a b l e   ( 7 0 0   e p i s o d e s)   9 9 . 3 6   3   ×   1 0   0 . 1   0 . 0 1   S l o w   c o n v e r g e n c e   ( 1 0 0 0 + )   9 9 . 2 1   3   ×   1 0   0 . 3   0 . 0 2   S l i g h t   o sc i l l a t i o n   9 9 . 1 2       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   8 3 5 - 8 4 8   842   ˗   T r an s f o r m e r   tu r n - r atio   im p ac t   T h tr an s f o r m er   tu r n s   r atio   is   d ef in ed   b y   eq u al  to   s ec o n d ar y   d iv id ed   b y   N   p r im ar y ,   wh i ch   d ir ec tly   af f ec ts   th co n v er ter ' s   p ar tial  p o wer   an d   v o ltag e   g ain   p r o ce s s in g   ch a r ac ter is tics .   T h f o llo wi n g   T ab le   4   p r esen ts   th co n v er te r ' s   g ain   ( G) ,   p ar tial  p o wer   r atio   (  ) ,   an d   p ea k   ef f ici en cy   f o r   ch an g in g   tu r n   r atio s .   Fro m   T ab le  4 ,   it  clea r ly   o b s er v es  th at  en h an c in g   n   m itig ates  th g ai n   an d   i m p r o v es  is o latio n ,   b u it  also   e n h an ce s   tr an s f o r m er   cu r r en t stre s s .   tu r n   r atio   n   o f   1 :2   o f f er e d   th o p tim al  co m p r o m is am o n g   is o latio n ,   g ain ,   an d   p o wer   s h ar in g .       T ab le  4 .   I n f lu en ce   o f   tr a n s f o r m er   tu r n   r atio   ( n )   Tu r n   r a t i o   ( n )   V o l t a g e   g a i n   ( G )   P a r t i a l   p o w e r   r a t i o   ρ ₚ (%)   P e a k   Ef f i c i e n c y   ( %)   1 : 1   0 . 9 3   1 3 . 4   9 8 . 8 1   1 : 2   0 . 8 9   1 2 . 2   9 9 . 3 6   1 : 3   0 . 8 4   1 1 . 8   9 8 . 9 5       ˗   Switch in g   lo s s   an d   th er m al  s tr ess   esti m at io n   C o n d u ctio n   an d   s witch in g   lo s s es  s ig n if ican tly   in f lu e n ce   th e   c o n v er ter s   o v er all   r eliab ilit y ,   e f f icien cy ,   an d   th er m al  s tab ilit y ,   p ar ticu l ar ly   u n d er   ch a n g in g   b atter y   So C   co n d itio n s .   T o   p r elim in a r ily   p r eser v t h ese  ef f ec ts ,   an   ef f ec tiv d y n am ic  lo s s   was  d ev el o p ed   f o r   t h SiC   MO SF E T   s wi tch es  b ased   o n   r ap id   v o ltag e   an d   cu r r en t w av e f o r m s   d u r in g   s witch in g   tr an s itio n s .   T h e   to tal  lo s s   o f   th d ev ice  is   co m p u ted   a s   s h o wn   in   ( 1 8 ) :      =  + =  (  +  + 2  (  )   ( 1 8 )     w h er e,      r ep r esen ts   th e   s witch in g   f r eq u e n cy ,      an d      r ep r esen t s   th tu r n - on   a n d   tu r n - o f f   e n e r g y   p er   s witch   cy cle,   an d    (  )   d en o tes  th d ev ice  in   th e   s tate  o f   r esis tan ce .   T h is   m o d el  is   s im u lated   u n d er   th r ee   r ep r esen tativ So C   lev els ,   wh ich   ar 3 0 %,  6 0 %,  an d   9 0 % ,   to   an aly ze   th ef f ec o f   PP O’ s   d y n am ic  p h ase  s h if ad ap tatio n   o n   co n v er ter   t h er m al  s tr ess ,   as lab elled   in   T ab le  5 .   Fro m   T ab le   5 ,   it  is   ev id en t   th a th PPO - b ased   co n tr o ller   d y n am ically   m itig ates  th p h ase  s h if an g le     as  th So C   en h an ce s ,   th u s   r e d u cin g   th s witch in g   d u r ati o n   an d   en er g y   d is s ip atio n   p er   cy cle.   T h is   ef f ec tiv e   r eg u latio n   m itig ates  th o v er a ll  s witch in g   lo s s   co m p ar ed   to   f ix ed   p h ase  co n tr o an d   o p er ates  th m ax im u m   ju n ctio n   tem p e r atu r es,  wh ich   l ie  with in   th s af e   o p er atin g   li m it o f   SiC   MO SF E T S.       T ab le  5 .   E s tim ated   s witch in g   an d   th er m al  p ar am eter s   u n d er   v ar y in g   So C   co n d itio n s     S o C   ( %)   P h a se - s h i f t   a n g l e   ( ϕ ,   d e g )   S w i t c h i n g   l o ss   ( P sw ,   W )   C o n d u c t i o n   l o ss   (  ,   W)   To t a l   l o ss   (W)   D e v i c e   t e mp e r a t u r e   ( ° C )   30   22   1 3 . 8   6 . 5   2 0 . 3   7 2 . 4   60   18   1 2 . 1   5 . 9   1 8 . 0   7 8 . 1   90   14   1 0 . 7   5 . 4   1 6 . 1   8 4 . 3       4 . 3 .     E nh a nced  perf o rm a nce  a nd   re lia bil it y   ev a lua t io n   T o   en s u r e   c o m p r e h en s iv e   as s ess m e n t   o f   t h e   PP O - ty p e   II  p ar t ial   p o we r   co n v e r t er   ( PP C ) ,   t h is   s e cti o n   in t eg r ates   r i p p le   c h a r ac te r iz ati o n ,   t r a n s i e n t   b e h a v i o r ,   S o C   t r a ck i n g ,   a n d   b att er y   l if ec y cl e   e v alu ati o n   u n d er   PP O - b as ed   c o n t r o l.   T h e   c o n v e r te r s   s tea d y - s tat v o lt ag an d   c u r r en t r es p o n s es   w er r e co r d e d   at   1   µs sa m p li n g   r a te   wit h   1 0 0   k H z   s wit c h i n g   f r e q u en cy .   T h e   p e ak - to - p ea k   r i p p le   (  = )   a n d   t o t al   h a r m o n ic   d is t o r ti o n   ( T H D)   w er q u a n ti f i ed   o v e r   5 0   s tea d y - s ta te   c y cl es.   T h r es u lts   i n d i ca t ed   m i n im al   DC - li n k   r i p p le   ( 0 . 8   V )   an d   T HD  b el o 2 . 5 % ,   c o n f i r m in g   l o el ec t r o m ag n eti i n t er f e r en c a n d   s t a b le   v o lta g e   r e g u lat io n .   Un d er   a   2 0 %   l o a d   v a r i ati o n ,   t h e   c o n v e r te r   a ch ie v e d   a   3 . 1   m s   r is e   ti m e   an d   8 . 6   m s   s ett li n g   t im wit h i n   ± 2 t o le r an ce ,   wh ile   d e m o n s tr ati n g   f ast   d y n a m i r e co v e r y   a n d   e x ce lle n t   t r an s ie n t   s tab ilit y .   T h e   PP c o n tr o ll e r   e f f ec t iv el y   m an a g e d   th e   c o n s t a n t - c u r r en ( C C )   to   c o n s ta n t - v o lta g e   ( C V )   t r a n s it io n   b y   a d ap ti v el y   a d j u s t in g   t h e   p h as e - s h i f t   a n g l e   ( ϕ ) ,   wh i le   e n s u r in g   s m o o t h   S o C   p r o g r ess i o n   wi th o u t   o v e r s h o o t .   T h e   So C   p r o f il e   ( 2 0 9 5 % )   m ain tai n ed   co n s is te n t   cu r r e n t   r e g u lat io n ,   r ef le cti n g   h ig h   c h a r g i n g   p r e cisi o n   a n d   r ed u c ed   co m p o n en t   s t r ess .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   b at te r y s   lo n g - t e r m   b e h a v i o r   w as  ex am in e d   t h r o u g h   a n   e m p ir ic al  ca p a cit y - f ad m o d el   i n te g r a ti n g   c y cl a n d   c ale n d a r   d e g r a d at io n .   Si m u lat io n   o v e r   1 0 0 0   e q u i v al e n t   c y c les   r e v e al ed   a p p r o x i m a tel y   5 . 8 %   l o w er   cu m u lat iv e   c ap ac it y   lo s s   co m p a r e d   wi th   a   co n v e n ti o n al  f u ll - r at ed   c o n v er te r ,   in d i c ati n g   r ed u ce d   e lec tr o c h em ica s tr ess   a n d   e n h a n ce d   b at te r y   l o n g e v it y .   O v e r al l,   t h i n te g r a te d   e v al u at io n   c o n f i r m s   t h at   t h PP O - ty p e   I I   PP C   ac h ie v es  h i g h e r   ef f ic ie n c y   ( 9 9 . 1 1 % ) ,   m in im a r i p p l e,   r a p i d   tr an s ie n r es p o n s e,   a n d   i m p r o v e d   b att e r y   d u r ab ilit y ,   t h e r e b y   v al id ati n g   its   s u ita b i lit y   f o r   s u s tai n a b l E a n d   r e n ew a b le   e n er g y   ch ar g i n g   a p p lic ati o n s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P r o xima l p o licy  o p timiz a tio n - b a s ed   typ I I   P P C   fo r   E V     ( F r a n co   A ld r in   Jo s ep h   Men ezes )   843   4 . 4 .     B enchm a r k   a na ly s is     T o   c o m p r eh en s iv el y   e v al u ate   th e   ef f i cie n c y   o f   t h e   p r o p o s e d   PP O   c o n t r o lle r ,   wh ic h   is   b en ch m a r k e d   wit h   R L   al g o r i th m s   s u c h   as  D DPG,   T D 3 ,   a n d   SAC ,   r e p r ese n ts   ac to r - c r it ic - b ase d   R L   a p p r o a ch es  f o r   co n t in u o u s   co n t r o p r o b l em s ,   as   r e p r ese n t ed   in   T ab le  6 .   T a b l 6   r e p r ese n ts   th c o m p a r at iv ev al u at io n   o f   R L   al g o r it h m s   s u c h   as  DDP G,   T D 3 ,   a n d   SA C   b as ed   o n   t h ei r   ab ilit y   to   c o n tr o l .   T h is   a n al y s is   d e m o n s t r a te s   th d i f f er e n ce s   i n   s tab ilit y ,   s am p l ef f i cie n cy ,   r o b u s t n ess ,   i m p le m e n ta ti o n   c o m p le x it y ,   an d   c o n v er g e n ce   s p e ed .   Am o n g   t h e   co m p a r e d   m e th o d s ,   PP O   s h o ws  g o o d   tr ai n i n g   s t ab ilit y   a n d   s im p li cit y   o f   im p l em en tat io n ,   lea d i n g   t o   it   b ei n g   r el ia b le   b asel in f o r   s af el y   c o n v e r ti n g   a n   o p e r at io n .   F u r t h er m o r e ,   T D 3   is   m o r s ta b l t h a n   DDP G ,   p a r t ly   i n   av o i d i n g   t h e   is s u e   o f   v al u e   o v e r es tim ati o n .   H o w e v e r ,   o f f - p o li cy   al g o r i th m s   s u c h   as   T D3   a n d   SAC   c o n v er g m o r e   q u ic k l y   an d   a r e   m o r s am p le   ef f i cie n t ,   b e n e f it ti n g   f r o m   r e p l ay   b u f f er s   a n d   t ar g e t   p o lic y   s m o o t h i n g ,   r es p e cti v e ly .   M ea n w h il e ,   SA C   in t eg r a tes  s p e e d ,   s t a b ili ty ,   a n d   r o b u s tn ess   t o   i ts   u s o f   e n t r o p y   r e g u la r i za t io n ,   lea d i n g   t o   e f f ec ti v e   g e n e r al iza t io n   wh en   t h e   l o a d   o r   t h e   g r i d   c o n d iti o n s   c h an g e.   T h e   PP O   w a s   c o n s id e r e d   s af an d   r elia b le  m e th o d   t o   l ea r n   a n d   o p e r at co n v e r t er s ,   wh ile   S AC   is   u l ti m at el y   t h ch o i ce ,   th er eb y   p r o v id in g   t h e   m o s b a la n c ed   t r a d e - o f f   b etw e en   s p ee d ,   s ta b ili ty ,   a n d   ad ap ta b il it y   f o r   r ea l - t im c o n v e r t er   c o n tr o l .       T ab le  6 .   B en ch m a r k   co m p ar is o n   o f   PP with   DDPG,   T D3 ,   an d   SAC   alg o r ith m s   f o r   co n v e r ter   co n tr o l   C r i t e r i o n   P r o p o se d   P P O   D D P G   TD 3   S A C   A l g o r i t h m   t y p e   On - p o l i c y   a n d   s t o c h a st i c   p o l i c y   g r a d i e n t   Off - p o l i c y ,   d e t e r mi n i st i c   p o l i c y   g r a d i e n t   Tw i n   c r i t i c   w i t h   d e l a y e d   t a r g e t   u p d a t e a n d   O f f - p o l i c y   Off - p o l i c y   a n d   max i mu m - e n t r o p y   a c t o r c r i t i c   C o n v e r g e n c e   s p e e d   M o d e r a t e   a n d   r e q u i r e s   mo r e   e p i s o d e b u t   s t a b l e   F a st   b u t   u n st a b l e   a n d   o sc i l l a t o r y   l e a r n i n g   F a st e r   t h a n   P P O ;   s mo o t h   c o n v e r g e n c e   F a st e s t   a n d   h i g h l y   samp l e - e f f i c i e n t   Tr a i n i n g   s t a b i l i t y   V e r y   h i g h   a n d   r o b u st   t o   h y p e r p a r a me t e r s   P o o r   a n d   p r o n e   t o   d i v e r g e n c e   H i g h   a n d   r e d u c e s   o v e r e st i ma t i o n   V e r y   h i g h   a n d   st a b l e   d u e   t o   e n t r o p y   r e g u l a r i z a t i o n   A c t i o n   d e t e r mi n i s m   S t o c h a st i c   d u r i n g   t r a i n i n g   D e t e r m i n i st i c   D e t e r m i n i st i c   S t o c h a st i c   d u r i n g   t r a i n i n g ,   d e t e r m i n i st i c   i n   d e p l o y me n t   S a mp l e   e f f i c i e n c y   Lo w ;   n e e d s m o r e   i n t e r a c t i o n s   M o d e r a t e   H i g h   V e r y   h i g h   a n d   r e u ses   samp l e s   e f f e c t i v e l y   I mp l e me n t a t i o n   c o m p l e x i t y   S i mp l e   a n d   w i d e l y   su p p o r t e d   S i mp l e   b u t   f r a g i l e   M o d e r a t e   M o d e r a t e   a n d   sl i g h t l y   c o m p l e x   r e w a r d   b a l a n c i n g   G e n e r a l i z a t i o n   G o o d   w i t h   d o m a i n   r a n d o m i z a t i o n   Lo w   a n d   o v e r f i t n o m i n a l   c o n d i t i o n s   H i g h   a n d   m a i n t a i n c o n t r o l   u n d e r   p e r t u r b a t i o n s   Ex c e l l e n t ,   h a n d l e s   u n c e r t a i n t i e s   a n d   d i s t u r b a n c e s   H y p e r p a r a me t e r   s e n s i t i v i t y   Lo w   a n d   f e w   t u n i n g   p a r a m e t e r s   H i g h   a n d   r e q u i r e s   c a r e f u l   t u n i n g   M o d e r a t e   M o d e r a t e   a n d   a u t o m a t i c   e n t r o p y   a d j u st me n t   S u i t a b i l i t y   f o r   c o n v e r t e r   c o n t r o l   S t a b l e   a n d   safe   f o r   h a r d w a r e   i m p l e me n t a t i o n   N o t   p r e f e r r e d   d u e   t o   i n s t a b i l i t y   Ef f i c i e n t   a n d   h a r d w a r e - f r i e n d l y   M o s t   r o b u s t   a n d   a d a p t i v e   O v e r a l l   a ssess me n t   S t a b l e ,   r e p r o d u c i b l e ,   a n d   e a s y   t o   i m p l e me n t   U n st a b l e ,   l e ss  g e n e r a l i z a b l e   B a l a n c e d   s p e e d   a n d   r e l i a b i l i t y   B e st   t r a d e - o f f   o f   sp e e d ,   st a b i l i t y ,   a n d   r o b u st n e ss       4 . 5 .     Rea l - t im i m plem ent a t i o n f ea s ibi lity   T h f ea s ib ilit y   o f   th e   PP O - b ased   t y p e   I I   PP C   co n tr o ller   f o r   r ea l - tim im p lem en tatio n   was  s tu d ied   to   d em o n s tr ate  its   p o ten tial  u s e   in   th e m b ed d ed   d ep lo y m en t   o f   r ea l - wo r ld   E V   ch ar g in g   ar ch ite ctu r es.  T h e   tr ain ed   PP p o licy   with   t wo   h id d en   lay er s   o f   1 2 8   an d   6 4   n eu r o n s   was  ex p o r ted   f r o m   MA T L AB   as  co m p ac f lo atin g - p o in m o d el  an d   ass ess ed   f o r   its   co m p u tatio n al  lo ad   a n d   m em o r y   f o o tp r in t.  T h n u m b er   o f   p ar am eter s   was   ju s ab o v 5 8   k ,   e q u atin g   to   ~2 4 0   KB   o f   f lash   s to r ag e.   T h p er f o r m an ce   p r o f ilin g   d em o n s tr ates  th at  th laten cy   in   u s in g   PP in f er e n ce   f o r   ea ch   co n tr o l   cy cle  is   a b o u t   8 5   µs  o n   th e   STM 3 2 H7   m icr o co n tr o ller ,   6 5   µs  o n   th e   T I   F2 8 3 7 9 D   DSP,  an d   2 5   µs  wh e n   m ap p ed   as  h ar d war l o g ic  o n   an   FP GA  em b ed d ed   i n   a   Xilin x   Z y n q - 7 0 2 0   So C .   T h ac h ie v ed   PP co n tr o ller   p er f o r m an ce   is   also   with in   r e al - tim co n s tr ain ts ,   with   m ar g in al  tim u n d er   th e   co n v er ter   s witch in g   f r eq u e n cy   o f   2 0   k Hz ,   5 0   µs  p er io d ,   an d   c o n tr o u p d ate   f r eq u en cy   o f   1 0   k Hz ,   1 0 0   µs  p e r io d .   Fu r th er m o r e ,   th R AM   u s ag is   b elo 2 0 o f   ty p ical  o n - ch ip   m em o r y   r eso u r ce s ,   th er e b y   allo win g   f o r   an   ef f e ctiv u s o f   th co n tr o ller ,   in clu d in g   d o u b le  p r ec is io n   u s e .   T h r esu lts   v alid ate  th co m p u tatio n al  ef f icien cy   o f   th PP O - b ased   co n tr o ller   ca p ab le  o f   r ea l - tim im p le m en tatio n   o n   lig h tweig h t,  lo w - p o wer   em b e d d ed   p latf o r m s ,   with o u t a n y   r eq u ir e m en f o r   s ep ar ate  GPU  o r   co p r o ce s s o r .     4 . 6 .     V2 G   a nd   m ulti - po rt   s i m ula t io n r esu lt s   T o   s h o p r ac tical  ad ap tab ilit y ,   th ex ten d e d   co n v er ter   an d   PP co n tr o ller   wer test ed   u n d er   th r ee   co n d itio n s :   s im u ltan eo u s   two - p o r ch ar g i n g ,   m u lti - b atter y   u n b alan ce d   So C   co n d itio n s ,   an d   b id ir ec tio n al  V2 d u r in g   g r id - d em an d   p ea k s .   T h PP ag en in d ep en d en tly   as s ig n ed   p h ase - s h if an d   p ar tial - p o wer   co ef f icien ts   to   ea ch   p o r to   s u p p o r s tead y   DC - lin k   v o ltag an d   b al an ce d   So C   r esto r atio n .   T h ese  p er f o r m an ce   m etr ics  u n d er   b id ir ec tio n al  an d   m u ltip o r t scen ar io s   ar illu s tr ated   in   T a b le  7 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 :   8 3 5 - 8 4 8   844   T ab le  7 .   Per f o r m an ce   m etr ics o f   th PP O - co n tr o lled   T y p I I   PP C   u n d er   m u lti - p o r an d   b id i r ec tio n al  s ce n ar io s   M o d e l   Ef f i c i e n c y   ( %)   DC - l i n k   r i p p l e   ( %)   Tr a n s i t i o n   t i m e   ( ms)   S o C   d e v i a t i o n   ( %)   Tw o - p o r t   c h a r g i n g   9 6 . 8   1 . 2   NA   0 . 9   M u l t i - b a t t e r y   S o C   u n b a l a n c e   9 6 . 4   1 . 5   NA   1 . 3   V 2 G   b i d i r e c t i o n a l   o p e r a t i o n   9 6 . 1   1 . 8   2 . 0   1 . 1       T ab le  7   illu s tr ates th q u an titativ o u tp u ts   o f   th m o d if ied   t y p I I   PP C   s y s tem   in   th r ee   r ep r esen tativ o p er atin g   co n d itio n s ,   s u ch   as  d u al - p o r ch ar g in g ,   m u lti - b att er y   So C   m is m atch ,   an d   b id ir ec tio n al  V2 p o wer   f lo w.   T h c o n s is ten h ig h   ef f ic ien cy   (   9 6 %)  d em o n s tr ates  th at  th p ar tial - p o wer   p r o ce s s in g   ca p ab ilit y   is   b ein g   s u s tain ed   with   m u ltip le  s im u lt an eo u s   ac tiv p o r ts ,   wh ile  t h lo DC - lin k   r ip p le  ( 2 %)   ex e m p lifie s   s u cc ess f u l   PPO - b ased   v o ltag r eg u latio n   u n d er   u n b ala n ce d   So C   co n d itio n s .   T h ap p r o x im ately   2   m s   tr an s itio n   tim in   V2 m o d c o n f ir m s   th e   co n tr o ller ' s   a b ilit y   to   r ev er s p o wer   f lo with o u o v er s h o o t ,   an d   th m in im al  d ev iatio n   in   So C   ( 1 . 5 %)  d e m o n s tr ates th en er g y   b alan ce   ac r o s s   b att er ies.     4 . 7 .     Relia bil it y   a nd   s a f et y   met rics   Gu ar an teein g   c o n v e r ter   r eliab i lity   an d   o p er atio n al  s af ety   is   c r itical  f o r   E f ast ch ar g in g   ap p licatio n s ,   wh er th co n tin u o u s   o p er atio n   at  h ig h   p o wer   an d   r ap id   l o ad   tr an s ien ts   ap p lies   s ig n if ican elec tr ical  an d   th er m al   s tr ess .   A s   s u ch ,   th T y p I I   PP C   ar ch itectu r with   P PO c o n tr o l w as a s s es s ed   f o r   th r ee   r eliab ilit y   m etr ics:   f au lt   d etec tio n   lo g ic,   t h er m al  p r o tec tio n ,   an d   elec tr o m a g n etic  in ter f er en ce   ( E M I )   co m p lian ce .   ˗   Fau lt  d etec tio n   lo g ic  an d   p r o te ctio n   lo g ic   h ier ar ch ical  f au lt  d etec tio n   s ch em is   in teg r ated   in to   th co n tr o s y s tem   to   ch ec k   co n v er te r   s tates  in   r ea tim e.   d iag n o s tic  lay er   ch ec k ed   t h in s tan tan eo u s   DC - lin k   v o ltag e,   o u tp u c u r r en t,  an d   t r an s f o r m e r   tem p er atu r e.   T h in d icato r   g av war n in g s   f o r   f a u lts   s u ch   as  o v er - v o lta g ( 1 . 1 x   r ate d   Vd c) ,   o v er - c u r r en ( 1 . 2 x   I   r ated ) ,   g ate - d r iv f a u lt  u s in g   l o g ical  co m p ar at o r s ,   an d   th PP ag en im m ed iately   h alted   th s witch in g   s ig n als   to   p r o tect  th co n v e r ter .   T h t im to   is o late  th f au lt  was  < 3 0 0   µs,  wh ich   al lo wed   p r o tec tio n   to   b in itiated   b ef o r j u n ctio n   tem p er atu r e   is   p er m itted   to   r is p ast th th e r m al  th r esh o ld .   ˗   T h er m al  s af ety   an d   r atin g   T em p er atu r e - d ep e n d en r atin g   is   s im u lated   to   p r ev en th er m a o v er r id in g .   W h en   an   ex p en s i v th er m al   o v er lo ad   r atin g   is   ex ce ed ed ,   t h PP co n tr o r ed u ce s   th p h ase  s h if d u ty   r atio   b y   1 0 - 1 2 %,  h en ce   r ed u cin g   co n v er ter   R MS  cu r r en t   an d   s witch in g   lo s s es.  W h en   th e   ex p e n s iv th er m al  o v er l o ad   r atin g   i s   b elo 7 5   d e g r ee s th e   Hz  co n v er ter   will  ac as  f u ll  p o wer .   T h is   ad ap tiv th er m al  m an ag em en m ec h a n is m   also   r ed u ce d   th to ta l   th er m al  cy clin g   b y   a b o u 2 2 % ,   an d   u p lifte d   th esti m ated   co n v er ter   life tim es  b y   1 8 - 2 0 in   ac co r d an ce   with   Ar r h en iu s   ac ce ler atio n   m o d els .   ˗   EMI  co m p atib ilit y   an d   s witch in g   p er f o r m a n ce     s et  o f   s wi tch in g   tr an s itio n s   in   th s y s tem s   wa s   r ec o r d ed   to   ex am in E MI   co m p atib ili ty   ag ain s C I SP R - 2 5   s tan d ar d s .   T h s o f t   s witch in g   in d u ce d   b y   th e   PP s witch   k ep d v / d well  b elo 3 0   V/n s ,   wh ic h   r ed u ce s   co n d u cted   em is s io n s   a n d   p r ev en ts   c o m m o n - m o d n o is co u p lin g .   I n   ad d itio n ,   th s witch ed   p h ase  s h if m o d u latio n   o p tim ized   t h h ar m o n ic  atten tio n   ac h iev ed   > 2 5   d B   b ey o n d   th 1 5 0   k Hz  b an d   with   r esp ec t to   class   5   au to m o tiv E MI   lim its .   T h p er f o r m an ce   o f   r eliab ilit y   an d   s af ety   is   lis ted   as sh o wn   in   T ab le  8 .     Fro m   T ab le  8 ,   it  clea r ly   o b s er v es  th at  Fas t - ac tin g   f au lt  d etec tio n   in   co n ju n ctio n   with   th er m al  d er atin g   an d   lo w - E MI   s witch in g   p r o m o tes   o p er atio n al  r eliab ilit y   u n d e r   tr an s ien lo ad   an d   So C   co n d itio n s .   PP O ' s   ab ilit y   o f   co n s tan a d ap tatio n   r ed u ce s   th cu r r e n o v e r s h o o i n   d y n a m ic  co n d itio n s ,   m itig atin g   b o th   o v er v o ltag a n d   o v er tem p e r atu r e,   wh ich   d ir ec t ly   af f ec t   th b atter y   life .   Op e r atin g   with   a   ju n ctio n   tem p er at u r less   th an   8 5   °C   k ee p s   with in   SiC   r eliab ilit y   li m its ,   wh ile  d v /d m o d e r atio n   s u p p o r ts   elec tr o m ag n etic  co m p atib ilit y   ( E MC)  as  p er   au to m o tiv s tan d ar d s .   T h e s in teg r ated   s af ety   f u n ctio n s   ass u r th at  th p r o p o s ed   PP O - T y p I I   PP C   is   n o o n ly   ef f icien t b u also   r eliab ilit y   awa r an d   co m p lian ce   co m m itted ,   wh ich   co n f ir m s   o p er at io n al  in teg r ity   o v e r   tim in   h ig h - p o wer   E c h ar g i n g   s y s tem s .       T ab le  8 .   R eliab ilit y   an d   s af ety   p er f o r m an ce   s u m m ar y   M e t r i c   C o n v e n t i o n a l   c o n t r o l   P r o p o se d   P P O - T y p e   I I   PPC   I mp r o v e m e n t / O b ser v a t i o n   F a u l t   i so l a t i o n   t i me   ( µ s)   7 5 0 1 0 0 0   <   3 0 0   F a st e r   f a u l t   i n t e r r u p t i o n   e v a d e d e v i c e   a v a l a n c h e   M a x   M O S F ET  j u n c t i o n   t e m p   ( ° C )   1 0 2   8 4 . 3   1 7 r e d u c t i o n ,   e x t e n d s   d e v i c e   l i f e   Th e r m a l   c y c l i n g   c o u n t   ( p e r   1 0 0   h )   41   32   ~ 2 2 f e w e r   t h e r m a l   s t r e ss   e v e n t s   EM I   a t t e n u a t i o n   ( d B   @   1 5 0   k H z 1 0   M H z )   1 2   d B   >   2 5   d B   M e e t C I S P R - 2 5   c l a ss   5   c o m p l i a n c e   Est i m a t e d   c o n v e r t e r   l i f e sp a n   i n   h o u r s   3 6   0 0 0   4 3   2 0 0   ~ 2 0 l i f e   e x t e n s i o n   B a t t e r y   s a f e t y   i n d e x   0 . 8 7   0 . 9 6   I mp r o v e d   d u e   t o   sm o o t h   c u r r e n t   r i p p l e   c o n t r o l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.