1、第四章 高頻開關壁掛電源4.1系統概述壁掛電源是我公司專為小容量系統而設計；適合小型開關站、小型用戶變電站、系統采用一體化設計思想，由整流模塊、監控模塊、降壓單元、配電單元和電池安裝箱構成；具有體積小、結構簡單、獨立構成系統等特點；監控模塊采用LCD漢字菜單顯示，對系統監控和電池自動化管理功能完善，具有與自動化系統連接四遙接口，提供RS232和RS485兩種通訊接口選擇，提供RTU、CDT、MODBUS三種通訊規約選擇。Z：壁掛整柜4.1.1 型號說明 AN 220 3 G P ZP：有PT輸入，N：無PT輸入 G：有降壓單元，N：無降壓單元模塊數量表示為：220V等級（如110為110V模塊

2、）:奧耐電氣技術有限公司縮寫圖4-1： 壁掛電源型號說明4.1.2工作原理4.1.2.1 壁掛電源系統電氣原理圖圖4-1：壁掛電源系統電氣原理圖4.1.2.2 配電電氣原理圖圖4-3：壁掛電源系統配電原理圖AN充電柜-用戶配電端子接線及要求如表4-1：名稱編號接線定義接線要求備注輸出開關KG1 KG31 - 正，3 - 負2mm2 - 4mm2絕緣銅線電池輸入開關KG51 - 正，3 - 負2mm2 - 4mm2絕緣銅線交流輸入開關KG61 - 火線，3 - 零線2mm2 - 4mm2絕緣銅線交流輸入開關KG71 - 火線，3 - 零線2mm2 - 4mm2絕緣銅線可選擇接入PT供電（訂貨說明

3、）通訊接口J32 232RX3 232TX5 232地線6 485A7 485B標準DB9母頭出廠設置為RS232通訊，改為RS485應打開監控蓋板，將JP1跳線到RS485系統故障輸出J41 公共端2 常閉輸出3 常開輸出鳳凰端子0.8mm2 1.6mm2絕緣銅線繼電器輸出絕緣故障輸入J81 信號輸入2 信號地鳳凰端子0.8mm2 1.6mm2絕緣銅線可接入空接點或TTL電平接地樁2mm2 - 4mm2絕緣銅線可靠地線接入表4-1：AN充電柜配電端子接線要求AN尾板-用戶端子接線及說明如表4-1：端子序號端子位號信號定義說明J61溫控開關-1用于外接溫控開關，不分正負2溫控開關-1J51電源

4、風機控制輸出端,由溫度控制,輸出電壓為+12V直流電壓2地J31空上位機通訊接口，提供RS232和RS485兩種接口，出廠設定為RS232通訊方式、采用RS485通訊方式需要打開監控單元蓋板、將JP1跳接到RS485上2232RXD 3232TXD 4空5GND6485A7485B8空9空J41公共端系統的故障繼電器輸出,容量為7A/125VAC、5A/VAC、5A/30VDC2常開點3常閉點J81絕緣報警輸入絕緣報警輸入，接常開點，當閉合時報絕緣故障2絕緣報警輸入J71交流采樣N交流電壓采樣2空3交流采樣LJ11合閘母線正直流輸出2控制母線正3電池母線負4控制母線負J21交流輸入L交流輸入，

5、2交流輸入N3合閘母線負4接大地表4-1：AN尾板接線端子定義表4.1.3 系統結構4.1.3.1 壁掛電源柜體外形及尺寸1-空氣斷路器 4-電源模塊 7-箱體2-風扇 5-上掛耳 8-玻璃門3-絕緣閃光繼電器 6-下掛耳 9-側板圖4-4：壁掛電源圖4-4：壁掛電源4.1.3.2 壁掛電源芯外形及尺寸圖4-5：壁掛電源4.1.4 性能特點及技術指標項目技術參數交流輸入電壓220V±20%PT供電電壓100V±10%電網頻率50Hz±10%功率因數0.85輸出電壓范圍90V-140V連續可調（對于110V系統）180V-180V連續可調（對于220V系統）42V-

6、60V連續可調（對于48V系統）輸出限流0.2A-1.5A(單模塊)穩壓精度±0.5%穩流精度±0.5%紋波系數±0.1%均流度5%效率93%輸出過壓保護280V±2V(220V), 140V±2V(110V)絕緣電阻10M絕緣強度輸出對地、輸入對地、輸入對輸出施加2KVAC，時間1min無飛弧無閃絡。相對濕度90%環境溫度-545可聞噪音55Db外形尺寸壁掛電源：680X560X265(高X寬X深)壁掛一體柜：954X560X265 (高X寬X深)表4-3：壁掛電源性能特點及技術指標4.1.5 系統功能l 適合構成38AH/220V、65AH

7、/110V、48V/200AH以下的系統。l 模塊、監控單元和降壓單元均采用帶電插拔結構，安裝、維護方便。l 可安裝3個2.0A/220V、4.0A/110V、5A/48V自然冷模塊。l 降壓單元具有自動硅鏈降壓功能，最大電流2A,沖擊電流30A/0.5S。l 監控器采用LCD顯示，漢字菜單，按鍵操作，可實現系統參數設置、系統工作參數顯示、系統故障指示和系統校準。l 監控器具有對電池自動管理的功能。l 提供RS232和RS485兩種通訊接口選擇，提供RTU、CDT、MODBUS三種通訊規約選擇,可與電站自動化系統連接。l 監控器實現電池電壓、控母電壓，控母電流、電池充放電電流、模塊狀態檢測。l

8、 配電單元提供2路交流輸入（可選擇一路PT供電）、3路饋電輸出。l PT供電時系統自動限制輸出功率。4.2壁掛監控模塊4.2.1概述4.2.1.1 監控結構及尺寸圖4-6：壁掛監控4.2.1.2 工作原理及功能監控單元功能：l 采用12864LCD顯示，按鍵操作，實現友好人機界面，工作參數、故障狀態一目了然。l 測量功能：電池電壓、控母電壓、電池電流、控母電流、模塊故障狀態、交流故障、絕緣故障。l 控制功能：均浮充控制、均充電壓、浮充電壓、電池限流連續可調。l 自動管理功能：電池自動管理，如均浮充自動轉換、定期均充、均充限時等。l 接口功能：通過RS232、RS485接口實現與自動化接口?；?/p>

9、原理：監控單元采用單片機控制、通過A/D采樣采集系統工作參數、通過D/A輸出控制模塊輸出電壓、輸出限流；通過漢字顯示LCD顯示工作參數、系統故障及設置參數；通過按鍵操作可設置系統工作參數、校準輸出電壓、顯示電壓；工作參數和校準參數停電不丟失。監控單元基本原理框圖如下：CPUWDTEEPROMLCD顯示按鍵操作聲光告警RS232RS485故障輸入、輸出A/DD/A 圖：4-7監控單元原理框圖4.2.1.3 性能及技術指標項目參數指標220V系統110V系統48V系統環境溫度-545相對濕度90%絕緣強度輸出-地、輸入-地、輸入-輸出施加2kv，歷時1min外形尺寸94mm（寬）×235

10、mm（高）×209mm（深）重量1.0kg表4-4：性能及指標4.2.2 操作說明4.2.2.1 主信息界面及主菜單界面合母：*.* V 均控母：*.* V 充電池：-*.* A 控母： *.* A 參數顯示顯示電源基本工作參數包括合母電壓、控母電壓、控母電流、電池電流、充電方式、系統狀態故障信息故障信息顯示返回 系統控制 系統設置測量校準菜單顯示 選擇參數菜單充電：均充 浮充：*.* V 均充：*.* V 保存 控制參數 控制充電方式、均充電壓、浮充電壓 限流： *.* A 電轉換： *.* A 池定時： * 天 限時： * 時 參數設置 設置電池管理參數 過壓：* V 合欠壓：*

11、 V 母過壓：* V 控欠壓：* V 母 設置合母電壓報警線 設置控母電壓報警線PT供電：無 模塊1：有 模塊2：有 模塊3：有 設置PT供電及模塊的有無地址：* 速率：2400 協議：CDT 保存 設置對外通訊地址、通訊速率及通訊協議合母：*.* V控母：*.* V 電池：*.* A 控母：*.* A 參數校準 測量電壓校準 測量電流校準 保存 操作流程SET基本信息故障信息設置校準設置修改系統校準保存控制 SET SETSETSET控制修改保存不保存 + -圖4-8：操作流程圖4.2.2.2 工作參數查詢說明正常工作情況下監控循環顯示基本工作參數，也可按“”鍵切換基本工作參數顯示頁和故障信

12、息頁。4.2.2.3 控制操作說明l 浮充電壓設置：光標移到“浮充”項，按“+、-”鍵改變浮充電壓值；浮充電壓在系統選擇為 “浮充”時作為模塊的輸出電壓；浮充電壓不能大于合母過壓值，不能小于合母的欠壓值。l 均充電壓設置：光標移到“均充”項，按“+、-”鍵改變均充電壓值；均充電壓在模塊選擇為 “均充”時作為模塊的輸出電壓；均充電壓不能大于合母過壓值，不能小于合母的欠壓值。l 保存返回：光標移動到“保存”項，按“設置”鍵保存并執行控制參數修改，退回到基本信息顯示頁；保存數據掉電后不丟失。l 不保存返回：光標在除“保存”項任何位置，按“設置”鍵退回到基本信息顯示頁，此時控制參數修改無效，監控返回原

13、有控制參數運行。4.2.2.4 參數設置說明l 電池充電限流值設置：光標移到“限流”項，按“+、-”鍵改變電池充電限流值，電池充電限流值限定電池最大充電電流，一般設置為0.1C10，不大于0.15C10。l 電池均浮充轉換電流值設置：光標移到“轉換”項，按“+、-”鍵改變電池均浮充轉換電流值，電池均充充電電流小于此值后再充電3小時轉為浮充電。電池均浮充轉換電流值一般設置為0.02C10, 0.05C10。l 定時均充時間設置：光標移到“定時”項，按“+、-”鍵改變定時均充時間值，電池長期處于浮充電狀態，電池容量會下降，需要進行維護性均充；定時均充時間設定此時間間隔，一般為30 60天。l 均充

14、限時設置：光標移到“限時”項，按“+、-”鍵改變均充限時值，此參數限制最長均充時間，保障電池安全，均充限時一般為15 20小時。l 合母過壓設置：光標移到“合母過壓”項，按“+、-”鍵改變合母過壓值；合母過壓作為合母輸出電壓過壓報警門限；合母過壓值220V系統不能大于320V、110V系統不能大于160V。l 合母欠壓設置：光標移到“合母欠壓”項，按“+、-”鍵改變合母欠壓值；合母欠壓作為合母輸出電壓欠壓報警門限；合母欠壓值220V系統不能小于180V、110V系統不能小于90V。l 控母過壓設置：光標移到“控母過壓”項，按“+、-”鍵改變控母過壓值；控母過壓作為控母輸出電壓過壓報警門限；控母

15、過壓值220V系統不能大于242V、110V系統不能大于121V。l 控母欠壓設置：光標移到“控母欠壓”項，按“+、-”鍵改變控母欠壓值；控母欠壓作為控母輸出電壓欠壓報警門限；控母欠壓值220V系統不能小于198V、110V系統不能小于99V。l PT供電：光標移到“PT供電”項，按“+、-”鍵改變PT供電的有、無狀態。l 模塊的有、無：光標移到相應模塊序號位置，按“+、-”鍵改變模塊有、無狀態。l 通訊地址設置：光標移到“地址”項，按“+、-”鍵改變通訊地址；通訊地址為監控和上位機通訊的地址，設置范圍為01- 99 l 通訊速率設置：光標移到“速率”項，按“+、-”鍵改變通訊速率；通訊速率為

16、監控和上位機通訊的速率，有1200、2400、4800三種選擇。 l 通訊協議的設置：光標移到“協議”項，按“+、-”鍵改變通訊協議；通訊協議為監控和上位機通訊的協議，有RTU、CDT、MODBUS三中選擇。l 保存返回：光標移動到“保存”項，按“設置”鍵保存并執行設置參數修改，退回到基本信息顯示頁；保存數據掉電后不丟失。l 不保存返回：光標在除“保存”項任何位置，按“設置”鍵退回到基本信息顯示頁，此時設置參數修改無效，監控按原有設置參數運行。19第三章 壁掛整流模塊 4.2.2.5 參數校準說明l 合母電壓測量校準：光標移動到“合母電壓校準”項，測量實際輸出電壓，按“+、-”鍵調整顯示值為實

17、際測量值，移動光標到“保存”位置，按“設置”鍵保存。l 控母電壓測量校準：光標移動到“控母電壓校準”項，測量實際輸出電壓，按“+、-”鍵調整顯示值為實際測量值，移動光標到“保存”位置，按“設置”鍵保存。l 電池電流校準：光標移動到“電池電流校準”項，測量實際輸出電流（要求電流大于5A），按“+、-”鍵調整顯示值為實際測量值，移動光標到“保存”位置，按“設置”鍵保存。l 控母電流校準：光標移動到“控母電流校準”項，測量實際輸出電流（要求電流大于5A），按“+、-”鍵調整顯示值為實際測量值，移動光標到“保存”位置，按“設置”鍵保存。l 保存返回：光標移動到“保存”項，按“設置”鍵保存并執行設置參數

18、修改，退回到基本信息顯示頁；保存數據掉電后不丟失。l 不保存返回：光標在除“保存”項任何位置，按“設置”鍵退回到基本信息顯示頁，此時校準修改無效，返回原有校準參數運行。4.2.3 安裝說明接口定義：采用64PIN歐式連接器實現即插式連接，各管腳定義如下：GNDEGNDE導向孔 圖4-9：監控單元接口說明BAT+BAT+KM+KM+MX-MX-VADJIADJBATI-KMI-BATI+KMI+GNDA+12VERR1ERR3ACERRVDDGNDD232RX485AGNDA+12VERR2ERROUTJYERRVDDGNDD232TX485B 監控單元接口說明：l 485A、485B 為監控單

19、元RS485通訊接口；l 232RX、232TX為監控單RS232通訊接口；l GND為通訊、數字信號地線；l VDD為+5V電源；l ACERR 為交流故障輸入，+5V高電平有效；l JYERR為絕緣故障輸入，0V低電平有效；l ERROUT為系統故障輸出，控制信號繼電器輸出。l ERR1 ERR3 為模塊故障輸入，+5V高電平有效。l KMI+、KMI-為控母輸出電流測量輸入；l BATI+、BATI-為電池充放電電流測量輸入；l MX- 為輸入、輸出公共母線負端；l KM+ 為輸出控制母線正；l BAT+ 為電池正輸入；l GNDE 為接大地。注：出廠設定為RS232通訊方式、采用RS4

20、85通訊方式需要打開監控單元蓋板、將JP1跳接到RS485上。4.3 壁掛整流模塊4.3.1概述4.3.1.1 型號說明公司產品版本 AN 220 02 1額定輸出電流：2A、4A、6A直流輸出電壓額定等級：220為標稱220V電力模塊110為標稱110V電力模塊奧耐技術公司縮寫圖4-10：型號說明4.3.1.2 模塊結構及尺寸圖4-11：壁掛模塊4.3.1.3 工作原理及功能整流模塊的原理框圖如下圖4-12所示。交流輸入首先經EMI濾波。該部分電路可以有效吸收雷擊殘壓和電網尖峰，保證模塊后級電路的安全。交流經整流后轉換成高壓直流電，經PWM電路后轉換為高頻交流，再經高頻變壓器隔離降壓后高頻整

21、流輸出。模塊控制部分負責PWM信號產生及控制，保證輸出穩定，同時對模塊各部分進行保護，提供“四遙”接口。采用高頻軟開關技術，模塊轉換效率大大提高，最高可達93%。直流交流EMI全橋整流DC/DC變換器平滑濾波保護輸出采樣反饋主 控 器過 溫 保 護監 控 接 口過壓過流及短路保護圖4-12：工作原理圖4.3.1.4 性能及技術指標項目技術參數交流輸入交流輸入額定電壓220V，50HZ電壓變化范圍176V-264V頻率變化范圍50HZ±10%直流輸出輸出額定值2A/230V（AN22002-1）4A/115V（AN11004-1）5A/48V（AN4806-1）電壓調節范圍180V-1

22、70V（AN22002-1）90V-135V（AN11004-1）42V-60V（AN4806-1）輸出限流范圍20%-110%×額定電流穩壓精度0.5%穩流精度0.5%紋波系數0.1%轉換效率93%（滿負荷輸出）動態響應在20%負載躍變到80%負載時恢復時間200S，超調±5%可聞噪聲65db工作環境溫度-5 - 45絕緣絕緣電阻直流部分、交流部分與地之間相互施加500V/50HZ的交流電壓， 絕緣電阻>2M絕緣強度交流部分、直流部分和機殼間施加50HZ的2KV 的交流電壓，一分鐘無擊穿，無閃絡。模塊四遙功能遙控均浮充。遙調輸出電壓、輸出限流均連續可調。遙信工作狀態

23、。結構外型模塊尺寸94mm（寬）×235mm（高）×209mm（深）模塊重量3.5kg表4-5：性能及技術指標4.3.2 功能說明4.3.2.1 保護功能輸出過壓保護輸出電壓過高對用電設備會造成災難性事故，為杜絕此類情況發生，我公司的高頻模塊內有過壓保護電路，出現過壓后模塊自動鎖死，相應模塊故障指示燈亮，故障模塊自動退出工作而不影響整個系統正常運行；過壓保護點設為280V±2V（AN22002-1）或者140V±2V（AN11004-1）。輸出限流保護每個模塊的輸出功率受到限制，輸出電流不能無限增大，因此每個模塊輸出電流最大限制為額定輸出電流的1.1倍，

24、如果超負荷，模塊自動調低輸出電壓以保護模塊。短路保護整流模塊輸出特性如下圖，輸出短路時模塊在瞬間把輸出電壓拉低到零，限制短路電流在限流點之下，此時模塊輸出功率很小，以達到保護模塊的目的。模塊可長期工作在短路狀態，不會損壞，排除故障后模塊可自動恢復工作。負載增大I圖4-13：整流模塊輸出特性V輸出短路模塊并聯保護每個模塊內部均有并聯保護電路，絕對保證故障模塊自動退出系統，而不影響其它正常模塊工作。模塊并機輸出示意圖如下圖所示。圖4-14：模塊并機輸出示意圖整流模塊N···+-并聯保護電路整流模塊2并聯保護電路整流模塊1并聯保護電路過溫保護過溫保護主要是保護大功率變流

25、器件，這些器件的結溫和電流過載能力均有安全極限值，正常工作情況下，系統設計留有足夠余量，在一些特殊環境下，如環境溫度過高、風機停轉等情況下，模塊檢測散熱器溫度超過75時自動關機保護，溫度降低到65時模塊自動啟動。過流保護過流保護主要保護大功率變流器件，在變流的每一個周期，如果通過電流超過器件承受電流，關閉功率器件，達到保護功率器件的目的。過流保護可自動恢復。4.3.2.2 設置功能電壓調節功能在模塊的后面有輸出電壓調節電位器，在無模塊監控時可調節此電位器改變輸出電壓。在有模塊監控時，輸出電壓由監控系統設定，電位器調節無效。無級限流通過監控系統可在30% - 110%額定電流內任意設置限流點。遙

26、控功能可遙控模塊均/浮充電壓轉換。3.3 技術特色帶電插拔技術我公司通過長期研究，解決了大電流連接及帶電連接的器件保護等問題。整流模塊設計成可帶電插拔，使模塊的更換極為方便，更換一個模塊最多只需30秒鐘，使系統維護變得安全、簡單、高效。ZVS軟開關技術為了使開關電源能夠在高頻下高效率地運行，我公司不斷研究開發高頻軟開關技術，已開發成功ZVS邊緣諧振技術，使開關過程損耗大為降低，從而進一步減小體積、減輕重量、極大提高模塊性能。ZVS軟開關優點Ø 開關損耗小Ø 可實現高頻化（極限頻率可做到1-1M）、開關過程在平滑狀態下實現Ø 恒頻運行，諧波成份小Ø 無吸收

27、電路Ø 電流、電壓應力小ZVS軟開關基本原理硬開關過程和ZVS軟開關開關過程比較如下圖。VDSIVDSI硬開關過程ZVS軟開關開關過程圖4-15：ZVS軟開關基本原理功率MOSFET損耗由三部分組成：開通損耗、關斷損耗和導通損耗組成，硬開關在開關過程中電壓和電流同時變化，即存在高壓大電流的狀態，此時損耗很大，一般需要加吸收電路減小開關損耗，同時在關斷過程中，VDS會出現過沖，對功率管有較大的損害。在ZVS軟開關開關過程中開通時VDS降到0V時電流上升，關斷時電流降到0A時VDS上升，因而理論上無開關損耗，實際中VDS和電流變化有一定的重疊，但開關損耗和硬開關相比較大大降低。ZVS軟開

28、關的電壓和電流的變化平滑，VDS無過沖，因而輸出諧波成份小、電磁干擾小。并機均流技術AN22002-1AN11004-1采用先進的低差自主均流技術、多個模塊并機工作時具有很好的均流特性，工作原理如下圖。各模塊均流單元采集各自模塊輸出電流，按同一放大系數放大，輸出到均流母線上，各均流單元比較母線電壓，經誤差放大后調節模塊輸出電壓，使各模塊輸出電流趨于一致。AN22002-1均流調節AN22002-1均流調節AN22002-1均流調節均流母線模塊輸出圖4-16：模塊并機均流原理此均流方案有以下優點：Ø 均分負載，不平衡度小于3%，優于部頒標準5%Ø 模塊故障時、自動脫離均流母線

29、，不影響其它模塊正常均流。4.3.4 操作說明整流模塊接口定義：采用64PIN歐式連接器實現即插式連接，各管腳定義如下：BAT+BAT+MX-MX-導向孔圖4-17：AN22002-1、AN11004-1整流模塊接口圖GNDAGNDAJL1JL2VADJIADJJL1JL2VADJIADJGNDDERRGNDEGNDEACNACNACLACL整流模塊接口說明：1) BAT+ 為模塊輸出正（接電池）；2) MX- 為模塊輸出負；3) GNDA為監控測量、控制地；4) JL1、JL2為模塊并機均流線；5) VADJ 模塊輸出電壓控制輸入端；6) IADJ為模塊限流控制輸入端；7) GNDD為模塊故障輸出地線；8) ERR 為模塊故障輸出端；9) GNDE為大地接入端；10) ACL為交流輸入火線進線；11) ACN為