高頻開關(guān)直流屏的設(shè)計(jì)

姜愛婷 楊 毅 楊 靜

（大連市旅順電力電子設(shè)備有限公司，遼寧 大連116045）

0 概述

現(xiàn)在高頻開關(guān)直流屏應(yīng)用的已經(jīng)越來越廣泛，針對這樣的情況，直流電源柜為了滿足現(xiàn)在的智能化要求，控制方式均選用全數(shù)字化可編程序控制系統(tǒng)，編制適合直流系統(tǒng)的控制、調(diào)節(jié)、信號、報(bào)警軟件，使其滿足直流屏的要求，使系統(tǒng)各部分功能有機(jī)地融為一體。具有標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，進(jìn)行遙控、遙測、遙信；技術(shù)方案先進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

1 直流設(shè)備主要參數(shù)及性能

1.1 具有穩(wěn)壓功能：在穩(wěn)壓狀態(tài)下，交流電壓在規(guī)定范圍內(nèi)變化，當(dāng)輸出電流在0～100%額定電流范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓在額定值的（80～130）%范圍內(nèi)任一點(diǎn)上保持穩(wěn)定，其穩(wěn)壓精度應(yīng)不大于±0.5%，輸出電壓紋波系數(shù)應(yīng)小于±0.1%。

1.2 具有穩(wěn)流功能：在穩(wěn)流狀態(tài)下，輸出電壓在80%～130%額定值范圍內(nèi)，交流電壓在規(guī)定范圍內(nèi)變化，輸出電流在0%～100%額定電流范圍內(nèi)任一點(diǎn)上保持穩(wěn)定、其穩(wěn)流精度不大于±0.2%。

1.3 具有溫度補(bǔ)償功能：充電控制加入溫度補(bǔ)償功能，根據(jù)環(huán)境的溫度變化 （以25度為標(biāo)準(zhǔn)，溫度升降1°C每個(gè)單體電池充電電壓增減3MV）自動調(diào)節(jié)蓄電池充電電壓。

1.4 監(jiān)控裝置：采用觸摸屏式監(jiān)控裝置，其能對系統(tǒng)的充電狀態(tài)、母線穩(wěn)壓、絕緣檢測、故障報(bào)警等進(jìn)行直接控制，并能對蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

1.5 微機(jī)型高頻開關(guān)整流器屏具有如下保護(hù)功能：

交流輸入過壓、欠壓、過流保護(hù)。

直流輸出過壓、欠壓、過流保護(hù)。

電流保護(hù)功能：在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過額定值的115%時(shí)，充電機(jī)應(yīng)具有限流功能，并發(fā)出燈光、音響告警信號。

1.6 充電與浮充電方式轉(zhuǎn)換：

充電與浮充電方式轉(zhuǎn)換，應(yīng)有自動和手動兩種轉(zhuǎn)換控制方式。在“自動”方式時(shí)，電池組放電過程結(jié)束，交流恢復(fù)供電后，整流模塊按設(shè)定條件自動轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)工作，當(dāng)電池組充電過程完成后，整流模塊按設(shè)定條件自動轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)工作。在“手動”方式時(shí)，應(yīng)可方便的調(diào)整充電限流值、充電穩(wěn)壓值和浮充電壓值。

2 原理方案及設(shè)計(jì)

2.1 交流電源

應(yīng)允許交流電網(wǎng)電壓幅值的持續(xù)波動在額定值的±10%范圍內(nèi)，電網(wǎng)頻率為50±1HZ。

（1）成套設(shè)備應(yīng)可輸入雙路交流電源，且互為備用，自動投切，并可任選一路為工作電源。

（2）交流電源應(yīng)為三相電源，無相序要求，三相電源缺相應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號。

2.1.2 輸出

電壓 220DC，+15%，-5%可調(diào)，靜態(tài)±0.2%，動態(tài)±0.5%

2.2 結(jié)構(gòu)

2.2.1 直流電源裝置是戶內(nèi)型設(shè)備，采用金屬外殼，立式、落地安裝。

系統(tǒng)主要由充電模塊、控制回路、電池組、監(jiān)測控制部分等構(gòu)成。

2.2.2 直流母線一般為單母線運(yùn)行方式

2.2.3 顯示屏

采用液晶顯示屏，作為直流屏的人機(jī)界面，所有的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。充電模塊和整流模塊的電壓及電流調(diào)整與監(jiān)控、電池巡檢、對地電壓的測量、電池充放電曲線等均可通過顯示屏各畫面進(jìn)行。系統(tǒng)工作時(shí)，在顯示屏上進(jìn)行操作，通過多幅畫面切換，在顯示屏上實(shí)施動態(tài)顯示直流屏中各部分的工作狀況(電流、電壓、故障等)，并按漢字提示在線位置、修改參數(shù)以及查閱儲存資料。集中監(jiān)控電源系統(tǒng)中的整流模塊、蓄電池組、饋線單元的工作運(yùn)行參數(shù)等，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際情況決定直流電源設(shè)備的運(yùn)行方式。并能對所有電流、電壓、電池等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理輸出，直流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并具有強(qiáng)大通信功能。監(jiān)控系統(tǒng)采用的是“主機(jī)+擴(kuò)展模塊”的組合方式組成系統(tǒng)。在使用的過程中，還可以根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的擴(kuò)展模塊。且提供RS-485，232接口，支持MODEBUS等多種規(guī)約。并在通信上提供了無源接點(diǎn)輸出，用觸摸顯示屏顯示。

2.2.4 高頻模塊

充電裝置采用微機(jī)型高頻開關(guān)電源，以（N+1模式）模塊并聯(lián)組合方式供電。模塊可帶電插拔，任一模塊退出運(yùn)行均不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。交流輸入電源應(yīng)為雙路輸入，互為備用，自動投切。充電模塊應(yīng)具有手動充電、自動均衡充電、浮充電及均、浮充電流、電壓的設(shè)置等功能。當(dāng)蓄電池事故放電后，應(yīng)能對蓄電池自動進(jìn)行補(bǔ)充電。還應(yīng)能適應(yīng)蓄電池組初充電要求和根據(jù)溫度變化自動補(bǔ)償充電電壓的功能，確保蓄電池組不會因環(huán)境溫度的變化而造成過充電或欠充電。

2.2.5 具有絕緣檢測功能

絕緣檢測裝置能檢測正，負(fù)母線對地電壓，當(dāng)母線電壓過高過低時(shí)（報(bào)警電壓值可調(diào)整），能發(fā)出生光報(bào)警信號。

2.2.6 具有調(diào)壓裝置

圖1

調(diào)壓裝置采用硅鏈及高精度的調(diào)壓電路作為調(diào)壓裝置，對母線電壓進(jìn)行不間斷平穩(wěn)調(diào)節(jié)。調(diào)壓裝置應(yīng)具有自動調(diào)壓功能。可采用自動調(diào)壓方式，進(jìn)行母線電壓調(diào)整。有相應(yīng)的保護(hù)及聲光報(bào)警信號。

2.2.7 具有四遙功能

遙測：充電機(jī)電壓，母線電壓，輸出電流，電池電壓，充電電源等。

遙信：交流電源失電，直流電壓過高，過低，絕緣不良，整流器模塊故障，電池電壓異常等。

遙控：模塊的啟/停，均浮充切換。

遙調(diào)：連續(xù)調(diào)節(jié)充電電壓，輸出限流，電池充電限流，蓄電池欠壓報(bào)警值，整流器過欠壓報(bào)警值等。

2.2.8 蓄電池具有電池巡檢功能

蓄電池電壓自動檢測裝置能實(shí)現(xiàn)蓄電池自動管理及監(jiān)測，自動檢測蓄電池組的端電壓、單只電池電壓，具有手動和自動巡檢功能。分組電池循環(huán)自檢測的功能，可隨時(shí)將損壞的或異常工作的單只電池（電壓過高或電壓過低）檢測出來，現(xiàn)場自動發(fā)出聲光報(bào)警、告知檢修人員或維護(hù)人員，及時(shí)處理。并將信號送至直流屏微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)處理后送至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

整體的高頻開關(guān)直流電源屏的原理圖如圖1所示。

2.3 蓄電池

蓄電池為符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的閥控式鉛酸免維護(hù)密封電池。電池外殼要用阻燃、防爆的材料制作,應(yīng)完全密封.但還要有安全氣閥，在過量的充電情況下，不會產(chǎn)生酸霧或爆炸性氣體，可適合在主控制室放置。

3 創(chuàng)新點(diǎn)以及它的功能

高頻開關(guān)直流電流屏具有強(qiáng)大的軟件功能，高度的集成化，簡單的主電路線路，技術(shù)先進(jìn)，智能化水平高，性能穩(wěn)定可靠。

4 使用范圍和前景

4.1 用與供電系統(tǒng)、水電站、變電站、火力發(fā)電廠、電氣化鐵路等。

4.2 應(yīng)用方便，前景廣，價(jià)格較合理，用戶能夠接受。

［1］楊翠娥.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.

［2］沈偉慈.高頻電路[M].西安:電子科技大學(xué)出版社，2003.