IPS200220U控制器說明書

1、光 伏 電 站 控 制 器IPS200220U 用戶使用手冊親愛的用戶：非常感謝您選用本公司產(chǎn)品！此產(chǎn)品手冊提供一些包括安裝、使用、編程及故障排除等在內(nèi)的重要信息和建議。在使用本產(chǎn)品前，請仔細閱讀本手冊。特別注意手冊中有關安全的使用建議。 注釋：由于設備的內(nèi)存中有可能記錄有故障標志，此標志會影響設備的正常運行。特別提醒在初次上電使用或斷電后再次上電使用時進行故障標志清除操作。操作方法如下：在主菜單界面下光標指向運行監(jiān)測狀態(tài)，等待3秒鐘后，同時按下“ESC”和“PREVIOUS”，清除故障標記。成功清除故障標記后控制器會恢復負載的開通。（含有負載開關控制模塊的）；特別注意：1、本設備在與 PC

2、機進行數(shù)據(jù)通訊時 PC 機需要設置與之相對應的 ID 號。本臺設備的 ID 號為： 此ID號已粘貼在設備的明顯位置。2、為了防止發(fā)生誤操作，本設備的一些操作設置了密碼。輸入密碼的具體方法如下： 在進入需要輸入密碼的操作界面之前會出現(xiàn)一個輸入口令的界面，請按以下順序按按鍵： ，, ESC , ENTER , ESC , ENTER。設備驗證口令正確后進入下一個界面。連續(xù)3次輸入密碼錯誤，控制器則自動返回到主菜單，輸入密碼時間過長，如10分鐘以上還沒有輸入完，也會自動返回到主菜單目 錄1. 概述 ········

3、83;···································· 12. 特點············&#

4、183;································· 13. 參數(shù)表 ···············

5、;···························· 44. 控制器電器布置及電氣結構框圖··················

6、3;··· 5 4.1. 控制器配電端子······························· 5 4.2. I/O 信號輸入輸出板接線端子·········&#

7、183;···········6 4.3 IPS200220U控制器電氣結構框圖··················75. 控制器電氣結構框圖的描述·············

8、83;············ 8 5.1. 充電調節(jié)、放電調節(jié)···························· 8 5.2. 主控板·····

9、;···································9 5.3. 隔離接口板·············

10、;·······················9 5.4. 圖形式 LCD 顯示器及鍵盤······················ 9 5.5.

11、關于通訊······································9 5.6. 顯示··········

12、;······························· 96. 安裝·················

13、3;····························107. 顯示器及鍵盤操作說明···················&

14、#183;··········12 1. 概述IPS200220U光伏電站控制器用于通訊光伏電源、獨立光伏電站，以及光伏/柴油/汽油發(fā)電機互補或市電互補的混合電源系統(tǒng)供電控制和管理。它強調了以最低的功率損耗、最高的供電質量和可靠性、最低的成本、最優(yōu)的電磁兼容性、冗余性完成太陽能光伏混合系統(tǒng)電源控制系統(tǒng)。 2. 特點l 工業(yè)級模塊化電氣設計結構及防護等級IP20；l 具有高可靠性、高抗干擾能力、高效率、高電磁兼容性，易安裝，易維護；l 主控電路采用了雙MCU微處理器構架，分別負責系統(tǒng)的實時監(jiān)控和管

15、理，使通訊、顯示操作等管理運行程序均不占用實時監(jiān)控時間，確保了實現(xiàn)各種復雜控制的實時能力，使系統(tǒng)監(jiān)控資源遠優(yōu)于單個MCU系統(tǒng)；l 基于專家控制系統(tǒng)的優(yōu)化SOC的充放電控制及保護；l 充電采用均衡充電、提升充電、浮充電（PWM完全充電）三段充電控制模式；l 放電采用放電率斜率及溫度補償計算的優(yōu)化控制，確保準確的放電深度，保證蓄電池的正常壽命；l 精確的遠程及內(nèi)置兩個數(shù)字溫度傳感器（±0.1），保證蓄電池溫度補償精度及設備超溫保護；l 完整的多參數(shù)運行監(jiān)控能力；l 具有多陣列的多路充電控制控制回路（6路）；l 采用寬溫240×128圖形點陣式液晶顯示器及4按鍵鍵盤人機界面，設計

16、有完整的菜單式顯示操作界面，所有參數(shù)顯示清晰簡便，移動光標即可實現(xiàn)全部的操作，方便、易用；l 功率開關驅動主電路、采樣電路、主監(jiān)控電路的工作電源均采用隔離電源供電，相互的控制信號均采用光偶隔離傳輸，全面的電氣隔離，使之具備了極高的抗干擾性和穩(wěn)定性；l 所有采樣通道均采用電氣隔離采樣電路，實現(xiàn)一次側的主功率控制回路于二次測的測量控制儀表的完全電氣隔離，確保采樣的可靠性和抗干擾能力；l 采用高性能12位AD/DA模數(shù)轉換器，具有很高的采樣分辨率和精度；l 每個充電回路及放電回路均采用獨立的高精度、高穩(wěn)定性的工業(yè)級霍爾電流傳感器進行隔離電流采樣，實現(xiàn)了充、放電回路的同步及“無損”采樣，采樣損耗和精度

17、遠優(yōu)于電阻式電流采樣；電壓采樣通道采用了專用隔離運算放大器進行隔離采樣；l 功率驅動單元采用5倍額定功率以上的大電流、超低內(nèi)阻功率MOSFET模塊，極低的開關功率損耗，較大的過載能力和抗電流浪涌能力；l 每個功率模塊均具有自保護、報警功能，并具有故障的自診斷監(jiān)控接口；Page 1 of 15l 可自動控制后備發(fā)電機（或市電）后備電源的工作狀態(tài)，或遠程操作后備發(fā)電機（或市電）的開關等工作狀態(tài)，隨時檢查發(fā)電機是否正常，保證供電的持續(xù)性，并具有后備電源的故障監(jiān)控報警、數(shù)據(jù)采樣記錄分析；l 采用512K BYTE FLASHROM進行數(shù)據(jù)記錄存儲，最長可記錄3個月的運行記錄；l 具有專用實時時鐘，掉電

18、不丟失；l 具有防極性反接、防雷TVS、過載、短路等完整的自保護；l 多個輸入、輸出擴充接口，用于外部設備的控制、采樣、報警等；l 遠程通訊RS-232接口、監(jiān)控，通訊方式MODEN，GPRS等可選；設備圖片 外觀視圖 前面板視圖page 2 of 15第五層模塊單元 充電模塊單元C1 C2 匯流到-母線J1 W1第四層模塊單元 充電模塊單元C3 C4 匯流到-母線J2 W1第三層模塊單元 充電模塊單元 C5 C6 匯流到-母線 J3 W1 J3J2 第二層模塊單元 控制模塊單元 J1 C1C6I1 W I2第一層模塊單元 匯流模塊單元page 3 of 153. 技術參數(shù)額定工作電壓 220

19、V 最大自損耗電流 180 mA 典型自損耗電流 160 mA 充電調節(jié)光伏陣列輸入路數(shù) 6路 最大光伏陣列輸入電壓 480 V 每個光伏陣列最大輸入充電電流 33A 光伏陣列充電回路壓降 < 2 V 總光伏陣列最大充電電流 200A 超壓斷開電壓 默認值 293 V （275 V 312 V可設定）超壓斷開恢復電壓 默認值 275V （256 V 293 V可設定）充電限制電壓 默認值284 V （257 V 293 V可設定）均衡充電電壓 默認值268 V （260 V 279 V可設定）提升充電電壓 默認值264 V （253 V 275 V可設定）浮充充電電壓 默認值253 V

20、（242 V 260 V可設定）提升充電恢復電壓 默認值242 V （233 V 248 V可設定）溫度補償系數(shù) 默認值5 mV /Cell （1 mV 9 mV可設定）每路接線端子規(guī)格 16 mm2 輸出調節(jié)最大連續(xù)輸出電流 100 A 欠壓報警電壓 默認值220V （213 V 227 V可設定）欠壓報警恢復電壓 默認值 224 V （216 V 231 V可設定）低壓斷開電壓 默認值204 V （193 V 216 V可設定）低壓斷開恢復電壓 默認值231 V （220 V 242 V可設定）輸出回路電壓降 < 2 V 放電限制電壓 默認值198 V （192 V 202 V可設定

21、）蓄電池、負載接線端子規(guī)格 50 mm2 柴油/汽油發(fā)電機（*選擇項，需另定制）柴油發(fā)電機充電測量電流范圍 400 A 柴油發(fā)電機啟動電壓 默認值220V （213 V 227 V可設定） （啟動電壓=蓄電池欠壓電壓）柴油發(fā)電機啟動輸出繼電器 1 A /220V /AC 報警蓄電池欠電壓報警電壓 默認值220V （213 V 227 V可設定）其它故障報警提示 短路，過載，開關模塊故障等液晶顯示及通訊接口 可視區(qū)域 114×64 毫米（mm）×毫米（mm）圖形點陣 240×128 DOTS通訊接口 RS-232工作環(huán)境工作溫度范圍 -35 + 55 攝氏度（）液晶

22、有效顯示溫度 -20 + 55 攝氏度（） 防護等級 IP30 page 4 of 15海拔高度 <3000 米（M）4.控制器電器布置及電氣結構框圖4.1.控制器配電端子 PV2 PV4 PV6 BAT1 BAT2 LOAD PV1 PV3 PV5注解：1、 接地線接線端子；2、PV（16） 光電池陣列輸入接線端子；16表示陣列號，表示正極輸入，表示負極輸入；3、BAT（12） 蓄電池輸入接線端子；1表示第1路蓄電池接線端子，2表示第2路蓄電池接線端子，表示正極輸入，表示正極輸入；4、LOAD 負載端接線端子，表示正極輸出，表示正極輸出page 5 of 154.2. I/O 信號輸入

23、輸出板接線端子使用本公司配套的串口連接線可以直接與電腦相連接進行通訊。組號引腳號名稱用途說明AA-1 +12 V用于外接電流傳感器，可以測量輔助充電設備的充電電流。A-2 -12 VA-3 HALLA-4 GND1BB-1 +5 V用于連接外置溫度傳感器。B-2 Tb SignalB-3 GND2CC-1 +12 V對外提供12V直流電源，可以用于無線通訊裝置等設備。C-2 GND3DD-1Low voltage欠壓同步動作閉合接口，當蓄電池進入欠壓狀態(tài)時此接口的兩個端子閉合，蓄電池欠壓恢復后兩個端子之間斷開。D-2EE-1Over low voltage 過放同步動作閉合接口，當蓄電池進入過

24、放狀態(tài)時此接口的兩個端子閉合，蓄電池過放恢復后兩個端子之間斷開。E-2FF-1Load OUTPUT負載輸出同步閉合接口，當負載輸出開啟時此接口的兩個端子之間導通，當負載輸出關閉時此接口的兩個端子之間斷開。一般用于控制外接設備的開啟和關閉。F-2GG-1External EQUIP外接設備狀態(tài)輸入接口，用于檢測外接設備的狀態(tài)。如果兩個端子之間短路則視為外接設備故障，此時控制器會斷開負載輸出同步閉合接口的兩個端子。如果兩個端子之間開路則視為外接設備正常。G-2HH-1Door Alarm門開報警輸入接口，用于連接門鎖傳感器的行程開關的觸點輸出。兩個端子之間短路視為門已經(jīng)打開，兩個端子之間開路視為

25、門關閉。H-2II-1Fire Alarmpage 6 of 15火警報警輸入接口，用于連接火警報警傳感器的繼電器觸點輸出。兩個端子之間短路視為有火警出現(xiàn)，兩個端子之間開路則視為正常。I-24.3. IPS200220U控制器電器結構框圖page 7 of 155. 控制器電氣結構框圖的描述本節(jié)將描述電氣結構框圖中的各部分組成及工作特性。5. 1.充電調節(jié)、放電調節(jié)充電調節(jié)：充電調節(jié)器部分主要作用是防止蓄電池過充電。這一特殊的調節(jié)器是使用了均衡、提升、浮充3階模式的控制方案。光伏組件被劃分成了6個陣列。系統(tǒng)初次上電或蓄電池電壓低于提升充電返回電壓時，進入提升模式。在提升模式下的充電控制過程，所

26、有的陣列均被開通向蓄電池充電，直到蓄電池達到設定的提升充滿電壓，并維持120分鐘提升充電時間，完成提升充電過程后轉入浮充充電模式。如果蓄電池電壓超過提升充電設定電壓，光伏陣列將逐一被控制切斷，如果蓄電池電壓高于提升充電設定電壓2V以上，將同時切斷2路光伏陣列，直到最后一個光伏陣列，切斷過程無延時，以確保蓄電池電壓不超調。當蓄電池電壓低于提升充電設定電壓減去0.7V后的電壓時，光伏陣列將逐路延時切入，延時時間(5 秒鐘)。陣列投入、切斷頻率是依據(jù)電壓變化速度自適應調節(jié)的，電壓變化率越大，頻率變高，電壓變化率越小，頻率變低。這樣，將避免過度振蕩而保持系統(tǒng)穩(wěn)定，同時又保證控制的響應速度。光伏陣列將由

27、系統(tǒng)的監(jiān)控分析程序控制，使光伏陣列組成1個至6個并聯(lián)陣列來實現(xiàn)各種充電模式。如果發(fā)生蓄電池過放電，蓄電池將進入均衡充電模式達到均衡充電設定電壓后，維持120分鐘的均充時間，再轉入浮充充電。陣列投入、切斷控制過程與提升充電控制過程相同，只是控制目標電壓為均衡充電設定電壓。如果蓄電池電壓高于均衡充電設定電壓1.5V以上，將同時切斷2路光伏陣列。在浮充模式下，充電電流將減少至能維持浮充充電設定的電壓范圍，這樣可使蓄電池充分充滿，延長蓄電池壽命。陣列投入、切斷控制過程與提升充電控制過程相同，只是控制目標電壓為浮充充電設定電壓。當蓄電池電壓低于提升充電返回電壓時，轉入提升充電模式；當蓄電池電壓低于蓄電池

28、過放電壓時，即過放電控制動作，將轉入均衡充電模式。充電控制開關，使用了大功率、低內(nèi)阻MOSFET場效應功率模塊。該模塊具有極小的電壓降，使控制開關具有極小的導通損耗。同時，該MOSFET場效應功率模塊開關具有防止蓄電池向光電池反向放電的作用。這一設計消除了光電池串聯(lián)防反二極管，大大降低防蓄電池向光電池反向放電的功率損耗。配置的外接高精度溫度傳感器，可完成在55 125ºC的高精度溫度采樣，用于蓄電池的溫度補償。放電調節(jié)：系統(tǒng)上電默認輸出開啟，無負載故障保持常開。發(fā)生過載、短路、過放時將關閉輸出。其中對于過放保護關閉負載后，當蓄電池電壓高于過放返回電壓時，將自動開啟負載輸出。但如果發(fā)生

29、過載、短路保護，不可自動恢復輸出，需先檢查排除負載故障后，按以下操作恢復輸出。先按“ESC”返回到主菜單后，再同時按下“ESC”“ PREVIOUS”,輸出恢復供電。page 8 of 155.2. 主控板采用兩個MCU微處理器同時用于系統(tǒng)控制。其中一個MCU負責時實監(jiān)控，處理所有的輸入數(shù)據(jù)，控制模型計算，分析及控制輸出。另一個MCU用于系統(tǒng)管理，負責通訊管理，數(shù)據(jù)存貯，數(shù)據(jù)傳輸，以及LCD顯示器和鍵盤管理等。這樣使控制系統(tǒng)具有了最快的響應時間，并可完成復雜的控制過程。歷史數(shù)據(jù)存儲間隔時間20分鐘。遠程實時監(jiān)控的數(shù)據(jù)更新間隔時間20秒鐘。每臺設備具有一個ID號，用于通訊設備識別，ID號標注于主

30、控電路板及控制器標簽上。5.3. 隔離接口板電壓采樣使用了高性能12位模數(shù)轉換器，以及一個高精度電氣隔離放大器，完全隔離一次及二次回路。電流測量，使用了工業(yè)級霍爾電流傳感器，采樣后的測量信號均經(jīng)過平滑濾波器濾波，消除測量噪聲。這些采樣處理，很好地完成了隔離的電壓及“無損耗”電流采樣，使控制、監(jiān)控系統(tǒng)具有極高的抗干擾能力，提升、并保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。所有I/O接口均由光耦或繼電器進行信號隔離。 5.4. 圖形式 LCD 顯示器及鍵盤控制器采用了一塊 240 x 128 點陣式 STN 圖形液晶顯示器，用于顯示所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)。輸入采用4位按鍵鍵盤，配合液晶顯示器后，可簡單的利用光標移動

31、完成各種信息顯示和系統(tǒng)參數(shù)設置。5.5. 關于通訊控制器采用了標準的 - RS232串口通訊接口。 并具有15kV ESD的防護。所有控制器的操作均可在遠程監(jiān)控計算機上完成。遠程監(jiān)控計算機的使用操作見“光伏電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)”說明書。5.6. 顯示見第7節(jié) page 9 of 156. 安裝外部安裝接線原理圖page 10 of 15安裝事項機箱防護等級 IP20，不適合在戶外環(huán)境中使用。如果在戶外使用，最好避免陽光的直射，另外要加設防雨設施和防護設施。 配套接線箱的正確使用控制器應與配套的PV接線箱和蓄電池負載接線箱一起使用。PV接線箱內(nèi)對應每路輸入設有直流空氣開關斷路器和專用避雷器，以及接地

32、裝置；蓄電池負載接線箱內(nèi)對應每路輸入設有直流空氣開關斷路器，熔斷器，以及接地裝置；直流空氣開關斷路器起到開關和短路保護作用。熔斷器起到控制器內(nèi)部損壞短路時，快速熔斷避免蓄電池短路的最后一級保護。專用避雷器用于PV輸入線路防雷，避免雷電浪涌進入電源系統(tǒng)，保護系統(tǒng)設備。PV接線箱的接地裝置主要是防雷接地，直接與防雷等電位接地網(wǎng)相連，才起到防雷的主動安全保護。蓄電池負載接線箱的接地是防觸電和防干擾的電氣保護接地，與電源系統(tǒng)大地接地系統(tǒng)相連。如果不采用匹配的PV接線箱和蓄電池負載接線箱，至少應在蓄電池的輸入端的負極串聯(lián)一只系統(tǒng)額定電流1.5倍電流的熔斷器或直流斷路器，防止控制器內(nèi)部損壞短路而使蓄電池損

33、壞甚至發(fā)生火災，這一點很重要。逆變器并聯(lián)接在蓄電池上。溫度傳感器的使用如果使用了外部溫度傳感器，可將其連接在I/O板的相對應接線端子上。傳感器具有極性，安裝時應十分注意，按照接線圖認真安裝。 該傳感器是一個數(shù)字式通訊傳感器原件，與溫度具有完整的線性模數(shù)轉換。它不受導線截面積影響，以及導線相對長度的影響。傳感器應良好地安裝在蓄電池的外殼上，該位置能很好地反映蓄電池的實際溫度。不要將傳感器安裝在離開蓄電池的位置，這樣可能會出現(xiàn)假溫度補償計算，由于空氣的溫度與實際蓄電池的溫度是不同的。固定的好的熱傳導方法如下： 1. 用好的粘接膠帶，最好是隔熱膠帶將傳感器封粘在蓄電池中部。2. 粘接的位置應處在兩個

34、蓄電池較小間距的中間，用泡沫塑料填充一些，使傳感器很好地貼緊蓄電池壁，比起到相對密封傳感器周圍的作用，使傳感器僅感應蓄電池的溫度。3. 用厚壁膠管將傳感器安裝在中間的兩個蓄電池周圍包起、固定，防止傳感器滑脫蓄電池。4. 安裝傳感器的蓄電池上方若有蓄電池，最好也用塑料泡沫將其間隔填充。5. 安裝傳感器的蓄電池與墻壁之間最好也用泡沫塑料填充，其導熱隔離作用。注意：1. 傳感器極性應正確連接，這一點很重要。 2. 傳感器的接入或拆下，應該在控制器電源關閉的情況下操作。否則，有可能損壞傳感器。上電及啟動安裝前，所有的開關均應可靠斷開，連接完導線后的第一個開啟的開關是蓄電池開關。觀察控制器電源板上的小的

35、紅色LED指示燈亮起，表示系統(tǒng)電源正常。同時，LCD 顯示器進入初始化界面，隨后進入工作界面。隨后，合上負載輸出開關，查看負載輸出是否正常，可通過顯示器的負載顯示觀察。最后，分別合上個光伏陣列的充電開關，在顯示器上觀察充電狀態(tài)是否正常。page 11 of 157. 顯示器及鍵盤操作說明鍵盤按鍵定義及使用 ENTER ESC NEXT PREVIOUSENTER: 確認光標所在項的即如或執(zhí)行鍵。ESC: 返回前一級菜單，或取消輸入設置項。NEXT: 移動光標到下一項，或在修改數(shù)據(jù)時為“”鍵。PREVIOUS: 移動光標到上一項，或在修改數(shù)據(jù)時為“”鍵。開始界面合上蓄電池開關后，程序將進入初始化

36、，停頓1-2秒，顯示初始界面。隨后，進入主菜單，使用 或 鍵引動光標選擇項目。 如果是第一次啟動如果第一次裝機，則首先用方向鍵移動光標選擇菜單項“參數(shù)查詢”然后按確認鍵，查看運行參數(shù)是否符合要求。參數(shù)設置進入?yún)?shù)查詢界面后，查看是否與系統(tǒng)配置要求（蓄電池組數(shù)及容量等）相符，如不符退出參數(shù)查詢界面，在主菜單界面選擇菜單項“參數(shù)設置”并進入。這時會出現(xiàn)一個輸入口令的界面，請按以下順序按鍵： ，,ESC,ENTER,ESC, ENTER。驗證口令后隨后進入下圖所示界面。page 12 of 15按下 或 移動光標?！澳J參數(shù)”項表示選用系統(tǒng)默認的控制參數(shù)，此選項是系統(tǒng)默認參數(shù)選項，出現(xiàn)設置操作錯誤時

37、，可選此項，恢復所有默認參數(shù)。將光標移到“設定參數(shù)”項，按ENTER進入?yún)?shù)設置界面。界面如下圖： 按ENTER鍵會跳到下一設置項，按ESC鍵會跳到上一個設置項。按 或 鍵可以修改光標所在項的值。修改完參數(shù)，將光標移動到最后一項，如果要保存參數(shù)設置，按ENTER鍵將保存以上參數(shù)修改；如果要放棄修改，則按ESC將光標移至第一項參數(shù)，再按一次ESC鍵，所有參數(shù)將恢復到修改前的數(shù)值。設置參數(shù)修改解釋設置參數(shù)期間，應遵循下列公式：均充電壓 提升電壓 >浮充電壓 提升恢復220V系統(tǒng)參數(shù)調整范圍如下表所列：:均充提升浮充提升恢復欠壓過放恢復過放220V系統(tǒng)上限279275260248227216242下限260253242.0233213193220默認268264253242220204231注：在調整過程中，后一項參數(shù)的數(shù)值上限會因前一項參數(shù)的設定值變?。蝗缇湓O定為260V，則提升的上限電壓變?yōu)?59V，當均充重新設為280V，則提升上限恢復為275V；僅對充電參數(shù)有效，因放電控制參數(shù)范圍無交叉。運行監(jiān)測從主菜單選擇運行監(jiān)