高频开关电源模块.docx
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高频开关电源模块
高频开关电源模块
技术手册
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第一章概述
一、简述
●我公司自主研发的FRDZ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。
产品包括220V多个型号,配有标准RS-485接口,易于与自动化系统对接,适用于各类变电站、发电厂及水电站。
●我公司第三代(-3型)产品采用了LED数码管显示,进一步提高了产品的可靠性和美观性。
我公司-3型产品主要有以下型号:
模块型号
额定电压(V)
额定电流(A)
冷却方式
外形尺寸(深×高×宽mm)
FRDZ220D05Z-3
220
5
自然冷却
260×179×109
FRDZ220D07Z-3
220
7
自然冷却
325×230×130
FRDZ220D10Z-3
220
10
自然冷却
325×230×130
FRDZ220D20Z-3
220
20
自然冷却
400×323×146
二、模块主要特点
●效率高,模块效率可达到95%~96%。
●重量轻,体积小。
●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0.94。
●采用隔离自主均流,并机不均流度<±3%,可保证二十台以上模块良好并机。
●模块内置直流输出隔离二极管,用户无需外设。
●模块具有RS-485接口,方便接入自动化系统进行通信。
●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。
●输出过压保护:
内置过压保护电路,出现过压后模块自动锁死,模块故障指示灯亮,故障模块自动退出工作,不影响整个系统正常运行;过压保护点:
220V模块为320V±5%,110V模块为160V±5%。
●输出限流保护:
每个模块输出电流最大限制为额定输出电流的1.05倍。
●短路保护:
采用回缩下垂限流方式,模块电流输出特性如图1-1,输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零,限制短路电流在额定输出电流的15%以下。
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。
图1-1整流模块输出特性
●模块并联保护:
模块内部有并联保护电路,故障时模块自动退出系统,不影响其它模块正常工作。
●过温保护:
模块检测散热器温度超过85℃左右时自动关机保护,温度降低后模块自动启动。
●过流保护:
过流保护可自动恢复。
三、型号命名
FRDZ系列号3:
数码显示
公司名称:
福润
四、技术指标
FRDZ220D-3系列模块特点及技术参数
型号
项目
220D05Z-3
220D07Z-3
220D10Z-3
220D20Z-3
输出电流(A)
5
10
10
20
功率(KW)
1.5
2.1
3
6
重量(kg)
5.2
9
9
16
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
190
典型值
220
最大值
300
稳压精度
±0.5%
稳流精度
±1%
输入功率因数
≥0.93
充电机效率(效率)
≥95%
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
纹波系数
≤0.2%
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。
注:
稳压精度不包含内置隔离二极管的影响。
第二章 使用环境
2.1在海拔2000米以下工作。
2.2设备工作环境温度范围为-10℃~+40℃,存储环境温度范围为-40℃~+60℃。
2.3环境最大相对湿度不超过90%(环境温度25℃)。
2.4运行地点无导电尘埃,无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。
2.5在室内场合下使用。
2.6如在不符合上述条件的特殊环境中使用,用户应在订货时提出,以保证产品能够可靠地工作。
第三章模块构成
一、模块的工作原理
电力用智能模块原理框图
二、模块外观及外形尺寸
FRDZ220D10Z-3自冷智能型模块外形尺寸详见下图
整体效果图
三、模块安装
1、FRDZ220D05Z-3、FRDZ220D07Z-3、FRDZ220D10Z-3、FRDZ220D20Z-3、组合接插件(JMD29T)线号定义如下图所示:
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风冷模块的前、后要求有良好的风冷通风环境。
④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。
⑤模块之间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。
3、为了便于安装,模块可选配小托架,其安装示意图见附录。
分别是:
5A-3型自冷、10A-3型自冷,具体尺寸如下图所示。
10A-3型自冷小托架:
(适用于FRDZ220D10Z-3、FRDZ110D07Z-3)
①2位小托架开孔示意图:
小托架安装示意图:
②3位小托架开孔示意图:
小托架安装示意图:
③4位小托架开孔示意图:
小托架安装示意图:
四、操作说明
-3型模块操作说明
图1-1充电模块前面板
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。
如果LED显示面板当前显示的是输出电压,按一下该按钮切换为显示输出电流,再按一下该按钮则切换回显示输出电压。
手动调压按钮
面板上嵌入的两个按键用来调整模块在手动状态下的输出电压。
按一下左边的“▼”按钮输出电压降低1V,按一下右边的“▲”按钮输出电压升高0.5V。
注意:
只有在手动控制方式下,调节此按键才起作用。
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:
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。
模块的输出电流、限流点和开关机等均不受监控模块控制,但可以将模块的运行参数上报给监控模块。
如果模块连接到控制母线上,则模块需输出单一的稳定电压,此时应将模块设置为手动状态,模块的输出电压由手动调压按钮调节,限流点全部放开,为105%额定电流值。
注意:
手动调压按钮可使充电模块输出电压最高达到286V,因此在系统正常时请勿随意调节该按键。
由于不同用户选择蓄电池的节数有差异,为安全起见,充电模块出厂时已经整定在234V浮充电压值上。
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FRDZ220D10Z-3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
E01
E02
E03
E04
E05
E06
代码含义
欠压
过压
过流保护
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1-4FRDZ220D10Z-3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234V,限流点全部放开,为105%额定电流值。
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- 高频 开关电源 模块