国际期刊文章：风能系统中的比例谐振控制器和电池能量管理

工程科学与技术，国际期刊20（2017）1353完整文章采用比例谐振控制器Dileep Kumar Varma Sagirajua，Oblesu Y.P.b、赛巴布·乔帕瓦拉普ca印度安得拉邦Bhimavaram 534 202，Vishnupur，Shri Vishnu女子工程学院电气和电子工程系b印度泰米尔纳德邦Vellore VIT大学电气工程学院。c印度安得拉邦Kakinada JNTUK工程大学Kakinada（A）电气工程系阿提奇莱因福奥文章历史记录：2016年11月28日收到2017年3月16日修订2017年3月20日接受2017年8月10日在线提供保留字：PMSG比例谐振（PR）控制器电池能量控制器电能质量电源管理A B S T R A C T在离网应用中，应在稳态和瞬态条件下控制负载电压和频率。在不稳定的风力和负载条件下，电能质量和电能管理是农村社区非常重要的任务。本文提出了一种协调的比例谐振（PR）和电池能量控制器，用于提高直驱独立风能系统的电能质量和功率管理。研究了独立直驱永磁同步发电机（PMSG）在风速阶跃增减的脉动风、平衡和不平衡负载等不同运行工况下的动态性能所提出的PR控制策略与电池能量控制器还确保了风力和电池源之间的有效功率平衡，以满足负载需求。通过MATLAB/SIMULINK仿真平台，在脉动风和负载条件下与传统矢量控制策略进行比较，验证了该控制策略的优越性。©2017 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍化石燃料的快速枯竭和环境问题促使研究人员更加关注替代能源。在所有可再生能源中，风能系统已被视为满足全球负荷需求的最大潜力和快速扩展的替代能源之一[16]。风能占全球可再生能源总装机容量的30%左右。风力涡轮机通常与固定速度或可变速度发电机一起操作。目前，变速风力发电机因其相对于定速风力发电机的诸多优点而被广泛应用于风能应用中。变速风力涡轮机可以是双馈感应发电机或永磁同步发电机。永磁风力发电机由于其各种优点而成为独立应用的最佳替代方案，这些优点包括结构简单、由于没有齿轮箱而减少维护、高效率、更大的功率密度、更好的功率因数以及更高的发电效率。*通讯作者。电 子 邮 件 地 址 ： varma8332@gmail.com （ D.K.V.Sagiraju ） ，ypobulesh@gmail 。 com （ Y.P.Obulesu ） ， chs_eee@yahoo.co.in （ S.B.Choppavarapu）。由Karabuk大学负责进行同行审查无直流激励[1，20]。因此，PMSG被证明是可行的农村社区，电网电力无法访问。大多数农村社区仍在使用柴油发电机。然而，由于高燃料成本和环境问题，柴油发电机可以用PMSG代替。独立式永磁同步风力发电机（PMSG）系统在非稳态风和负荷条件下，负载和电机端的电压和频率控制是一项关键任务。风廓线的可变性导致机器扭矩、DC链路电压、转子速度、输出电压和频率偏移的变化。在可变的风力和负载条件下，为了满足所需的负载需求，风力和电池源之间的功率共享非常重要。在这种情况下，电池储能系统可以嵌入永磁同步发电机，以平坦化风力涡轮机输出功率，以及改善独立系统中的功率管理。文献中报道了各种控制策略用于改善独立风能系统的电能质量和功率管理。作者报告了负载侧变流器在dq参考系中的矢量PI控制策略，以改善可变风力和负载条件下独立PMSG的电能质量[12，11，10，17，19，30]。作者[21，22]提出了用于独立电池集成风能系统的矢量控制策略，以改善电能质量，http://dx.doi.org/10.1016/j.jestch.2017.03.0102215-0986/©2017 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestch1354D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）1353222¼DT33332本文探讨了协调比例谐振和电池3结论D45r2游戏规则2ffiffi3232W333电源管理然而，这些控制策略在平衡线性负载下有效，而在不平衡负载下无效。在所有上述控制策略中，SRF（Syn.也取决于涡轮机轮毂的高度，因为风速往往从地面开始，随着高度的增加而变高风力涡轮机的叶尖速比由[6]给出利用锁相环（PLL）提取电网平衡和不平衡条件下的负载电压相位角。然而，SRF PLL在平衡负载条件下工作良好TSR 公司简介xmRvw2并且在不平衡负载条件下不令人满意。当负载电压变得不平衡时，负序电压分量在发电机转矩中产生双频振荡，并且在机械传动系统中产生高应力在这种不平衡条件下，与负载的适当同步电压和准确和精确的信息是必需的，其中xm 是机器角速度（rad/s），R是涡轮叶片半径（m）。将（2）中的vw代入（1），风力涡轮机输出功率可以写为. xmR3controller.因此，为了减轻由于不平衡负载引起的负序效应，作者[25，26]提出了双矢量控制Pt¼0： 5qACpkð3Þ独立风能系统战略。双矢量控制方案可以在双正负参考坐标系中实现，以从不平衡负载电压矢量中提取正序和负序分量。然而，将负荷量分解为序列分量的缺点涉及复杂的变换，这又引入了影响控制器性能的时间延迟作者[14，23，34，24]提出了模糊和预测控制方案，以改善独立PMSG在可变风力和负载条件下的动态性能。然而，这些控制方案在不平衡负载条件下是无效的。在不平衡负荷条件下，控制器必须在两个同步参考系中实现2.2. PMSG建模这一节主要介绍永磁同步发电机在dq坐标系下的数学模型。dq_0帕克变换用于简化同步电机模型的分析，最早由R. H.公园[8]。永磁同步发电机的数学模型与经典的同步电机有关。PMSG的建模假设为正弦分布绕组，忽略饱和、涡流和磁滞损耗[9]。通过应用park变换，从abc到dq0转换的PMSG定子电压可写为2Vd3r2coshrcos.hr-2P-100。hr2p32Va3速度。此外，复杂性以及计算的bur-6Vq7¼26-sinhr-罪恶hr-2p-sin。2019-05-26 01：00：00控制器上的den增加。为了解决这些问题，为了提高系统性能，[4，13，29，28，27，18，33]提出了比例谐振控制4V054p2p2p2Vcð4Þ为了改善双馈感应发电机的动态响应平衡、不平衡、Inverse Park扭曲的条件。然而，在上述文献中，作者只关注电能质量问题，26Va37coshr-sinhr364cos.hr-2p-sin。hr-2pp2Vp7564Vq75ð5Þ考虑电源管理和可靠性方面。因此，Vccos.hr 2p-sin.hr 2ppV0能源控制器为独立电池集成PMSG至提高电能质量和可变条件下的电源管理风力和负载条件。拟议控制措施的有效性通过对典型的矢量控制进行分析，策略使用Matlab/Simpower系统。该文件表述如下。第2节阐述了风力涡轮机和PMSG建模。拟议的测试系统和在第3节中讨论了所提出的控制方案。第4节在（4）和（5）中，Vabc和Vdq表示PMSG定子电压V00。在平衡条件下，定子电压方程在dq轴参考系中的PMSG的值可以表示为：低[15]Vd¼.RgLddid-xeLqiq6第五节对结果分析进行了阐述，最后得出Vq¼。RgLqdiqxewð7Þ2. 风力涡轮机和PMSG建模2.1. 风力机建模任何风速下的风力涡轮机功率由[5]给出Pt<$1qAv3×Cpk;b1式中，A是涡轮机叶片覆盖的扫掠面积（单位：m2），Cp是风力涡轮机功率系数，作为叶尖速比k和桨距的函数角度b（单位：度），q是空气密度系数，单位：kg/m3，Vw是风其中，Vd和Vq是dq中的瞬时定子电压轴参考坐标系; id和iq是直接和正交定子dq坐标系中PMSG的电流; Ld和Lq是其中，Rg为定子电阻，xe为转子的角速度，wsd为d轴上的定子磁链。d轴和q轴上的定子磁链可以写为：wsd¼Ld i dwm80wsq¼Lq iq 9等式（6）和（7）可以重写为V¼R i -x.100万美元速度（m/s）。涡轮机功率主要取决于各种因素，例如gd g dDTSDDe平方最大功率系数、空气密度系数、叶片扫掠面积和风速等参数的影响，V gq¼R g i qdt.w平方英尺xewsd11英尺2分别提取正序分量和负序分量，32DTSD五号b¼D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）13531355ΣΣDTDTPMSG的电转速由下式给出：x ¼ p x m 12式中x为发电机转速，xm为发电机机械转速，p为发电机极对数PMSG的电磁转矩由[7]给出。Te¼1： 5Pwsdiq-Ld-Lq idiq 13在具有光滑转子的永磁电机中，即对于表面安装的PMSG，磁阻沿d轴和q轴相同在代入d轴和q轴电感的相等值（Ld=-Lq）时，电磁转矩可以重写为：Te¼1： 5Pwsdiq14mm由于永磁同步发电机的转子磁链是恒定的，所以电磁转矩与交轴定子电流成正比。因此，从（14）中可以明显看出，PMSG中的电磁转矩可以通过其正交轴电流分量来控制。此外，PMSG有功功率和无功功率由[31]给出。第一卷第五页Vd idVqiq 153. 拟议的系统和控制策略3.1. 拟议系统本节专门讨论所提出的系统和控制策略。所提出的系统的框图如图所示。1.一、 该系统主要包括直接驱动永磁同步发电机，二极管整流器，DC-DC转换器，电池集成双向DC-DC转换器，直流环节和逆变器。由于风力和负载条件的变化，负载侧和机器侧的频率和电压会发生波动采用二极管桥式整流器将波动电压转换为直流在直流链路处的电池接口DC-DC双向转换器主要调节直流链路电压变化以及维持风力和电池源之间的功率共享在直流环节的直流电压转换回失真较少的平衡，平衡的正弦交流电压使用逆变器在负载侧。3.2. 拟议系统常规的以及建议的控制策略将在下面的小节中讨论。3.2.1. 常规矢量PI控制器图图2示出了用于独立PMSG的负载侧逆变器的常规解耦矢量PI控制器。由[2，3]给出的同步dq参考系中的负载电压分量第1季第5集Vq id-Vd iq16Vld Ricd由于涡轮机直接连接到PMSG，风力涡轮机的动态方程由下式给出：Vlq ¼Ricq迪CQLdtcqð19ÞJdxm¼Te-Tm-Fxm17其中，F是粘性摩擦系数，Tm是机械扭矩，单位为N-M，Te是发电机扭矩，单位为N-M，J是惯性矩，单位为（kg.m2）其中，R和L分别是滤波器电阻和电感;x是旋转参考系的角速度;Vcd、Vcq、Vld和Vlq分别是d轴和q轴上的转换器和负载的输出电压。由于交叉耦合项xLicd和xLicq的参与，（18）和（19）中的dq负载电压分量不是绝对相关的。Fig. 1. 拟议系统的框图。1356D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）1353S-SxRR5RS213-RR25ð ÞRDQB03图二. 解耦矢量PI控制器。降低了控制器的性能。为了改善控制器的动态性能，通过具有前馈信号Vd的解耦网络使之哪里HHaSJx如图2所示。然而，解耦网络增加了系统的复杂性，并引入了许多转换的延迟。 如图 2、常规PI矢量控制使用SRF PLL提取相位角，H-dq¼HabS-Jx给出了当Hdq≤S≤Ki时补偿正序分量的等效正序控制器传递函数，PCC电压。SRF锁相环在不平衡负载条件下的性能不令人满意。此外，需要两个单独的dq同步帧控制器来提取正和负信号。不平衡条件下的序列分量，Hab1242kriss2x22krix22R2krixs2x22kriss2x2ð21Þ增加了计算负担，这又降低了系统的性能。因此，为了克服当Hdq≤S≤K时，补偿负序分量的等效负序控制器传递函数PI矢量控制器，比例谐振控制器，在随后的章节中的固定框架中。-2kriss2x22krixs2x23.2.2. 建议的PR控制器策略为了克服传统矢量PI控制器的缺点，Hab ¼24R2krixs2x22kriss2x2R 5ð22Þ控制器，比例谐振控制器被提出来评估系统在外部扰动下的动态性能。PR控制器在基频处提供大增益，并严格遵循正弦参考，从而减少稳态误差并改善系统在外部干扰下的动态性能[35]。所提出的控制方案是在单静止参考系中实现的，从（21）和（22）可以看出，上述两个方程的对角项是相同的。然而，它们的非对角项在相反的方向上，指示它们在正序列帧和负序列帧之间的方向反转。结合上述两个方程，可将补偿正、负序分量的等效单静止坐标系控制器表示为（23）和（24）。在不平衡条件下补偿正序和负序分量。因此，计算负担，den是相当大的减少时相比，PI控制器。同步dq坐标系到HabsHabsH-ab2kris1s2x2ð23Þ静止（ab）参考系由以下矩阵[32]。HabR2402kriss2x21“HdqH-dqJHdq-JH-dq#上述传递函数矩阵中的非对角项为Hab2JHdqJH-dqHdqH-dqð20Þ零表示静止参考轴上的α和β信号之间的交叉耦合被消除。此外，电压前馈补偿也被取消。请您23D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）13531357R一BaBaBs2x2Bs2x2在不平衡负载条件下，负载电压在单个静止参考系中包含正序分量和负序分量的正弦量。因此，PR控制器与适当的调整是能够控制的正序电流和负序电流同时在静止的参考框架。PR控制器的框图如图3所示。 比例谐振控制器的传递函数为所提出的控制策略如图5所示。该方法由电压外环的PI控制器和负载侧变换器内环的比例谐振控制器组成利用锁相环提取负载电压的相位角正弦负载电流通过abc到ab变换被变换为平稳ab信号。在外部电压回路中，直流环节电容器两端的电压与参考直流电压进行比较，失配由PI调节器处理以设置I⁄d。参考负载电压与测量的负载电压相关，Haskp2krisRð25Þ匹配通过PI控制器处理以产生I/q。直流和正交参考电流转换为I/和I/其中，kp表示比例增益，kri表示谐振增益，xr是谐振频率。PR控制器的重要特点是它可以实现非常接近谐振频率的高增益，因此能够消除参考和MEA之间的稳态误差使用dq到ab变换来控制DC链路和负载电压，年龄固定参考电流信号作为输入被给出，PR控制器。将参考电流信号与测量电流信号进行比较，提取abc到ab变换后的电流信号，通过PR控制器进行确保控制信号。控制器的动态性能是通过适当调整其控制器参数来确定。通过执行频率响应来调整参数Vω1。K 2 krixiωiΣð26Þ分析. 图4示出了（25）中给出的PR控制器的传递函数的波特图。幅值特性是在kp= 1时绘制的，并且对于不同的积分谐振增益值，xr= 314 rad/s，如图4所示。带宽取决于inte-谐振项的总增益如图所示。 四、价值巨大的资源-单增益导致更宽的带宽，并且小的值导致窄的带宽。 图 结果表明，小谐振增益的PR控制器在接近谐振频率的窄频带内具有很高的增益，可以有效地跟踪交流信号，减小被测信号与参考信号之间的稳态误差，保证控制器具有较好的动态响应。图三. PR控制器框图。见图4。 PR控制器的波特图。PR控制器产生稳定的电压参考信号Vab和变换回abc电压分量Vabc以产生逆变器的栅极信号。3.2.3. 一种用于功率共享的电池储能通过双向DC/DC降压-升压转换器连接到DC链路。双向DC-DC变换器的主要目标是维持直流侧电压，同时保证风电和蓄电池之间的功率平衡，以满足负载功率。所提出的用于双向转换器的电池能量控制方案如图6所示。在这种控制技术中，外环通过比较参考DC链路电压与实际DC链路电压来调节DC链路电压。失配由PI调节器处理，以设置内环的参考电池电流。将电池参考电流与原电池电流进行比较，并通过PI调节器处理失配。PI控制器的输出通过PWM（脉宽调制）发生器，PWM发生器产生栅极信号以触发DC-DC转换器的上开关和下开关，从而控制电池的功率输入和输出。当风力功率大于负载功率时，多余的功率存储在直流链路中。风力发电机产生的多余功率通过直流母线，如果发生任何功率不平衡，这将表现为直流母线电压的变化。因此，直流链路电压以及通过电池的电流增加。外电压环设定的参考电池电流与流经电池的电流进行比较，误差通过PI调节器进行处理。基于误差信号，PI控制器生成适当的值，以生成用于开关的合适的脉宽调制（PWM）信号。在这种情况下，如图7所示，上开关Q1接通，下开关Q2关断，二极管D1、D2反向偏置。在此期间，转换器，逆变器工作在降压模式和转移功率的电池组。在这种情况下，双向转换器作为降压转换器和电池进入充电模式的操作。当风力功率小于负载功率时，在DC链路中积累较少的能量因此，流过电池的DC链路电压和将流过电池的电流与参考电池电流进行比较。误差由PI调节器处理基于PI控制器输出，PWM发生器产生用于双向转换器中的开关的栅极信号在这种情况下，如图8所示，下开关Q2导通，上开关Q1关断，二极管D1、D2反向偏置。电感器完全paB1358D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）1353图五. 比例谐振控制器策略。见图6。 电池能量控制器。见图7。 降压模式下的双向DC/DC转换器。见图8。 升压模式下的双向DC/DC转换器。最初的指控。一旦电感器被完全充电，开关Q2和Q1被关断。上开关Q1的二极管D1开始导通，如图1所示。8.第八条。在这种情况下，转换器向直流链路电压提供电力。在此期间，转换器以升压模式运行，电池进入放电运行电池的充电和放电条件取决于荷电状态（SOC）。在所提出的电池控制方案中，当电池SOC超过50%时，电池储能系统（BESS）将不足的功率提供给负载。当SOC小于90%时，则电池吸收多余的功率并在充电模式下操作。D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）135313594. 模拟结果和讨论在MATLAB/SIMULINK环境下对该系统进行了仿真以下情况被认为是独立的直接驱动PMSG使用所提出的控制方法的性能调查。通过所提出的控制完成的结果进行了比较与传统的矢量控制。4.1. 在变风和变负荷条件下PMSG动态性能的改善：（线性平衡负荷条件下风速增加和阶跃变化）考虑了脉动负荷和变风速变化对独立式永磁同步发电机性能的风速如图所示。 9（a）最初设定为8 m/s，(a)风速(b)负载电流(c)负载功率(d) 风电见图9。 随着风速的增加而变化的风和变化的负载条件。1360D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）1353t = 0.3 s时，8 m/s至14 m/s在t = 0.3 s和t = 0.6 s时考虑了负载阶跃增加和减少的负载切换负载电流、负载功率和风力功率的相应增加如图所示。 9（b-d）.风力和负荷的偏差将影响负载电压、频率、直流母线电压和PMSG参数。仿真图10（a-e）示出了使用传统矢量控制和所提出的控制策略的结果。从图10（a）和图10（b）中确认了所提出的控制策略将电压和频率维持在界限内的有效性。图10（c）中所示的直流链路电压也得到了很好的调节，并且无论风力和负载变化如何，都保持在额定值的±5%以内。因此(a)负载电压(b)负载电压频率(c)DC链路电压(d)电磁转矩(e) 转子速度见图10。 不同风力和平衡负载条件下的模拟结果。D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）13531361（a）风力发电(b)负载功率(c)电池功率(d)电池电流(e)蓄电池充电状态(f) 电池电压图十一岁 变风（低风速）和变负载条件下的功率管理仿真结果。1362D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）1353随着风速的增加，电磁转矩和转子速度的相应增加见图10（d）和（e）。图图10（d）-（e）示出了在变化风和负载条件下电磁转矩和转子速度的变化较小。在静止参考系中实现的所提出的方法通过适当选择谐振增益在谐振频率附近提供非常高的增益。因此，所提出的方法是能够跟踪正弦信号容易，并消除了控制和参考信号的稳态误差因此，采用所提出的控制策略，负载和机器参数的稳态误差可以大大减小，如图1所示。见图10。相比之下，经典的PI控制器已经在dq坐标系中实现，在d和q轴之间具有交叉耦合项。因此，矢量PI控制器不能跟踪正弦信号，不能消除稳态误差.此外，d轴和q轴之间的交叉耦合效应使PI控制器的性能变差.因此，负载和机器参数的大变化如图所示。 10个。给出了在不稳定风（风力减弱）和变负荷条件下，永磁同步发电机蓄电池能量系统的功率分配在图11中。在t = 0.3 s时，风速的下降和实际功率负荷的增加造成发电和负荷平衡(a)风速降低(b)风电(c)不平衡负载电流(d)负载电流图12个。 在风速下降和不平衡负载条件下的可变风。D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）13531363导致下一代。由于在低风速下发电量不足，风力发电无法提供足够的电力。图11（a）描绘了风力输出的减少。图11（b）示出了由于负载的阶跃增加而导致的负载功率的增加。如图所示，在t = 0.3 s时，电池提供的电量不足，以满足负载需求的增加。 11（c）. 在t = 0.3 s时，蝙蝠-电池将其操作模式从充电模式改变到放电模式。在t = 0.6 s时甩负荷，造成发电和负荷之间的不匹配，导致过发电。在t = 0.6 s时，电池将其操作模式从放电模式改变为充电模式，如图11（d）所示，以确保负载的稳定供电。电池的充电状态略微下降，(a)负载电压(b)负载电压(c)DC链路电压(d)电磁转矩(e)转子速度图十三. 变风和不平衡负载条件下的仿真结果。1364D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）1353(a)风电(b)负载功率(c)电池功率(d)电池电流(e)蓄电池充电状态如图11（e）所示，当风和荷载发生变化时，图11（f）显示，电池电压在t = 0.3 s的充电期间略微降低少量，并且在t = 0.6 s的放电期间增加。所提出的控制策略，确保功率共享，以保持可靠的供应，在可变的风和负载条件下的负载。(f) 电池电压图14. 变风（高风速）和变负载条件下的功率管理仿真结果。4.2. 变风不平衡负荷条件下PMSG动态性能的改善（风速降低和不平衡负荷条件）风速从12米/秒下降到12米/秒的变风如图12（a）所示，在t =0.3 s时，考虑6 m/s。图12（b）中显示了由于风速降低而产生的相应风力。不平衡负载电流如图12（c）所示。在不平衡负载条件下，由于负载电流的负序分量，负载电流中含有一定的谐波分量。FFT（快速傅立叶变换）分析已被执行，以显示在负载电流中存在的谐波的百分比。负载电流的谐波分量如图所示。 12（d）.使用PR和PI控制策略的仿真结果如图13（a-e）所示。从图13（在不平衡负荷条件下，负荷电流在单站坐标系中同时含有正序分量和负序分量的正弦量所提出的方法与适当的PR控制参数的调整是能够控制的正序和负序电流同时在单一的静止参考系。因此，从图13（永磁同步发电机蓄电池能量系统在风力不稳定（风力增加）和变负荷条件下的功率分配如图所示。 十四岁在t = 0.3s时风速和负荷的增加造成发电和负荷之间的不匹配，导致过发电。风力和负载功率的相应增加如图所示。图14（a）和图14（b）。 由于在t = 0.3s处风速的增加，电池由于过量的风力发电而将其操作模式从放电模式转变为充电模式。因此，如图14（c）和图14（d）所示，在t = 0.3 s时，电池电流和电池输送的功率减小。t = 0.6 s时风速的下降和负荷连接造成发电和负荷之间的不匹配，导致发电不足。因此，在t = 0.6s时，由于风力不足，电池从充电模式移动到放电模式以满足负载需求。因此，电池电流和电池输送的功率在t = 0.6 s时增加，如图14（c）和（d）所示。图14（e）示出了电池荷电状态（SOC）随着电池充电/放电条件而改变，以确保系统中的功率平衡。图14（f）显示，电池电压在t = 0.3s的充电期间略微增加少量，并且在t = 0.6s的放电期间减小。从仿真结果可以看出，所提出的电池能量控制器作为一个辅助源，以维持系统中的电源管理。5. 结论本文提出了一种协调的比例谐振和电池能量控制器，以改善电能质量和功率管理的独立电池集成永磁同步风力发电系统。所提出的控制器，以提高永磁同步发电机的动态性能的鲁棒性证明在各种操作条件下。仿真结果表明，该控制方案在变风、变负载条件下具有良好的动态性能。在MATLAB/SIMULINK环境下与传统的矢量控制策略进行了比较，验证了该控制策略的有效性从结果可以看出，所提出的电池D.K.V. Sagiraju等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）13531365能量控制方案还确保了电池和风力之间的功率管理，以满足可变风力和负载条件下的负载需求确认作者感谢Bhimavaram的Shri Vishnu女子工程学院附录A模拟参数值PMSG额定功率40 kWPMSG额定电压595伏PMSG定子电阻Rs1.8750 pu直接电感0.085（mh）正交电感0.085（mh）机器惯性0.3（J千克·米2）极对数4转子速度200 rpmDC链路电压1200DC链路电容20mf的运行风速12米/秒电池额定容量（安培-小时）160蓄电池额定电压（V）360PI控制器参数Kp = 12，Ki = 0.1PR控制器参数Kp = 1，Kri = 20引用[1] L.巴罗特角Marinescu，M.N. Cirstea，用于单相独立风力能源的控制结构，IEEETrans.Ind.Electron.60（2013）764- 772。[2] B. Bahrani，A.卡里米湾Rey，A.鲁弗，解耦dq电流控制的并网电压源转换器使用非参数模型，IEEE Trans. Ind. 60（2013）1356-1366.[3] B. Bahrani ， S. Kenzelmann ， A. Rufer ， Multivariable-PI-based dq currentcontrolof voltage source converters with superior axis decoupling capability ，IEEETrans.Ind.Electron.58（2011）3016-3026。[4] 陈建，W.张湾，澳-地Chen，Y.马，海上风力发电不平衡电网条件下无刷双馈感应发电机的改进矢量控制，IEEE Trans. 能量转换 31（2016）293-302。[5] J.Chen，C.龚，基于永磁同步发电机的直驱风力发电系统的涡轮机轴上的气动载荷优化，IEEE Trans. 61（2013）4022-4031。[6] Y. Errami ， M. Maaroufi ， M. Ouassaid ， A MPPT vector control of electricnetwork connected Wind Energy Conversion System employing PM SynchronousGenerator ， in ： International Renewable and Sustainable Energy Conference（IRSEC），Ouarzazate，2013，pp. 228-233。[7] Y. Errami，M.马鲁菲角Maaroufi，M.李文，基于永磁同步发电机的风力发电系统的变结构滑模控制和直接转矩控制，李文。 电动Eng. 66（2015）121-131。[8] A.E. 菲茨杰拉德角，澳-地Kingsley，S.D.Umans，Electric Machinery，第六版，麦格劳-希尔，波士顿，2003年。[9] 何丽君，李永东，R.G.李文，直驱式永磁风力发电系统的自适应多模式功率控制，硕士论文。紧急情况选档Top. Power Electron.1（2013）217-225.[10] 法医Haque，K.M. Muttaqi，M. Negnevitsky，Control of a Standalone VariableSpeed Wind Turbine with a Permanent Magnet Synchronous Generator，in：IEEE Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery ofElectricEnergy in the 21st Century，Pittsburgh，PA，July，2008.[11] 法医Haque，M.K. Negnevitsky，M.A. Muttaqi，用于具有永磁同步发电机的变速风力涡轮机的新型控制策略，IEEE Trans.Ind.Electron.46（2010）331-339。[12] N.K. Jena，K.B. Mohanty，H. Pradhan，S.K. Sanyal，基于变速风力涡轮机系统的并网直驱PMSG的解耦控制策略，载于：能源、电力和环境国际会议：迈向可持续增长（ICEPE），Shillong，2015年，第100页。1比6[13] H.年，Y.宋，电网电压畸变时双馈感应发电机比例积分谐振电流调节器的参数优化设计，IET可再生发电机。8（2014）299-313。[14] M. Kassem，S.A. Zaid，独立风力储能系统的负载参数波形改进和Takagi-Sugeno模糊逻辑算法，IET可再生电力发电机。 8（2014）775-785。[15] P. Krause，O. Wynczuk，S. Sudhoff，S. Pekarek，电机和驱动系统分析，第3版。，IEEE Press，Wiley Hoboken，NJ，USA，2013。[16] C. 刘 光 堂 Chau ， X. Zhang ， An efficientwind-photovoltaic hybrid generationsystem using double excited permanent magnet brushless machine ， IEEETrans. Ind. Electron.57（2010）831-839.[17] N.拉赫格尔山Lamchich，独立风力发电系统永磁同步发电机的控制策略，在：国际爱琴电机和电力电子与电动机会议，伊斯坦布尔，2011年，pp. 392-397.[18] C. Liu，F.布拉布约Chen，中国粘蝇D.徐，基于谐振控制器的双馈感应发电机定子电流谐波控制，IEEE电力电子学报，27（2012）3207-3220。[19] M. Mahmud Hussein，S. Tomonobu，A. Orabi Mohamed，M.李志华，风力发电系统的控制与控制，硕士论文。3（2013）437-456。[20] N. Mendis，K.M. Muttaqi，S. Sayeef，S. Perera，基于风力-柴油-电池的混合远程区域电源系统的电压和频率调节的控制方法，在：IEEE工业电子学会第36届年会，2010年，pp.3054-3060[21] N. Mendis，K.M. Muttaqi，S. Sayee，S. Perera，具有最大功率提取能力的基于风力涡轮机的变速发电机的操作，IEEETrans.Energy Converse。27（2012）822-834。[22] N. Mendis，K.M. Muttaqi，S. Sayeef，基于PMSG的变速风力涡轮发电系统的电池-超级电容器混合储能和同步电容器隔离操作的管理，IEEE Trans. 智能电网5（2014）944-953。[23] H.尼安河Zeng，不平衡和非线性负荷下独立分布式发电系统的改进控制策略，IET可再生能源发电机。5（2011）323-331。[24] O. Onur，M.伊斯梅尔，A.李文，风力发电系统的模糊控制，北京：机械工业出版社，2001。工程化学科学20（2012）187-205。[25] R.佩纳河Cardenas，E.张文，双馈感应发电机不平衡运行控制系统，电力工程学报，2001。22（2007）544-545。[26] R.佩纳河Cardenas，E. Escobar，J. Clare，P. Wheeler，双馈感应发电机馈电不平衡电网或独立负载的控制策略，电力系统研究79（2009）355-364。[27] V.T. 潘，H.Lee，在基本参考系中使用PI-R控制器消除独立DFIG中的电压谐波，在：IEEE可持续能源技术国际会议（ICSET），康提，2010年12月[28] V.T.潘，H. Lee，具有非线性负载的独立DFIG应用中的谐波消除的控制策略，IEEETrans. Power Electron.26（2011）2662-2675。[29] V.T.潘，H. Lee，采用谐振控制器控制转子和负载侧转换器的独立DFIG系统的性能增强，IEEE Trans. Ind.Appl.48（2012）199-210.[30] M. Rezkallah，A.钱德拉湾辛格，M。El Kahel，用于独立风力发电的鼠笼式感应发电机的矢量控制，在：第38届IEEE工业电子学会年会，蒙特利尔，QC，2012年10月[31] S. Zhang，K.曾湾Mahindra Vilathgamuwa，T.Nguyen，X.Wang，基于PMSG的风力涡轮发电机的鲁棒电网接口系统的设计，IEEETrans.Ind.Electron.58（2011）316-328。[32] R. Teodorescu，F.布拉布约湖博鲁普文学硕士Liserre，具有零稳态误差和选择性谐波补偿的并网LCL PV逆变器的新控制结构，在：第十九届IEEE应用电力电子会议和博览会，卷。1，2004，pp.580-586[33] F. Wei，D. M. Vilathgamuwa，S.崔，X。Zhang，非线性负载条件下独立DFIG的转子和负载侧转换器的改进控制，在：IEEE ECCE亚洲会议，墨尔本，2013年6月。[34] H. Zeng，Y. Nian，J. Quan，J. Liu，基于PMSG的独立风力发电系统的改进的负载自适应控制策略，在：IEEE电机和系统国际会议，东京，2009年11月。[35] D.N.兹穆德Holmes，零稳态误差PWM逆变器的静止坐标系电流调节，IEEETrans. 电力电子 18（2003）814-822。