【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源高渗透的新型电力系统功率振荡抑制和频率支撑，具体而言，涉及一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法及系统。
技术介绍
1、在虚拟同步控制下，风电机组具备与同步机相似的运行特性，可为系统提供惯量和阻尼支撑。然而，虚拟惯量和阻尼参数始终存在设计矛盾。当增大虚拟惯量后，系统特征根实部右移，削弱了衰减特性，不利于功率振荡抑制。此外，虚拟惯量支撑存在频率超调问题，从而延缓了系统频率的恢复。因此，风电机组在附加虚拟同步控制后，如何协调设计控制环节参数，充分发挥风电机组的并网主动支撑潜力，有效保障新能源高渗透的新型电力系统的功率振荡抑制和频率支撑能力仍是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的是一种基于振荡能量定向捕获的风电机组非线性虚拟轴系耦合参数设计技术，意在充分发挥风电机组的功率、频率支撑潜力，可显著提升风电机组抑制功率振荡和支撑系统频率的性能。
2、为了实现上述技术目的，本申请提供了一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，具体包括以下步骤：
3、基于构网型双馈风电机组与同步发电机的小扰动方程，获取构网型双馈风电机组的非线性虚拟轴系立方刚度；
4、基于非线性虚拟轴系立方刚度，建立构网型双馈风电机组与同步发电机组间的两自由度非线性虚拟轴系耦合模型；
5、基于两自由度非线性虚拟轴系耦合模型，通过捕捉振荡能量由同步机单向转移至风电机组时的极大值点作为能量完全转移的临界点，获取最优的非线性虚
6、优选地，在获取小扰动方程的过程中，小扰动方程表示为：
7、
8、式中，表示同步机功角的变化量对时间的二阶导数，表示同步机功角的变化量对时间的一阶导数，表示构网型双馈风电机组功角的变化量对时间的二阶导数，表示构网型双馈风电机组功角的变化量对时间的一阶导数，ds、dv分别为同步机、双馈风电机组的阻尼；ms、mv分别为同步机、双馈风电机组的惯量；δpes、δpev分别为同步机、双馈风电机组的电磁功率变化量。
9、优选地，在获取非线性虚拟轴系立方刚度的过程中，根据同步机、双馈风电机组的电磁功率变化量，对同步机与构网型双馈风电机组间的耦合功率附加非线性虚拟轴系耦合，获取新的非线性虚拟轴系耦合功率，生成非线性虚拟轴系立方刚度，其中，新的非线性虚拟轴系耦合功率表示为：
10、δpn＝kvn(δδs-δδv)3
11、式中，kvn为同步机与构网型双馈风电机组之间的非线性虚拟轴系立方刚度，δδs、δδv分别为同步机、双馈风电机组的功角变化量。
12、优选地，在构建两自由度非线性虚拟轴系耦合模型的过程中，两自由度非线性虚拟轴系耦合模型表示为：
13、
14、式中，ks、kv、kf分别为同步机与参考同步机、同步机与双馈风电机组、双馈风电机组与参考同步机之间的虚拟轴系刚度。
15、优选地，在获取非线性虚拟轴系立方刚度的过程中，非线性虚拟轴系立方刚度表示为：
16、
17、式中，e1表示k′n1(r1)2/(ω0)3，其中k′n1＝kvn/ms，r1表示复变量的幅值，ω0表示(ks/ms)1/2。
18、本专利技术公开了一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计系统，包括：
19、立方刚度获取模块，基于构网型双馈风电机组与同步发电机的小扰动方程，获取构网型双馈风电机组的非线性虚拟轴系立方刚度；
20、耦合模型构建模块，用于基于非线性虚拟轴系立方刚度，建立构网型双馈风电机组与同步发电机组间的两自由度非线性虚拟轴系耦合模型；
21、耦合参数设计模块，用于基于两自由度非线性虚拟轴系耦合模型，通过捕捉振荡能量由同步机单向转移至风电机组时的极大值点作为能量完全转移的临界点，获取最优的非线性虚拟轴系立方刚度，用于充分发挥风电机组的功率和频率支撑潜力，提升风电机组抑制功率振荡和支撑系统频率的性能，其中，临界点表示风电机组实现了振荡能量完全捕获。
22、优选地，立方刚度获取模块的小扰动方程表示为：
23、
24、式中，表示同步机功角的变化量对时间的二阶导数，表示同步机功角的变化量对时间的一阶导数，表示构网型双馈风电机组功角的变化量对时间的二阶导数，表示构网型双馈风电机组功角的变化量对时间的一阶导数，ds、dv分别为同步机、双馈风电机组的阻尼；ms、mv分别为同步机、双馈风电机组的惯量；δpes、δpev分别为同步机、双馈风电机组的电磁功率变化量。
25、优选地，立方刚度获取模块，还用于根据同步机、双馈风电机组的电磁功率变化量，对同步机与构网型双馈风电机组间的耦合功率附加非线性虚拟轴系耦合，获取新的非线性虚拟轴系耦合功率，生成非线性虚拟轴系立方刚度，其中，新的非线性虚拟轴系耦合功率表示为：
26、δpn＝kvn(δδs-δδv)3
27、式中，kvn为同步机与构网型双馈风电机组之间的非线性虚拟轴系立方刚度，δδs、δδv分别为同步机、双馈风电机组的功角变化量。
28、优选地，耦合模型构建模块的两自由度非线性虚拟轴系耦合模型表示为：
29、
30、式中，ks、kv、kf分别为同步机与参考同步机、同步机与双馈风电机组、双馈风电机组与参考同步机之间的虚拟轴系刚度。
31、优选地，耦合参数设计模块获取的非线性虚拟轴系立方刚度表示为：
32、
33、式中，e1表示k′n1(r1)2/(ω0)3，其中k′n1＝kvn/ms，r1表示复变量的幅值，ω0表示(ks/ms)1/2。
34、本专利技术公开了以下技术效果：
35、本专利技术提供的一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，利于充分发挥风电机组的功率、频率支撑潜力，可显著提升风电机组抑制功率振荡和支撑系统频率的性能。
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1.一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于：
6.一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计系统，其特征在于：
9.根据权利要求8所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计系统，其特征在于：
10.根据权利要求9所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述一种风电机组非线性虚拟轴系耦合参数的设计方法，其特征在于：<...
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