我国风电总装机容量目前位于世界第一，预测到2020年和2050年，我国风电装机总容量将分别达到200GW、1000GW，而发电量将分别达到5%和17%[2]，随着风电渗透率的增加，如何减小风电并网对系统频率稳定性的影响已成为目前的研究热点。变速风电机组转子中储藏了大量的旋转动能，而基于电力电子变流器的并网方式导致其旋转动能被“隐藏”[5]。因此，如何通过有效的控制手段利用其“隐藏”的动能以及快速的有功调节能力使风电机组能够对电网提供频率支撑，对改善高风电渗透率环境下的电力系统频率稳定性具有重要意义。

1。2 惯性控制研究现状综述

1。3 本文主要研究内容

本文主要进行变速风电机组惯性控制环节的设计与实现，使风电机组具备对系统的惯性支持的能力。

在第二章中，对变速风电机组的模型及运行控制原理进行了简要介绍。在第三章中，说明变速风电机组惯性控制的相关概念及原理，并阐述了几种典型的惯性控制实现方法。在第四章中，通过仿真分析了不同惯性控制方法在系统有功不平衡时对电网频率的支撑效果。在第五章中，对影响风电机组惯性控制功率释放极限的相关因素进行了分析。在最后总结了本文的研究结果并得出结论。

2。风力发电基础原理

2。1 变速风电机组的模型

本节的主要内容是介绍风力机的气动和电气模型。

2。1。1 风力机的气动模型

风电机组通过风力机捕获流动空气中蕴藏的能量，并将其部分动能转换为机械能，进而拖动发电机转子旋转实现风力发电。风力机的运行特性不仅直接影响机组的安全稳定运行，并且决定了风电机组的能源利用效率。

根据贝茨理论，机械功率（P）是一个复杂的函数，和风速（V），叶尖速

比（）和桨叶角（）有关，可用式（2。1）表示：来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-

是空气密度（kg/m3），A是风轮扫过面积（m2），V是风速（m/s）。风

能利用系数C(,)的经验公式是根据[19]

所建模的：为叶尖速比，为叶片桨距角。研究表明，Cp的数值受到叶尖速比和桨距角的影响，其中，叶尖速比的表达式为：

风轮对传动链的作用转矩为：

式中为风轮角速度。风力机运行在MPPT控制阶段时，桨距角一般是固定的，此时Cp仅和叶尖速比有关。Cp的特性曲线下图所示