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智能高频开关电力操作电源系统使用注意事项
索引：开关电力操作电源系统,高频开关操作电源,电力操作电源 发布日期：2022-07-18
一、智能高频开关电力操作电源充电模块使用注意事项
在实际使用充电模块中，有以下几点需要注意：（本文中如果不特别说明，所有模块均指充电模块）
1.1、模块均流
模块出厂已经经过严格的均流调试，在模块工作于自动状态下，任何模块设置为相同输出电压时，不需要作任何均流调整，模块也不提供外部调整的器件。均流指的是连接到同一母线上的模块均分负载。
系统存在控制模块（采用34、35接线方案）时，控制模块和合闸模块之间只作通讯连接；任何情况下，充电模块和监控模块之间只作通讯连接！
如果发现模块电压严重不均流情况，采用排除的方法，将造成不均流的模块更换。确认模块是否均流损坏的方法如下：
>> 彻底断开模块的均流电缆和通讯电缆，单独开启一个充电模块；
>> 待充电模块开启以后，给充电模块加额定负载1/3~2/3的额定电流；
>> 用万用表的直流电压档测量充电模块的均流母线的正负之间的电压，对应的均流母线的电压为0.6～1.2V左右；
>> 逐个检查每个充电模块在负载情况下的均流母线电压，有电压为正常，需要检查均流母线是否连接好、均流线是否连接正确、充电模块是否在自动工作状态下，排除故障。如果负载状态下测量无此电压，则充电模块的均流电路已经损坏。
•注意：
当模块连接到不同母线上（如系统采用34、35接线方式）时，严禁在控制模块和合闸模块之间连接均流线！同时，严禁将均流线连接到监控模块中！
1.2、模块散热
模块采用自然冷却方式，因此在设计模块安装时，需要进行模块的散热设计，即在安排模块位置时，应该充分考虑模块发热对环境的影响，如监控模块、配电监控，特别是其他一些测量电路的影响不容忽视，设计时应避免将直流采样盒、霍尔传感器、配电监控盒等部件安置在模块附近。
模块层次之间应留有15～20cm的散热风道，同时能够有效导热，保持空气流通。
模块常见的散热风道设计示意如图1：
图1 模块风道设计示意图
注意：
严禁将模块水平放置安装！设计机柜时，严禁在模块前加柜门阻碍空气流动！
1.3、模块热插拔
模块热插拔的条件是模块输出端串接隔离二极管，防止母线上已经存在的电压对模块内未充电的大容量的电容充电，引起母线的瞬时短路和模块内部部分电路的瞬时过载，严重时甚至毁坏设备。
•注意：
对模块本身来说，不具备热插拔功能。
正在工作中的模块进行插拔时，必须有严格的时间间隔，原则是拔离的模块的输出电压完全下降到0V，否则在重复插拔的过程中，将导致模块的损坏。
•注意：
同一充电模块在系统带电的情况下，相邻两次插拔时间间隔必须大于1分钟！
在附件中我们提供了热插拔设计的相应组件，每套组件包含以下物品：
•电气连接
二极管全桥内有四个连接的管芯，其引脚如图2所示，连接时可以参考该图：
图2 二极管全桥的电气连接
•注意：
二极管和散热器之间必须涂抹导热硅脂，保证二极管能够散热良好。
1.4、电压调整
模块在手动工作方式下，调整电压由面板上的电位器控制。顺时针调整电位器，输出电压升高。
在自动方式下，模块电压由监控模块指令控制。
•注意：
当模块设置为连接到控制母线时，监控模块将不对充电模块进行电压控制，但充电模块可100%限流。
1.5、模块电源控制
为了方便充电模块的单个维护，模块交流输入应分别设置单独的空气开关，不应直接连接到交流母线上，空开的选取根据模块的输出功率的大小而确定，具体可以参考下表：
1.6、和降压硅链相关
当采用34、35等接线方式时，连接控制模块和合闸模块之间的降压硅链必须增加一个拟制二极管，防止在电池放电过空的情况下，控制模块对电池和合闸模块的反冲，如下图示：（注意有些降压硅链内部带此逆止二极管，则可不必增加）
1.7、模块的运输包装
因模块在系统上是靠档销防止模块滑脱，没有与系统紧固连接。在系统运输时，模块必须取下，单独包装发运。严禁模块安装于系统上运输，否则将造成系统和模块损坏。
二、充电模块在系统中的连线
充电模块在系统的接线如图3所示：
图3 充电模块的连线示意图
三、配电监控盒（必选件）
3.1 配电监控盒的外形
如图4所示：
图4 配电监控盒外形图
3.2 配电监控盒的基本功能
配电监控负责采集交流和直流的配电信号，同时将采集到的信号和设置的监控信号相比较，当出现状态异常或者模拟量信号超限时，发出声光告警，并将告警信号通过数据通讯的方式上报到与之连接的监控模块。
其主要功能有：
>> 数据采集，包括模拟交直流信号，开关量信号
>> 告警，开关量状态异常、模拟量超限，声光告警，数据上报
>> 通讯，和监控模块进行通讯，实现告警设置和数据上报等
>> 提供辅助电源，为配电监控的信号采集单元提供辅助电源，＋12V、－12V等。
配电监控在监控系统中属于底层的数据采集设备，其在系统监控中如图5所示：
图5 配电监控的位置图
3.3 配电监控的原理和组成
配电监控的原理
配电监控采用单片微机系统，扩展其输入、输出端口以采集多路开关量，同时通过A/D转换器采样各路模拟量信号，将模拟量信号转化为数字量进行储存和处理。此外，配电监控盒还提供一路RS485串口通讯接口，用于与监控模块通讯。
配电监控盒采用DC90V~DC320V供电，经过一次DC/DC变换成DC48V给配电监控板供电，配电监控板再将输入的DC48V经过二次DC/DC变换成＋5V、＋12V、－12V供给板上的数字电路和模拟电路，同时也向配电监控盒外部的传感器供电。
配电监控盒的基本原理如图6所示：
图6 配电监控的原理框图
配电监控盒的组成
配电监控盒的组成如7：
表7 配电监控盒的组成
配电监控盒的内部连接如图8所示：
图8 配电监控盒的内部接线图
3.4 配电监控盒的接口参数和接口名称
通用接口参数
如表9所示：
表9 通用接口参数表
配电监控的接口特性
配电监控盒的接口如图10所示：
图10 配电监控盒的接口图
配电监控信号的定义如表11~表14所示：
表11配电监控接口J3～J7信号
表12 配电监控接口J8～J12信号
表13 配电监控接口J13～J17信号
表14 配电监控接口J18～J27信号
通讯接口：配电监控盒提供两个RS485通讯接口，供在同一通讯总线上连接多个配电监控盒时使用，其连接方式如图15：
图15 多个配电监控盒连接示意图
配电监控盒接口典型应用电路
以下说明配电监控盒接口的典型应用电路，以下的介绍仅适用于系统配置一个配电监控盒的情况：
>> 供电电源（J3）
供电电源可以直接取自合闸母线，一般情况下不需要通过熔丝进行保护隔离。
>> 电池组电压（J4－3，J5）
电池组电压输入为直流的采样信号，通过直流电压采样盒将电池组的电压变换为标准的4V直流电压，配电监控板接受标准的4V直流信号，对应比例220：4，即输入220V时对应输出为4V。
外接电路如图16所示：
图16 配电监控盒接口的典型应用电路
•注意：
当系统只有一组电池时，上图中电压采样盒“电压2”端子不需要连线！当系统接有两组电池且为共正极方式时，需采用两个独立的电压采样盒分别完成各组电池的电压采集！
>>电池组电流（J4－2，J6）
电池组电流采用采用霍尔传感器，实现检测的电器隔离，对霍尔传感器基本参数推荐如下：
供电电源：±12V
输出信号极性：双极性
输出信号幅度：±4VDC
量程：100 A（根据实际需要选取）
图17为河北保定霍尔电子公司的100A传感器在本系统中的应用电路：
图17 100A传感器在本系统中的应用电路
•注意：
1、霍尔传感器的方向必须保证在监控模块上显示电池充电电流为正数，放电电流为负数。
2、两组电池选应用两个同样规格的传感器，其工作电源取自J6的1、2、3脚，输出的电流信号连接到J4－2。
>>告警接口（J7、J8）
配电监控盒提供声光告警输出接口和声音告警效应开关。声音告警输出为蜂鸣器，推荐使用12V 压电陶瓷蜂鸣器，告警声音大小请根据需求选用，光告警指示灯选用12V告警指示灯，输出电流小于100mA，告警指示灯推荐使用发光二极管型的，颜色为黄色。
消音开关可以选用单刀单掷的船型开关，消音开关的作用是发生告警时消除告警声音，一旦告警消除，蜂鸣器将再次发声，提示将消音开关拨回告警位置，处于预警状态。如果需要在彻底消除告警声音，可以在蜂鸣器回路中串联一个单刀单掷开关。
告警接口的应用电路如图18所示：
图18 告警接口的应用电路
•注意：
1、告警指示灯的输出电流有限，建议使用LED指示灯，减小工作电流，提高发光效率。不能使用白炽灯。
2、当消音开关处于闭合状态时，声音告警为预警状态。
3、告警音大小应满足有关标准规定。
4、告警音关断开关为可选择件。
>>母线电压接口（J9、J10、J11、J12）
母线电压采集和电池电压采集相同，当只有一段母线时，信号输入到J10，为两段母线时，第二段母线电压采集信号连接到J12。
接口电路如图19所示：
图19 母线电压接口电路（共负极系统）
•注意：
当母线为共正极结构时，必须采用两个电压采样盒分别完成控制母线和合闸母线的电压采集。
当母线为分段方式时，第一段的连线如图2-2-10所示，第二段的连线如20 所示：
图20 母线分段时的母线电压接口电路
•注意：
对于分段母线的结构方式，电压采集信号应该取自母线的投切开关后，如实反应母线的电压情况。
>>母线电流检测接口（J9、J10、J11、J12）
母线电流采集同样采用霍尔传感器，以实现检测信号和高压直流信号的电气隔离，霍尔传感器的测量量程根据实际要求选取。霍尔的安装和接线如图21所示：
图21 霍尔传感器的安装和接线图（1）
母线为两段时，应该选择两个同样的霍尔元件来检测母线电流，其接线的安装方式如图22所示：
图22 霍尔传感器的安装和接线图（2）
温度传感器信号（J13、J14、J15）
温度传感器需要采用我司提供的温度检测套件（选配件），此套件包含一个温度探头和一个温度变送器。温度探头检测温度信号，经过变送器调理放大后，输出4V的标准信号。温度变送器的指标如下：
电源电压：＋12V DC
输出信号：1～5V
测量范围：0～100℃
与配电监控盒的连接如图23所示：
图23 温度变送器与配电监控盒的连接图
当需要检测多路温度时，可以依次将温度传感器连接到配电监控盒的J14、J15上。
•注意：
监控模块的电池管理中温度补偿电压的温度取决于第一路温度传感器的信号，和第二 路和第三路温度无关。
交流电压采样（J16、J17）
交流电压采样信号来自交流采样板，交流采样板和配电监控盒的连线如图24所示：
图24 交流采样板和配电监控盒的连线图
交流采样板的输入为两路交流输入电源，为了方便维护，一般交流采样板的采样点在交流输入空气开关的输出端上，这样保证只需要断开交流空开即可进行对其更换等操作。采样板上的J4插座为自动切换采样信号使用。
交流采样信号的要求为：
1.交流输入制式：三相四线制
2.采样信号输出：220V对应每路采样信号对GND为1.5V。
交流配电开关量接口（J18、J19）
交流配电开关量包含以下信号：
ACERR：交流空开跳闸信号，由两路交流空气输入开关的常闭告警节点串联。
AC1：交流一路电源接入工作信号，接交流一路交流输入接触器的常开辅助节点。
AC2：交流二路电源接入工作信号，接交流二路交流输入接触器的常开辅助节点。
FUSE：电池熔丝熔断告警信号，由电池正负极熔丝告警节点串接而成。
LPROOF：防雷器故障信号，接C级防雷器的告警节点。
图25为交流配电开关量的接线原理图：
图25 交流配电开关量的接线原理图
>>直流馈电开关量接口（J20、J21、J22、J23、J24、J25、J26、J27）
直流馈电开关量接口信号包含一路绝缘检测继电器信号和30路馈电输出告警信号。
绝缘检测继电器信号：正常为常开信号，告警闭合。
馈电输出告警信号：正常为常闭信号，告警断开。
检测的馈电路数最多为30路。馈电开关量的典型接线如图26所示：
图26 馈电开关量的典型接线图
说明：馈电输出回路按照先控制后合闸回路的顺序依次排列，为常闭节点，而绝缘检测则为常开的节点。
3.5 配电监控的使用说明
>>地址设置
配电监控盒的地址范围由B14C3U1板上的拨码开关设置，设置范围为0～31，而配电监控盒的实际地址为：64＋拨码开关设置的地址，因此配电监控盒的地址范围为64～95。当配电监控盒同时监控交流配电和直流馈电时，其地址范围为80～95，板上地址设置为16～31，出厂时将其地址缺省设置为80。
拨码开关表示二进制数，拨于OFF表示1，拨于ON表示0。拨码开关的1～5位设置配电监控盒的地址，标志为1的位为最低位，标志为5的为最高位。如图2-2-18所示地址为80。
拨码开关的第8位固定设置为OFF状态，表示应用于电力操作电源系统。
拨码开关在板上的位置如图27所示：
图27 拨码开关在板上的位置图
指示灯说明
配电监控盒内的配电监控板上有四个LED指示灯分别指示配电监控盒的电源状态和通讯情况。LED指示灯的位置如图2-2-18所示，其功能分别表示如下：
LED3：电源指示，加电后指示灯点亮。
LED1：通讯指示灯，接受数据时点亮，一般为闪烁状态。
LED2：通讯指示灯，发送数据时点亮，一般为闪烁状态。
LED4：开关量扩展指示灯，当接有开关量扩展板时，此灯点亮。
电位器调整说明
板上共有5个电位器，只有其中一个和系统有关，其标号为2VR3。2VR3为调整配电监控盒中A/D变换器的基准电压，其测试点标志为VREF，测电标准电压为4.0000V。
•注意：
一般情况不要轻易调整此电位器，校正此电压是应采用五位半的数字表。
3.6 未使用的配电监控信号的处理方法
在系统设计中，可能部分系统信号因为配置不足而使接口空闲，在这些信号中，部分信号不会对系统的运行产生影响，但某些信号却可能对系统的运行造成潜在影响，甚至严重影响系统功能的实现，因此，必须对这些信号进行处理，除非以下说明，不需要处理的信号可以空闲：
1、ACERR（J18－1）
当我们不需要监测交流输入空气开关的跳闸信号时，即交流输入空开不提供跳闸告警信号时，将此信号端子和＋48V短接，以保证其为正常状态。
2、AC1、AC2（J18－2、3）
根据以下情况决定：
交流输入为两路自动切换
当交流输入为两路自动切换时，AC1、AC2的信号分别来自交流接触器1、2的辅助触点，辅助触点为常开触点。
交流输入为两路手动切换
交流输入为两路手动切换时，AC1、AC2的信号可以来自于空气开关的辅助触点，触点同样为常开触点。
•注意：
手动交流两路切换输入时，必须设计空气开关两路机械联锁机构。
交流输入为一路
当交流输入为一路时，应将AC1连接到空开的辅助触点，AC2空闲。如果空气开关无辅助触点，则可以将AC1直接和＋48端短接。
3、FUSE（J19－2）
当不监测电池熔丝信号时，此信号必须和＋48V短接。
4、LPROOF（J19－3）
当不接C级防雷器时，此信号和＋48V短接。
5、F01――F30
这些信号为直流输出空气开关的告警信号，当实际输出路数未达到满配置数目时，可以采用以下两种方法解决：
将所有空闲信号和＋48V短接。
