HD220203充電模塊剖析

1、1.1 HD22020-3系列1.1.1 模塊簡介HD22020-3充電模塊是電力電源主要的配置模塊，廣泛應用于火電廠、水電站、和高等級變電站直流電源中。HD22020-3充電模塊采用自冷和風冷相結合的散熱方式，在輕載時自冷運行，符合電力系統(tǒng)的實際運行情況。同時模塊的效率得到提高，體積和重量大大降低。 型號說明 產品系列產品系列見下表。                      

2、;                                                  

3、;                                                  

4、;                                                  

5、;   表1-1 訂貨信息名稱型號編碼單位定購指南備注充電模塊HD22020-302130523PCS根據系統(tǒng)要求配置個數自然冷/風冷結合防塵設計充電模塊HD11040-3PCS根據系統(tǒng)要求配置個數自然冷/風冷結合防塵設計 工作原理概述HD22020-3充電模塊工作原理框圖如下圖所示。                        

6、60;                                                 

7、60;                                                 

8、60;                            圖1-1 HD22020-3充電模塊原理圖HD22020-3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，

9、使輸入電路的功率因素大于0.94，以滿足DL/T781-2001中三相諧波標準和中相關EMI、EMC標準。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。 結構及接口1模塊外觀HD22020-3充電模

10、塊的外觀如下圖所示。                                                &#

11、160;                                                 &#

12、160;                                                 &#

13、160;      圖1-2 HD22020-3充電模塊外觀2前面板HD22020-3充電模塊前面板如下圖所示。                                    

14、60;                                                 

15、60;                                                 

16、60;                              圖1-3 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。由顯示切換按鈕進行輸出電壓和電流的顯示切換。顯示3位數字，電壓顯示精度為±0.3V，電流顯示精度為±0.4A。出現(xiàn)模塊告警時，閃爍顯示故障代碼。2）指

17、示燈模塊面板上有3個指示燈，功能見下表。                                              

18、0;                                                 

19、0;                                                 

20、0;                    表1-2 面板指示燈功能指示標識正常狀態(tài)異常狀態(tài)異常原因電源指示燈（綠色）亮滅無輸入電壓以至模塊內部的輔助電源不工作保護指示燈（黃色）滅亮直流輸入電壓或輸出電壓超出正常范圍模塊內部過熱模塊未完全插好故障指示燈（紅色）滅閃爍風扇故障，不轉動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

21、鈕則又顯示電壓。4）手動調壓按鈕面板上嵌入的兩個按鍵用來調整模塊在手動狀態(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，調節(jié)此按鍵才起作用。5）撥碼開關撥碼開關用于選擇控制方式和模塊通信地址。其定義如下圖所示。                           &#

22、160;                                                 &#

23、160;                                                 &#

24、160;           圖1-4 充電模塊地址及手動選擇六位撥碼開關控制方式選擇撥碼撥碼開關最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2-11所示。在自動控制方式下，模塊的輸出電壓、限流點、開關機均由監(jiān)控模塊進行控制，人工無法進行干預。如果模塊連接到合閘母線上對電池進行充電，一般應設置為自動控制方式。在手動控制方式下，模塊的輸出電壓由上述介紹的手動調壓按鈕進行調節(jié)。模塊的輸出電壓、限流點和開關機等均不受監(jiān)控模塊控

25、制，但可以將模塊的運行參數上報給監(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，此時應將模塊設置為手動狀態(tài)，模塊的輸出電壓由手動調壓按鈕調節(jié)，限流點全部放開，為100。&            注意手動調壓按鈕可使充電模塊輸出電壓最高達到286V，因此在系統(tǒng)正常時請勿隨意調節(jié)該按鍵。由于不同用戶選擇蓄電池的節(jié)數有差異，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。地址識別撥碼撥碼開關左邊第二位為廣播地址識別撥碼，用于模塊識別廣播數據包。撥到上端

26、時，模塊認為只有地址為255的數據包是廣播數據包。撥到下端時，模塊認為只有地址為254的數據包是廣播數據包。地址設置撥碼撥碼開關右邊四位為模塊通信地址設置撥碼，用于設置模塊的通信地址。在模塊上設置的通信地址為二進制數，每一位撥碼向上撥代表二進制數0，向下?lián)艽矶M制數1。四位地址設置撥碼中最左邊一位為最高位，最右邊一位為最低位。充電模塊HD22020-3的地址設置撥碼為4位，因此模塊的地址設置范圍為015，也就是說，連接到監(jiān)控模塊的同一個串口上的模塊數最大為16個。當系統(tǒng)模塊數量大于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行通信連接。模塊地址是監(jiān)控模塊識別各充電模塊的唯一標志

27、，同一系統(tǒng)中模塊的地址設置不能相同。對于同一個模塊，模塊通信地址設置必須與監(jiān)控模塊中的模塊地址設置相同，否則將出現(xiàn)通信異常。在監(jiān)控模塊中設置的模塊地址為十進制數，他們之間的轉換關系見2-17表。                                  

28、;                                                  

29、;                                                  

30、;             表1-3 模塊地址撥碼狀態(tài)和地址對應表模塊地址撥碼狀態(tài)撥碼二進制值對應模塊地址1234000000000000100011001000102001100113010001004010101015011001106011101117100010008100110019101010101010111011111100110012110111011311101110141111111115例如：地址設置撥碼處于如上圖所示的位置（黑色為撥碼位置）。表示二進

31、制1010，從表中可查出十進制地址為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。模塊工作時應將拉手蓋板恢復到圖2-3位置，否則將影響模塊的散熱。7）風扇罩及防塵網風扇罩用于防止外部物件被風扇吸入充電模塊中造成模塊損壞。防塵網用于過濾灰塵以延長模塊壽命。3后面板HD22020-3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。                   

32、0;                                                 

33、0;                                                 

34、0;                                 圖1-5 HD22020-3充電模塊后面板HD22020-3充電模塊采用輸入輸出一體化插座，可熱插拔，因此模塊安裝維護極為方便。一體化插座管腳分布如下圖所示。    &#

35、160;                                                 &#

36、160;                                                 &#

37、160;                                                 &#

38、160;      圖1-6 一體化插座管腳分布管腳詳細說明見下表。                                        &

39、#160;                                                 &

40、#160;                                                 &

41、#160;                    表1-4 一體化插座管腳說明信號名稱引腳號信號定義特性說明交流輸入1V相輸入模塊的交流電源輸入端，輸入方式為三相三線制2U相輸入3W相輸入4保護地PE為模塊的保護地引出端，內部已經和模塊外殼連接通訊接口12DATA弱信號端，模塊和上級設備的通訊接口，為串行異步傳輸模式，通信方式為RS48515DATA均流接口21SHARE弱信號端，兩個或者兩個以上的模塊輸出

42、并聯(lián)時，需要將此端并聯(lián)，以實現(xiàn)模塊均分負載功能24SHARE直流輸出26輸出正極模塊的直流輸出端，輸出和機殼之間隔離29輸出負極 主要功能1保護功能1）輸入過/欠壓保護模塊具有輸入過/欠壓保護功能。當輸入電壓小于313±10Vac或者大于485±10Vac，模塊保護，無直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。電壓恢復到335±10Vac460±15Vac之間后，模塊自動恢復工作。2）輸出過壓保護/欠壓告警模塊具有輸出過壓保護欠壓告警功能。當輸出電壓大于325±5Vdc時，模塊保護，無直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。模塊不能自動恢復，必須將模塊斷電后重新

43、上電。當輸出電壓小于198±1Vdc時，模塊告警，有直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。電壓恢復后，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，模塊自動恢復正常輸出。4）缺相保護模塊具有缺相保護功能。當輸入缺相時，模塊限功率輸出。在輸出電壓為260V時輸出10A電流。5）過溫保護模塊的進風口被堵住或環(huán)境溫度過高導致模塊內部的溫度超過設定值時，模塊會過溫保護，模塊面板的保護指示燈（黃色）亮，模塊無電壓輸出。當異常條件清除、模塊內部的溫度恢復正常后，模塊將自動恢復為正常工作。6）原邊過流保護異常狀態(tài)下模塊整流側出現(xiàn)過流

44、，模塊保護。模塊不能自動恢復，必須將模塊斷電后重新上電。2其它功能1）風扇溫度控制模塊采用溫度和電流聯(lián)合控制風扇轉動的方式。風扇轉速分為停轉、半轉和全轉三檔，通過對輸出電流和模塊溫度綜合考慮進行風扇調速控制。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。                    

45、60;                                                 

46、60;                                                 

47、60;                                           表1-5 故障代碼顯示含義故障代碼E31E32E33E34E36代碼含義輸出欠壓模塊過溫

48、交流過欠壓交流缺相輸出過壓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。                                    

49、                                                  

50、                                                  

51、              表1-6 HD22020-3充電模塊通信功能序號項目指標備注1遙信將模塊的保護信號（交流過、欠壓，缺相，輸出過、欠壓，模塊過溫等信號）和故障信號傳遞給監(jiān)控單元2遙測測量充電模塊的輸出電壓、電流，送模塊表頭顯示并上報監(jiān)控單元3遙控根據監(jiān)控單元的命令，控制充電模塊的開/關機，均/浮充轉換同時具備手動控制功能，可以屏蔽監(jiān)控單元的控制4遙調根據監(jiān)控單元的命令，調節(jié)模塊的輸出電壓根據監(jiān)控單元的命令，在10100范圍內調節(jié)充電模塊的輸出電流限流點 性

52、能參數1環(huán)境要求HD22020-3充電模塊環(huán)境要求見下表。                                             &

53、#160;                                                 &

54、#160;                                                 &

55、#160;    表1-7 HD22020-3充電模塊環(huán)境要求項目指標工作溫度1040儲存溫度2555相對濕度95大氣壓力70106kPa冷卻方式自然冷、風冷結合2輸入特性HD22020-3充電模塊輸入特性見下表。                             

56、0;                                                 

57、0;                                                 

58、0;                    表1-8 HD22020-3充電模塊輸入特性項目指標輸入電壓323V475V（三相三線制）輸入電流15A交流輸入頻率4565Hz效率93功率因數0.943輸出特性HD22020-3充電模塊輸出特性見下表。             

59、60;                                                 

60、60;                                                 

61、60;                                    表1-9 HD22020-3充電模塊輸出特性項目HD22020-3HD11040-3輸出電壓范圍176V320V87V160V額定輸出電流20A404A最大輸出電流20.5

62、A（輸出電壓260V）42A（輸出電壓130V）電壓上升時間38秒（軟啟動時間）輸出恒流范圍10100穩(wěn)流精度±0.5（20限流測試）負載電壓紋波系數0.1穩(wěn)壓精度±0.5溫度系數（1/）0.2均流不平衡度±5（50100額定負載）4機械參數模塊外形尺寸（長×寬×高）：466mm×139mm×288mm模塊重量：15kg5音響噪音：55dB6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10M（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、

63、有效值為2000V的交流電壓1分鐘，無擊穿或飛弧現(xiàn)象。7告警和保護特性HD22020-3充電模塊告警及保護特性見下表。                                        &

64、#160;                                                 &

65、#160;                                                表1-10 HD2202

66、0-3充電模塊告警及保護特性項目HD22020-3HD11040-3備注輸出短路回縮回縮電流40額定電流，可自恢復輸出過壓保護325±5Vdc165±5Vdc保護后無DC輸出，不可恢復，需要重新上電啟機輸出欠壓告警198±1Vdc 99±1Vdc保護后有DC輸出，可恢復輸入過壓保護點485±10Vac保護后無DC輸出，可恢復，恢復點460±15Vac輸入欠壓保護點313±10Vac保護后無DC輸出，可恢復，恢復點335±10Vac缺相保護20A/260V40A/130V輸出限功率5720w過溫保護過溫保護點：80，

67、恢復點60精度：±5風扇溫度控制采用溫度和電流聯(lián)合控制風扇轉動的方式溫度控制時，溫度55時風扇轉動，溫度45時風扇停轉8安規(guī)及EMC的標準等級符合CE安全標準，EMC滿足下表標準等級。                                  

68、;                                                  

69、;                                                  

70、;                     表1-11 安規(guī)及EMC的標準等級序號項目標準標準等級1靜電放電抗擾性要求GB/T 17626.2-1998 表2Level 3 判據B2振蕩波抗擾性要求GB/T 17626.12-1998 表2Level 3 判據B3傳導輻射干擾EN 55022Class A4快速瞬變電脈沖群抗擾性要求GB/T17626.4-1998Level 3判據B5浪涌抗擾性要

71、求GB/T17626.5-1998Level 3判據B6由射頻場感應引起的傳導騷擾抗擾性要求GB/T17626.5-1998Level 3判據B7工頻磁場抗擾性要求GB/T17626.8-1998Level 4判據B8阻尼振蕩磁場抗擾度GB/T17626.10-1998Level 4判據B9射頻電磁場輻射抗擾度GB/T17626.3-1998Level 3判據B10電壓暫降、短時中斷和電壓漸變抗擾性要求IEC61000-4-1195 0.5 Period 判據B30 25 Period 判據B90 250 Period 判據B9MBTF300,000小時10安裝尺寸HD22020-3充電模塊安

72、裝尺寸見下圖。                                                 

73、;                                                  

74、;                                               圖1-7 充電模塊安裝尺寸（單位：mm）1.1.2 包裝維護&     &