电力用开关电源模块(智能型)TH250D10 20ZZ080217.doc

　　　　　电力试验用高频开关电源模块（智能型）

TH250D10/20ZZ电力试验电源

技
术
说
明
书

石家庄通合电子有限公司

目 录

第一章 概述
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2

一、前言
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2

二、系统性能特点
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三、模块主要特点
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2

四、模块主要功能
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3

五、型号命名
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4

六、技术指标
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5

第二章　使用环境　--------------------------------------------------------------------　　7

第三章 模块构成
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7

一、模块工作原理
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7

二、模块外观及外形尺寸
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7

三、模块安装
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10

四、操作说明
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第一章 概述
一、 前 言
当前我国电力系统使用的直流系统大部分采用传统的相控电源，但相控电源在效率、纹波、电磁辐射、热辐射、噪声等方面不尽人意，监控系统不完善，采用主备工作方式，对于二次回路越来越先进的仪器仪表、继电保护、控制、自动化设备很难满足其技术要求。此外，现今大量采用免维护电池，由于相控电源的纹波系数大，浮充电压易波动，会出现蓄电池脉动充放电现象，对蓄电池损害极大，降低电池使用寿命。
智能化高频开关电源由于其体积小，重量轻，技术指标优越，模块化设计，N＋１热备份方式，便于“四遥”等优点，已在诸多领域得到广泛应用，如计算机、航空航天、仪器仪表等方面；九十年代以来，在通信领域尤其得到普遍使用，目前，新建或改造的通信电源已全部采用高频开关电源。
九十年代以后，国外先进工业国家新建或改造电厂和变电站已全部采用高频开关电源，其蓄电池亦全部采用免维护蓄电池。
我公司自主研发的TH系列智能型高频开关电源，是专为电力系统设计，具有“四遥”功能的高频开关电源，模块采用世界领先的“谐振电压型双环控制的谐振开关电源技术”，具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高等优点。产品配有标准RS-485接口，易于与自动化系统对接。适于各类变电站、发电厂及水电站使用。
二、系统性能特点
l 模块化设计，N+1热备，可平滑扩容。
l 模块为LED数码管显示，分别设置显示切换按钮、手动调压按钮、拨码开关，操作简单。
l 全智能设计，对系统的各组成部分：交流配电、整流模块、直流馈电实现全参数本地及远端监控；主要监控量有：模块的开/关机、充电方式、输出电压调节、输出限流点整定、双路交流自动切换、电池自动管理。
l 监控系统配有标准RS-485接口，方便接入自动化系统，实现“四遥”及无人值守。
l 对蓄电池自动管理及自动维护保养：实时监测蓄电池组的电压，充、放电电流，自动控制均、浮充以及定期维护性均充。
l 智能化系统具有可方便的实现电池温度补偿等功能。
l 模块可带电插拔，更换安全方便。
三、模块主要特点
l 效率高，模块效率可达到93%以上。
l 重量轻。
l 体积小，TH250D10ZZ 自冷模块外形尺寸仅为325×230×130mm, TH250D20ZZ 自冷模块外形尺寸仅为400×323×146。
l 采用“三相无源功率因数校正电路”，输入无中线，功率因数可达0.92。
l 采用隔离自主均流，并机不均流度＜±3%，可保证二十台以上试验电源模块良好并机。
注：不能与电力通用模块并机。
l 模块内置直流输出隔离二极管，用户无需外设。
l 模块具有RS-485接口，方便接入自动化系统进行通信。
四、模块主要功能
一、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，我公司的智能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320V±5V。
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1.05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：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：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，而不影响其它模块正常工作。模块并机输出示意图如图1-2所示。
图1-2 模块并机输出示意图

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，模块检测散热器温度超过90℃时自动关机保护，温度降低到75℃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。
二、测量功能：测量模块输出电压和电流以及模块的工作状态。
三、故障报警功能：在模块出现故障时模块会发出声光报警，同时显示故障信息，用户能方便的对模块故障定位，便于及时排除故障。
四、设置功能
l 模块输出电压设置：
自动设置：根据监控单元的命令，自动调节模块的输出电压；
手动设置：利用设置按键手动调节输出电压；
l 无级限流：根据监控单元的命令，在10%～100%范围内调节模块的输出电流限流点
l 状态控制：根据监控单元的命令，可控制模块的开/关机、均/浮充电压转换。
五、通讯功能：模块通过RS-485和主监控之间通讯，主监控通过通讯实现模块参数设置，采集模块工作参数，控制模块工作状态。

五、型号命名

TH ZZ: 智能型自冷模块
NZ: 智能型风冷模块
额定输出电流
模块类别
直流输出电压

六、技术指标

型号
项目
250D10ZZ
输出电流（A）
10
功率（KW）
3
重量(kg)
9
冷却方式
自然冷却
内部散热器温升
≤30℃
输入电压
范围（VAC）
最小值
304
典型值
380
最大值
456
输出可调范
围（VDC）
最小值
10
最大值
250
输入功率因数
≥0.92
充电机效率（效率）
≥93%
最大可闻噪声（dB）
50
存储温度（℃）
最小值
-40
典型值
25
最大值
60
工作环境温度（℃）
最小值
-10
典型值
25
最大值
40
并机不均流度
±3%
启动延时（秒）
3~8
负载等级
Ⅰ级(100%)的额定输出电流时连续工作
自动限流特性
输出电流超过输出限流设定值时，恒流输出，输出电流不会增大
输出过压保护
输出电压超过320±5VDC自动停止输出,以防损坏设备
输出短路保护特性
输出短路时，模块自行保护，以防损坏, 排除故障可自动恢复工作。

TH250D10ZZ智能模块特点及技术参数

型号
项目
250D20ZZ
输出电流（A）
20
功率（KW）
6
重量(kg)
17
冷却方式
自然冷却
内部散热器温升
≤30℃
输入电压
范围（VAC）
最小值
304
典型值
380
最大值
456
输出可调范
围（VDC）
最小值
10
最大值
250
输入功率因数
≥0.92
充电机效率（效率）
≥93%
最大可闻噪声（dB）
50
存储温度（℃）
最小值
-40
典型值
25
最大值
60
工作环境温度（℃）
最小值
-10
典型值
25
最大值
40
并机不均流度
±3%
启动延时（秒）
3~8
负载等级
Ⅰ级(100%)的额定输出电流时连续工作
自动限流特性
输出电流超过输出限流设定值时，恒流输出，输出电流不会增大
输出过压保护
输出电压超过320±5VDC自动停止输出,以防损坏设备
输出短路保护特性
输出短路时，模块自行保护，以防损坏, 排除故障可自动恢复工作。

TH250D20ZZ智能模块特点及技术参数
第二章　使用环境

3.1 在海拔2000米以下工作。
3.2 环境温度不低于-10℃，不高于+40℃，设备存储的环境温度允许为-40℃~+60℃。
3.3环境最大相对湿度不超过90%（环境温度25℃）。
3.4 运行地点无导电尘埃，没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。
3.5 在室内场合下使用。
3.6 不符合以上条件的特殊使用单位应定货时提出，以保证本产品能够可靠地工作。

第三章 模块构成

一、模块的工作原理

电力试验用智能模块原理框图

二、模块外观及外形尺寸TH250D10ZZ智能型自冷模块外形尺寸，详见下图：

整机效果图

TH250D20ZZ智能型自冷模块外形尺寸，详见下图：

整机效果图

三、模块安装
1、 TH250D10ZZ、TH250D20ZZ模块组合接插件（JMD29T）线号一致定义如下图所示：

端子号
插针
规格
定义号
用途

1
标准针
12#
DC+
直流输出+
2
标准针
12#
DC-
直流输出-
26
标准针
12#
G
输入接地线
27
标准针
12#
A
输入380V
28
标准针
12#
B
输入380V
29
标准针
12#
C
输入380V
备注：①未注明的端子为空，不接线。
②模块的上、下、左、右要求有良好的自然通风环境。
③模块之间的均流线按照“均流+”和“均流-”直接连在一起就可实现模块的自主均流。
④模块之间的RS485线的A和B分别连在一起和主监控的下位机RS485的A，B连接即可实现主监控对模块的自动控制。
四、操作说明
模块操作说明：
数码显示面板
显示模块的电压、电流、告警、关机信息。由显示切换按钮V/A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±0.5V，电流显示精度为±0.2A。出现模块告警时，按显示切换按钮V/A显示故障代码。出现模块关机时，按显示切换按钮V/A显示关机代码。
指示灯
模块面板上有3个指示灯，功能见表1-1。
表1-1 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
无输入电压导致模块内部的辅助电源不工作
过温指示灯（红色）
灭
亮
模块内部过热；
故障指示灯（红色）
灭
亮
模块内部故障
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。
正常工作状态下，按下切换按钮，依次显示为：输出电压值、输出电流值、输出电压手动设置值（注：此界面为设置界面，界面的第一位显示闪烁，手动状态下按下 “▲” “▼” 按键即可设置输出电压；设置完毕后，3－5秒后返回输出电压显示界面，同时调整输出电压）。
故障状态下，按下切换按钮，依次显示为：输出电压值、输出电流值、故障状态代码、输出电压手动设置值（注：同上）。
手动调压按钮
在“手动”状态下，可利用面板上嵌入的“▲”或“▼”按键手动调节输出电压。单次按下“▲”或“▼”按键时，会直接进入输出电压手动设置界面（注：此时界面第一位显示闪烁）每按下一次“▲”或“▼”按键时，电压升高或降低0.1V，长按按键可以进行快速调整。调整完毕，3－5秒后返回电压显示界面，同时调整输出电压至设定值。
注意：只有在手动控制方式下，调节“▲”“▼”按键才起作用。
拨码开关
拨码开关用于选择控制方式和模块通信地址。其定义如图1-2所示：

通信地址

图1-2 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
拨码开关最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或手动控制。拨到上端时代表自动控制方式，拨到下端时代表手动控制方式，如图1-2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。模块不受监控模块控制，输出电流为最大限流值105％额定电流值，不能进行开关机操作，但可以将模块的运行参数上报给监控模块。并机使用时，调节其中一台的输出电压，其他模块的输出电压设定值跟随其变化。
注意：手动调压按钮可使充电模块输出电压最高达到253V，因此在系统正常时请勿随意调节该按键。为安全起见，模块出厂时整定在12V。
2．模块分组识别拨码
模块分组识别拨码，用于模块识别广播数据包。拨到上端时，模块为第1组，模块认为地址为253与255的数据包是广播数据包；拨到下端时，模块为第2组，模块认为地址为254与255的数据包是广播数据包。
3．地址设置拨码
通讯地址拨码与模块分组识别拨码共同构成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，每一位拨码拨到上端代表二进制数0，拨到下端代表二进制数1。地址设置拨码中最右边一位为最低位，最左边一位为最高位。充电模块TH250D10/20ZZ的地址设置拨码为5位，因此模块的地址设置范围为0~31，也就是说，连接到监控模块的同一个串口上的模块数最大为32个。模块地址是监控模块识别各充电模块的唯一标志，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表1-2。
表1-2 二进制与十进制对应关系
二进制
00000
00001
00010
00011
00100
00101
00110
00111
01000
01001
01010
01010
01100
01101
01110
01111
十进制
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
二进制
10000
10001
10010
10011
10100
10101
10110
10111
11000
11001
11010
11011
11100
11101
11110
11111
十进制
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
例如：地址设置拨码处于如表1-2所示的位置（黑色为拨码位置）。表示二进制10101，从表中可查出十进制地址为21，是第2组模块。
故障显示
模块告警信息以故障代码的形式在LED上显示，故障代码含义如表1-3所示。这时按下显示切换按钮V/A后显示输出电压。
表1-3 故障代码显示含义
故障代码
E02
E04
E05
E06
代码含义
过压
过压保护
过温保护
输入异常
通信功能
模块可以用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。见表1-4。
表1-4 TH250D10/20ZZ充电模块通信功能
序号
项目
指标
备注
1
遥信
将模块的交流异常，输出过、欠压，模块过温等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

注意：充电模块处于自动状态时，4分钟内无任何通信，则模块的输出电压自动调整为12V，限流点全部放开，为105%额定电流值。

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