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壁掛直流電源

 

1.概述
壁掛電源是我公司專為小容量系統而設計;適合小型開關站、小型用戶變電站、系統采用一體化設計思想,由整流模塊、監控模塊、降壓單元、配電單元和電池安裝箱構成;具有體積小、結構簡單、獨立構成系統等特點;監控模塊采用LCD漢字菜單顯示,對系統監控和電池自動化管理功能完善,具有與自動化系統連接四遙接口,提供RS232和RS485兩種通訊接口選擇,提供RTU、CDT、MODBUS三種通訊規約選擇。

2.系統功能特點
?適合構成38AH/220V、65AH/110V以下的系統。
?模塊、監控單元和降壓單元均采用帶電插拔結構,安裝、維護方便。
?可安裝3個2.0A/220V、4.0A/110V自然冷模塊。
?降壓單元具有自動硅鏈降壓功能,最大電流2A,沖擊電流30A/0.5S。
?監控器采用LCD顯示,漢字菜單,按鍵操作,可實現系統參數設置、系統工作參數顯示、系統故障指示和系統校準。
?監控器具有對電池自動管理的功能。
?提供RS232和RS485兩種通訊接口選擇,提供RTU、CDT、MODBUS三種通訊規約選擇,可與電站自動化系統連接。
?監控器實現電池電壓、控母電壓,控母電流、電池充放電電流、模塊狀態檢測。
?配電單元提供2路交流輸入(可選擇一路PT供電)、3路饋電輸出。
?PT供電時系統自動限制輸出功率。
3.系統技術指標
交流輸入電壓: 220V±20%
PT供電電壓: 100V±10%
電網頻率:50Hz±10%
功率因數:≥0.85
輸出電壓范圍: 90V-140V連續可調(對于110V系統) 
180V-280V連續可調(對于220V系統)
輸出限流:0.2A-2.5A(單模塊)
穩壓精度: ≤±0.5%   
穩流精度: ≤±0.5%
紋波系數: ≤±0.1%
均流度: ≤5%
效率: ≥93%
輸出過壓保護: 280V±2V(220V), 140V±2V(110V)
絕緣電阻: ≥10M
絕緣強度:輸出對地、輸入對地、輸入對輸出施加2KVAC,時間1min無飛弧無閃絡。
相對濕度:  ≤90%
環境溫度:  -5℃~45℃
可聞噪音:  ≤55Db
外形尺寸:680X560X265(高X寬X深)
4.系統型號定義及配置
4.1.系統型號定義

4.2.系統配置說明
系統采用模塊化結構,可根據用戶要求靈活配置,輸出電壓有3種規格:220V,110V,48V;降壓單元有2種規格:110V和220V;可輸入2路交流自動切換,其中第2路交流可使用PT100V供電,PT供電時自動限制輸出功率,確保PT工作正常。
以220V系統說明型號定義:


5.系統電氣原理圖

系統結構及安裝
5.1.系統外形尺寸

5.2.系統安裝
1.壁掛式電源柜的外形尺寸為:680X560X265(高X寬X深),機柜門采用下開結構。安裝人員應依工程設計圖,在確保便于維護和足夠的行人通道等前提下,合理規劃安裝高度。

2.確定掛架安裝孔位
     如圖確定掛架孔位,用記號筆劃出安裝孔位置,再用沖擊鉆鉆孔。

3.開預留孔
  掛架上固定孔徑為Φ9mm,采用的膨脹螺桿規格為Φ8X80mm,所以鉆頭應選用Φ8,沖孔深應達到60mm。另外,孔位要與墻垂直且防止偏心。

PM07監控單元
5.3.PM07監控單元功能:
a)采用12864LCD顯示,按鍵操作,實現友好人機界面,工作參數、故障狀態一目了然。
b)測量功能:電池電壓、控母電壓、電池電流、控母電流、模塊故障狀態、交流故障、絕緣故障。
c)控制功能:均浮充控制、均充電壓、浮充電壓、電池限流連續可調。
d)自動管理功能:電池自動管理,如均浮充自動轉換、定期均充、均充限時等。
e)接口功能:通過RS232、RS485接口實現與自動化接口。

5.4.PM07監控單元基本原理
PM07監控單元采用單片機控制、通過A/D采樣采集系統工作參數、通過D/A輸

出控制模塊輸出電壓、輸出限流;通過漢字顯示LCD顯示工作參數、系統故障及設置參數;通過按鍵操作可設置系統工作參數、校準輸出電壓、顯示電壓;工作參數和校準參數停電不丟失。監控單元基本原理框圖如下:


5.5.PM07監控單元面板及接口說明
監控面板結構:

接口定義:采用64PIN歐式連接器實現即插式連接,各管腳定義如下:



PM07監控單元接口說明:
1)485A、485B 為監控單元RS485通訊接口;
2)232RX、232TX為監控單RS232通訊接口;
3)GND為通訊、數字信號地線;
4)VDD為+5V電源;
5)ACERR 為交流故障輸入,+5V高電平有效;
6)JYERR為絕緣故障輸入,0V低電平有效;
7)ERROUT為系統故障輸出,控制信號繼電器輸出。
8)ERR1 – ERR3 為模塊故障輸入,+5V高電平有效。
9)KMI+、KMI-為控母輸出電流測量輸入;
10)BATI+、BATI-為電池充放電電流測量輸入;
11)MX- 為輸入、輸出公共母線負端;
12)KM+ 為輸出控制母線正;
13)BAT+ 為電池正輸入;
14)GNDE 為接大地。
* 出廠設定為RS232通訊方式、采用RS485通訊方式需要打開監控單元蓋板、將JP1跳接到RS485上。

5.6.顯示界面: 


5.7.操作流程: 


5.8.操作說明:
5.8.1.工作參數查詢說明: 
正常工作情況下監控循環顯示基本工作參數,也可按“↑↓”鍵切換基本工作參數顯示頁和故障信息頁。
5.8.2.控制操作說明: 
?浮充電壓設置:光標移到“浮充”項,按“+、-”鍵改變浮充電壓值;浮充電壓在系統選擇為 “浮充”時作為模塊的輸出電壓;浮充電壓不能大于合母過壓值,不能小于合母的欠壓值。
?均充電壓設置:光標移到“均充”項,按“+、-”鍵改變均充電壓值;均充電壓在模塊選擇為 “均充”時作為模塊的輸出電壓;均充電壓不能大于合母過壓值,不能小于合母的欠壓值。
?保存返回:光標移動到“保存”項,按“設置”鍵保存并執行控制參數修改,退回到基本信息顯示頁;保存數據掉電后不丟失。
?不保存返回:光標在除“保存”項任何位置,按“設置”鍵退回到基本信息顯示頁,此時控制參數修改無效,監控返回原有控制參數運行。

5.8.3.參數設置說明: 
?電池充電限流值設置:光標移到“限流”項,按“+、-”鍵改變電池充電限流值,電池充電限流值限定電池最大充電電流,一般設置為0.1C10,不大于0.15C10。
?電池均浮充轉換電流值設置:光標移到“轉換”項,按“+、-”鍵改變電池均浮充轉換電流值,電池均充充電電流小于此值后再充電3小時轉為浮充電。電池均浮充轉換電流值一般設置為0.02C10,— 0.05C10。
?定時均充時間設置:光標移到“定時”項,按“+、-”鍵改變定時均充時間值,電池長期處于浮充電狀態,電池容量會下降,需要進行維護性均充;定時均充時間設定此時間間隔,一般為30 – 60天。
?均充限時設置:光標移到“限時”項,按“+、-”鍵改變均充限時值,此參數限制最長均充時間,保障電池安全,均充限時一般為15 – 20小時。
?合母過壓設置:光標移到“合母過壓”項,按“+、-”鍵改變合母過壓值;合母過壓作為合母輸出電壓過壓報警門限;合母過壓值220V系統不能大于320V、110V系統不能大于160V。
?合母欠壓設置:光標移到“合母欠壓”項,按“+、-”鍵改變合母欠壓值;合母欠壓作為合母輸出電壓欠壓報警門限;合母欠壓值220V系統不能小于180V、110V系統不能小于90V。
?控母過壓設置:光標移到“控母過壓”項,按“+、-”鍵改變控母過壓值;控母過壓作為控母輸出電壓過壓報警門限;控母過壓值220V系統不能大于242V、110V系統不能大于121V。
?控母欠壓設置:光標移到“控母欠壓”項,按“+、-”鍵改變控母欠壓值;控母欠壓作為控母輸出電壓欠壓報警門限;控母欠壓值220V系統不能小于198V、110V系統不能小于99V。
?PT供電:光標移到“PT供電”項,按“+、-”鍵改變PT供電的有、無狀態。
?模塊的有、無:光標移到相應模塊序號位置,按“+、-”鍵改變模塊有、無狀態。
?通訊地址設置:光標移到“地址”項,按“+、-”鍵改變通訊地址;通訊地址為監控和上位機通訊的地址,設置范圍為01-- 99 
?通訊速率設置:光標移到“速率”項,按“+、-”鍵改變通訊速率;通訊速率為監控和上位機通訊的速率,有1200、2400、9600三種選擇。 
?通訊協議的設置:光標移到“協議”項,按“+、-”鍵改變通訊協議;通訊協議為監控和上位機通訊的協議,有RTU、CDT、MODBUS三中選擇。
?保存返回:光標移動到“保存”項,按“設置”鍵保存并執行設置參數修改,退回到基本信息顯示頁;保存數據掉電后不丟失。
?不保存返回:光標在除“保存”項任何位置,按“設置”鍵退回到基本信息顯示頁,此時設置參數修改無效,監控按原有設置參數運行。
5.8.4.參數校準說明: 
?合母電壓測量校準:光標移動到“合母電壓校準”項,測量實際輸出電壓,按“+、-”鍵調整顯示值為實際測量值,移動光標到“保存”位置,按“設置”鍵保存。
?控母電壓測量校準:光標移動到“控母電壓校準”項,測量實際輸出電壓,按“+、-”鍵調整顯示值為實際測量值,移動光標到“保存”位置,按“設置”鍵保存。
?電池電流校準:光標移動到“電池電流校準”項,測量實際輸出電流(要求電流大于5A),按“+、-”鍵調整顯示值為實際測量值,移動光標到“保存”位置,按“設置”鍵保存。
?控母電流校準:光標移動到“控母電流校準”項,測量實際輸出電流(要求電流大于5A),按“+、-”鍵調整顯示值為實際測量值,移動光標到“保存”位置,按“設置”鍵保存。
?保存返回:光標移動到“保存”項,按“設置”鍵保存并執行設置參數修改,退回到基本信息顯示頁;保存數據掉電后不丟失。
?不保存返回:光標在除“保存”項任何位置,按“設置”鍵退回到基本信息顯示頁,此時校準修改無效,返回原有校準參數運行。
6.HG22002(HG11004)整流模塊
6.1.HG22002(HG11004)工作原理及特點
整流模塊的原理框圖如下圖所示。
交流輸入首先經EMI濾波。該部分電路可以有效吸收雷擊殘壓和電網尖峰,保證模塊后級電路的安全。
交流經整流后轉換成高壓直流電,經PWM電路后轉換為高頻交流,再經高頻變壓器隔離降壓后高頻整流輸出。
模塊控制部分負責PWM信號產生及控制,保證輸出穩定,同時對模塊各部分進行保護,提供“四遙”接口。
采用高頻軟開關技術,模塊轉換效率大大提高,最高可達93%。


6.2.HG22002(HG11004)主要技術指標
?交流輸入
交流輸入額定電壓:220V,50HZ。
電壓變化范圍:176V-264V。
頻率變化范圍:50HZ±10%。
?直流輸出
輸出額定值: 2A/230V(YN1B02)
             4A/115V(YN1A04)
電壓調節范圍:180V-270V(YN1B02)
              90V-135V(YN1A04)
輸出限流范圍:20%-110%×額定電流
穩壓精度:≤0.5%
穩流精度:≤0.5%
紋波系數:≤0.1%
轉換效率:≥93%(滿負荷輸出)
動態響應:在20%負載躍變到80%負載時恢復時間≤200цS,超調≤±5%
可聞噪聲:≤65db
工作環境溫度:-5℃ -- 45℃
?絕緣
絕緣電阻:直流部分、交流部分與地之間相互施加500V/50HZ的交流電壓,             絕緣電阻>2MΩ。
絕緣強度:交流部分、直流部分和機殼間施加50HZ的2KV 的交流電壓,一分鐘無擊穿,無閃絡。
?模塊四遙功能:
遙控:均浮充。
遙調:輸出電壓、輸出限流均連續可調。
遙信:工作狀態。
?結構外型:
模塊尺寸:95(寬)×220(高)×240(深)
模塊重量:3.5KG

6.3.HG22002(HG11004)面板接口說明
整流模塊的面板如下圖:

整流模塊接口定義:采用64PIN歐式連接器實現即插式連接,各管腳定義如下:



HG22002(HG11004)整流模塊接口說明:
1)BAT+ 為模塊輸出正(接電池);
2)MX- 為模塊輸出負;
3)GNDA為監控測量、控制地;
4)JL1、JL2為模塊并機均流線;
5)VADJ 模塊輸出電壓控制輸入端;
6)IADJ為模塊限流控制輸入端;
7)GNDD為模塊故障輸出地線;
8)ERR 為模塊故障輸出端;
9)GNDE為大地接入端;
10)ACL為交流輸入火線進線;
11)ACN為交流輸入零線進線;

6.4.HG22002(HG11004)功能說明
A.保護功能
?輸出過壓保護
輸出電壓過高對用電設備會造成災難性事故,為杜絕此類情況發生,我公司的高頻模塊內有過壓保護電路,出現過壓后模塊自動鎖死,相應模塊故障指示燈亮,故障模塊自動退出工作而不影響整個系統正常運行;過壓保護點設為280V±2V(HG22002)或者140V±2V(HG11004)
?輸出限流保護
每個模塊的輸出功率受到限制,輸出電流不能無限增大,因此每個模塊輸出電流最大限制為額定輸出電流的1.1倍,如果超負荷,模塊自動調低輸出電壓以保護模塊。
?短路保護
整流模塊輸出特性如下圖,輸出短路時模塊在瞬間把輸出電壓拉低到零,限制短路電流在限流點之下,此時模塊輸出功率很小,以達到保護模塊的目的。模塊可長期工作在短路狀態,不會損壞,排除故障后模塊可自動恢復工作。

?模塊并聯保護:
每個模塊內部均有并聯保護電路,絕對保證故障模塊自動退出系統,而不影響其它正常模塊工作。模塊并機輸出示意圖如下圖所示。


?過溫保護
過溫保護主要是保護大功率變流器件,這些器件的結溫和電流過載能力均有安全極限值,正常工作情況下,系統設計留有足夠余量,在一些特殊環境下,如環境溫度過高、風機停轉等情況下,模塊檢測散熱器溫度超過75℃時自動關機保護,溫度降低到65℃時模塊自動啟動。
?過流保護
過流保護主要保護大功率變流器件,在變流的每一個周期,如果通過電流超過器件承受電流,關閉功率器件,達到保護功率器件的目的。過流保護可自動恢復。
B.設置功能
?電壓調節功能
在模塊的后面有輸出電壓調節電位器,在無模塊監控時可調節此電位器改變輸出電壓。在有模塊監控時,輸出電壓由監控系統設定,電位器調節無效,電壓調節方法參閱第6章。
?無級限流
通過監控系統可在30% - 110%額定電流內任意設置限流點。
?遙控功能
可遙控模塊的開/關機、均/浮充電壓轉換。
6.5.HG22002(HG11004)技術特色
?帶電插拔技術
我公司通過長期研究,解決了大電流連接及帶電連接的器件保護等問題。整流模塊設計成可帶電插拔,使模塊的更換極為方便,更換一個模塊最多只需30秒鐘,使系統維護變得安全、簡單、高效。
?ZVS軟開關技術
為了使開關電源能夠在高頻下高效率地運行,我公司不斷研究開發高頻軟開關技術,已開發成功ZVS邊緣諧振技術,使開關過程損耗大為降低,從而進一步減小體積、減輕重量、極大提高模塊性能。
A、ZVS軟開關優點
?開關損耗小
?可實現高頻化(極限頻率可做到1-2M)、開關過程在平滑狀態下實現
?恒頻運行,諧波成份小
?無吸收電路
?電流、電壓應力小
B、ZVS軟開關基本原理

硬開關過程和ZVS軟開關開關過程比較如下圖。
功率MOSFET損耗由三部分組成:開通損耗、關斷損耗和導通損耗組成,硬開關在開關過程中電壓和電流同時變化,即存在高壓大電流的狀態,此時損耗很大,一般需要加吸收電路減小開關損耗,同時在關斷過程中,VDS會出現過沖,對功率管有較大的損害。
ZVS軟開關開關過程中開通時VDS降到0V時電流上升,關斷時電流降到0A時VDS上升,因而理論上無開關損耗,實際中VDS和電流變化有一定的重疊,但開關損耗和硬開關相比較大大降低。
ZVS軟開關的電壓和電流的變化平滑,VDS無過沖,因而輸出諧波成份小、電磁干擾小。
?并機均流技術
HG22002、HG11004采用先進的低差自主均流技術、多個模塊并機工作時具有很好的均流特性,工作原理如下圖。各模塊均流單元采集各自模塊輸出電流,按同一放大系數放大,輸出到均流母線上,各均流單元比較母線電壓,經誤差放大后調節模塊輸出電壓,使各模塊輸出電流趨于一致。


此均流方案有以下優點:
?均分負載,不平衡度小于3%,優于部頒標準5%
?模塊故障時、自動脫離均流母線,不影響其它模塊正常均流。

7.GL220/110降壓單元
7.1.技術指標
?輸出電壓: 220V±3V (PMI_GA)
110V±3V (PMI_GB)
?輸出電流: 2.0 A
?沖擊電流:50A / 0.5S
?控制級數:7級
?電壓調節精度:±3V
?工作溫度:-5℃ ∽ 40℃
?相對濕度:≤ 90%
7.2.基本原理
基本原理框圖如下:

合母輸入經可控制硅鏈輸出到控母,調節控母輸出電壓在設定范圍內,當合母電壓變化時,控制回路自動調節硅鏈接入數量,保證輸出電壓穩定。
7.3.GL220降壓單元面板及接口定義
GL220降壓單元面板說明:

GL220接口定義:采用64PIN歐式連接器實現即插式連接,各管腳定義如下:



降壓模塊接口說明:
1)BAT+ 為電池正輸入;
2)MX- 為輸入、輸出公共母線負端
3)KM+ 為輸出控制母線正
9.絕緣閃光報警盒
9.1   提供回路絕緣電阻檢測功能,測量正負母線對地電阻
9.2   可設置接地電阻報警植;
9.3   通過干接點報警;
9.4   閃光母線報警;
10系統配電及電氣安裝
10.1 配電電氣原理圖:


10.2用戶配電端子接線及要求:25
11.電池箱結構及安裝
26
11.1系統安裝
1.壁掛式電池柜的外形尺寸為:680X560X265(高X寬X深),機柜門采用對開結構。安裝人員應依工程設計圖,在確保便于維護和足夠的行人通道等前提下,合理規劃安裝高度。

2.確定掛架安裝孔位
     如圖確定掛架孔位,用記號筆劃出安裝孔位置,再用沖擊鉆鉆孔。

3.開預留孔
  掛架上固定孔徑為Φ9mm,采用的膨脹螺桿規格為Φ8X80mm,所以鉆頭應選用Φ8,沖孔深應達到60mm。另外,孔位要與墻垂直且防止偏心。



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