GZDW壁挂式直流屏.doc

智 能 高 频 开 关 壁 挂 电 源
（GZDW壁挂式直流屏）

使
用
说
明
书

深圳市普顿电力设备有限公司

目 录

1、 概述
2、 系统功能特点
3、 系统技术指标
4、 系统型号定义及配置
5、 系统电气原理图
6、 系统结构及安装
7、 1B02J监控模块
8、 1B02MK整流模块
9、 1B02G降压单元
10、 系统配电及电气安装
11、 电池箱结构及安装

附录：通讯协议
1:概述
PD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。
1. 系统功能特点
l 适合构成38AH/220V、65AH/110V以下的系统。
l 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。
l 可安装3个2.0A/220V、4.0A/110V自然冷模块。
l 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。
l 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。
l 监控器具有对电池自动管理的功能。
l 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。
l 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。
l 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。
l PT供电时系统自动限制输出功率。
2. 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% 绝缘电阻： ≥10M
输出过压保护： 280V±2V(220V), 140V±2V(110V)
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)
3. 系统型号定义及配置
3.1. 系统型号定义
P：有PT输入，N：无PT输入
G：有降压单元，N：无降压单元
1-3 ：模块数
A：110V模块，B：220V模块，C：48V模块
直流电源
GZDW – A 3 G P

3.2. 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。
4. 系统电气原理图

5. 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。

壁挂式安装位置示意图
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。

6. PD1B02J监控单元
7.1.PD1B02J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。
7.2.PD1B02J监控单元基本原理
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：
监控单元原理框图

C

P

U

WDT
EEPROM
LCD显示
按键操作
声光告警
RS232
RS485
故障输入、输出
A/D
D/A

7.3.PD1B02J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：
GNDE
GNDE
导向孔

监控单元接口说明

BAT+
BAT+
KM+

KM+

MX-
MX-
VADJ
IADJ
BATI-
KMI-
BATI+
KMI+
GNDA

+12V

ERR1

ERR3

ACERR

VDD

GNDD

232RX

485A

GNDA
+12V
ERR2
ERROUT
JYERR
VDD
GNDD
232TX
485B

PD1B02J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。
合母：***.* V 均
控母：***.* V 充
电池：-**.* A
控母： **.* A

7.4.显示界面：
a) 参数显示：
显示电源基本工作参数包括合母电压、控母电压、控母电流、电池电流、充电方式、系统状态
故障信息

故障信息显示

b) 菜单显示：
返回 ◆
系统控制
系统设置
测量校准

选择参数菜单
充电：均充 ◆
浮充：***.* V
均充：***.* V
保存 ◆

c) 控制参数：
控制充电方式、均充电压、
浮充电压
限流： **.* A ◆ 电
转换： **.* A 池
定时： ** 天
限时： ** 时

设置电池管理参数
c) 参数设置：

过压：*** V ◆ 合
欠压：*** V 母
过压：*** V 控
欠压：*** V 母
设置合母电压报警线
设置控母电压报警线

PT供电：无 ◆
模块1：有
模块2：有
模块3：有

设置PT供电及模块的有无

地址：** ◆
速率：2400
协议：CDT
保存

设置对外通讯地址、通讯速率及通讯协议

合母：***.* V◆
控母：***.* V
电池：***.* A
控母：***.* A

e) 参数校准： 测量电压校准
测量电流校准
保存 ◆

SET
基本信息
故障信息
设置
校准
设置修改
系统校准
保存
控制
↑ ↓
↑ ↓
SET
↑ ↓
SET
SET
SET
控制修改
保存
不保存
↑↓ + -
7.2.操作流程：

7.5.操作说明：
7.5.1.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。
7.5.2.控制操作说明：
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
7.5.3.参数设置说明：
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
l PT供电：光标移到“PT供电”项，按“+、-”键改变PT供电的有、无状态。
l 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。
l 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
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
7.5.4.参数校准说明：
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
l 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。
7. PD1B02MK(PD1A04MK)整流模块
7.1. PD1B02MK(PD1A04MK)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%。
保护
输出
平滑
滤波
DC/DC
变换器
全桥
整流
EMI
交流
直流
220V

采样
反馈
主 控 器
过 温 保 护
监 控 接 口
过压过流及短路保护
PD1B02MK(PD1A04MK)整流模块的原理框图

7.2. PD1B02MK(PD1A04MK)主要技术指标
l 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%。
l 直流输出
输出额定值： 2A/230V（PD1B02） 4A/115V（PD1A04）
电压调节范围：180V-270V（PD1B02） 90V-135V（PD1A04）
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℃
l 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。
l 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。
l 结构外型：
模块尺寸：95（宽）×220（高）×240（深） 模块重量：3.5KG
7.3. PD1B02MK(PD1A04MK)面板接口说明
整流模块的面板如下图：
把 手
工作
指示灯
故障
指示灯

PD1B02(PD1B04)模块的前面板

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：BAT+
BAT+
MX-
MX-
导向孔

PD1B02、PD1A04整流模块接口图

GNDA

GNDA

JL1

JL2

VADJ

IADJ

JL1

JL2

VADJ

IADJ

GNDD

ERR

GNDE

GNDE

ACN

ACN

ACL

ACL

PD1B02MK(PD1B04MK)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；
7.4. PD1B02MK(PD1A04MK)功能说明
A. 保护功能
l 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（PD1B02MK）或者140V±2V（PD1A04MK），
l 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。
l 短路保护
负载增大
I
整流模块输出特性
V
输出短路
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。

l 模块并联保护：
模块并机输出示意图
整流模块N
···
+
-
并联保护电路
整流模块2
并联保护电路
整流模块1
并联保护电路
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。

l 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。
l 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
l 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。
l 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。
l 遥控功能
可遥控模块的开/关机、均/浮充电压转换。
7.5. PD1B02MK(PD1A04MK)技术特色
² 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。
² 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
Ø 开关损耗小
Ø 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
Ø 恒频运行，谐波成份小
Ø 无吸收电路
Ø 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。
VDS
I
VDS
I
硬开关过程
ZVS软开关开关过程

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。
² 并机均流技术
PD1B02MK、PD1B04MK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。

PD1B02MK
均流调节
PD1B02MK
均流调节
PD1B02MK
均流调节
均流母线
模块输出
PD1B02MK(PD1B04MK)模块并机均流原理

此均流方案有以下优点：
Ø 均分负载，不平衡度小于3%，优于部颁标准5%
Ø 模块故障时、自动脱离均流母线，不影响其它模块正常均流。
8. PD1B02G降压单元
8.1. 技术指标
² 输出电压： 220V±3V (PMI_GA) 110V±3V (PMI_GB)
² 输出电流： 2.0 A
² 冲击电流：50A / 0.5S
² 控制级数：7级
² 电压调节精度：±3V
² 工作温度：-5℃ ∽ 40℃
² 相对湿度：≤ 90%
控母
合母
7级硅链降压
控母电压反馈
7级硅链控制
控 制
电 源
8.2. 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。
8.3. PD1B02G降压单元面板及接口定义
PD1B02G降压单元面板说明：

BAT+
BAT+
MX-
MX-
KM+

KM+

导向孔

PD1B02G降压单元接口图

PD1B02G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
绝缘闪光报警盒
1） 提供回路绝缘电阻检测功能，测量正负母线对地电阻
2） 可设置接地电阻报警植；
3） 通过干接点报警；
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：
名称
编号
接线定义
接线要求
备注
输出开关
KG1 – KG3
1 - 正，3 - 负
2mm2 - 4mm2绝缘铜线

电池输入开关
KG5
1 - 正，3 - 负
2mm2 - 4mm2绝缘铜线

交流输入开关
KG6
1 - 火线，3 - 零线
2mm2 - 4mm2绝缘铜线

交流输入开关
KG7
1 - 火线，3 - 零线
2mm2 - 4mm2绝缘铜线
可选择接入PT供电（订货说明）
通讯接口
J3
2 – 232RX
3 – 232TX
5 – 232地线
6 – 485A
7 – 485B
标准DB9母头
出厂设置为RS232通讯，改为RS485应打开监控盖板，将JP1跳线到RS485
系统故障输出
J4
1 – 公共端
2 – 常闭输出
3 – 常开输出
凤凰端子0.8mm2 – 1.6mm2绝缘铜线
继电器输出
绝缘故障输入
J8
1 – 信号输入
2 – 信号地
凤凰端子0.8mm2 – 1.6mm2绝缘铜线
可接入空接点或TTL电平
接地桩

2mm2 - 4mm2绝缘铜线
可靠地线接入
11 .电池箱结构及安装

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。

壁挂式安装位置示意图
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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