智能高频开关电源模块.docx
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智能高频开关电源模块.docx
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智能高频开关电源模块
智能高频开关电源模块
22005F/11010F
用
户
手
册
第一章概述………………………………………………………………2
第二章充电模块介绍……………………………………………………………3
2.1结构及接口………………………………………………………………3
2.1.1模块外观………………………………………………………3
2.1.2前面板…………………………………………………………3
2.1.3后面板…………………………………………………………5
2.2充电模块工作原理……………………………………………………6
2.3充电模块主要功能……………………………………………………6
2.3.1保护功能………………………………………………………6
2.3.2其它功能………………………………………………………7
2.4充电模块性能参数……………………………………………………8
2.4.1环境要求………………………………………………………8
2.4.2输入特性………………………………………………………9
2.4.3输出特性………………………………………………………9
2.4.4其他特性………………………………………………………9
2.5充电模块安装尺寸……………………………………………………10
2.6包装维护………………………………………………………………11
2.6.1运输包装………………………………………………………11
2.6.2维护……………………………………………………………11
2.7使用注意事项及处理…………………………………………………11
2.7.1模块均流………………………………………………………11
2.7.2输出电压设定…………………………………………………12
2.7.3分组号设定……………………………………………………12
2.7.4地址设定………………………………………………………12
2.7.5模块告警现象及处理…………………………………………12
注意事项………………………………………………………………13
第一章概述
公司专业生产高频开关模块和其它专业电源模块以及电力操作电源监控系统,向各合作厂家及终端用户提供其中的电源组件。
电力操作电源系统是应用电力机房内的电源设备,电力操作电源又称电力工程交、直流电源,简称交、直流屏(柜)。
主要用于各级变电所(站)及火力、水力发电厂,作为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷的电源,是电力系统控制、保护的基础。
在轨道交通领域主要应用于为供电系统的断路器分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和事故照明提供不间断直流电源。
智能高频开关直流电源系统由交流输入配电部分、充电模块整流部份、降压部份、直流输出馈电部份、监控部份以及绝缘监测部份组成。
电力操作电源充电模块作为电力系统必不可少的重要组成部份,其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向电力设备提供能源;除此之外,现代电力操作电源还必须具备智能集散监控,无人值守和电池自动管理等功能,从而满足电力系统现代化管理的需求。
电力操作电源充电模块不仅能很好的满足市场的需求,还能从客户实际应用角度出发,为客户提供真正经济、可靠、便利的系统解决方案。
其主要特点集中体现在:
●高功率密度化,有利于节约系统空间,提高系统容量。
●高效率,利用智能风冷方式,能很好地处理模块器件温升,提高可靠性。
●具有输出电压和电流平滑调节的功能。
●模块内部集成防倒灌二极管,可实现热插拔,方便系统调整及维护。
●软件均流,无需硬件设置,能支持多达60个模块可靠自主均流运行。
●充电模块智能控制,提供数据通讯接口。
●分散多级监控系统,实现监控系统的简单可靠。
第二章高频充电模块介绍
/F型充电模块额定输入为交流市电三相三线制,输出为DC220V/05A(110V/10A),是目前电力操作电源市场上最为主流的规格,下面将做系统的介绍:
2.1结构及接口
2.1.1模块外观
充电模块的外观如下图:
图2-1充电模块外观
2.1.2前面板
充电模块前面板如下图所求:
图2-2充电模块前面板
下键(长按5秒取消设置)
上键(长按5秒取消设置)
紧固螺钉
指示灯
1)LED显示面板
可显示模块电压、电流、告警、地址、分组号、运行方式等信息。
若按键无操作超过一分钟,将自动显示模块电压和电流,此时如果存在告警,则显示告警信息。
电压显示精度为±0.5V,电流显示精度为±0.2A。
2)指示灯
模块面板上有3个指示灯,分别为电源指示灯(绿色)、保护指示灯(黄色)和故障指示灯(红色),见下表。
指示灯
正常状态
异常状态
异常原因
(绿色)
亮
灭
无输入电压以至模块内部的辅助电源不工作
(黄色)
灭
亮
交流输入过欠压:
E33;
交流缺相:
E34;
过温:
E32;
模块输出过压:
E31
灭
闪烁
通信中断:
手动模式:
模块与模块之间通信故障
自动模式:
监控与模块之间通信故障
(红色)
灭
亮
输出过压:
E36;
模块地址重复:
E37;
风扇故障:
E38
模块输出电压不相同:
E39,有可能工作在不同模式下(手动和自动)
灭
快烁
输出短路告警,模块保护,短路取消后10秒正常工作
注:
模块于处于手动方式时,黄灯闪烁。
表2-1面板指示灯说明
3)手动操作按键
模块面板上有两个按键,上键和下键。
通过按键,可查看模块信息。
例如模块输出电压234V、输出电流10.0A、地址2、运行在自动方式、分组号1,按上键或下键将依次显示如图2-3。
图2-3模块信息显示顺序
通过按键还可设置模块参数:
手动输出电压、模块地址、模块分组号、模块运行方式(手动/自动)。
设置步骤如下:
1、按上键或下键,将当前的显示切换到要更改的信息界面。
2、按上键或下键大约5S后释放,可看到显示闪烁。
3、按上键或下键更改设置值。
4、按下键(显示将不再闪烁)释放以确认数据;若放弃更改,按上键大约5S后(显示将不再闪烁)释放后即可退出设置模式。
-A-
下面以将模块的运行方式由“自动”设置为“手动”为例,说明设置方法。
-H-
先按上键或下键直到出现的界面,然后按上键或下键大约5S释放,界面闪烁,再按上键,出现界面后,按下键大约5S后,界面不再闪烁,表示确认。
模块的分组号设置范围为0-3,模块最大分组数为4.每组并机工作的模块最大数量为31.
4)拉手及模块紧固螺丝
拉手可方便模块的组装及维护,紧固螺丝有利于更好的固定充电模块,防止意外松脱
5)风扇罩
风扇罩用于防止外部物件被风扇吸入充电模块中造成模块损坏。
-A-
注意:
在自动模式下,即时,不能修改模块的参数。
2.1.3后面板
充电模块的后面板如下图所示:
充电模块采用输入输出一体化插座(金手指插座),可热插拔,因此模块安装维护极为方便。
充电模块配有金手指转接插座,方便系统接线,其外部接线如下表。
名称
文字
特性说明
交流输入
U
整流模块的交流电源输入端,输入方式为三相三线制
V
W
直流输出
OUT+
输出正极
整流模块的直流输出端,与机壳隔离
OUT-
输出负极
保护地
PE
整流模块的保护地引出端,内部已经和整流模块外壳连接
通讯接口
CAN+
CAN通讯总线正极
CAN总线同时也用来实现整流模块之间的均流
CAN-
CAN通讯总线负极
2.2充电模块工作原理
充电模块工作原理如下图:
三相交流电源经过EMI滤波器输入到整流电路,将交流整流为脉动的直流输出,通过无源功率因数校正(PFC)电路,将脉动的直流转换为平直的直流电源。
DC/DC变换器由DSP产生PWM波控制功率器件,经高频变压器隔离输出后再由高频整流;LC滤波及输出EMI电路输出系统所要求的稳压的直流电压。
整个充电模块在微机系统的监控下工作,包括模块的保护、电压调整等,同时微机实现将充电模块的运行数据上报到监控模块和接受监控模块的控制命令。
2.3充电模块主要功能
2.3.1保护功能
1)输入过/欠压保护
模块具有输入过/欠压保护功能。
当输入交流电压小于313±10V或者大于485±10V,模块保护,无直流输出,保护指示灯(黄色)亮。
电压恢复到335±10Vac~460±15Vac之间后,模块自动恢复工作。
2)输出过压保护/欠压告警
模块具有输出过压保护欠压告警功能。
当输出直流电压大于293±6V(220V系统)或145±3V(110V系统)时,模块保护,无直流输出,保护指示灯(黄色)亮。
模块不能自动恢复,必须将模块断电后重新上电。
当输出电压小于150±1V(220V系统)或75±1V(110V系统)时,模块告警,有直流输出,保护指示灯(黄色)亮。
电压恢复后,模块输出欠压告警消息。
3)短路回缩
模块具有短路回缩功能。
当模块输出短路时,输出电流不大于40%额定电流。
短路因素排除后,模块自动恢复正常输出。
4)缺相保护
模块具有缺相保护功能。
当输入缺相时,模块半功率输出。
5)过温保护
模块的进风口被堵住或环境温度过高导致模块内部的温度超过设定值时,模块会过温保护,模块面板的保护指示灯(黄色)亮,模块无电压输出。
当异常条件清除、模块内部的温度恢复正常后,模块将自动恢复为正常工作。
2.3.2其它功能
1)风扇温度控制
风扇无级调速,模块通过对环境温度和输出电流综合考虑进行风扇调速控制。
2)故障显示
模块告警信息以故障代码的形式在LED上实时的闪烁显示。
故障代码如表2-2所示。
故障代码
代码含义
E31
输出欠压
E32
模块过温
E33
交流过欠压
E34
交流缺相
E36
输出过压
E37
地址重复
E38
风扇故障
E39
输出电压不同
表2-2故障代码显示含义
3)通信功能
模块可以CAN总线方式与上位机通信。
将模块输出电压和电流、模块保护和告警信息发送给上位机,接受并执行上位机下发的控制命令。
见下表。
序号
项目
指标
备注
1
遥信
将模块的保护信号(交流过、欠压,缺相,输出过、欠压,模块
过温等信号)和故障信号传递给监控单元
2
遥测
测量充电模块的输出电压、电流,送模块表头显示并上报监控单元
3
遥控
根据监控单元的命令,控制充电模块的开/关机,均/浮充转换
同时具备手动控
制功能,可以屏蔽
监控单元的控制
4
遥调
根据监控单元的命令,调节模块的输出电压
根据监控单元的命令,在10%~100%范围内调节充电模块的输
出电流限流点
表2-3充电模块通信功能
注意:
在系统安装时,需要在最后一个模块的CAN+和CAN-之间接入120欧姆1/4W电阻,以实现CAN总线的阻抗匹配。
2.4充电模块性能参数
2.4.1环境要求
充电模块环境要求见下表:
项目
指标
工作温度
-10℃~50℃
储存温度
-25℃~55℃
相对湿度
≤95%
大气压力
70~106KPa
冷却方式
智能风冷
表2-4充电模块环境要求
2.4.2输入特性
充电模块输入特性见下表:
项目
指标
输入电压
323V~475V(三相三线制)
输入电流
≤5A
交流输入频率
45~65Hz
效率
≥93%
功率因素
≥0.94
表2-5充电模块输入特性
2.4.3输出特性
充电模块输出特性见下表:
项目
指标
输出电压范围
176V~285V或88V~142V
额定输出电流
05A或10A
电压上升时间
3~8秒(软启动时间)
输出恒流范围
10%~100%
稳流精度
≤±0.5%(20%限流测试)
负载电压纹波系数
≤0.5%(有效值)≤1%(峰值)
稳压精度
≤±0.5%
温度系数(1/℃)
≤0.2‰
均流不平衡度
≤±3%(30%~100%额定负载)
表2-6充电模块输出特性
2.4.4其他特性
1)机械参数
模块外形尺寸(长*高*宽):
315mm*178mm*88mm
模块重量:
<5Kg
2)音响噪音:
<55dB
3)绝缘电阻:
输入端、输出端对外壳相互之间以及输入对输出之间的绝缘电阻>10MΩ(试验电压500Vdc)。
4)绝缘强度:
输入端、输出端短接后,在输入/输出端与外壳之间施加50Hz、有效值为2000V的交流电压1分钟,无击穿或飞弧现象。
5)安规及EMC标准等级及判定
序号
项目
标准
标准等级
1
静电放电搞扰性要求
GB/T17626.2-1998表2
Level3判据B
2
振荡波抗扰性要求
GB/T17626.12-1998表2
Level3判据B
3
传导辐射干扰
EN55022
ClassA
4
快速瞬变电脉冲群抗扰性要求
EB/T17626.4-1998
Level3判据B
5
浪涌搞扰性要求
GB/T17616.5-1998
Level3判据B
6
由射频场感应引起的传
导骚扰搞扰性要求
GB/T17616.5-1998
Level3判据B
7
工频磁场抗扰性要求
GB/T17616.8-1998
Level4判据B
8
阻尼电磁场辐射抗扰度
GB/T17616.10-1998
Level4判据B
9
射频电磁场辐射抗扰度
GB/T17616.3-1998
Level3判据B
10
电压暂降、短时中断和电
压渐变抗扰性要求
IEC61000-4-11
95%0.5Period判据B
>30%25Period判据B
>90%250Period判据B
表2-7安规及EMC标准
6)MTBF>300,000小时。
2.5充电模块安装尺寸
2.5.1充电模块安装尺寸见下图。
图2-6模块安装尺寸(单位:
mm)
2.5.2模块插框(选配件)
图2-7模块插框尺寸(单位:
mm)
2.6包装维护
注意
未经许可,严禁擅自打开模块外壳。
否则,由此造成的设备损坏以及人身伤害润海通公司概不负责。
同时,由此造成的技术秘密的泄漏,润海通公司保留追究相关法律责任的权利。
2.6.1运输包装
因模块在系统上是靠一个M4的面板螺钉固定以防止模块滑脱,没有与机柜紧固连接。
在运输时,模块必须取下,单独包装发运。
严禁模块安装于机柜上运输,否则将造成系统机柜和模块损坏。
输出金手指部分尤其需要小心包装,以免运输途中损坏。
2.6.2维护
模块风扇不需要做特别维护,损坏后,联系售后服务人员及时更换即可。
更换方法如下:
1)取下模块前面板(前面板中部,标签下有一颗固定螺钉)。
2)取出连接风扇于机壳的两颗长螺钉,拔下3芯电源插头。
3)更换风扇,安装风扇及前面板。
2.7使用注意事项及处理
2.7.1模块均流
均流指的是连接到同一母线上的模块输出相同电流以均分负载。
模块出厂前已经经过严格的均流调试,在模块工作于自动控制方式下,任何模块设置为相同输出电压时,不需要作任何均流调整,模块也不提供外部调整的器件。
充电模块均流是通过CAN通信电缆来实现,不需要额外的均流电缆。
2.7.2输出电压设定
模块在手动工作方式下,可通过按键设置输出电压。
在自动方式下,模块电压由监控模块指令控制。
2.7.3分组号设定
模块的分组号设置范围为0-3,模块最大分组数为4。
每组并机工作的模块最大数量为31。
同一分组号内的模块之间自动均流。
不同分组号的模块设置输出电压可不相同,同一分组号的模块设置输出电压必须相同,否则会导致不均流。
在配置系统时需设置各分组号。
2.7.4地址设定
模块的地址不需要设定,同一分组号内的模块自动分配地址,自动均流。
2.7.5模块告警现象及处理
模块常见故障表现有:
电源指示灯(绿色)灭、保护指示灯(黄色)亮、故障指示灯(红色)亮,同时数码管闪烁,指示故障代码(原电流显示)。
各指示灯状态所指示常见故障及处理措施见下表。
异常现象
异常原因
处理建议
电源指示灯(绿色)灭
输入交流断电
检查输入是否正确
模块内部故障
返回维修
保护指示灯亮(黄色)
输出欠压E31
检查输出电压是否正常
模块过温E32
环境温度过高。
系统热设计不合理
交流过欠压E33
检查交流输入电压是否正常
交流缺相E34
检查交流输入电压是否缺相
保护指示灯闪烁(黄色)
检查模块CAN通信总线连接是否正常
手动模式下模块之间连接是否正常,在自动模式下,是否处于监控控制下
故障指示灯亮(红色)
输出过压E36
断开交流电,重新上电
地址重复E37
检查模块条码是否相同
严重不均流E39
检查并联模块设置输出电压是否一致;
检查并联模块是否为同一分组号
故障指示灯闪烁(红色)
风扇故障E38
检查风扇是否损坏或堵转
故障指示灯快烁(红色)
短路保护
表2-8模块告警及处理措施
注意事项:
①系统设计和安装时,模块一体化插座必须安装接触可靠;
②禁止在易燃环境中对模块进行热插拔;
③严禁将输出的直流母线正负极接反;
④每个模块输入端都要经空开(建议≥16A3P开关)后接到模块输入端;
⑤系统交流配电单元建议安装防雷单元;
⑥模块进风口在前面,出风在后面,保证模块前后通风良好;
⑦为保证模块均流功能的一致,同一母线上最大整流模块并联数为20+1台;
⑧模块如用于控母模块,应设置为手动方式,并调整好输出电压值,模块为独立工作方式,不与其它模块均流,只给监控上传模块的数据,如:
控母电压、电流。
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