艾默生HD22020直流屏整流模块

1.1 HD22020-3系列

1.1.1 模块简介

HD22020-3充电模块是电力电源主要的配置模块，广泛应用于火电厂、水电站、和高等级变电站直流电源中。

HD22020-3充电模块采用自冷和风冷相结合的散热方式，在轻载时自冷运行，符合电力系统的实际运行情况。同时模块的效率得到提高，体积和重量大大降低。

型号说明

 

产品系列

产品系列见下表。

表1-1 订货信息

名称	型号	编码	单位	定购指南	备注
充电模块	HD22020-3	02130523	PCS	根据系统要求配置个数	自然冷/风冷结合防尘设计
充电模块	HD11040-3		PCS	根据系统要求配置个数	自然冷/风冷结合防尘设计

 

工作原理概述

HD22020-3充电模块工作原理框图如下图所示。

 

图1-1 HD22020-3充电模块原理图

HD22020-3充电模块由三相无源PFC和DC/DC两个功率部分组成。在两功率部分之外还有辅助电源以及输入输出检测保护电路。

前级三相无源PFC电路由输入EMI和三相无源PFC组成，用以实现交流输入的整流滤波和输入电流的校正，使输入电路的功率因素大于0.94，以满足DL/T781-2001中三相谐波标准和GB/T 17794.2.2-2003中相关EMI、EMC标准。

后级的DC/DC变换器由PWM发生器控制前级PFC输出的DC电压、经过高频变压器输出后再整流滤波输出DC电压等电路组成，用以实现将前级整流电压转换成电力操作系统要求的稳定的直流电压输出。

辅助电源在输入三相无源PFC之后，DC/DC变换器之前，利用三相无源PFC的直流输出，产生控制电路所需的各路电源。

输入检测电路实现输入过欠压、缺相等检测。DC/DC的检测保护电路包括输出电压电流的检测，散热器温度的检测等，所有这些信号用以DC/DC的控制和保护。

结构及接口

1．模块外观

HD22020-3充电模块的外观如下图所示。

 

图1-2 HD22020-3充电模块外观

2．前面板

HD22020-3充电模块前面板如下图所示。

 

图1-3 充电模块前面板

1）LED显示面板

显示模块的电压、电流或告警信息。

由显示切换按钮进行输出电压和电流的显示切换。显示3位数字，电压显示精度为±0.3V，电流显示精度为±0.4A。

出现模块告警时，闪烁显示故障代码。

2）指示灯

模块面板上有3个指示灯，功能见下表。

表1-2 面板指示灯功能

指示标识	正常状态	异常状态	异常原因
电源指示灯（绿色）	亮	灭	无输入电压以至模块内部的辅助电源不工作
保护指示灯（黄色）	灭	亮	直流输入电压或输出电压超出正常范围 模块内部过热 模块未完全插好
故障指示灯（红色）	灭	闪烁	风扇故障，不转动

 

3）显示切换按钮

显示切换按钮用于切换LED显示面板的显示内容。如果LED正显示输出电压，按一下该按钮则显示输出电流，再按一下该按钮则又显示电压。

4）手动调压按钮

面板上嵌入的两个按键用来调整模块在手动状态下的输出电压。按一下左边按钮输出电压降低1V，按一下右边按钮输出电压升高0.5V。注意只有在手动控制方式下，调节此按键才起作用。

5）拨码开关

拨码开关用于选择控制方式和模块通信地址。其定义如下图所示。

 

图1-4 充电模块地址及手动选择六位拨码开关

①控制方式选择拨码

拨码开关左边一位为控制方式选择拨码，用于选择模块的控制方式为自动控制还是手动控制。拨上为自动控制方式，拨下为手动控制方式，如图2-11所示。

在自动控制方式下，模块的输出电压、限流点、开关机均由监控模块进行控制，人工无法进行干预。如果模块连接到合闸母线上对电池进行充电，一般应设置为自动控制方式。

在手动控制方式下，模块的输出电压由上述介绍的手动调压按钮进行调节。模块的输出电压、限流点和开关机等均不受监控模块控制，但可以将模块的运行参数上报给监控模块。如果模块连接到控制母线上，则模块需输出单一的稳定电压，此时应将模块设置为手动状态，模块的输出电压由手动调压按钮调节，限流点全部放开，为100％。

 

②地址识别拨码

拨码开关左边第二位为广播地址识别拨码，用于模块识别广播数据包。拨到上端时，模块认为只有地址为255的数据包是广播数据包。拨到下端时，模块认为只有地址为254的数据包是广播数据包。

③地址设置拨码

拨码开关右边四位为模块通信地址设置拨码，用于设置模块的通信地址。

在模块上设置的通信地址为二进制数，每一位拨码向上拨代表二进制数0，向下拨代表二进制数1。四位地址设置拨码中左边一位为高位，右边一位为低位。

充电模块HD22020-3的地址设置拨码为4位，因此模块的地址设置范围为0～15，也就是说，连接到监控模块的同一个串口上的模块数大为16个。当系统模块数量大于16时，需要将多余模块独立分组且从监控单元的另一个串行口进行通信连接。

模块地址是监控模块识别各充电模块的标志，同一系统中模块的地址设置不能相同。对于同一个模块，模块通信地址设置必须与监控模块中的模块地址设置相同，否则将出现通信异常。

在监控模块中设置的模块地址为十进制数，他们之间的转换关系见2-17表。

表1-3 模块地址拨码状态和地址对应表

模块地址拨码状态				拨码二进制值	对应模块地址
1	2	3	4
0	0	0	0	0000	0
0	0	0	1	0001	1
0	0	1	0	0010	2
0	0	1	1	0011	3
0	1	0	0	0100	4
0	1	0	1	0101	5
0	1	1	0	0110	6
0	1	1	1	0111	7
1	0	0	0	1000	8
1	0	0	1	1001	9
1	0	1	0	1010	10
1	0	1	1	1011	11
1	1	0	0	1100	12
1	1	0	1	1101	13
1	1	1	0	1110	14
1	1	1	1	1111	15

 

例如：地址设置拨码处于如上图所示的位置（黑色为拨码位置）。表示二进制1010，从表中可查出十进制地址为10。

6）拉手盖板

模块拉手隐藏在盖板后面。将盖板向下平移，就会露出模块拉手。模块工作时应将拉手盖板恢复到图2-3位置，否则将影响模块的散热。

7）风扇罩及防尘网

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。防尘网用于过滤灰尘以延长模块寿命。

3．后面板

HD22020-3充电模块的后面板主要是输入输出一体化插座，如下图所示。

 

图1-5 HD22020-3充电模块后面板

HD22020-3充电模块采用输入输出一体化插座，可热插拔，因此模块安装维护极为方便。一体化插座管脚分布如下图所示。

 

图1-6 一体化插座管脚分布

管脚详细说明见下表。

表1-4 一体化插座管脚说明

信号名称	引脚号	信号定义	特性说明
交流输入	1	V相输入	模块的交流电源输入端，输入方式为三相三线制
	2	U相输入
	3	W相输入
	4	保护地PE	为模块的保护地引出端，内部已经和模块外壳连接
通讯接口	12	DATA＋	弱信号端，模块和上级设备的通讯接口，为串行异步传输模式，通信方式为RS485
	15	DATA－
均流接口	21	SHARE＋	弱信号端，两个或者两个以上的模块输出并联时，需要将此端并联，以实现模块均分负载功能
	24	SHARE－
直流输出	26	输出正极	模块的直流输出端，输出和机壳之间隔离
	29	输出负极

 

主要功能

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。当输入电压小于313±10Vac或者大于485±10Vac，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。当输出电压大于325±5Vdc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198±1Vdc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失。

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，模块限功率输出。在输出电压为260V时输出10A电流。

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。

6）原边过流保护

异常状态下模块整流侧出现过流，模块保护。模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。

2．其它功能

1）风扇温度控制

模块采用温度和电流联合控制风扇转动的方式。风扇转速分为停转、半转和全转三档，通过对输出电流和模块温度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。这时LED显示内容改为故障代码，按下显示切换按钮后显示电压。故障代码如下表所示。

表1-5 故障代码显示含义

故障代码	E31	E32	E33	E34	E36
代码含义	输出欠压	模块过温	交流过欠压	交流缺相	输出过压

 

 

3）通信功能

模块可以RS485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。

表1-6 HD22020-3充电模块通信功能

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

 

性能参数

1．环境要求

HD22020-3充电模块环境要求见下表。

表1-7 HD22020-3充电模块环境要求