DLT 1648-2016 发电厂及变电站辅机变频器高低电压穿越技术规范

0 引言 　　基准电压是数模混合电路设计中一个不可缺少的参数，而带隙基准电压源又是产生这个电压的最广泛的解决方案。在大量手持设备应用的今天，低功耗的设计已成为现今电路设计的一大趋势。随着CMOS工艺尺寸的下降，数字电路的功耗和面积会显著下降，但电源电压的下降对模拟电路的设计提出新的挑战。传统的带隙基准电压源结构不再适应电源电压的要求，所以，新的低电压设计方案应运而生。本文采用一种低电压带隙基准结构。在TSMC0．13μmCMOS工艺条件下完成，包括核心电路、运算放大器、偏置及启动电路的设计，并用Cadence Spectre对电路进行了仿真验证。 　　1 传统带隙基准电压源的工作原理 　

提出了一种基于gm /ID方法设计的可变增益放大器。设计基于SMIC90nmCMOS工艺模型，可变增益放大器由一个固定增益级、两个可变增益级和一个增益控制器构成。固定增益级对输入信号预放大，以增加VGA最大增益。VGA的增益可变性由两个受增益控制器控制的可变增益级实现。运用gm /ID的综合设计方法，优化了任意工作范围内，基于gm /ID和VGS关系的晶体管设计，实现了低电压低功耗。为得到较宽的增益范围，应用了一种新颖的伪幂指函数。利用Cadence中spectre工具仿真，结果表明，在1.2 V的工作电压下，具有76 dB的增益，控制电压范围超过0.8 V，带宽范围从34 MHz到183.6 MHz，功耗为0.82 mW。

带有一个SSD1306 OLED屏，可以显示电压、电流、功率、温度，BLINKERapp上可查看电压、电流、功率、mah、Wh、峰值功率、运行时间、电量比例、环境温度、环境湿度、控制器温度、控制器温控散热风扇（可在APP查看实时转速）。低电压报警、电池低电压自动切断电压输出（可在APP查看状态）、还有图标功能。App端文字颜色可根据参数自动变更、图标也是根据参数变更（用了很多的if语句。 按刷新健对APP数据进行刷新。

针对双馈风力发电机组低电压穿越问题，研究了电网电压严重跌落情况下转子Crowbar电路、转子Crowbar和直流侧卸荷电路组成的组合保护电路的控制策略。基于PSCAD建立了双馈风力发电机组低电压穿越的仿真模型，验证了组合保护电路控制策略能够很好地抑制转子侧电流和直流侧电压的上升，实现低电压穿越。

采用超级电容储能配合光伏并网系统实现其低电压穿越功能，在电网电压跌落时，并网逆变器直接功率控制（DPC）的有功参考根据电网电压跌落程度进行给定，同时通过控制双向DC/DC变换器将直流母线侧多余能量存储于超级电容，以平衡逆变器两侧的功率，维持直流母线电压稳定。最后通过仿真验证了采用超级电容储能的协调控制方案的有效性和可行性。

跨导运算放大器是模拟电路中的重要模块，其性能往往会决定整个系统的效果。这里设计了一种适用于高阶单环Sigma-Delta调制器的全差分折叠式共源共栅跨导运算放大器。该跨导运算放大器采用经典的折叠式共源共栅结构，带有一个开关电容共模反馈电路。运算放大器使用SIMC 0.18 μm CMOS混合信号工艺设计，使用Spectre对电路进行整体仿真，仿真结果表明，负载电容为5 pF时，该电路直流增益可达72 dB、单位增益带宽91.25 MHz、相位裕度83.35°、压摆率35.1 V/μs、功耗仅为1.41 mW。本设计采用1.8 V低电源电压供电，通过对电路参数的优化设计，使得电路在低电压条件下仍取得良好的性能，能满足Sigma Delta调制器高精度的要求。

逆变型分布式电源(IIDG)的接入改变了小电阻接地系统的接地故障特性，不仅使传统零序电流的计算方法不再适用，而且对馈线零序电流保护造成了不利的影响。通过分析IIDG的故障电流特性，建立了具有低电压穿越能力的PQ控制型IIDG故障等值模型；在含IIDG小电阻接地系统接地故障分析建模的基础上，提出了零序电流迭代求解算法，并利用MATLAB编写相应的求解程序，将计算结果与电力系统实时仿真系统(RTDS)的仿真结果进行比较，验证了所提算法的有效性和准确性；基于所建立的故障分析模型，揭示了IIDG的接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响机理，利用所提零序电流迭代求解算法求解不同故障情况下的馈线零序电流值，验证了理论分析的正确性。

本文给出了用于直驱永磁同步风力发电系统暂态分析的传动轴系的双质块模型和全功率变流器数学
模型，分析了低电压故障下直驱永磁风力发电系统的暂态特性。提出了相应的变流器改进技术措施，利用
PowerFactory/DIgSILENT 仿真软件对所设计的LVRT 改进控制方法进行仿真建模，并验证了其有效性。

IEC61010 Edition 3 Creeage and Clearance LVD低电压安全设计准则