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壁挂直流电源

 

1.概述
壁挂电源是我公司专为小容量系统而设计;适合小型开关站、小型用户变电站、系统采用一体化设计思想,由整流模块、监控模块、降压单元、配电单元和电池安装箱构成;具有体积小、结构简单、独立构成系统等特点;监控模块采用LCD汉字菜单显示,对系统监控和电池自动化管理功能完善,具有与自动化系统连接四遥接口,提供RS232和RS485两种通讯接口选择,提供RTU、CDT、MODBUS三种通讯规约选择。

2.系统功能特点
适合构成38AH/220V、65AH/110V以下的系统。
模块、监控单元和降压单元均采用带电插拔结构,安装、维护方便。
可安装3个2.0A/220V、4.0A/110V自然冷模块。
降压单元具有自动硅链降压功能,最大电流2A,冲击电流30A/0.5S。
监控器采用LCD显示,汉字菜单,按键操作,可实现系统参数设置、系统工作参数显示、系统故障指示和系统校准。
监控器具有对电池自动管理的功能。
提供RS232和RS485两种通讯接口选择,提供RTU、CDT、MODBUS三种通讯规约选择,可与电站自动化系统连接。
监控器实现电池电压、控母电压,控母电流、电池充放电电流、模块状态检测。
配电单元提供2路交流输入(可选择一路PT供电)、3路馈电输出。
PT供电时系统自动限制输出功率。
3.系统技术指标
交流输入电压: 220V±20%
PT供电电压: 100V±10%
电网频率:50Hz±10%
功率因数:≥0.85
输出电压范围: 90V-140V连续可调(对于110V系统) 
180V-280V连续可调(对于220V系统)
输出限流:0.2A-2.5A(单模块)
稳压精度: ≤±0.5%   
稳流精度: ≤±0.5%
纹波系数: ≤±0.1%
均流度: ≤5%
效率: ≥93%
输出过压保护: 280V±2V(220V), 140V±2V(110V)
绝缘电阻: ≥10M
绝缘强度:输出对地、输入对地、输入对输出施加2KVAC,时间1min无飞弧无闪络。
相对湿度:  ≤90%
环境温度:  -5℃~45℃
可闻噪音:  ≤55Db
外形尺寸:680X560X265(高X宽X深)
4.系统型号定义及配置
4.1.系统型号定义

4.2.系统配置说明
系统采用模块化结构,可根据用户要求灵活配置,输出电压有3种规格:220V,110V,48V;降压单元有2种规格:110V和220V;可输入2路交流自动切换,其中第2路交流可使用PT100V供电,PT供电时自动限制输出功率,确保PT工作正常。
以220V系统说明型号定义:


5.系统电气原理图

系统结构及安装
5.1.系统外形尺寸

5.2.系统安装
1.壁挂式电源柜的外形尺寸为:680X560X265(高X宽X深),机柜门采用下开结构。安装人员应依工程设计图,在确保便于维护和足够的行人通道等前提下,合理规划安装高度。

2.确定挂架安装孔位
     如图确定挂架孔位,用记号笔划出安装孔位置,再用冲击钻钻孔。

3.开预留孔
  挂架上固定孔径为Φ9mm,采用的膨胀螺杆规格为Φ8X80mm,所以钻头应选用Φ8,冲孔深应达到60mm。另外,孔位要与墙垂直且防止偏心。

PM07监控单元
5.3.PM07监控单元功能:
a)采用12864LCD显示,按键操作,实现友好人机界面,工作参数、故障状态一目了然。
b)测量功能:电池电压、控母电压、电池电流、控母电流、模块故障状态、交流故障、绝缘故障。
c)控制功能:均浮充控制、均充电压、浮充电压、电池限流连续可调。
d)自动管理功能:电池自动管理,如均浮充自动转换、定期均充、均充限时等。
e)接口功能:通过RS232、RS485接口实现与自动化接口。

5.4.PM07监控单元基本原理
PM07监控单元采用单片机控制、通过A/D采样采集系统工作参数、通过D/A输

出控制模块输出电压、输出限流;通过汉字显示LCD显示工作参数、系统故障及设置参数;通过按键操作可设置系统工作参数、校准输出电压、显示电压;工作参数和校准参数停电不丢失。监控单元基本原理框图如下:


5.5.PM07监控单元面板及接口说明
监控面板结构:

接口定义:采用64PIN欧式连接器实现即插式连接,各管脚定义如下:



PM07监控单元接口说明:
1)485A、485B 为监控单元RS485通讯接口;
2)232RX、232TX为监控单RS232通讯接口;
3)GND为通讯、数字信号地线;
4)VDD为+5V电源;
5)ACERR 为交流故障输入,+5V高电平有效;
6)JYERR为绝缘故障输入,0V低电平有效;
7)ERROUT为系统故障输出,控制信号继电器输出。
8)ERR1 – ERR3 为模块故障输入,+5V高电平有效。
9)KMI+、KMI-为控母输出电流测量输入;
10)BATI+、BATI-为电池充放电电流测量输入;
11)MX- 为输入、输出公共母线负端;
12)KM+ 为输出控制母线正;
13)BAT+ 为电池正输入;
14)GNDE 为接大地。
* 出厂设定为RS232通讯方式、采用RS485通讯方式需要打开监控单元盖板、将JP1跳接到RS485上。

5.6.显示界面: 


5.7.操作流程: 


5.8.操作说明:
5.8.1.工作参数查询说明: 
正常工作情况下监控循环显示基本工作参数,也可按“↑↓”键切换基本工作参数显示页和故障信息页。
5.8.2.控制操作说明: 
浮充电压设置:光标移到“浮充”项,按“+、-”键改变浮充电压值;浮充电压在系统选择为 “浮充”时作为模块的输出电压;浮充电压不能大于合母过压值,不能小于合母的欠压值。
均充电压设置:光标移到“均充”项,按“+、-”键改变均充电压值;均充电压在模块选择为 “均充”时作为模块的输出电压;均充电压不能大于合母过压值,不能小于合母的欠压值。
保存返回:光标移动到“保存”项,按“设置”键保存并执行控制参数修改,退回到基本信息显示页;保存数据掉电后不丢失。
不保存返回:光标在除“保存”项任何位置,按“设置”键退回到基本信息显示页,此时控制参数修改无效,监控返回原有控制参数运行。

5.8.3.参数设置说明: 
电池充电限流值设置:光标移到“限流”项,按“+、-”键改变电池充电限流值,电池充电限流值限定电池最大充电电流,一般设置为0.1C10,不大于0.15C10。
电池均浮充转换电流值设置:光标移到“转换”项,按“+、-”键改变电池均浮充转换电流值,电池均充充电电流小于此值后再充电3小时转为浮充电。电池均浮充转换电流值一般设置为0.02C10,— 0.05C10。
定时均充时间设置:光标移到“定时”项,按“+、-”键改变定时均充时间值,电池长期处于浮充电状态,电池容量会下降,需要进行维护性均充;定时均充时间设定此时间间隔,一般为30 – 60天。
均充限时设置:光标移到“限时”项,按“+、-”键改变均充限时值,此参数限制最长均充时间,保障电池安全,均充限时一般为15 – 20小时。
合母过压设置:光标移到“合母过压”项,按“+、-”键改变合母过压值;合母过压作为合母输出电压过压报警门限;合母过压值220V系统不能大于320V、110V系统不能大于160V。
合母欠压设置:光标移到“合母欠压”项,按“+、-”键改变合母欠压值;合母欠压作为合母输出电压欠压报警门限;合母欠压值220V系统不能小于180V、110V系统不能小于90V。
控母过压设置:光标移到“控母过压”项,按“+、-”键改变控母过压值;控母过压作为控母输出电压过压报警门限;控母过压值220V系统不能大于242V、110V系统不能大于121V。
控母欠压设置:光标移到“控母欠压”项,按“+、-”键改变控母欠压值;控母欠压作为控母输出电压欠压报警门限;控母欠压值220V系统不能小于198V、110V系统不能小于99V。
PT供电:光标移到“PT供电”项,按“+、-”键改变PT供电的有、无状态。
模块的有、无:光标移到相应模块序号位置,按“+、-”键改变模块有、无状态。
通讯地址设置:光标移到“地址”项,按“+、-”键改变通讯地址;通讯地址为监控和上位机通讯的地址,设置范围为01-- 99 
通讯速率设置:光标移到“速率”项,按“+、-”键改变通讯速率;通讯速率为监控和上位机通讯的速率,有1200、2400、9600三种选择。 
通讯协议的设置:光标移到“协议”项,按“+、-”键改变通讯协议;通讯协议为监控和上位机通讯的协议,有RTU、CDT、MODBUS三中选择。
保存返回:光标移动到“保存”项,按“设置”键保存并执行设置参数修改,退回到基本信息显示页;保存数据掉电后不丢失。
不保存返回:光标在除“保存”项任何位置,按“设置”键退回到基本信息显示页,此时设置参数修改无效,监控按原有设置参数运行。
5.8.4.参数校准说明: 
合母电压测量校准:光标移动到“合母电压校准”项,测量实际输出电压,按“+、-”键调整显示值为实际测量值,移动光标到“保存”位置,按“设置”键保存。
控母电压测量校准:光标移动到“控母电压校准”项,测量实际输出电压,按“+、-”键调整显示值为实际测量值,移动光标到“保存”位置,按“设置”键保存。
电池电流校准:光标移动到“电池电流校准”项,测量实际输出电流(要求电流大于5A),按“+、-”键调整显示值为实际测量值,移动光标到“保存”位置,按“设置”键保存。
控母电流校准:光标移动到“控母电流校准”项,测量实际输出电流(要求电流大于5A),按“+、-”键调整显示值为实际测量值,移动光标到“保存”位置,按“设置”键保存。
保存返回:光标移动到“保存”项,按“设置”键保存并执行设置参数修改,退回到基本信息显示页;保存数据掉电后不丢失。
不保存返回:光标在除“保存”项任何位置,按“设置”键退回到基本信息显示页,此时校准修改无效,返回原有校准参数运行。
6.HG22002(HG11004)整流模块
6.1.HG22002(HG11004)工作原理及特点
整流模块的原理框图如下图所示。
交流输入首先经EMI滤波。该部分电路可以有效吸收雷击残压和电网尖峰,保证模块后级电路的安全。
交流经整流后转换成高压直流电,经PWM电路后转换为高频交流,再经高频变压器隔离降压后高频整流输出。
模块控制部分负责PWM信号产生及控制,保证输出稳定,同时对模块各部分进行保护,提供“四遥”接口。
采用高频软开关技术,模块转换效率大大提高,最高可达93%。


6.2.HG22002(HG11004)主要技术指标
交流输入
交流输入额定电压:220V,50HZ。
电压变化范围:176V-264V。
频率变化范围:50HZ±10%。
直流输出
输出额定值: 2A/230V(YN1B02)
             4A/115V(YN1A04)
电压调节范围:180V-270V(YN1B02)
              90V-135V(YN1A04)
输出限流范围:20%-110%×额定电流
稳压精度:≤0.5%
稳流精度:≤0.5%
纹波系数:≤0.1%
转换效率:≥93%(满负荷输出)
动态响应:在20%负载跃变到80%负载时恢复时间≤200цS,超调≤±5%
可闻噪声:≤65db
工作环境温度:-5℃ -- 45℃
绝缘
绝缘电阻:直流部分、交流部分与地之间相互施加500V/50HZ的交流电压,             绝缘电阻>2MΩ。
绝缘强度:交流部分、直流部分和机壳间施加50HZ的2KV 的交流电压,一分钟无击穿,无闪络。
模块四遥功能:
遥控:均浮充。
遥调:输出电压、输出限流均连续可调。
遥信:工作状态。
结构外型:
模块尺寸:95(宽)×220(高)×240(深)
模块重量:3.5KG

6.3.HG22002(HG11004)面板接口说明
整流模块的面板如下图:

整流模块接口定义:采用64PIN欧式连接器实现即插式连接,各管脚定义如下:



HG22002(HG11004)整流模块接口说明:
1)BAT+ 为模块输出正(接电池);
2)MX- 为模块输出负;
3)GNDA为监控测量、控制地;
4)JL1、JL2为模块并机均流线;
5)VADJ 模块输出电压控制输入端;
6)IADJ为模块限流控制输入端;
7)GNDD为模块故障输出地线;
8)ERR 为模块故障输出端;
9)GNDE为大地接入端;
10)ACL为交流输入火线进线;
11)ACN为交流输入零线进线;

6.4.HG22002(HG11004)功能说明
A.保护功能
输出过压保护
输出电压过高对用电设备会造成灾难性事故,为杜绝此类情况发生,我公司的高频模块内有过压保护电路,出现过压后模块自动锁死,相应模块故障指示灯亮,故障模块自动退出工作而不影响整个系统正常运行;过压保护点设为280V±2V(HG22002)或者140V±2V(HG11004)
输出限流保护
每个模块的输出功率受到限制,输出电流不能无限增大,因此每个模块输出电流最大限制为额定输出电流的1.1倍,如果超负荷,模块自动调低输出电压以保护模块。
短路保护
整流模块输出特性如下图,输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零,限制短路电流在限流点之下,此时模块输出功率很小,以达到保护模块的目的。模块可长期工作在短路状态,不会损坏,排除故障后模块可自动恢复工作。

模块并联保护:
每个模块内部均有并联保护电路,绝对保证故障模块自动退出系统,而不影响其它正常模块工作。模块并机输出示意图如下图所示。


过温保护
过温保护主要是保护大功率变流器件,这些器件的结温和电流过载能力均有安全极限值,正常工作情况下,系统设计留有足够余量,在一些特殊环境下,如环境温度过高、风机停转等情况下,模块检测散热器温度超过75℃时自动关机保护,温度降低到65℃时模块自动启动。
过流保护
过流保护主要保护大功率变流器件,在变流的每一个周期,如果通过电流超过器件承受电流,关闭功率器件,达到保护功率器件的目的。过流保护可自动恢复。
B.设置功能
电压调节功能
在模块的后面有输出电压调节电位器,在无模块监控时可调节此电位器改变输出电压。在有模块监控时,输出电压由监控系统设定,电位器调节无效,电压调节方法参阅第6章。
无级限流
通过监控系统可在30% - 110%额定电流内任意设置限流点。
遥控功能
可遥控模块的开/关机、均/浮充电压转换。
6.5.HG22002(HG11004)技术特色
带电插拔技术
我公司通过长期研究,解决了大电流连接及带电连接的器件保护等问题。整流模块设计成可带电插拔,使模块的更换极为方便,更换一个模块最多只需30秒钟,使系统维护变得安全、简单、高效。
ZVS软开关技术
为了使开关电源能够在高频下高效率地运行,我公司不断研究开发高频软开关技术,已开发成功ZVS边缘谐振技术,使开关过程损耗大为降低,从而进一步减小体积、减轻重量、极大提高模块性能。
A、ZVS软开关优点
开关损耗小
可实现高频化(极限頻率可做到1-2M)、开关过程在平滑状态下实现
恒频运行,谐波成份小
无吸收电路
电流、电压应力小
B、ZVS软开关基本原理

硬开关过程和ZVS软开关开关过程比较如下图。
功率MOSFET损耗由三部分组成:开通损耗、关断损耗和导通损耗组成,硬开关在开关过程中电压和电流同时变化,即存在高压大电流的状态,此时损耗很大,一般需要加吸收电路减小开关损耗,同时在关断过程中,VDS会出现过冲,对功率管有较大的损害。
ZVS软开关开关过程中开通时VDS降到0V时电流上升,关断时电流降到0A时VDS上升,因而理论上无开关损耗,实际中VDS和电流变化有一定的重叠,但开关损耗和硬开关相比较大大降低。
ZVS软开关的电压和电流的变化平滑,VDS无过冲,因而输出谐波成份小、电磁干扰小。
并机均流技术
HG22002、HG11004采用先进的低差自主均流技术、多个模块并机工作时具有很好的均流特性,工作原理如下图。各模块均流单元采集各自模块输出电流,按同一放大系数放大,输出到均流母线上,各均流单元比较母线电压,经误差放大后调节模块输出电压,使各模块输出电流趋于一致。


此均流方案有以下优点:
均分负载,不平衡度小于3%,优于部颁标准5%
模块故障时、自动脱离均流母线,不影响其它模块正常均流。

7.GL220/110降压单元
7.1.技术指标
输出电压: 220V±3V (PMI_GA)
110V±3V (PMI_GB)
输出电流: 2.0 A
冲击电流:50A / 0.5S
控制级数:7级
电压调节精度:±3V
工作温度:-5℃ ∽ 40℃
相对湿度:≤ 90%
7.2.基本原理
基本原理框图如下:

合母输入经可控制硅链输出到控母,调节控母输出电压在设定范围内,当合母电压变化时,控制回路自动调节硅链接入数量,保证输出电压稳定。
7.3.GL220降压单元面板及接口定义
GL220降压单元面板说明:

GL220接口定义:采用64PIN欧式连接器实现即插式连接,各管脚定义如下:



降压模块接口说明:
1)BAT+ 为电池正输入;
2)MX- 为输入、输出公共母线负端
3)KM+ 为输出控制母线正
9.绝缘闪光报警盒
9.1   提供回路绝缘电阻检测功能,测量正负母线对地电阻
9.2   可设置接地电阻报警植;
9.3   通过干接点报警;
9.4   闪光母线报警;
10系统配电及电气安装
10.1 配电电气原理图:


10.2用户配电端子接线及要求:25
11.电池箱结构及安装
26
11.1系统安装
1.壁挂式电池柜的外形尺寸为:680X560X265(高X宽X深),机柜门采用对开结构。安装人员应依工程设计图,在确保便于维护和足够的行人通道等前提下,合理规划安装高度。

2.确定挂架安装孔位
     如图确定挂架孔位,用记号笔划出安装孔位置,再用冲击钻钻孔。

3.开预留孔
  挂架上固定孔径为Φ9mm,采用的膨胀螺杆规格为Φ8X80mm,所以钻头应选用Φ8,冲孔深应达到60mm。另外,孔位要与墙垂直且防止偏心。



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