HD22010-3直流屏模塊(EMERSON)產(chǎn)品設(shè)計(jì)安裝維修參考資料之一
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1. HD22010-3模塊工作原理
艾默生HD22010-3系列充電模塊是電力電源最主要的配置模塊，廣泛應(yīng)用于35kV到330kV的變電站電力直流電源中。HD22010-3模塊產(chǎn)品為HD22010-2系列充電模塊的優(yōu)化產(chǎn)品，其各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)于HD22010-2充電模塊。HD22010-3充電模塊采用自冷和風(fēng)冷相結(jié)合的散熱方式，在輕載時(shí)自冷運(yùn)行，符合電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況。
HD22010-3模塊的工作原理框圖如下圖所示。
圖1-1 HD22010-3充電模塊原理圖
HD22010-3充電模塊由三相無(wú)源PFC和DC/DC兩個(gè)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(cè)保護(hù)電路。HD22010-3充電模塊前級(jí)三相無(wú)源PFC電路由輸入EMI和三相無(wú)源PFC組成，用以實(shí)現(xiàn)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于0.92，以滿足DL/T781-2001中三相諧波標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 17794.2.2-2003中相關(guān)EMI、EMC標(biāo)準(zhǔn)。后級(jí)的DC/DC變換器由PWM發(fā)生器控制前級(jí)PFC輸出的DC電壓、經(jīng)過(guò)高頻變壓器輸出后再整流濾波輸出DC電壓等電路組成，用以實(shí)現(xiàn)將前級(jí)整流電壓轉(zhuǎn)換成電力操作系統(tǒng)要求的穩(wěn)定的直流電壓輸出。HD22010-3充電模塊輔助電源在輸入三相無(wú)源PFC之后，DC/DC變換器之前，利用三相無(wú)源PFC的直流輸出，產(chǎn)生控制電路所需的各路電源。HD22010-3充電模塊輸入檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)輸入過(guò)欠壓、缺相等檢測(cè)。DC/DC的檢測(cè)保護(hù)電路包括輸出電壓電流的檢測(cè)，散熱器溫度的檢測(cè)等，所有這些信號(hào)用以DC/DC的控制和保護(hù)。
2. HD22010-3充電模塊結(jié)構(gòu)及接口
2.1 HD22010-3模塊外觀
HD22010-3充電模塊的外觀如下圖所示。
圖1-2 HD22010-3充電模塊外觀
2.2 HD22010-3前面板
HD22010-3充電模塊前面板如下圖所示。
圖1-3 充電模塊前面板
HD22010-3直流屏模塊LED顯示面板顯示模塊的電壓、電流或告警信息。由顯示切換按鈕進(jìn)行輸出電壓和電流的顯示切換。顯示3位數(shù)字，電壓顯示精度為±0.3V，電流顯示精度為±
模塊面板上有3個(gè)指示燈，HD22010-3模塊功能見(jiàn)下表。
表1-1 面板指示燈功能
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指示標(biāo)識(shí) |
正常狀態(tài) |
異常狀態(tài) |
異常原因 |
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電源指示燈（綠色） |
亮 |
滅 |
無(wú)輸入電壓以至模塊內(nèi)部的輔助電源不工作 |
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保護(hù)指示燈（黃色） |
滅 |
亮 |
直流輸入電壓或輸出電壓超出正常范圍 模塊內(nèi)部過(guò)熱 模塊未完全插好 |
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故障指示燈（紅色） |
滅 |
閃爍 |
風(fēng)扇故障，不轉(zhuǎn)動(dòng) |
HD22010-3直流屏模塊顯示切換按鈕顯示切換按鈕用于切換LED顯示面板的顯示內(nèi)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模塊手動(dòng)調(diào)壓按鈕面板上嵌入的兩個(gè)按鍵用來(lái)調(diào)整模塊在手動(dòng)狀態(tài)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(dòng)控制方式下，調(diào)節(jié)此按鍵才起作用。
3. HD22010-3直流屏的撥碼開關(guān)撥碼開關(guān)
3.1 HD22010-3撥碼開關(guān)用于選擇控制方式和模塊通信地址。其定義如下圖所示。
圖1-4 HD22010-3充電模塊地址及手動(dòng)選擇六位撥碼開關(guān)
3.2 HD22010-3控制方式選擇撥碼
撥碼開關(guān)最左邊一位為控制方式選擇撥碼，用于選擇模塊的控制方式為自動(dòng)控制還是手動(dòng)控制。撥上為自動(dòng)控制方式，撥下為手動(dòng)控制方式.，如圖1-1所示。
在自動(dòng)控制方式下，模塊的輸出電壓、限流點(diǎn)、開關(guān)機(jī)均由監(jiān)控模塊進(jìn)行控制，人工無(wú)法進(jìn)行干預(yù)。如果模塊連接到合閘母線上對(duì)電池進(jìn)行充電，一般應(yīng)設(shè)置為自動(dòng)控制方式。
在手動(dòng)控制方式下，HD22010-3模塊的輸出電壓由上述介紹的手動(dòng)調(diào)壓按鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。HD22010-3模塊的輸出電壓、限流點(diǎn)和開關(guān)機(jī)等均不受監(jiān)控模塊控制，但可以將模塊的運(yùn)行參數(shù)上報(bào)給監(jiān)控模塊（PSM-E20，PSM-E11、EMU01MC、EMU10監(jiān)控）。如果HD22010-3模塊連接到控制母線上，則模塊需輸出單一的穩(wěn)定電壓，此時(shí)應(yīng)將模塊設(shè)置為手動(dòng)狀態(tài)，模塊的輸出電壓由手動(dòng)調(diào)壓按鈕調(diào)節(jié)，限流點(diǎn)全部放開，為110％。
注意HD22010-3模塊在手動(dòng)調(diào)壓按鈕可使充電模塊輸出電壓最高達(dá)到286V，因此在系統(tǒng)正常時(shí)請(qǐng)勿隨意調(diào)節(jié)該按鍵。由于不同用戶選擇蓄電池的節(jié)數(shù)有差異，為安全起見(jiàn)，充電模塊的輸出在出廠時(shí)已整定在浮充電壓值234V上。
3.3 HD22010-3直流屏模塊地址識(shí)別撥碼：撥碼開關(guān)左邊第二位為廣播地址識(shí)別撥碼，用于模塊識(shí)別廣播數(shù)據(jù)包。撥到上端時(shí)，模塊認(rèn)為只有地址為255的數(shù)據(jù)包是廣播數(shù)據(jù)包。撥到下端時(shí)，模塊認(rèn)為只有地址為254的數(shù)據(jù)包是廣播數(shù)據(jù)包。
3.4 HD22010-3模塊地址設(shè)置撥碼撥碼:開關(guān)右邊四位為模塊通信地址設(shè)置撥碼，用于設(shè)置模塊的通信地址。在模塊上設(shè)置的通信地址為二進(jìn)制數(shù)，每一位撥碼向上撥代表二進(jìn)制數(shù)0，向下?lián)艽矶M(jìn)制數(shù)1。四位地址設(shè)置撥碼中最左邊一位為最低位，最右邊一位為最高位。充電模塊HD22010-3的地址設(shè)置撥碼為4位，因此模塊的地址設(shè)置范圍為0～15，也就是說(shuō)，連接到監(jiān)控模塊的同一個(gè)串口上的模塊數(shù)最大為16個(gè)。HD22010-3模塊地址是監(jiān)控模塊識(shí)別各充電模塊的唯一標(biāo)志，同一系統(tǒng)中模塊的地址設(shè)置不能相同。對(duì)于同一個(gè)HD22010-3模塊，模塊通信地址設(shè)置必須與監(jiān)控模塊中的模塊地址設(shè)置相同，否則將出現(xiàn)通信異常。
在監(jiān)控模塊中設(shè)置的模塊地址為十進(jìn)制數(shù)，他們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系見(jiàn)下表。
表1-2 HD22010-3模塊地址撥碼狀態(tài)和地址對(duì)應(yīng)表
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模塊地址撥碼狀態(tài) |
撥碼二進(jìn)制值 |
對(duì)應(yīng)模塊地址 |
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1 |
2 |
3 |
4 |
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0 |
0 |
0 |
0 |
0000 |
0 |
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0 |
0 |
0 |
1 |
0001 |
1 |
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0 |
0 |
1 |
0 |
0010 |
2 |
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0 |
0 |
1 |
1 |
0011 |
3 |
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0 |
1 |
0 |
0 |
0100 |
4 |
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0 |
1 |
0 |
1 |
0101 |
5 |
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0 |
1 |
1 |
0 |
0110 |
6 |
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0 |
1 |
1 |
1 |
0111 |
7 |
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1 |
0 |
0 |
0 |
1000 |
8 |
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1 |
0 |
0 |
1 |
1001 |
9 |
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1 |
0 |
1 |
0 |
1010 |
10 |
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1 |
0 |
1 |
1 |
1011 |
11 |
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1 |
1 |
0 |
0 |
1100 |
12 |
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1 |
1 |
0 |
1 |
1101 |
13 |
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1 |
1 |
1 |
0 |
1110 |
14 |
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1 |
1 |
1 |
1 |
1111 |
15 |
例如：HD22010-3地址設(shè)置撥碼處于如圖1-1所示的位置（黑色為撥碼位置）。表示二進(jìn)制1010，從表中可查出十進(jìn)制地址為10。
4. 拉手蓋板以及風(fēng)扇罩及防塵網(wǎng)
HD22010-3模塊拉手隱藏在蓋板后面。將蓋板向下平移，就會(huì)露出模塊拉手。HD22010-3模塊工作時(shí)應(yīng)將拉手蓋板恢復(fù)到圖1-1位置，否則將影響模塊的散熱。風(fēng)扇罩用于防止外部物件被風(fēng)扇吸入充電模塊中造成模塊損壞。防塵網(wǎng)用于過(guò)濾灰塵以延長(zhǎng)模塊壽命。
5. HD22010-3后面板
HD22010-3充電模塊的后面板主要是輸入輸出一體化插座，如下圖所示。
HD22010-3充電模塊采用輸入輸出一體化插座，可熱插拔，因此HD22010-3模塊安裝維護(hù)極為方便。
一體化插座管腳分布如下圖所示。
圖1-6 HD22010-3 一體化插座管腳分布
HD22010-3管腳詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)下表。
表1-3 HD22010-3一體化插座管腳說(shuō)明
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信號(hào)名稱 |
引腳號(hào) |
信號(hào)定義 |
HD22010-3管腳特性說(shuō)明 |
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交流輸入 |
1 |
V相輸入 |
模塊的交流電源輸入端，輸入方式為三相三線制 |
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2 |
U相輸入 |
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3 |
W相輸入 |
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4 |
保護(hù)地PE |
為模塊的保護(hù)地引出端，內(nèi)部已經(jīng)和模塊外殼連接 |
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通訊接口 |
12 |
DATA＋ |
弱信號(hào)端，模塊和上級(jí)設(shè)備的通訊接口，為串行異步傳輸模式，通信方式為RS485 |
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15 |
DATA－ |
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均流接口 |
21 |
SHARE＋ |
弱信號(hào)端，兩個(gè)或者兩個(gè)以上的模塊輸出并聯(lián)時(shí)，需要將此端并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)模塊均分負(fù)載功能 |
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24 |
SHARE－ |
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直流輸出 |
26 |
輸出正極 |
模塊的直流輸出端，輸出和機(jī)殼之間隔離 |
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29 |
輸出負(fù)極 |
