上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院的研究人員趙晶晶、呂雪、符楊、胡曉光，在2015年第5期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，為了提高風(fēng)光柴微電網(wǎng)孤島運行時的頻率穩(wěn)定性，將變速恒頻雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(DFIG)和柴油機作為調(diào)頻電源，通過DFIG的虛擬慣量、轉(zhuǎn)速和槳距角的協(xié)調(diào)控制與柴油機的一次調(diào)頻相配合，共同抑制負荷波動和風(fēng)速變化引起的微網(wǎng)頻率變化。低于額定風(fēng)速時，DFIG采用虛擬慣量控制和超速控制;高于額定風(fēng)速時，采用虛擬慣量控制和自動槳距角控制。以此彌補虛擬慣量控制作用時轉(zhuǎn)速恢復(fù)過程的功率跌落問題，并為微網(wǎng)提供持久的功率支撐。
　　為保證此調(diào)頻策略在時變風(fēng)速中的有效性，通過不同風(fēng)速下的參數(shù)分析制定了DFIG的虛擬慣量控制系數(shù)曲線與功頻靜特性系數(shù)曲線，實現(xiàn)了可變系數(shù)控制。并在DigSILENTPowerFactory軟件平臺上搭建了包含柴油機、DFIG、光伏電池的微電網(wǎng)模型，驗證了此策略的有效性。
　　頻率是保證微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要控制參數(shù)，尤其是在孤島運行模式下，此時一般由柴油機或儲能系統(tǒng)承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)[1]。但柴油機的頻率響應(yīng)速度相對較慢，在兆瓦級的中壓微電網(wǎng)系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)較大程度的有功缺額時，依靠安裝較大容量的儲能系統(tǒng)來快速平抑頻率波動是不經(jīng)濟的。
　　隨著電力電子技術(shù)的日益成熟，變速恒頻雙饋感應(yīng)風(fēng)電機組由于具有較寬的轉(zhuǎn)速運行范圍和較大的裝機容量而被廣泛采用。與恒速風(fēng)電機組相比，它能夠根據(jù)風(fēng)速變化在運行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能。類似地，光伏電池也是通過電力電子變流器接入電網(wǎng)，為了保證太陽能利用率，也是運行在最大光能追蹤模式下。
　　因此，風(fēng)電和光伏的大量接入使得孤島運行的微電網(wǎng)等效慣量小的問題變得突出，當(dāng)出現(xiàn)較小功率缺額時就會出現(xiàn)較顯著的頻率波動;而且它們的最大功率追蹤策略使其不能為系統(tǒng)提供備用，當(dāng)出現(xiàn)較大負荷擾動或發(fā)電機切機時，微網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性將受到嚴峻挑戰(zhàn)。
　　為了提高孤島運行微電網(wǎng)的動態(tài)頻率穩(wěn)定性，文獻[2]提出了基于虛擬同步發(fā)電機思想的微電網(wǎng)逆變電源控制策略，文獻[3]提出了一種虛擬慣性頻率控制策略，使微電網(wǎng)電源具有類似于同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的慣性。但以上文獻都建立在微網(wǎng)中配備了超級電容、飛輪儲能等快速功率響應(yīng)特性的儲能裝置的前提下，實際上，風(fēng)電機組也可以作為迅速有效的調(diào)頻電源。
　　如何控制變速風(fēng)力發(fā)電機組使其具有頻率調(diào)節(jié)能力是近年的研究熱點，目前國內(nèi)外學(xué)者提出了一些控制策略。為了增加系統(tǒng)慣量，文獻[4，5]提出了虛擬慣量控制的概念，文獻[6]進行了進一步研究,提出了通過在風(fēng)電機組轉(zhuǎn)子側(cè)變流器功率外環(huán)附加控制環(huán)節(jié)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率不再解耦的控制策略。
　　文獻[7]分析了控制參數(shù)及變流器電流限值對調(diào)頻效果的影響，但只考慮了恒定風(fēng)速的情況，而且忽視了轉(zhuǎn)速恢復(fù)過程中的功率跌落問題。以上利用附加控制環(huán)節(jié)，使DFIG轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率剛性耦合的虛擬慣量控制策略只能為電網(wǎng)提供短暫的頻率支持，對減小頻率穩(wěn)態(tài)偏差是沒有貢獻的。因此文獻[8，9]提出了使風(fēng)電機組減載的控制策略。目前風(fēng)電機組的備用容量一般通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和槳距角獲取[10]。但是槳距角動作屬于機械過程，響應(yīng)速度相對較慢，而且過于頻繁的動作容易造成風(fēng)電機組的機械磨損。
　　在孤島運行的風(fēng)/光/柴微電網(wǎng)中，為了更充分的利用風(fēng)電機組的調(diào)頻能力，本文提出了雙饋風(fēng)機的可變系數(shù)虛擬慣量與超速協(xié)調(diào)的調(diào)頻策略，使風(fēng)電機組虛擬慣量控制的暫態(tài)性與轉(zhuǎn)速控制、柴油機一次調(diào)頻的持久性相協(xié)調(diào)，共同抑制由負荷、風(fēng)速變化等引起的頻率波動。