惯性控制是将电网频率引入风电机组的控制系统，在电网频率产生偏差后很短的时间内通过功率控制快速的释放或储存风电机组的旋转动能，提供惯性支持，从而快速响应电网频率的突变，减小频率变化率和变化幅度。80206

常规发电机组由于转速与电网频率直接耦合，因而具备惯性响应的能力。而经变流器并网的风电机组需要将电网频率的变化引入控制系统，通过附加调频控制环节实现惯性响应。近年来关于变速风电机组惯性控制的研究得到了越来越多的关注。

目前提出的惯性控制方法多采用比例微分(proportionalderivative,PD)控制器[6-8]，其是将以电网频率变化率df/dt为输入的微分控制环节和以f为输入的频率偏差环节相结合，共同叠加在风电机组功率控制模块的输出功率上，在系统出现有功扰动初期，微分环节起主要作用。当系统频率变化值很大时，频率偏差环节将起主要作用。

采用微分控制环节的惯性控制策略时，控制器参数的设计要充分考虑风机自身特性和变流器容量的限制。由于受到风速的随机性和波动性等特性的影响，风电机组很难保证可靠的惯性响应容量。同时，由于变速风电机组的转速受风速限制，在系统频率下降而风速较低时，难以通过减小发电机转速来增加机组功率输出；在系统频率升高而风速较高时，也难以通过增大发电机转速以降低机组输出功率。风电机组响应电网频率变化的动态调节的过程中，附加惯性控制与最大功率点跟踪（MPPT）控制之间的控制策略存在相互抑制作用，使得惯性响应的结果不是很理想。此外，在惯性响应之后，风电机组的转速恢复时会吸收或释放部分能量，容易引起系统频率的二次扰动，因此还必须对风电场中各风机退出调频以及转速恢复进行协调。论文网

近年来，已有相关研究针对上述问题对惯性控制进行了改进。文献[9]根据风机转速和发电机额定转速的变化率设定微分环节的增益系数。为了避免调频过程中由于转速超调造成风电机组停机，文献[10]通过假定电网频率变化和风机转速的调节范围估算出了微分控制系数的极限值。针对调频结束后的转速恢复阶段，文献[11-13]则通过设置转速延时恢复和转速保护等功能模块，使转速以更快的速度恢复到最大功率跟踪运行状态，避免了转速恢复时由于风电机组输出功率变化导致系统频率进一步偏移，同时也减小了参与调频给风电机组自身效益的带来的损失。考虑到附加调频控制环节与风电机组的最大功率跟踪控制之间存在相互影响，文献[14]提出了一种基于功率跟踪优化的双馈风力发电机组惯性控制策略。这种方法通过切换风电机组的功率跟踪曲线，曲线切换会产生追踪功率扰动实现惯性响应，在系统频率变化时，能控制机组释放或储存旋转动能提供惯性支持，同时保证在切换功率曲线时风机能够找到稳态运行点，这也缓解了转速恢复阶段机组输出功率出现波动的情况。

变速风电机组通过惯性控制能够在电网频率变化初期实现可控的惯性响应，减小频率的变化率和变化幅度，提高系统频率的暂态稳定性。但是控制参数和算法相对固定。文献[15]指出虚拟惯性控制的调频功率增量及其持续时间均会对影响风电机组参与调频的有效程度。对此，一些文献通过直接给定变流器的有功功率参考值实现惯性控制。当调频控制环节检测到系统频率跌落时，通过直接增大变流器的有功功率参考值释放风电机组的旋转动能，从而为系统提供短暂的频率支持。目前比较有代表性的一种方法是根据不同的风速条件，利用智能优化算法得到调频控制的有功功率参考值曲线[16]。