HD220203充電模塊剖析

1、1.1 HD22020-3系列1.1.1 模塊簡介HD22020-3充電模塊是電力電源主要的配置模塊，廣泛應(yīng)用于火電廠、水電站、和高等級變電站直流電源中。HD22020-3充電模塊采用自冷和風(fēng)冷相結(jié)合的散熱方式，在輕載時自冷運行，符合電力系統(tǒng)的實際運行情況。同時模塊的效率得到提高，體積和重量大大降低。 型號說明 產(chǎn)品系列產(chǎn)品系列見下表。                      

2、;                                                  

3、;                                                  

4、;                                                  

5、;   表1-1 訂貨信息名稱型號編碼單位定購指南備注充電模塊HD22020-302130523PCS根據(jù)系統(tǒng)要求配置個數(shù)自然冷/風(fēng)冷結(jié)合防塵設(shè)計充電模塊HD11040-3PCS根據(jù)系統(tǒng)要求配置個數(shù)自然冷/風(fēng)冷結(jié)合防塵設(shè)計 工作原理概述HD22020-3充電模塊工作原理框圖如下圖所示。                        

6、60;                                                 

7、60;                                                 

8、60;                            圖1-1 HD22020-3充電模塊原理圖HD22020-3充電模塊由三相無源PFC和DC/DC兩個功率部分組成。在兩功率部分之外還有輔助電源以及輸入輸出檢測保護(hù)電路。前級三相無源PFC電路由輸入EMI和三相無源PFC組成，用以實現(xiàn)交流輸入的整流濾波和輸入電流的校正，

9、使輸入電路的功率因素大于0.94，以滿足DL/T781-2001中三相諧波標(biāo)準(zhǔn)和中相關(guān)EMI、EMC標(biāo)準(zhǔn)。后級的DC/DC變換器由PWM發(fā)生器控制前級PFC輸出的DC電壓、經(jīng)過高頻變壓器輸出后再整流濾波輸出DC電壓等電路組成，用以實現(xiàn)將前級整流電壓轉(zhuǎn)換成電力操作系統(tǒng)要求的穩(wěn)定的直流電壓輸出。輔助電源在輸入三相無源PFC之后，DC/DC變換器之前，利用三相無源PFC的直流輸出，產(chǎn)生控制電路所需的各路電源。輸入檢測電路實現(xiàn)輸入過欠壓、缺相等檢測。DC/DC的檢測保護(hù)電路包括輸出電壓電流的檢測，散熱器溫度的檢測等，所有這些信號用以DC/DC的控制和保護(hù)。 結(jié)構(gòu)及接口1模塊外觀HD22020-3充電模

10、塊的外觀如下圖所示。                                                &#

11、160;                                                 &#

12、160;                                                 &#

13、160;      圖1-2 HD22020-3充電模塊外觀2前面板HD22020-3充電模塊前面板如下圖所示。                                    

14、60;                                                 

15、60;                                                 

16、60;                              圖1-3 充電模塊前面板1）LED顯示面板顯示模塊的電壓、電流或告警信息。由顯示切換按鈕進(jìn)行輸出電壓和電流的顯示切換。顯示3位數(shù)字，電壓顯示精度為±0.3V，電流顯示精度為±0.4A。出現(xiàn)模塊告警時，閃爍顯示故障代碼。2）指

17、示燈模塊面板上有3個指示燈，功能見下表。                                              

18、0;                                                 

19、0;                                                 

20、0;                    表1-2 面板指示燈功能指示標(biāo)識正常狀態(tài)異常狀態(tài)異常原因電源指示燈（綠色）亮滅無輸入電壓以至模塊內(nèi)部的輔助電源不工作保護(hù)指示燈（黃色）滅亮直流輸入電壓或輸出電壓超出正常范圍模塊內(nèi)部過熱模塊未完全插好故障指示燈（紅色）滅閃爍風(fēng)扇故障，不轉(zhuǎn)動3）顯示切換按鈕顯示切換按鈕用于切換LED顯示面板的顯示內(nèi)容。如果LED正顯示輸出電壓，按一下該按鈕則顯示輸出電流，再按一下該按

21、鈕則又顯示電壓。4）手動調(diào)壓按鈕面板上嵌入的兩個按鍵用來調(diào)整模塊在手動狀態(tài)下的輸出電壓。按一下左邊按鈕輸出電壓降低1V，按一下右邊按鈕輸出電壓升高0.5V。注意只有在手動控制方式下，調(diào)節(jié)此按鍵才起作用。5）撥碼開關(guān)撥碼開關(guān)用于選擇控制方式和模塊通信地址。其定義如下圖所示。                           &#

22、160;                                                 &#

23、160;                                                 &#

24、160;           圖1-4 充電模塊地址及手動選擇六位撥碼開關(guān)控制方式選擇撥碼撥碼開關(guān)最左邊一位為控制方式選擇撥碼，用于選擇模塊的控制方式為自動控制還是手動控制。撥上為自動控制方式，撥下為手動控制方式，如圖2-11所示。在自動控制方式下，模塊的輸出電壓、限流點、開關(guān)機(jī)均由監(jiān)控模塊進(jìn)行控制，人工無法進(jìn)行干預(yù)。如果模塊連接到合閘母線上對電池進(jìn)行充電，一般應(yīng)設(shè)置為自動控制方式。在手動控制方式下，模塊的輸出電壓由上述介紹的手動調(diào)壓按鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。模塊的輸出電壓、限流點和開關(guān)機(jī)等均不受監(jiān)控模塊控

25、制，但可以將模塊的運行參數(shù)上報給監(jiān)控模塊。如果模塊連接到控制母線上，則模塊需輸出單一的穩(wěn)定電壓，此時應(yīng)將模塊設(shè)置為手動狀態(tài)，模塊的輸出電壓由手動調(diào)壓按鈕調(diào)節(jié)，限流點全部放開，為100。&            注意手動調(diào)壓按鈕可使充電模塊輸出電壓最高達(dá)到286V，因此在系統(tǒng)正常時請勿隨意調(diào)節(jié)該按鍵。由于不同用戶選擇蓄電池的節(jié)數(shù)有差異，為安全起見，充電模塊的輸出在出廠時已整定在浮充電壓值234V上。地址識別撥碼撥碼開關(guān)左邊第二位為廣播地址識別撥碼，用于模塊識別廣播數(shù)據(jù)包。撥到上端

26、時，模塊認(rèn)為只有地址為255的數(shù)據(jù)包是廣播數(shù)據(jù)包。撥到下端時，模塊認(rèn)為只有地址為254的數(shù)據(jù)包是廣播數(shù)據(jù)包。地址設(shè)置撥碼撥碼開關(guān)右邊四位為模塊通信地址設(shè)置撥碼，用于設(shè)置模塊的通信地址。在模塊上設(shè)置的通信地址為二進(jìn)制數(shù)，每一位撥碼向上撥代表二進(jìn)制數(shù)0，向下?lián)艽矶M(jìn)制數(shù)1。四位地址設(shè)置撥碼中最左邊一位為最高位，最右邊一位為最低位。充電模塊HD22020-3的地址設(shè)置撥碼為4位，因此模塊的地址設(shè)置范圍為015，也就是說，連接到監(jiān)控模塊的同一個串口上的模塊數(shù)最大為16個。當(dāng)系統(tǒng)模塊數(shù)量大于16時，需要將多余模塊獨立分組且從監(jiān)控單元的另一個串行口進(jìn)行通信連接。模塊地址是監(jiān)控模塊識別各充電模塊的唯一標(biāo)志

27、，同一系統(tǒng)中模塊的地址設(shè)置不能相同。對于同一個模塊，模塊通信地址設(shè)置必須與監(jiān)控模塊中的模塊地址設(shè)置相同，否則將出現(xiàn)通信異常。在監(jiān)控模塊中設(shè)置的模塊地址為十進(jìn)制數(shù)，他們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系見2-17表。                                  

28、;                                                  

29、;                                                  

30、;             表1-3 模塊地址撥碼狀態(tài)和地址對應(yīng)表模塊地址撥碼狀態(tài)撥碼二進(jìn)制值對應(yīng)模塊地址1234000000000000100011001000102001100113010001004010101015011001106011101117100010008100110019101010101010111011111100110012110111011311101110141111111115例如：地址設(shè)置撥碼處于如上圖所示的位置（黑色為撥碼位置）。表示二進(jìn)

31、制1010，從表中可查出十進(jìn)制地址為10。6）拉手蓋板模塊拉手隱藏在蓋板后面。將蓋板向下平移，就會露出模塊拉手。模塊工作時應(yīng)將拉手蓋板恢復(fù)到圖2-3位置，否則將影響模塊的散熱。7）風(fēng)扇罩及防塵網(wǎng)風(fēng)扇罩用于防止外部物件被風(fēng)扇吸入充電模塊中造成模塊損壞。防塵網(wǎng)用于過濾灰塵以延長模塊壽命。3后面板HD22020-3充電模塊的后面板主要是輸入輸出一體化插座，如下圖所示。                   

32、0;                                                 

33、0;                                                 

34、0;                                 圖1-5 HD22020-3充電模塊后面板HD22020-3充電模塊采用輸入輸出一體化插座，可熱插拔，因此模塊安裝維護(hù)極為方便。一體化插座管腳分布如下圖所示。    &#

35、160;                                                 &#

36、160;                                                 &#

37、160;                                                 &#

38、160;      圖1-6 一體化插座管腳分布管腳詳細(xì)說明見下表。                                        &

39、#160;                                                 &

40、#160;                                                 &

41、#160;                    表1-4 一體化插座管腳說明信號名稱引腳號信號定義特性說明交流輸入1V相輸入模塊的交流電源輸入端，輸入方式為三相三線制2U相輸入3W相輸入4保護(hù)地PE為模塊的保護(hù)地引出端，內(nèi)部已經(jīng)和模塊外殼連接通訊接口12DATA弱信號端，模塊和上級設(shè)備的通訊接口，為串行異步傳輸模式，通信方式為RS48515DATA均流接口21SHARE弱信號端，兩個或者兩個以上的模塊輸出

42、并聯(lián)時，需要將此端并聯(lián)，以實現(xiàn)模塊均分負(fù)載功能24SHARE直流輸出26輸出正極模塊的直流輸出端，輸出和機(jī)殼之間隔離29輸出負(fù)極 主要功能1保護(hù)功能1）輸入過/欠壓保護(hù)模塊具有輸入過/欠壓保護(hù)功能。當(dāng)輸入電壓小于313±10Vac或者大于485±10Vac，模塊保護(hù)，無直流輸出，保護(hù)指示燈（黃色）亮。電壓恢復(fù)到335±10Vac460±15Vac之間后，模塊自動恢復(fù)工作。2）輸出過壓保護(hù)/欠壓告警模塊具有輸出過壓保護(hù)欠壓告警功能。當(dāng)輸出電壓大于325±5Vdc時，模塊保護(hù)，無直流輸出，保護(hù)指示燈（黃色）亮。模塊不能自動恢復(fù)，必須將模塊斷電后重新

43、上電。當(dāng)輸出電壓小于198±1Vdc時，模塊告警，有直流輸出，保護(hù)指示燈（黃色）亮。電壓恢復(fù)后，模塊輸出欠壓告警消失。3）短路回縮模塊具有短路回縮功能。當(dāng)模塊輸出短路時，輸出電流不大于40額定電流。短路因素排除后，模塊自動恢復(fù)正常輸出。4）缺相保護(hù)模塊具有缺相保護(hù)功能。當(dāng)輸入缺相時，模塊限功率輸出。在輸出電壓為260V時輸出10A電流。5）過溫保護(hù)模塊的進(jìn)風(fēng)口被堵住或環(huán)境溫度過高導(dǎo)致模塊內(nèi)部的溫度超過設(shè)定值時，模塊會過溫保護(hù)，模塊面板的保護(hù)指示燈（黃色）亮，模塊無電壓輸出。當(dāng)異常條件清除、模塊內(nèi)部的溫度恢復(fù)正常后，模塊將自動恢復(fù)為正常工作。6）原邊過流保護(hù)異常狀態(tài)下模塊整流側(cè)出現(xiàn)過流

44、，模塊保護(hù)。模塊不能自動恢復(fù)，必須將模塊斷電后重新上電。2其它功能1）風(fēng)扇溫度控制模塊采用溫度和電流聯(lián)合控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的方式。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速分為停轉(zhuǎn)、半轉(zhuǎn)和全轉(zhuǎn)三檔，通過對輸出電流和模塊溫度綜合考慮進(jìn)行風(fēng)扇調(diào)速控制。2）故障顯示模塊告警信息以故障代碼的形式在LED上實時的閃爍顯示。這時LED顯示內(nèi)容改為故障代碼，按下顯示切換按鈕后顯示電壓。故障代碼如下表所示。                    

45、60;                                                 

46、60;                                                 

47、60;                                           表1-5 故障代碼顯示含義故障代碼E31E32E33E34E36代碼含義輸出欠壓模塊過溫

48、交流過欠壓交流缺相輸出過壓3）通信功能模塊可以RS485方式與上位機(jī)通信。將模塊輸出電壓和電流、模塊保護(hù)和告警信息發(fā)送給上位機(jī)，接受并執(zhí)行上位機(jī)下發(fā)的控制命令。見下表。                                    

49、                                                  

50、                                                  

51、              表1-6 HD22020-3充電模塊通信功能序號項目指標(biāo)備注1遙信將模塊的保護(hù)信號（交流過、欠壓，缺相，輸出過、欠壓，模塊過溫等信號）和故障信號傳遞給監(jiān)控單元2遙測測量充電模塊的輸出電壓、電流，送模塊表頭顯示并上報監(jiān)控單元3遙控根據(jù)監(jiān)控單元的命令，控制充電模塊的開/關(guān)機(jī)，均/浮充轉(zhuǎn)換同時具備手動控制功能，可以屏蔽監(jiān)控單元的控制4遙調(diào)根據(jù)監(jiān)控單元的命令，調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓根據(jù)監(jiān)控單元的命令，在10100范圍內(nèi)調(diào)節(jié)充電模塊的輸出電流限流點 性

52、能參數(shù)1環(huán)境要求HD22020-3充電模塊環(huán)境要求見下表。                                             &

53、#160;                                                 &

54、#160;                                                 &

55、#160;    表1-7 HD22020-3充電模塊環(huán)境要求項目指標(biāo)工作溫度1040儲存溫度2555相對濕度95大氣壓力70106kPa冷卻方式自然冷、風(fēng)冷結(jié)合2輸入特性HD22020-3充電模塊輸入特性見下表。                             

56、0;                                                 

57、0;                                                 

58、0;                    表1-8 HD22020-3充電模塊輸入特性項目指標(biāo)輸入電壓323V475V（三相三線制）輸入電流15A交流輸入頻率4565Hz效率93功率因數(shù)0.943輸出特性HD22020-3充電模塊輸出特性見下表。             

59、60;                                                 

60、60;                                                 

61、60;                                    表1-9 HD22020-3充電模塊輸出特性項目HD22020-3HD11040-3輸出電壓范圍176V320V87V160V額定輸出電流20A404A最大輸出電流20.5

62、A（輸出電壓260V）42A（輸出電壓130V）電壓上升時間38秒（軟啟動時間）輸出恒流范圍10100穩(wěn)流精度±0.5（20限流測試）負(fù)載電壓紋波系數(shù)0.1穩(wěn)壓精度±0.5溫度系數(shù)（1/）0.2均流不平衡度±5（50100額定負(fù)載）4機(jī)械參數(shù)模塊外形尺寸（長×寬×高）：466mm×139mm×288mm模塊重量：15kg5音響噪音：55dB6絕緣電阻與絕緣強(qiáng)度1）絕緣電阻輸入端、輸出端對外殼之間以及輸入對輸出之間的絕緣電阻10M（試驗電壓500Vdc）。2）絕緣強(qiáng)度輸入端、輸出端短接后，在輸入/輸出端與外殼之間施加50Hz、

63、有效值為2000V的交流電壓1分鐘，無擊穿或飛弧現(xiàn)象。7告警和保護(hù)特性HD22020-3充電模塊告警及保護(hù)特性見下表。                                        &

64、#160;                                                 &

65、#160;                                                表1-10 HD2202

66、0-3充電模塊告警及保護(hù)特性項目HD22020-3HD11040-3備注輸出短路回縮回縮電流40額定電流，可自恢復(fù)輸出過壓保護(hù)325±5Vdc165±5Vdc保護(hù)后無DC輸出，不可恢復(fù)，需要重新上電啟機(jī)輸出欠壓告警198±1Vdc 99±1Vdc保護(hù)后有DC輸出，可恢復(fù)輸入過壓保護(hù)點485±10Vac保護(hù)后無DC輸出，可恢復(fù)，恢復(fù)點460±15Vac輸入欠壓保護(hù)點313±10Vac保護(hù)后無DC輸出，可恢復(fù)，恢復(fù)點335±10Vac缺相保護(hù)20A/260V40A/130V輸出限功率5720w過溫保護(hù)過溫保護(hù)點：80，

67、恢復(fù)點60精度：±5風(fēng)扇溫度控制采用溫度和電流聯(lián)合控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的方式溫度控制時，溫度55時風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，溫度45時風(fēng)扇停轉(zhuǎn)8安規(guī)及EMC的標(biāo)準(zhǔn)等級符合CE安全標(biāo)準(zhǔn)，EMC滿足下表標(biāo)準(zhǔn)等級。                                  

68、;                                                  

69、;                                                  

70、;                     表1-11 安規(guī)及EMC的標(biāo)準(zhǔn)等級序號項目標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)等級1靜電放電抗擾性要求GB/T 17626.2-1998 表2Level 3 判據(jù)B2振蕩波抗擾性要求GB/T 17626.12-1998 表2Level 3 判據(jù)B3傳導(dǎo)輻射干擾EN 55022Class A4快速瞬變電脈沖群抗擾性要求GB/T17626.4-1998Level 3判據(jù)B5浪涌抗擾性要

71、求GB/T17626.5-1998Level 3判據(jù)B6由射頻場感應(yīng)引起的傳導(dǎo)騷擾抗擾性要求GB/T17626.5-1998Level 3判據(jù)B7工頻磁場抗擾性要求GB/T17626.8-1998Level 4判據(jù)B8阻尼振蕩磁場抗擾度GB/T17626.10-1998Level 4判據(jù)B9射頻電磁場輻射抗擾度GB/T17626.3-1998Level 3判據(jù)B10電壓暫降、短時中斷和電壓漸變抗擾性要求IEC61000-4-1195 0.5 Period 判據(jù)B30 25 Period 判據(jù)B90 250 Period 判據(jù)B9MBTF300,000小時10安裝尺寸HD22020-3充電模塊安

72、裝尺寸見下圖。                                                 

73、;                                                  

74、;                                               圖1-7 充電模塊安裝尺寸（單位：mm）1.1.2 包裝維護(hù)&     &