(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211235310.2 (22)申请日 2022.10.10 (71)申请人 中国科学院电工 研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村北二条6 号 (72)发明人 叶华　李奕璇　裴玮　韩一江　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 专利代理师 江亚平 (51)Int.Cl. H02J 3/36(2006.01) H02J 3/46(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种LCC-HVDC驱动变频变压器的电网构网 支撑系统及其拓扑功能设计方法 (57)摘要 本发明提供一种LCC ‑HVDC驱动变频变压器 的电网构网支撑系统及其拓扑功能设计方法， 首 先提出常规直流LCC ‑HVDC系统驱动变频变压器 的换流站改造方案与 构成方案， 并提出地下浅埋 变频变压器系统及其构成设计思路， 进一步建立 基于变频变压器转子动能的电网构网支撑功能 设计方法、 弱交流系统故障防御及保护系统设计 方法以及LCC ‑HVDC驱动变频变压器的容量估算 和支撑本地风光场站MPPT最大发电功率估算方 法。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115549170 A 2022.12.30 CN 115549170 A 1.一种LCC ‑HVDC驱动 变频变压器的电网构网支撑系统及其拓扑功能设计方法， 其特征 在于： 首先对常规直流LCC ‑HVDC系统驱动变频变压器的换流站进行改造， 并设置地下浅埋 变频变压器系统， 进一步设计基于变频变压器转子动能的电网构网支撑功能、 弱交流系统 故障防御及保护系统以及进行LCC ‑HVDC驱动变频变压器的容量估算和支撑本地风光场站 MPPT最大发电功率估算。 2.如权利 要求1所述的一种LCC ‑HVDC驱动 变频变压器的电网构网支撑系统及其拓扑功 能设计方法， 其特征在于： 对常规直流LCC ‑HVDC系统驱动变频变压器的换流站进行改造包 括： 在原有常规直流即LCC ‑HVDC基础上， 分别在其整流侧、 逆变侧换流阀的最高直流电压、 最低直流电压处串联低容量半可控晶闸管换流阀， 添加换流阀的交流侧与变频变压器的转 子通过集电环相连， 同时变频变压器的定子与外部交流系统相连， 并通过三绕组变压器升 压； 变频变压器的转子由直流电机驱动旋转， 同时驱动直流电机的直流系统直接从LCC ‑ HVDC直流侧取电， 并且不需要额外直 流整流环 节。 3.如权利 要求2所述的一种LCC ‑HVDC驱动 变频变压器的电网构网支撑系统及其拓扑功 能设计方法， 其特征在于： 所述地下浅埋变频变压器系统被浅埋于换流站换流阀或者常规 变压器所在的地下位置， 用于降低换流站新安装变频变压器的占地面积， 隔离变频变压器 转子旋转带来的噪音以及有利于水冷系统的水自然流动， 进而快速冷却集电环高速运行产 生一定的摩擦热。 4.如权利 要求3所述的一种LCC ‑HVDC驱动 变频变压器的电网构网支撑系统及其拓扑功 能设计方法， 其特征在于： 通过快速释放或存储变频变压器转子动能， 向电网提供构网支撑 功能， 包括： 1)弱交流系统频率调整功能； 2)弱交流系统电压支撑和稳定功能； 3)提供紧急 功率支援和旋转备用功能。 5.如权利 要求4所述的一种LCC ‑HVDC驱动 变频变压器的电网构网支撑系统及其拓扑功 能设计方法， 其特征在于： 当弱交流系统遭受严重扰动如三相接地 故障时， 由于变频变压器 为电磁变换装置， 则其交流侧短路电流表现为幅值较大的正弦波， 有利于继电保护系统。 6.如权利 要求5所述的一种LCC ‑HVDC驱动 变频变压器的电网构网支撑系统及其拓扑功 能设计方法， 其特征在于： 所述LCC ‑HVDC驱动变频变压器的容量估算和支撑本地风光场站 MPPT最大发电功率估算包括： 推导变频变压器转子动能的变化 量为： 上式中， ω1为变频变压器转子当前的转速， ω(t)为变频变压器转子所能达到的转速， JVFT为变频变压器转子的惯量， 对式(3)求 导： 由式(4)可推断， 采用变频变压器的转子快速变化率， 估算出该变频变压器能够支撑的 非同步机即无惯量逆变器 的容量大小， 即Pinverter， RoCoFmax为弱交流系统的最大频率变化 率， 远小于变频变压器的转子快速变化 率； 根据式(4)， 推断弱 交流系统中能够安装的最大风光发电逆变器容量或最大LCC ‑HVDC权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115549170 A 2输入功率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115549170 A 3