Comprehensive Adaptive Control Strategy for Enhancing Frequency Regulation Capability of Grid-forming Wind Turbines

CHAO Pupu; ZHANG Ruihao; ZHANG Xiaotong; ZHANG Qiang; JIN Yonglin; LI Weixing

doi:10.7500/AEPS20250321007

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Comprehensive Adaptive Control Strategy for Enhancing Frequency Regulation Capability of Grid-forming Wind Turbines

Basic Research | 更新时间：2026-02-28

- Comprehensive Adaptive Control Strategy for Enhancing Frequency Regulation Capability of Grid-forming Wind Turbines
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 4, Pages: 142-151(2026)
- 作者机构：
  
  1.大连理工大学电气工程学院，辽宁省大连市 116024
  2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁省沈阳市 110006
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(U22B20109)
- DOI：10.7500/AEPS20250321007
  CLC：
- Received：21 March 2025，
  
  Revised：2025-11-03，
  
  Online First：29 December 2025，
  
  Published：25 February 2026
- 稿件说明：
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晁璞璞,张睿浩,张潇桐等.提升构网型风电机组调频能力的综合自适应控制策略[J].电力系统自动化,2026,50(4):142-151.

CHAO Pupu,ZHANG Ruihao,ZHANG Xiaotong,et al.Comprehensive Adaptive Control Strategy for Enhancing Frequency Regulation Capability of Grid-forming Wind Turbines[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(4):142-151.
晁璞璞,张睿浩,张潇桐等.提升构网型风电机组调频能力的综合自适应控制策略[J].电力系统自动化,2026,50(4):142-151. DOI： 10.7500/AEPS20250321007.

CHAO Pupu,ZHANG Ruihao,ZHANG Xiaotong,et al.Comprehensive Adaptive Control Strategy for Enhancing Frequency Regulation Capability of Grid-forming Wind Turbines[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(4):142-151. DOI： 10.7500/AEPS20250321007.

摘要

随着新能源发电占比的逐渐提高，新能源并网密集地区的电网强度持续减弱，传统基于锁相环的跟网型风电机组在电网强度较弱时难以保证自身稳定运行。在构网型风电机组应用愈加广泛的背景下，亟须挖掘其主动支撑系统频率的潜力。首先，文中建立了构网型风电机组的详细电磁暂态模型，在虚拟同步机控制的基础上，引入了减载备用控制以留取相对稳定的有功功率调节裕度。然后，通过分析传统自适应调频控制的局限性及包含构网型机组系统的典型频率响应曲线，提出了基于频率响应过程分段的综合自适应控制策略。最后，基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了构网型直驱风电机组的并网模型，将提出的自适应控制策略与传统自适应控制策略进行了对比分析。结果表明，所提控制策略显著提升了构网型风电机组的频率支撑能力。

Abstract

With the increasing proportion of renewable energy generation

the grid strength in areas with high renewable energy integration is continuously weakening. Traditional grid-following wind turbines based on phase-locked loop (PLL) struggle to maintain stable operation under weak grid conditions. Against the backdrop of the growing application of grid-forming wind turbines

it is crucial to explore their potential in actively supporting system frequency.Firstly

this paper establishes a detailed electromagnetic transient model for grid-forming wind turbines. Based on the virtual synchronous generator control

load shedding reserve control is introduced to maintain a relatively stable active power regulation margin. Next

by analyzing the limitations of traditional adaptive frequency regulation control and the typical frequency response curves of systems with grid-forming turbines

a comprehensive adaptive control strategy based on segmented frequency response processes is proposed. Finally

a grid-connected model of direct-drive wind turbines is built on the MATLAB/Simulink simulation platform

and the proposed adaptive control strategy is compared with traditional adaptive control strategies. The results show that the proposed control strategy significantly enhances the frequency support capability of grid-forming wind turbines.

关键词

Keywords

references

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