HD22010-3

一.1.1  模塊簡介

HD22010-3系列充電模塊是電力電源zui主要的配置模塊，廣泛應(yīng)用于35kV到330kV的變電站電力電源中。

HD22010-3系列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。

 型號說明

 產(chǎn)品系列

產(chǎn)品系列見下表。

表一-1  訂貨信息

 工作原理概述

以HD22010-3模塊的工作原理框圖如下圖所示。

圖一-1  HD22010-3充電模塊原理圖

HD22010-3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，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GB/T 17794.2.2-2003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

HD22010-3充電模塊的外觀如下圖所示。

圖一-2  HD22010-3充電模塊外觀

2．前面板

HD22010-3充電模塊前面板如下圖所示。

圖一-3  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±0.2A。

出現(xiàn)模塊告警時，閃爍顯示故障代碼。

2）指示燈

模塊面板上有3個指示燈，功能見下表。

表一-2  面板指示燈功能

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。

圖一-1  充電模塊地址及手動選擇六位撥碼開關(guān)

①控制方式選擇撥碼

撥碼開關(guān)zui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2-4所示。

在自動控制方式下，模塊的輸出電壓、限流點、開關(guān)機均由監(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)機等均不受監(jiān)控模塊控制，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110％。

& 注意

手動調(diào)壓按鈕可使充電模塊輸出電壓zui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。

②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。如果配套艾默生監(jiān)控模塊，該撥碼必須撥到上端，及廣播地址必須設(shè)置為255。

③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zui左邊一位為zui高位，zui右邊一位為zui低位。

充電模塊HD22010-3的地址設(shè)置撥碼為4位，因此模塊的地址設(shè)置范圍為0～15，也就是說，連接到監(jiān)控模塊的同一個串口上的模塊數(shù)zui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*標(biāo)志，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)系見下表。

表一-3  模塊地址撥碼狀態(tài)和地址對應(yīng)表

例如：地址設(shè)置撥碼處于如圖2-4所示的位置（黑色為撥碼位置）。表示二進(jìn)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

HD22010-3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。

圖一-1  HD22010-3充電模塊后面板

HD22010-3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。

一體化插座安裝尺寸和管腳分布如下圖所示。

圖一-2  一體化插座管腳分布

管腳詳細(xì)說明見下表。

表一-4  一體化插座管腳說明

 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±10Vac～460±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，可半載輸出。在輸出電壓為260V時輸出電流。

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，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。

表一-5  故障代碼顯示含義

3）通信功能

模塊可以RS485方式與上位機通信。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，接受并執(zhí)行上位機下發(fā)的控制命令。見下表。

表一-6  HD22010-3系列充電模塊通信功能

 性能參數(shù)

1．環(huán)境要求

HD22010-3系列充電模塊環(huán)境要求見下表。

表一-7  HD22010-3充電模塊環(huán)境要求

2．輸入特性

HD22010-3系列充電模塊輸入特性見下表。

表一-8  HD22010-3充電模塊輸入特性

3．輸出特性

HD22010-3系列充電模塊輸出特性見下表。

表一-9  HD22010-3系列充電模塊輸出特性

4．機械參數(shù)

模塊外形尺寸（長×寬×高）：413mm×110mm×257mm

模塊重量：＜8kg

5．音響噪音：＜55dB

6．絕緣電阻與絕緣強度

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＞10MΩ（試驗電壓500Vdc）。

2）絕緣強度

輸入端、輸出端短接后，在輸入/輸出端與外殼之間施加50Hz、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

HD22010-3系列充電模塊告警及保護(hù)特性見下表。

表一-10  HD22010-3系列充電模塊告警及保護(hù)特性

8．安規(guī)及EMC的標(biāo)準(zhǔn)等級

符合CE安全標(biāo)準(zhǔn)，EMC滿足表2-11標(biāo)準(zhǔn)等級。

表一-11  安規(guī)及EMC的標(biāo)準(zhǔn)等級

9．MBTF＞300,000小時

10．安裝尺寸

HD22010-3充電模塊安裝尺寸見下圖。

圖一-1  充電模塊安裝尺寸（單位：mm ）

一.1.2  包裝維護(hù)

& 注意

未經(jīng)許可，嚴(yán)禁擅自打開模塊外殼。否則，由此造成的設(shè)備損壞以及人身傷害艾默生公司概不負(fù)責(zé)。同時，由此造成的技術(shù)秘密的泄漏，艾默生公司保留追究相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)利。

 運輸包裝

因模塊在系統(tǒng)上是靠一個M4的面板螺釘固定以防止模塊滑脫，沒有與機柜緊固連接。在運輸時，模塊必須取下，單獨包裝發(fā)運。嚴(yán)禁模塊安裝于機柜上運輸，否則將造成系統(tǒng)機柜和模塊損壞。

 維護(hù)

1．清洗防塵網(wǎng)

HD22010-3充電模塊在灰塵較大的環(huán)境下長時間工作后，防塵網(wǎng)內(nèi)會堆積大量灰塵。灰塵太多會影響模塊散熱，應(yīng)及時清洗防塵網(wǎng)。清洗方法如下：

1）取下位于模塊前面板上的格狀風(fēng)扇罩。

2）從取下的格狀風(fēng)扇罩中取出防塵網(wǎng)（注意方向），用清水洗滌，待干燥后，按原方向裝入風(fēng)扇罩即可。

3）將格狀風(fēng)扇罩裝回到模塊的前面板，復(fù)原。

2．更換風(fēng)扇

模塊風(fēng)扇不需要做特別維護(hù)，損壞后，及時更換即可。更換方法如下：

1）取下位于模塊前面板上的格狀風(fēng)扇罩（注意風(fēng)扇罩內(nèi)裝有一個長方形的防塵網(wǎng)）。

2）取下2顆M3*35的風(fēng)扇定位螺釘，取出風(fēng)扇，從拉手底部取出風(fēng)扇轉(zhuǎn)接頭，拔下2芯電源插頭（2顆M4的自攻螺釘用來固定風(fēng)扇金屬網(wǎng)罩，不用取下）。

3）更換風(fēng)扇。將2芯電源插頭放入拉手底部，安裝M3*35的風(fēng)扇定位螺釘。

4）安裝風(fēng)扇罩，同時應(yīng)注意防塵網(wǎng)方向，方向錯誤時，風(fēng)扇罩將不能裝入面板。

一.1.3  模塊使用注意事項

 模塊均流

均流指的是連接到同一母線上的模塊輸出相同電流以均分負(fù)載。模塊出廠前已經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)格的均流調(diào)試，在模塊工作于自動控制方式下，任何模塊設(shè)置為相同輸出電壓時，不需要作任何均流調(diào)整，模塊也不提供外部調(diào)整的器件。

系統(tǒng)存在控制模塊（采用34、35接線方案）時，控制模塊和合閘模塊之間只能連接通信電纜，不能連接均流電纜。任何情況下，充電模塊和監(jiān)控模塊之間只連接通信電纜。

如果發(fā)現(xiàn)模塊之間嚴(yán)重不均流，采用下述的排除方法，將故障模塊更換。確認(rèn)模塊是否均流損壞的方法如下：

首先，逐個模塊檢查均流母線是否連接好，均流線是否連接正確，充電模塊是否在自動工作狀態(tài)下。如果都正常，按以下步驟查找故障模塊。

1．*斷開模塊的均流電纜和通訊電纜，單獨開啟一個充電模塊。

2．待充電模塊開啟以后，給充電模塊加額定負(fù)載1/3～2/3的額定電流。

3．用萬用表的直流電壓檔測量充電模塊的正負(fù)均流母線的之間的電壓，正常情況下應(yīng)為0.6～1.2V左右。

4．逐個檢查每個充電模塊在負(fù)載情況下的均流母線電壓，有電壓為正常，如果負(fù)載狀態(tài)下測量無此電壓，則充電模塊的均流電路已經(jīng)損壞。

& 注意

當(dāng)模塊連接到不同母線上（如系統(tǒng)采用34、35接線方式）時，嚴(yán)禁在控制模塊和合閘模塊之間連接均流線！同時，嚴(yán)禁將均流線連接到監(jiān)控模塊上！

 輸出電壓設(shè)定范圍

模塊在手動工作方式下，輸出電壓由面板上的手動調(diào)壓按鈕調(diào)節(jié)。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。在自動方式下，模塊電壓由監(jiān)控模塊指令控制。

 模塊告警現(xiàn)象及處理

模塊常見故障表現(xiàn)有：電源指示燈（綠色）滅、保護(hù)指示燈（黃色）亮、故障指示燈（紅色）亮。同時數(shù)碼管閃爍，指示故障代碼（電流顯示）。各狀態(tài)所指示常見故障及處理措施見下表。

表一-1  模塊告警及處理措施