HD22010-3系列充電模組是電力電源最主要的配置模組，廣泛套用於35kV到330kV的變電站電力電源中。
HD22010-3系列充電模組採用自冷和風冷相結合的散熱方式，在輕載時自冷運行，符合電力系統的實際運行情況。
基本介紹
- 中文名：HD22010-3
- 主要功能：輸入過/欠壓保護輸出過壓保護等
- 套用：35kV到330kV的變電站電力電源中
- 工作溫度：－10℃～40℃
型號說明,產品系列,工作原理,結構及接口,主要功能,保護功能,報功能警,欠壓告警,其它功能,故障顯示,通信功能,性能參數,環境要求,輸入特性,3輸出特性,機械參數,保護特性,等級標準,安裝尺寸,包裝維護,故障查看,
型號說明
HD 220 10 - 3
HD -------- 充電模組
220---------額定輸出電壓220VDC
10----------額定輸出電流10A
3---------版本
產品系列
產品系列見下表。
表一-1 訂貨信息
名稱 | 型號 | 編碼 | 單位 | 定購指南 | 備註 |
充電模組 | HD22010-3 | 02130517 | PCS | 根據系統要求配置個數 | 自然冷/風冷結合防塵設計 |
充電模組 | HD11020-3 | 02130553 | PCS | 根據系統要求配置個數 | 自然冷/風冷結合防塵設計 |
工作原理
以HD22010-3模組的工作原理框圖如下圖所示。
圖一-1 HD22010-3充電模組原理圖
HD22010-3充電模組由三相無源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，用以實現交流輸入的整流濾波和輸入電流的校正，使輸入電路的功率因素大於0.94，以滿足DL/T781-2001中三相諧波標準和GB/T 17794.2.2-2003中相關EMI、EMC標準。
後級的DC/DC變換器由PWM發生器控制前級PFC輸出的DC電壓、經過高頻變壓器輸出後再整流濾波輸出DC電壓等電路組成，用以實現將前級整流電壓轉換成電力作業系統要求的穩定的直流電壓輸出。
輔助電源在輸入三相無源PFC之後，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．模組外觀
HD22010-3充電模組的外觀如下圖所示。
圖一-2 HD22010-3充電模組外觀
2．前面板
HD22010-3充電模組前面板如下圖所示。
圖一-3 充電模組前面板
1）LED顯示面板
顯示模組的電壓、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±0.2A。
出現模組告警時，閃爍顯示故障代碼。
2）指示燈
模組面板上有3個指示燈，功能見下表。
表一-2 面板指示燈功能
指示標識 | 正常狀態 | 異常狀態 | 異常原因 |
電源指示燈（綠色） | 亮 | 滅 | 無輸入電壓以至模組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範圍 模組內部過熱 模組未完全插好 |
故障指示燈（紅色） | 滅 | 閃爍 | 風扇故障，不轉動 |
3）顯示切換按鈕
顯示切換按鈕用於切換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，再按一下該按鈕則又顯示電壓。
HD22010-3 調壓方法以及撥碼開關的使用
4）手動調壓按鈕
面板上嵌入的兩個按鍵用來調整模組在手動狀態下的輸出電壓。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，調節此按鍵才起作用。
5）撥碼開關
撥碼開關用於選擇控制方式和模組通信地址。其定義如下圖所示。
圖一-1 充電模組地址及手動選擇六位撥碼開關
①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，用於選擇模組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2-4所示。
在自動控制方式下，模組的輸出電壓、限流點、開關機均由監控模組進行控制，人工無法進行干預。如果模組連線到合閘母線上對電池進行充電，一般應設定為自動控制方式。
在手動控制方式下，模組的輸出電壓由上述介紹的手動調壓按鈕進行調節。模組的輸出電壓、限流點和開關機等均不受監控模組控制，但可以將模組的運行參數上報給監控模組。如果模組連線到控制母線上，則模組需輸出單一的穩定電壓，此時應將模組設定為手動狀態，模組的輸出電壓由手動調壓按鈕調節，限流點全部放開，為110%。
注意 手動調壓按鈕可使充電模組輸出電壓最高達到286V，因此在系統正常時請勿隨意調節該按鍵。由於不同用戶選擇蓄電池的節數有差異，為安全起見，充電模組的輸出在出廠時已整定在浮充電壓值234V上。
②地址識別撥碼
撥碼開關左邊第二位為廣播地址識別撥碼，用於模組識別廣播數據包。撥到上端時，模組認為只有地址為255的數據包是廣播數據包。撥到下端時，模組認為只有地址為254的數據包是廣播數據包。如果配套艾默生監控模組，該撥碼必須撥到上端，及廣播地址必須設定為255。
③地址設定撥碼
撥碼開關右邊四位為模組通信地址設定撥碼，用於設定模組的通信地址。
在模組上設定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，向下撥代表二進制數1。四位地址設定撥碼中最左邊一位為最高位，最右邊一位為最低位。
充電模組HD22010-3的地址設定撥碼為4位，因此模組的地址設定範圍為0～15，也就是說，連線到監控模組的同一個串口上的模組數最大為16個。當系統模組數量大於16時，需要將多餘模組獨立分組且從監控單元的另一個串列口進行通信連線。
模組地址是監控模組識別各充電模組的唯一標誌，同一系統中模組的地址設定不能相同。對於同一個模組，模組通信地址設定必須與監控模組中的模組地址設定相同，否則將出現通信異常。
在監控模組中設定的模組地址為十進制數，他們之間的轉換關係見下表。
表一-3 模組地址撥碼狀態和地址對應表
模組地址撥碼狀態 | 撥碼二進制值 | 對應模組地址 | |||
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：地址設定撥碼處於如圖2-4所示的位置（黑色為撥碼位置）。表示二進制1010，從表中可查出十進制地址為10。
6）拉手蓋板
模組拉手隱藏在蓋板後面。將蓋板向下平移，就會露出模組拉手。模組工作時應將拉手蓋板恢復到圖2-3位置，否則將影響模組的散熱。
7）風扇罩及防塵網
風扇罩用於防止外部物件被風扇吸入充電模組中造成模組損壞。防塵網用於過濾灰塵以延長模組壽命。
3．後面板
HD22010-3充電模組的後面板主要是輸入輸出一體化插座，如下圖所示。
圖一-1 HD22010-3充電模組後面板
HD22010-3充電模組採用輸入輸出一體化插座，可熱插拔，因此模組安裝維護極為方便。
一體化插座安裝尺寸和管腳分布如下圖所示。
圖一-2 一體化插座管腳分布
管腳詳細說明見下表。
表一-4 一體化插座管腳說明
信號名稱 引腳號 信號定義 特性說明
1 V相輸入
交流輸入 2 U相輸入 模組的交流電源輸入端，輸入方式為三相三線制
3 W相輸入
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4 保護地PE 為模組的保護地引出端，內部已經和模組外殼連線
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12 DATA+
弱信號端，模組和上級設備的通訊接口，為串列異步傳輸模式，通信方式為RS485
15 DATA－
`````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````
21 SHARE+
弱信號端，兩個或者兩個以上的模組輸出並聯時，需要將此端並聯，以實現模組均分負載功能
24 SHARE－
``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````
26 輸出正極
模組的直流輸出端，輸出和機殼之間隔離
29 輸出負極
主要功能
保護功能
1）輸入過/欠壓保護
模組具有輸入過/欠壓保護功能。當輸入電壓小於313±10Vac或者大於485±10Vac，模組保護，無直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。電壓恢復到335±10Vac～460±15Vac之間後，模組自動恢復工作。
報功能警
2）輸出過壓保護
欠壓告警
模組具有輸出過壓保護欠壓告警功能。當輸出電壓大於325±5Vdc時，模組保護，無直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。模組不能自動恢復，必須將模組斷電後重新上電。
當輸出電壓小於198±1Vdc時，模組告警，有直流輸出，保護指示燈（黃色）亮。電壓恢復後，模組輸出欠壓告警消失。
3）短路回縮
模組具有短路回縮功能。當模組輸出短路時，輸出電流不大於40%額定電流。短路因素排除後，模組自動恢復正常輸出。
4）缺相保護
模組具有缺相保護功能。當輸入缺相時，模組限功率，可半載輸出。在輸出電壓為260V時輸出5A電流。
5）過溫保護
模組的進風口被堵住或環境溫度過高導致模組內部的溫度超過設定值時，模組會過溫保護，模組面板的保護指示燈（黃色）亮，模組無電壓輸出。當異常條件清除、模組內部的溫度恢復正常後，模組將自動恢復為正常工作。
6）原邊過流保護
異常狀態下模組整流側出現過流，模組保護。模組不能自動恢復，必須將模組斷電後重新上電。
其它功能
1）風扇溫度控制
模組採用溫度和電流聯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組溫度綜合考慮進行風扇調速控制。
故障顯示
模組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，按下顯示切換按鈕後顯示電壓。故障代碼如下表所示。
表一-5 故障代碼顯示含義
故障代碼 | E31 | E32 | E33 | E34 | E35 | E36 |
代碼含義 | 輸出欠壓 | 模組過溫 | 交流過欠壓 | 交流缺相 | 原邊過流 | 輸出過壓 |
通信功能
模組可以RS485方式與上位機通信。將模組輸出電壓和電流、模組保護和告警信息傳送給上位機，接受並執行上位機下發的控制命令。見下表。
表一-6 HD22010-3系列充電模組通信功能
遙信
指標：將模組的保護信號（交流過、欠壓，缺相，輸出過、欠壓，模組過溫等信號）和故障信號傳遞給監控單元
搖側
根據監控單元的命令，調節模組的輸出電壓
根據監控單元的命令，在10%～100%範圍內調節充電模組的輸出電流限流點
備註：
同時具備手動控制功能，可以禁止監控單元的控制
性能參數
環境要求
HD22010-3系列充電模組環境要求見下表。
表一-7 HD22010-3充電模組環境要求
項目 | 指標 |
工作溫度 | －10℃～40℃ |
儲存溫度 | －25℃～55℃ |
相對濕度 | ≤95% |
大氣壓力 | 70～106kPa |
冷卻方式 | 自然冷、風冷結合 |
輸入特性
HD22010-3系列充電模組輸入特性見下表。
表一-8 HD22010-3充電模組輸入特性
項目 | 指標 |
輸入電壓 | 323V～475V（三相三線制） |
輸入電流 | ≤10A |
交流輸入頻率 | 45Hz～65Hz |
效率 | ≥92% |
輸入功 | ≥0.94 |
3輸出特性
HD22010-3系列充電模組輸出特性見下表。
表一-9 HD22010-3系列充電模組輸出特性
項目 | HD22010-3 | HD11020-3 |
輸出電壓範圍 | 176V～320V | 87V～160V |
額定輸出電流 | 10A | 20A |
最大輸出電流 | 11A（輸出電壓260V） | 22A（輸出電壓130V） |
電壓上升時間 | 3～8秒（軟啟動時間） | |
輸出恆流範圍 | 10%～110% | |
穩流精度 | ≤±0.5%（20%限流測試） | |
負載電壓紋波係數 | ≤0.1% | |
穩壓精度 | ≤±0.5% | |
溫度係數（1/℃） | ≤0.2‰ | |
均流不平衡度 | ≤±5%（50%～100%額定負載） | |
機械參數
模組外形尺寸（長×寬×高）：413mm×110mm×257mm
模組重量：<8kg
5．音響噪音：<55dB
6．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>10MΩ（試驗電壓500Vdc）。
2）絕緣強度
輸入端、輸出端短接後，在輸入/輸出端與外殼之間施加50Hz、有效值為2000V的交流電壓1分鐘，無擊穿或飛弧現象。
保護特性
HD22010-3系列充電模組告警及保護特性見下表。
表一-10 HD22010-3系列充電模組告警及保護特性
項目 | HD22010-3 | HD11020-3 | 備註 |
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±5Vdc | 155±5Vdc | 保護後無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 | 保護後有DC輸出，可恢復 |
輸入過壓保護點 | 485±10Vac | 保護後無DC輸出，可恢復，恢復點460±15Vac | |
輸入欠壓保護點 | 313±10Vac | 保護後無DC輸出，可恢復，恢復點335±10Vac | |
缺相保護 | 5A/260V | 10A/130V | 輸出限功率1300W |
過溫保護 | 過溫保護點：80℃，恢復點60℃ | 精度：±5℃ | |
風扇溫度控制 | 採用溫度或者溫度和電流聯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 | |
等級標準
8．安規及EMC的標準等級
符合CE安全標準，EMC滿足表2-11標準等級。
表一-11 安規及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2 | Level 3 判據B |
2 | 振盪波抗擾性要求 | GB/T 17626.12-1998 表2 | Level 3 判據B |
3 | 傳導輻射干擾 | EN 55022 | Class A |
4 | 快速瞬變電脈衝群抗擾性要求 | GB/T17626.4-1998 | Level 3判據B |
5 | 浪涌抗擾性要求 | GB/T17626.5-1998 | Level 3判據B |
6 | 由射頻場感應引起的傳導騷擾抗擾性要求 | GB/T17626.5-1998 | Level 3判據B |
7 | 工頻磁場抗擾性要求 | GB/T17626.8-1998 | Level 4判據B |
8 | 阻尼振盪磁場抗擾度 | GB/T17626.10-1998 | Level 4判據B |
9 | 射頻電磁場輻射抗擾度 | GB/T17626.3-1998 | Level 3判據B |
10 | 電壓暫降、短時中斷和電壓漸變抗擾性要求 | IEC61000-4-11 | 95% 0.5 Period 判據B |
>30% 25 Period 判據B | |||
>90% 250 Period 判據B |
9．MBTF>300,000小時
安裝尺寸
HD22010-3充電模組安裝尺寸見下圖。
圖一-1 充電模組安裝尺寸（單位：mm ）
包裝維護
注意 未經許可，嚴禁擅自打開模組外殼。否則，由此造成的設備損壞以及人身傷害艾默生公司概不負責。同時，由此造成的技術秘密的泄漏，艾默生公司保留追究相關法律責任的權利。
運輸包裝 因模組在系統上是靠一個M4的面板螺釘固定以防止模組滑脫，沒有與機櫃緊固連線。在運輸時，模組必須取下，單獨包裝發運。嚴禁模組安裝於機柜上運輸，否則將造成系統機櫃和模組損壞。
維護 1．清洗防塵網
HD22010-3充電模組在灰塵較大的環境下長時間工作後，防塵網內會堆積大量灰塵。灰塵太多會影響模組散熱，應及時清洗防塵網。清洗方法如下：
1）取下位於模組前面板上的格狀風扇罩。
2）從取下的格狀風扇罩中取出防塵網（注意方向），用清水洗滌，待乾燥後，按原方向裝入風扇罩即可。
3）將格狀風扇罩裝回到模組的前面板，復原。
2．更換風扇
模組風扇不需要做特別維護，損壞後，及時更換即可。更換方法如下：
1）取下位於模組前面板上的格狀風扇罩（注意風扇罩內裝有一個長方形的防塵網）。
2）取下2顆M3*35的風扇定位螺釘，取出風扇，從拉手底部取出風扇轉接頭，拔下2芯電源插頭（2顆M4的自攻螺釘用來固定風扇金屬網罩，不用取下）。
3）更換風扇。將2芯電源插頭放入拉手底部，安裝M3*35的風扇定位螺釘。
4）安裝風扇罩，同時應注意防塵網方向，方向錯誤時，風扇罩將不能裝入面板。
一.1.3 模組使用注意事項
模組均流 均流指的是連線到同一母線上的模組輸出相同電流以均分負載。模組出廠前已經經過嚴格的均流調試，在模組工作於自動控制方式下，任何模組設定為相同輸出電壓時，不需要作任何均流調整，模組也不提供外部調整的器件。
系統存在控制模組（採用34、35接線方案）時，控制模組和合閘模組之間只能連線通信電纜，不能連線均流電纜。任何情況下，充電模組和監控模組之間只連線通信電纜。
如果發現模組之間嚴重不均流，採用下述的排除方法，將故障模組更換。確認模組是否均流損壞的方法如下：
首先，逐個模組檢查均流母線是否連線好，均流線是否連線正確，充電模組是否在自動工作狀態下。如果都正常，按以下步驟查找故障模組。
1．徹底斷開模組的均流電纜和通訊電纜，單獨開啟一個充電模組。
2．待充電模組開啟以後，給充電模組加額定負載1/3～2/3的額定電流。
3．用萬用表的直流電壓檔測量充電模組的正負均流母線的之間的電壓，正常情況下應為0.6～1.2V左右。
4．逐個檢查每個充電模組在負載情況下的均流母線電壓，有電壓為正常，如果負載狀態下測量無此電壓，則充電模組的均流電路已經損壞。
注意 當模組連線到不同母線上（如系統採用34、35接線方式）時，嚴禁在控制模組和合閘模組之間連線均流線！同時，嚴禁將均流線連線到監控模組上！
輸出電壓設定範圍 模組在手動工作方式下，輸出電壓由面板上的手動調壓按鈕調節。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。在自動方式下，模組電壓由監控模組指令控制。
故障查看
模組告警現象及處理
模組常見故障表現有：電源指示燈（綠色）滅、保護指示燈（黃色）亮、故障指示燈（紅色）亮。同時數碼管閃爍，指示故障代碼（電流顯示）。各狀態所指示常見故障及處理措施見下表。
表一-1 模組告警及處理措施
異常現象 | 異常原因 | 處理建議 |
電源指示燈（綠色）滅 | 輸入交流斷電 | 檢查輸入是否正常 |
模組內部故障 | 返回維修 | |
保護指示燈亮（黃色） | 輸出欠壓E31 | 檢查輸出電壓是否正常 |
模組過溫E32 | 環境溫度過高。系統熱設計不合理 | |
交流過欠壓E33 | 檢查交流輸入電壓是否正常 | |
交流缺相E34 | 檢查交流輸入電壓是否缺相正常 | |
原邊過流E35 | 檢查模組是否過熱，防塵網是否堵塞，拉手蓋板是否復位 | |
故障指示燈亮（紅色） | 輸出過壓E36 | 斷開交流電，重新上電 |
