HD22020-3直流屏模塊設計調測維修參考資料之一
1. HD22020-3模塊簡介
HD22020-3充電模塊是艾默生電力電源主要的配置模塊，廣泛應用于火電廠、水電站、光伏電站和高等級變電站直流電源中。本產品為HD22020-2充電模塊的優化產品，其各項性能指標優于HD22020-2充電模塊。
HD22020-3充電模塊采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。同時模塊的效率得到提高，體積和重量大大降低。
HD22020-3充電模塊工作原理概述
HD22020-3充電模塊工作原理框圖如下圖所示。
圖1-1 HD22020-3充電模塊原理圖
HD22020-3充電模塊由三相無源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于0.92，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。
HD22020-3充電模塊后級的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后再整流濾波輸出DC電壓等電路組成，用以實現將前級整流電壓轉換成電力操作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之后，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。
HD22020-3充電模塊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。
2. HD22020-3直流屏模塊結構及接口
2.1 HD22020-3模塊外觀
HD22020-3充電模塊的外觀如下圖所示。
圖1-2 HD22020-3充電模塊外觀
2.2 HD22020-3前面板
HD22020-3充電模塊前面板如下圖所示。
圖1-3 HD22020-3充電模塊前面板
1）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±
出現模塊告警時，閃爍顯示故障代碼。
2）指示燈
HD22020-3模塊面板上有3個指示燈，功能見下表。
表1-1 HD22020-3模塊面板指示燈功能
|
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 |
無輸入電壓以至模塊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范圍 模塊內部過熱 模塊未完全插好 |
|
故障指示燈（紅色） |
滅 |
閃爍 |
風扇故障，不轉動 |
3）顯示切換按鈕
顯示切換按鈕用于切換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。
4）手動調壓按鈕
面板上嵌入的兩個按鍵用來調整模塊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 HD22020-3充電模塊地址及手動選擇六位撥碼開關
① 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，用于選擇HD22020-3模塊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2-11所示。
在自動控制方式下，HD22020-3模塊的輸出電壓、限流點、開關機均由監控模塊進行控制，人工無法進行干預。如果HD22020-3模塊連接到合閘母線上對電池進行充電，一般應設置為自動控制方式。
在手動控制方式下，HD22020-3模塊的輸出電壓由上述介紹的手動調壓按鈕進行調節。HD22020-3模塊的輸出電壓、限流點和開關機等均不受監控模塊(PSM-E11,PSM-E20,EMU10等)控制，但可以將HD22020-3模塊的運行參數上報給監控模塊。如果HD22020-3模塊連接到控制母線上，則HD22020-3模塊需輸出單一的穩定電壓，此時應將模塊設置為手動狀態，HD22020-3模塊的輸出電壓由手動調壓按鈕調節，限流點全部放開，為100％。
手動調壓按鈕可使HD22020-3充電模塊輸出電壓最高達到286V，因此在系統正常時請勿隨意調節該按鍵。由于不同用戶選擇蓄電池的節數有差異，為安全起見，HD22020-3充電模塊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，用于HD22020-3模塊識別廣播數據包。撥到上端時，HD22020-3模塊認為只有地址為255的數據包是廣播數據包。撥到下端時，模塊認為只有地址為254的數據包是廣播數據包。
③地址設置撥碼
撥碼開關右邊四位為模塊通信地址設置撥碼，用于設置模塊的通信地址。
在HD22020-3模塊上設置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HD22020-3的地址設置撥碼為4位，因此模塊的地址設置范圍為0～15，也就是說，連接到監控模塊的同一個串口上的模塊數最大為16個。
HD22020-3模塊地址是監控模塊識別各充電模塊的唯一標志，同一系統中模塊的地址設置不能相同。對于同一個模塊，HD22020-3模塊通信地址設置必須與監控模塊中的模塊地址設置相同，否則將出現通信異常。
在監控模塊中設置的HD22020-3模塊地址為十進制數，他們之間的轉換關系見1-2表。
表1-2 HD22020-3模塊地址撥碼狀態和地址對應表
|
模塊地址撥碼狀態 |
撥碼二進制值 |
對應模塊地址 |
|||
|
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：地址設置撥碼處于如上圖所示的位置（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
HD22020-3模塊拉手隱藏在蓋板后面。將蓋板向下平移，就會露出模塊拉手。HD22020-3模塊工作時應將拉手蓋板恢復到圖2-3位置，否則將影響模塊的散熱。
7）風扇罩及防塵網
風扇罩用于防止外部物件被風扇吸入HD22020-3充電模塊中造成模塊損壞。防塵網用于過濾灰塵以延長模塊壽命。
3．后面板
HD22020-3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。
圖1-5 HD22020-3充電模塊后面板
HD22020-3充電模塊采用輸入輸出一體化插座，可熱插拔，因此模塊安裝維護極為方便。一體化插座管腳分布如下圖所示。
圖1-6 一體化插座管腳分布
管腳詳細說明見下表。
表1-2 一體化插座管腳說明
|
信號名稱 |
引腳號 |
信號定義 |
HD22020-3特性說明 |
|
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 |
|
2 |
U相輸入 |
||
|
3 |
W相輸入 |
||
|
4 |
保護地PE |
為模塊的保護地引出端，內部已經和模塊外殼連接 |
|
|
通訊接口 |
12 |
DATA＋ |
弱信號端，模塊和上級設備的通訊接口，為串行異步傳輸模式，通信方式為RS485 |
|
15 |
DATA－ |
||
|
均流接口 |
21 |
SHARE＋ |
弱信號端，兩個或者兩個以上的模塊輸出并聯時，需要將此端并聯，以實現模塊均分負載功能 |
|
24 |
SHARE－ |
||
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直流輸出 |
26 |
輸出正極 |
模塊的直流輸出端，輸出和機殼之間隔離 |
|
29 |
輸出負極 |
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