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SC-PGZD 型微机高频开关直流电源装置说明书

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13

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SC-PGZD 型微机高频开关直流电源装置

技术使用说明书

保定双成电力科技有限公司
BAODING SHUANGCHENG ELECTRIC TECHNOLOGY CO。，LTD

目录

一 概述。。....。.。.。。。。。...。。..。..。..。..。.。。。。。。。。.。.。。....。....。...。.。..。...。。。。。。。。...。。。。1
二 型号规格.。...。。。。..。.....。。...。。。。。。.。。.。.。..。。...。..。.....。.。。....。。。。。。..。。。。1
三 系统特点。..。。.。。.。.。.。.。。.。....。...。..。。.。。。。..。。.。..。...。。...。。。。。..。.。.。....。.。...。..1
四 系统工作原理...。。。。..。.。.。。....。。.。。.。。。。。.。.。。....。..。。。。。..。....。。。.。......。。.。.。.。。。2
五 使用环境条件.。.。。。。。..。。..。。.。.。。....。。...。。.。..。..。。..。。。。..。......。.。.。.。.。。...。..。.。4
六 主要技术参数。.。。。。。。。.。。。.。。。....4
七 高频开关电源直流系统与常规电源直流系统的比较。.。...。.。..。..。........。。..。。。。...。..。。.。.。4
八 直流系统电池管理.。...。.。。。.。.。。。.。...。..。.....。。。。.......。..。.。..。..。..。..。...。.。。。.。。。5
九 PGZD直流系统参数计算.。。。.。。.。..。。..。..。..。.....。.....。。..。。。。.。。.....。。...。。.。.。..。。.。6
十 PGZD直流系统订货配置...。。.。。。。.....。。....。..。。。。。。。..。....。.。..。。。。。..。.。。。。。.。......。8
十一 微机监控装置及高频开关整流模块的使用、调试和维修方法.。..。。。..。。..。。.。.。。..。.。。...。..8
十二 注意事项。.。.。.。。.。。.。...。。。。..。。。。.。.。。.。.。。.。。。.。。.。。..。..。。.。。..。..。.。..。.。。.。.。。。8
十三 订货须知。....。.......。.。........。...。.。...。。。.。..。。.。。..。..。。。。.。。.。.。。。..8
十四 附图
接线方案110
接线方案111
接线方案120
接线方案121
接线方案220
接线方案221
接线方案321

一 概述
SC-PGZD型微机直流电源系统是保定双成电力科技有限公司根据电力工程直流系统的技术要求，结合多年研制生产电力自动化设备的实践经验，开发生产的高频开关直流系统及相关配套设备。现已广泛应用于电力、石油、化工、冶金、煤炭、电气化铁路、水泥等领域。
SC-PGZD型微机直流电源装置的充电部分由充电模块组成，有5A/220V（110V)、10A/220V（110V）、20A/220V（110V）等系列，可以方便地组成各种大功率电源系统，融入微机智能化控制、数据采集及远程通讯等技术，使整个直流系统处于高度自动化管理之下，全自动完成蓄电池充电过程，保证了蓄电池的长期浮充容量和使用寿命。
本系统采用主要技术规范及标准为：
GB/T 2900.1—1992 电工术语 基本术语
GB/T 2900。11-1988 蓄电池名词术语(eqvIEC60050（486）:1986)
GB/T 7261-2000 继电器及装置基本试验方法
GB/T 17626.2-1998 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验（idt IEC61000—4-2：1995）
GB/T 17626。3-1998 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验
（idt IEC61000-4—3:1995)
JB/T5777。4-2000 电力系统直流电源设备通用技术条件及安全要求
DL/T459—2000 电力系统直流电源柜订货技术条件
二 型号规格
F固定型防酸式铅酸蓄电池
SC-P G Z D — / / — M 阀控式密封铅酸免维护蓄电池
C 超高倍率镉镍蓄电池
G 高倍率镉镍蓄电池
Z 中倍率镉镍蓄电池
直流额定电流（A）
直流标称电压(V）
额定蓄电池容量及组数（容量单位用AH表示，双组电池×2）
电力系统用
直流电源
微机型
屏
双成电力科技有限公司
三 系统特点
1采用高频开关电源技术、模块化设计、N＋1热备份
2电压输入范围宽，电网适应性强。
3 充电模块可带电插拔，维护方便快捷。
4 有可靠的防雷及电气绝缘防护措施，确保系统和人身安全。
5 采用大屏幕触摸屏,点阵液晶显示，CCFL背光，实现全汉化实时显示及操作。
6 可通过点击触摸屏进行系统参数查询、设置，人机界面友好,操作简单方便。
7监控系统可自动完成对电池电压、充放电电流及温度补偿的精确管理，确保电池工作在最佳状态，延长电池使用寿命。
8 采用以微处理器为核心的集散式监控系统，模块化设计,实施对电源系统全方位的监测、控制及电源系统的“四遥” ,实现无人值守。
9 实时监测蓄电池端电压、充放电电流,精确控制蓄电池的均充和浮充，具有电池过欠压告警、电池过温告警及过充保护等功能.
10系统具有对蓄电池温度补偿的管理功能。
四 系统工作原理
两路进线电源经过双电源切换系统将交流电源引入分配给各个充电模块.充电模块将输入三相交流电转换为直流电,给蓄电池充电，同时给合闸母线负载供电，另外合闸母线通过降压装置给控制母线供电。
系统中的各监控单元受主监控的管理和控制，通过通讯线将各监控单元采集的信息送给主监控统一管理。主监控显示直流系统各种信息，用户可查询信息及操作,系统信息还可以接入到远程监控系统.
PGZD型高频开关直流电源系统主要由充电模块、监控单元、控母馈线、合母馈线、电压绝缘监察、闪光装置、调压单元、“四遥"通信接口和蓄电池组等部分组成.
1充电模块
1.1高频开关整流模块的工作原理及特点
整流模块原理框图如下图所示。
三相交流输入首先经防雷处理和EMI滤波.该部分电路可有效吸收雷击残压和电网尖峰，保证模块后级电路的安全。三相交流经整流和无源PFC后转换成高压直流电,经全桥PWM电路转换为高频交流，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信号的产生及控制，保证输出稳定，同时对模块各部分进行保护，提供“四遥”接口。模块采用无源PFC技术，功率因数达到92％以上；采用高频软开关技术，使模块转换效率大大提高。

交流 直流
保护
输出
平滑
滤波
DC/DC
变换器
无源
PFC
全桥
整流
防雷
EMI
380V 20V

过压过
流及短
路保护

主 控 器
采样
反馈

风机转速控制
监控接口
过温保护

整流模块的原理框图

1。2 保护功能
每个模块具有输出过压保护、输出限流保护、短路保护、模块并联保护、过温保护、过流保护等功能。
2 监控单元
有多种规格的监控系统供用户选择。监控系统除交流监控、直流监控、开关量监控等基础单元外，还可以配置绝缘监测、电池巡检等功能单元，用来对直流系统进行全面监控，并实现与上位机的“四遥”功能。
2。1直流系统检测
检测交流信号：测量两路三相交流输入电压、一路电流、交流接触器状态。
检测直流信号：测量两段合母电压、控母电压及电流、两组电池电压及冲放电电流、环境温度。
检测电池信号：蓄电池组充放电状态，充放电电流。
检测开关量信号：提供多路开关量检测，合闸开关检测数量可设置。
故障检测：模块故障信号，交流、直流过、欠压信号，过流信号。
l 参数设定
可设定参数：
充电状态：浮充电、稳流充电、均充电三种状态.显示并可设定。
系统开关：模块软开关机。
告警信号:报警信号类型。
整流器参数：个数和电压等。
浮充电压：系统浮充状态时的电压。
均充电压：系统均充状态时的电压。
合母下限：合母电压下限值，低于此限，输出报警信号.
合母上限：合母电压上限值,高于此限，输出报警信号。
交流下限：交流输入电压的下限值.低于此限，输出报警信号。
交流上限:交流输入电压的上限值，高于此限,输出报警信号.
稳流值：稳流充电时，电池端的充电电流.在稳流充电过程中保持稳定.
控母下限：控母电压下限值，低于此限，输出报警信号。
控母上限：控母电压上限值，高于此限,输出报警信号.
转换电流和时间：均充浮充转换的电流值和时间。
过流电流：系统输出电流上限值，高于此限，输出报警信号。
浮充时间：系统在浮充持续此时间后，自动进入稳流—均充—浮充的过程,进行周期性电池保养。
密码:为保证系统设置的安全性,进入设置模式将校验密码。
模块的开关机状态:由此决定系统总容量。
l 报警监测
监控器检测到如下故障时，报警蜂鸣器会鸣响，显示屏显示故障提示，并可查阅具体故障内容。
交流过、欠压：检测到的三相电压高于或低于设定的交流电压上、下限值.
合母输出过、欠压:检测到的合母电压高于或低于设定的合母上、下限值。
控母输出过、欠压：检测到的控母电压高于或低于设定的控母上、下限值。
输出电流：整流器输出总电流超过设定值。
模块故障：投入运行中的模块发生故障。
l 数据存储以及和上位机的通讯。
3 直流馈线
直流馈线部分分为控制母线馈线、合闸母线馈线、电压监察、绝缘监察、闪光装置、降压硅链等。
3。1闪光装置:可根据用户需要提供一路闪光电源。除控母正负极外,还提供了一路闪光信号输出。闪光试验按钮和闪光试验指示灯装在门上，正常情况下,闪光指示灯亮，按下试验按钮，闪光指示灯即开始闪动,表明闪光信号正常。
3。2 降压硅链：因为直流电源系统在对蓄电池组进行均衡充电时，充电模块的输出电压会高于控制回路的额定电压值，所以需要一个调压装置串接合闸动力母线与控制母线之间,降压硅链单元就是这样一个调压装置，它可以手动或自动改变电压降，从而保证母线的电压在正常范围内。降压硅链单元利用大功率整流二极管的PN结正向压降叠加来产生调整压降，相比于其它形式的控制母线电压调节方式,具有安全可靠、抗电流冲击性好、易维护等显著优点.降压硅链是由多只大功率硅整流管串接而成，利用PN结基本恒定的正向压降来产生调整电压，通过改变串入线路的PN结数量来获得适当的压降，达到电压调节的目的。
4 电池巡检：可根据用户需要提供蓄电池巡检单元。在直流系统中，直流电源要向控母负荷和合闸负荷等供电，蓄电池组起着重要的作用。电池巡检单元对单只电池具有监测过压、欠压和差压功能，准确查找故障电池。并提供电池体表温度或电池安装环境温度的监测，根据温度的变化来调整对蓄电池的管理.

五 使用环境条件
1海拔高度：小于2000米;
2温度：—5℃ ~ +50℃
3湿度：月平均小于90％；
4本系统适用于室内安装使用,且通风良好，运行地点无导电或爆炸尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘等级的气体和蒸汽；
5安装地点无剧烈的震动和冲击，垂直倾斜度偏离基准位置任一方向不超过5°。
六 主要技术参数
1 三相输入额定电压：380V，50Hz；
2 输入电压变化范围：323V～437V;
3 频率变化范围：50Hz±10％;
4 输出电压：DC48V、DC110V、DC220V；
5 单模块输出电流:DC5A、DC10A、DC20A、DC30A、DC40A；
6 交流电压输入范围：380V±15％；
7 输出限流范围：10％~105％;
8 稳压精度：≤±0。5％；
9 稳流精度：≤±0.5％；
10 纹波系数：≤±0。1％；
11 转换效率:≥94％；
12 功率因数:≥0.92；
13均流不平衡度：≤±3％；
14 可闻噪声：≤45dB；
七 高频开关电源直流系统与常规电源直流系统的比较
技术指标内容
高频开关电源直流系统
常规电源直流系统
稳压稳流精度
≤0.5％
≤2%
纹波系数
0。1％
≤2％
源效应
0.05%
≤2%
负载效应
0.1％
≤3％
效率
≥94%
≤75%
功率因数
≥0。92，可校正
≤0.6
开机浪涌
电子控制，无
感性负载，有
可靠性
高，N+1冗余
低,1+1冗余
系统结构
模块化并联结构
柜（屏）式结构
监控功能
完善
具备系统操作管理功能
体积重量
小轻
太重
电池管理
完善
一般

八 直流系统电池管理
电池组是直流系统中不可或缺的重要组成部分，对电池组良好的维护和监测显得尤其重要.PGZD型智能高频开关直流系统具有先进的电池管理功能，对电池的充电电压、充放电电流实时监控以及温度补偿、维护性定期均充等.
电池管理系统具有如下功能：
1 充电功能
系统监控根据设置的充电参数,自动完成电池充电程序。充电参数根据使用电池的类型、容量以及厂家提供的资料设置（镉镍蓄电池和阀式密封铅酸蓄电池充电程序有一定差异)。
1.1 镉镍蓄电池的运行曲线图如图1所示,充电程序如下:
镉镍蓄电池正常充电程序
用0.2C5A（可设置）恒流（主充)充电,电压达到均充整定值（1.47–1。55)V ＊ n（n为单体电池节数）时,微机控制整流模块自动转为恒压充电，当充电电流逐渐减小，达到0.02CA（可设置）时,再延续充电3h，整流模块自动转为浮充电运行状态，电压为（1。36–1.45）V * n（可设置）。一般情况下，所有均充时间不能大于均充限时时间，否则，强制转为浮充，并进入过充保护状态。
a. 维护性定期均充充电程序
正常运行浮充状态下每隔1—3个月，微机控制整流模块自动转入恒流充电（主充）状态运行，按镉镍蓄电池正常充电程序进行充电。
b。 交流电中断程序
正常浮充运行状态时，电网事故停电，这时整流模块停止工作,蓄电池通过降压装置，无间断地向控制母线送电。当电池电压低于设置的告警限时系统监控模块发出声光告警。
c。 交流电源恢复程序
交流电源恢复送电运行时，微机控制充电装置自动进入均充状态运行,按镉镍蓄电池正常充电程序进行充电。
1.2 阀控式密封铅酸蓄电池运行曲线图如图2所示，充电程序如下：
a．阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序
用0。1C10A（可设置）恒流（主充）充电，电压达到整定值(2。30–2。40）V ＊ n（n为单体电池节数）时，微机控制整流模块自动转为恒压充电,当充电电流逐渐减小，达到0。01CA（可设置）时，微机开始计时,3小时后，微机控制整流模块自动转为浮充电状态运行，电压为（2。23-2。28）V * n。一般情况下,所有均充时间不能大于均充限时时间，否则，强制转为浮充,并进入过充保护状态。
b. 维护性定期均充充电程序
正常运行浮充状态下每隔1—3个月，微机控制整流模块自动转入恒流充电（主充）状态运行,按阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序进行充电。
c。 交流电中断程序
正常浮充电运行状态时，电网事故停电,这时整流模块停止工作，蓄电池通过降压装置，无间断地向二次控制母线送电。当电池电压低于设置的告警限时系统监控模块发出声光报警。
d. 交流电源恢复程序
交流电源恢复送电运行时，微机控制整流模块自动进入恒流充电（主充)状态运行，按阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序进行充电。
2 电池温度补偿
阀控式密封铅酸蓄电池在不同的温度下对蓄电池充电电压做相应的调整才能保障电池处于最佳状态，电池管理系统监测环境温度,用户可根据电池厂家提供的参数，选择使用电池温度补偿功能，系统监测环境温度，自动调整电池充电电压，满足电池充电的要求。
3 电池定期维护保养功能
通常所说的免维护电池，只是无须人工加酸加水,而非真正意义上的免维护,相反其维护要求变得更高。
电池长期不用或长期处于浮充状态,电池极板的活性物质很易硫化，当活性物质越来越少时，电池的放电能力也越来越差,直至放不出电。此外,由于电池之间的离散性，单体电池之间的实际电压不尽相同，电池标称的浮充电压只是一种均值，所选定的浮充电压并不能满足每一节电池的要求，如果电池长期处于浮充状态，其结果必定是,部分电池的电量能保证充满，而有一部分电池是无法充满的,这一部分电池表现出来的电压是虚的,需要放电时，其放电能力很差。因此，要求充电系统具备定期对电池作维护性的均充活化功能,以免电池硫化、虚充,确保电池的放电能力和使用寿命.
我公司的PGZD型系统,能非常方便的实现这一功能,而且定期均充间隔时间可由用户根据需要自行设定.
九 PGZD直流系统参数计算
1 系统负荷电流计算
Ø 交流正常时负荷电流计算
正常工作电流 = Σ控制负荷电流 + 0.2 * Σ储能合闸机构电流
Ø 交流停电时负荷电流计算
停电工作电流 = Σ控制设备电流 + 0.2 * Σ储能合闸机构电流 + 事故照明
2 系统电池容量选择
Ø 根据冲击负荷决定最小电池容量（采用储能合闸机构不需要此项计算）
铅酸免维护阀控电池容量 〉 0.5 ＊ 单次最大冲击电流
镉镍电池容量 > 0。2 ＊ 单次最大冲击电流
Ø 根据交流停电待机时间确定电池容量
电池容量 > 停电时负荷电流 ＊ T（小时）* δ1（修正系数1）＊ δ2（修正系数2）
δ1 = 1 （ T >= 10 ）
δ1 = 1.1 （ 5 <= T 〈 10 ）
δ1 = 1。2 （ 3 〈= T < 5 )
δ2 = 1.0 （ 108节/2V电池 ）
δ2 = 1。2 ( 104节/2V电池 )
确定电池容量
电池容量 = 计算电池容量最大值 ＊ 电池老化系数(1.2）* 设计余量(1.0 – 1.3）
根据电池容量规格向上取整电池容量
3 整流模块电流计算
整流模块电流 = 正常工作电流 + 电池充电电流
电池充电电流 = 0.1 ＊ 电池容量 （铅酸免维护阀控电池)
电池充电电流 = 0。2 * 电池容量 (镉镍电池）
4 充电模块选择
充电/浮充电装置采用多个高频开关电源模块并联，N+1热备份工作。高频开关电源模块数量配置可按如下公式选择（即确定N的数值）。
N ≥ （最大经常性负荷 + 蓄电池充电电流）/ 模块额定电流
例如：直流电源系统电压等级为220VDC，蓄电池容量为200Ah,经常性负荷为4A（最大经常性负荷不超过6A)。
充电电流(0。1C10×200Ah) + 最大经常性负荷(约6A)＝ 26A。若选用K2B10L电源模块3台即可满足负荷需求(N=3),再加一个备用模块，共4个电源模块并联即可构成所需系统。

图1
图2

十 PGZD型微机高频开关直流电源屏订货须知
1订货配置表

名 称
规 格
数 量
监控单元

整流模块

绝缘检测单元

电池巡检单元

降压模块(硅链）

充电屏

馈电屏

电池屏

阀控式密封铅酸蓄电池

一段控制馈线输出

一段合闸馈线输出

一段闪光输出

二段控制馈线输出

二段合闸馈线输出

二段闪光输出

系统接线方式（可参考附录系统连线方案）：

2 屏体尺寸:2360（2260）mm×800mm×600(550)mm（高×宽×深）；颜色。

十一 注意事项
1 PGZD系列微机直流电源装置可以与其它供电设备紧靠在一起工作。其安装场地必须注意防尘,远离热源，远离电磁干扰源，无腐蚀性气体和金属尘埃。
2 为了人身安全和防雷需要,请保证机柜的良好接地。
3 设备要专人维护、使用，严禁打开微机控制器调整内部参数；
4 当工作中出现故障时应进行检查，待问题明确后再排除故障,切忌盲目操作。
5 当出现内部电路故障或不明故障时应与我公司及时联系。