PZ61-2000高频开关直流操作电源系统项目设计方案

1 频开关直流操作电源系统 项目设计方案 产品 发展 历程 我们在 1996 年开始研制高频开关电力电源， 第一代 硬开关电源 产品 1998 年 开始 批量 供货 ， 1999 年 4 月 通过 原 国家电力公司和机械工业局联合鉴定。 第二代 模数混合控制 的软开关 电源 产品 于 2002 年 投产 。 十 多 年来，从 发电厂到 变电站向客户提供 了 五 千多套 高频 开关电源 系统 ，性能稳定可靠， 受到 一致好评。 1999 年 12 月国内首 个 在火电厂投入运行 ， 由 9 个 30A/220V 高频开关整流器 组成的直流 操作 电源系统 是由我公司生产的，距今已 可靠运行 9 年有余， 情况良好。我 公司开发制造的 40A/220V 和 50A/110V 高频开关整流器 ，目前 是 国内单模块输出功率最大，系统运行时间最长的产品。 2008 年 8 月， 电源 的 第三代 列 全数字化控制的软开关电源产品正式投放市场 ， 与第二代产品相比， 在 高频变换技术、 装置 系统平台、 系统管理平台、 模块结构平台和电磁兼容性能 方面 实现了 全面提升 。 高频变换技术 ： 整流模块 实现 全 面 软开关变换 和 数字控制 ，开关变换频率更高，效率更高，体积更小， 智能化 水平更高。 装置 系统 平台 ： 绝缘检测 和 集中 监控 装置采用统一的软硬件平台设计，使不同的 装置可以共享 硬件平台，不同的 硬件平台可以共享软件 ，方便 维护 升级 。 系统管理平台 ： 电源系统的集中监控 软件采用 面向对象的编程方法，通过配置工具满足不同 工程 需求 。 对 蓄 电池的管理 实现 专家维护 与状态分析的有机结合 ，大大提高了电源系统自动化管理水平 。 模块结构平台 ： 系统的功率 变换 、绝缘检测 和集中监控功能模块统一采用 19英寸 2U 4U 标准机箱结构， 并配以装饰 塑料面板 ； 开关量采集、电池巡检等辅助功能模块 统一采用 35轨安装 结构 ； 端子接线 统一采用 插拔式 结构。一体化的 标准 模块结构设计，不但使电源系统的外观得到全面提升，而且大大提高了系 统的可维护性 ， 缩短维护时间。 2 电磁兼容性能 ： 成套电源系统 通过了要求的全部 11 项电磁兼容（ 验，具有良好的抗干扰能力，对电网及其它设备的干扰小，传导干扰和辐射干扰均小，完全满足智能化控制系统的安装使用要求 。 为保证 直流操作电源 系统 不间断连续可靠供电，我公司 新一代的高频开关电源 产品在系统 的可靠性设计和保护 功能 设置 上采取了以下措施 ： 扩大电网适应范围 ： 交流配电单元采用宽范围电压设计 ， 如双 路 电源 转换系统控制单元 的 工作 电压 范围 达到 200V 500V。 交流 输入 三级防雷 ： 交流输入 端 第 一 级 C 级防雷器， 保护残压水 平 流模块 输入端 第 二 级 D 级防雷器，保护残压水平 整流模块内 加大 功率器件余量 ： 高频 开关 整流 模块 的 整流 桥 设计耐压为 1600V， 计耐压为 800V， 关管设计耐压为 1200V，快恢复管设计耐压为 1200V。 此外 ， 功率管较大 的 电流 设计 余量， 使 工作温升 较 低。 全 软开关变换技术 ： 全面采用软开关 零电流关断技术 （ 软开关 零电压开通技术 （ ， 可大幅减小开关管的开关损耗，提高转换效率； 而且开关过程 由于电压变化率（ dv/电 流变化率（ di/小很多，功率开关 管承受的电应力较小，可靠性得到很大提高。 输出并联 隔离 技术 ： 高频 整流模块 N+1（ 2）方式并联输出采用硬件自主均流技术和二极管隔离技术，一方面实现负荷电流 自主 均分 ，延长单个模块寿命 ；另一方面 当有 模块 出现 故障 时，不 影响 其它模块正常工作。 全隔离防尘技术 ：高频 电源 模块 采用 全隔离的 防尘散热风道， 使 对流空气 只能通过封闭的散热器风道流出，避免灰尘聚集到控制电路； 同时模块 的控制电路板经过特殊的 三防喷涂处理 ，可以有效隔离静电吸附尘埃，防止绝缘破坏。 硅堆开路保护 ： 调压硅堆压降采用实时 在线监测，当有硅链出现开路故障时 ，保护电路 立即短接故障硅堆，保证 直流控制母线不间断供电。 全选择性保护 ： 直流配电回路蓄电池 组 输出 和直流馈电输出采用全选择性保护电器设计方案， 可以 实现级差配合 ， 杜绝短路故障时出现越级跳闸。 完善 的 监控系统 ： 电源监控系统采用分散测量和控制，集中管理的集散模式，这种设计思想使系统组成扩容方便、灵活，并可减少监控系统引入的故障因素。电池的智能管理可以完成电池状态检测和容量计算，并根据检测结果进行均充和浮充转换 、 充电限流以及定时均充等功能 。 结合 电池 充电过 /欠压或过流 的及时 报告 ， 可以保证 系统的 可靠性。 3 系统型号定义 高频开关电力操作直流电源系统的型号规格定义如下： 61 2 直流 系 统标称电压 充电装置 额定 电流 系统配置方案代号 配套模块系列号 成套 产品系列 号 直流电源屏 （柜） 直流系统标称电压： 220V， 110V。 充电装置 额定 电流 ： 为 满配置 并联整流模块 的 额定 电流之和 。 220V 整流模块额定电流： 5A、 10A、 20A、 30A、 40A； 110V 整流模块额定电流： 10A、 20A、 30A、 40A、 50A。 系统配置方案代号用三位数定义如下 ： 111 组蓄电池、 1 组整流器、单母线接线； 112 组蓄电池、 1 组整流器、单母线分段接线； 121 组蓄电池 、 2 组整流器、单母线接线； 122 组蓄电池、 2 组整流器、单母线分段接线； 222 组蓄电池、 2 组整流器、两段单母线接线； 232 组蓄电池、 3 组整流器、两段单母线接线。 直流操作电源系统的各种配置方案可以派生多个典型的接线方式，分别在配置方案代号后缀字母 A、 B、 C 等加以区分 。 各种典型接线方案的单线图和技术特点 参见附录 。 用 数字 2 表示系统配置 20 系列高频开关整流模块、电池巡检模块、绝缘监测 4 模块、配电监控模块和微机监控模块 。 系统 工作 原理 系统 构成 原理 ： 频开关直流操作电源系统由交流配电单元、高频整流模块、蓄电池组、硅堆降压 装置 、 绝缘监测装置、 电池巡检装置 、配电监 测 单元和集中监控模块等部分组成， 系统 构成 原理接线如图 1 所示 。 图 1 高频开关直流操作电源系统 构成 原理接线图 系统 供电原理 ： 高频开关直流操作电源 系统 的 供电 原理如图 2 所示 ： 无源触点控制输出动力输出*)整流模块动力母线控制母线整流模块至电站监控系统监控模块电池巡检整流模块硅堆降压交流配电单元绝缘监测* ) 系 统 不 设 置 硅 降 压 装 置 时 ， 动 力 母 线 和 控 制 母 线 合 并 。交流输入配电监测交流正常供电时交流故障停电时 蓄电池组交流输入 整流模块 直流配电 直流输出 5 图 2 高频开关直流操作电源 系统 供电 原理 图 交流输入电源正常时，通过交流配电单元给各个整流模块供电 。整流模块将交流电变换为直流电，经保护电器 (熔断器或断路器 )输出，一方面给蓄电池充电，另一方面经直流配电馈电单元给直流负载提供正常的工作电源。 当 交流输入 电源故障停电时，整流模块停止工作，由蓄电池组不间断地给直流负载供电。 系统 监控 原理 ： 高频开关直流操作电源 系统的 监控 构成 原理 如图 3 所示： 图 3 高频开关直流操作电源 系统 监控 构成原理 图 电源 系统的 监控采用三级测量、控制、管理模式。最高一级为调度中心电源监控后台，电源监控后台通过电站自动化系统以 线、光纤或以太网接入方式与电源系统的微机监控装置连接；电源系统的微机 监控装置构成第二级测控；电源系统的第三级测控由下一级的智能设备高频 整流模块 、绝缘监测装置和电池巡检装置，以及数字变送仪表和开关量采集模块 等 配电 测控单元组成 。 电源系统的微机监控装置通过 线与 这些 智能 电源 设备联结为一体，同时通过 其它通信方式与电站的后台计算机通信 。 微机监控装置 通过对高频 整流模块 、绝缘监测装置和电池巡检装置，以及数字变送仪表和开关量采集模块 等配电 测控单元 发出数据采集 和 控制命令，获得系统的各种运行参数，实施各种控制 ，实现 对电源系统的“四遥” ， 满足无人值守的要求。 6 系统技术指标 工作环境条件 ： 环境温度 ： 10 55 ， 24h 内平均温度不高于 35 。 相对湿度： a) 在 环境 温度为 40 时， 空气的 平均最大相对湿度不超过 50。 b) 最湿月 空气 的平均最大相对湿度不超过 90 （ 205）。 海拔高度： 设备安装地点的海拔高度应在 2000 米以下 。 大气压力： 80110 安装位置： 垂直安装，任一方向不超过 5。 使用场所： 设备安装地点应无强烈振动和冲击，无腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体，无导电尘埃和引发火灾及爆炸的危险介质，无强电磁场和高频电磁干扰。 基本技术参数 ： 交流输入电源： a) 工作电压： 380V 15 。 b) 工作频率： 505。 直流输出电压： a) 系统标称电压： 220V； 110V； b) 专供控制负荷的直流母线电压为系统标称电压值的 85 110。 c) 专供动力负荷的直流母线电压为系统标称电压值的 d) 控制与动力 合并供电的直流母线电压为系统标称电压值的 110。 e) 设置硅堆降压装置，控制负荷与动力负荷混合供电的直流系统： 控制负荷直流母线电压为系统标称电压值的 110； 动力负荷直流母线电压为系统标称电压值的 115。 7 直流输出电流： a) 充电装置 额定电流 ： 10A、 20A、 30A、 40A、 50A、 60A、 80A、 100A、 120A、160A、 200A、 250A、 300A、 400A、 500A、 600A、 800A。 b) 硅降压装置额定电 流： 20A、 40A、 60A、 80A、 100A、 200A、 400A、 600A。 c) 直流主母线额定电流： 400A、 630A、 800A、 1250A、 1600A、 2000A。 技术性能指标 ： 绝缘电阻： 10 绝缘强度： 交流 50效值 2000V（直流 3000V）， 1 充电 电压调节范围： 高频开关 充电装置 在充电（恒流）状态下的电压调节范围和在浮充电及均衡充电（稳压）状态的电压调节范围如表 1。 表 1： 充电装置 输出电压调节范围 运行状态 电压调节范围（ 220V 或 110V 系统） 防酸式铅酸蓄电池 阀控式铅酸蓄电池 充电 (恒流 ) 充电 (稳压 ) 衡充电 (稳压 ) e：直流系统标称电压； 充电装置 额 定 电流 （ N 个工作模块） ； ：该 系 数整流 模块需 定制。 充电电流调节范围： 20 100额定值。 充电装置 稳流精度： 不超过 充电装置 稳压精度： 不超过 直流输出 纹波系数： （阻性负载） 。 整流模块 均流不平衡度： 不超过 3。 充电装置 满载效率： 92。 充电装置 功率因数： 音响噪声： 55 100000 小时。 8 交流配电单元 交流配电单元实现由交流 电源 输入到高频整流 模块的电源分配和保护 ，按交流进线 电源的 路数分 单路交流配电和双路交流配电两种类型 。 交流配电 电路 ： 图 4 为 单路输入交流配电单元 的 电路 ， 适用于一组充电装置由一路交流电源供电的系统；图 5 为双路输入交流配电单元的电路，适用于一组充电装置由两路交流电源供电的系统。 图 4 单路 输入 交流配电单元电路图 9 图 5 双路输入交流配电单元电路图 双路 电源 切换 ： 双路交流电源的 切 换 采用 电磁操作的 自动 转换 开关 实现 ， 自带机械联锁及电气联锁，即可手动操作也可自动操作。 通过 操作 手柄 用户可 对 转换开关 进行手动 切换 ，包括“ 合分 ” 和 “ 合 分 ”两 个 工作 位 置 ； 自动 操作 方式 下，由控制 电路 完成对两路 交流 进线 电源 的 监测和 自动切换控制 ， 具体的控制功能如表 2 所示 。 表 2： 双电源 自动 切换 控制功能表 电源状态 控制功能 一路 电源 二路 电源 自投自复 正常 正常 合分 ：一路 常用电源供电 故障 正常 分合 ： 切 换为 二路 备用电源供电 恢复正常 正常 合分 ： 恢复为 一路 常用电源供电 正常 故障 合分 ： 保持由 一路 常用电源 供电 正常 恢复正常 合分 ： 保持由 一路 常用电源 供电 三级防雷 保护： 交流配电单元 的输入设有三级防雷 措施： 其中 C 级防雷器 （ 40，安装在交流电源进线侧，作为第一级防雷保护措施，能绝大部分泄放雷击感应或开关操作产生的浪涌电流，限制过电压 幅值 。 D 级防雷器（ 20安装在 整流模块 交流分配母排侧，其作为第二级防雷保护措施，与第一级保护配合，能有效泄放残余的 浪涌电流，进一步限制模块侧的 浪涌电压，结合整流模块内的收 ，能将电涌冲击对整流模块的危害降至最小。 C 级防雷器模块设有状态指示窗口， 当模块失效时 窗口由绿色变为红色， 并输出告警信号 。 D 级防雷器设有状态指示灯，失效时指示灯熄灭 。 防 雷 保护断路器，避免防雷器因 失效过载 损坏线路 ，其辅助信号用于监视 开关状态 。 10 交流电源监测 ： 交流电压测量变送 仪表，用于监测交流工作电源 电压，当交流电源过压、欠压或缺相时，由电源系统的监控装置发出相应的告警信号 。 高频 开关 整流 器 高频开关 整流器的作用是将交流电变 换为直流电 ，一方面给 电池充电，同时提供直流系统的 经常负荷电流。 工作原理： 高频开关整流 器 的工作原理如图 7 所示： 图 7 高频开关整流 器 原理框图 如图 7 所示高频开关整流 器的主回路 包括 波、全桥整流、 正 、高频逆变、 高频 变压器、高频整流和 波，各部分的功能如下： 波 ： 抑制交流 输入侧的尖峰电压干扰 ， 将过电压冲击对整流模块的危害降至最小 ；阻断整流模块产生的高频干扰反向传输污染电网。 全桥整流 ： 采用 整流桥 直接将交流输入电压变换为脉动直流电 。 正 ： 单相 模块采用有源器件， 三相 模块 采 用无源器件，将 整流所得的脉动直流电转换成平滑的直流电，对 交流输入 电路的 功率因数 进行 校正 。 高频 变 换 ： 采用 关 功率 器件， 将输入直流电变换为脉宽可调的高频交流脉冲波 。 高频变压器 ： 将高频交流脉冲 波隔离、 耦合输出，实现交流输入与直流输出的电气隔离和功率传输。 11 高频整流 ： 采用快恢复二极管，将高频交流脉冲波变换为高频脉动直流电 。 波 ： 采用无源 件，将 高频脉动直流电 转换成平滑的直流电 输出 。 技术特点： 开关 变换： 开关变换全面 采用软开关技术 ，可大幅减小功率器件的开关损耗，提高转换效率；同时，由于电压变化率（ dv/和 电流变化率（ di/减小很多，功率开关器件承受的电应力较小，可靠性得到很大提高；另外，由于dv/ di/减小，高频开关电源产生的电磁干扰也有很大的改善， 通过全部电磁兼容（ 验， 被称为“绿色电源” 。 并联均流： 采用先进的平均值自动均流技术 ， 通过 均流母线 建立并联 模块电流反馈放大信号的电压平均值 ，它 表征总负载电流的平均值 。 将每个模块的电流反馈 信号电压与均流母线电压比较 ，通过误差 信号来适 当调 节模 块输出电压，从而 调节 其 输出电流，使各并联模块输出电流等于总负载电流的平均值，非常精确地实现自动均流 。 图 8 高频 开 关整流器 并联 均流电路原理 图 均流母线断开或开路都不会影响 整流 模块独立工作，但某一模块失效会使均流母线电压下降，因此对连接均流母线的电流反馈信号输出采用 了 继电器保护 ，保证 单 个模块故障不影响其它模块正常均流 输出 。 控制保护 ： 具有自动稳压、稳流 调节 ； 输出电压、电流整定 ； 无级限流调节 ；运行状态指示 ； 输出电压、电流显示 ； 输入过压、欠压、缺相保护，输出过压、过流保护， 模块过温保护 功能 。 安全 模式： 采用不依赖上位监控的 分 散控制工作方式， 正常时 整流模块 受上位监控的控制；在监控模块异常退出 或通信中断时，整流模块自动进入安全工作模式，按预先设定的安全电压值运行，保证系统 正常 的充电电压 输出 。 防尘 措施 ： 采用 可拆卸 的 防尘网 栅和 全隔离 的 防尘散热风道，对流空气 首先由网栅过滤，然后 通 过封闭的散热器风道 流出 ， 可以避免灰尘聚集到控制电路；模块1 ( 均 流 母 线 )P I D 调 节 P W M 控 制 D 调 节 P W M 控 制模块2保护模 块 N + 1P I D 调 节 P W M 控 制2 同时模块内的控制电路板经过 特殊的 三防喷涂处理，具有防腐、防霉和防尘的作用 ，可以有效 隔离 静电吸附 尘埃，防止绝缘破坏。 这些措施的应用充分保证了 模块工作的稳定性和可靠性。 温控调速： 模块的 轴流风机 转速 采用 温度调节 ， 大大延长 寿命达 10 年以上 。 端子接线： 采用后插拔连接器， 支持热插拔 维护，整流模块在不 断开 交流 输入与直流输出 的情况下 可以自由 插拔更换， 实现 安全 、 快捷 维护整流模块 。 模块 规格 ： 列整流模块 （ 单相输入， 关变换，工作频率 100 20V，额定输出电流 5A； 20V，额定输出电流 10A； 10V，额定输出电流 10A； 10V，额定输出电流 20A。 列整流模块 （ 三 相输入， 关 变换 ，工作频率 100 20V，额定输出电流 5A； 出电压 220V，额定输出电流 10A； 10V，额定输出电流 10A； 10V，额定输出电流 20A。 列整流模块 （ 三 相输入， 关 变换 ， 工作频率 50 20V，额定输出电流 20A； 20V，额定输出电流 30A； 20V，额定输出电流 40A； 10V，额定输出电流 30A； 10V，额定输出电流 40A； 10V，额定输出电流 50A。 22 系列整流模块 13 列整流模块 技术指标： 列整流模块的技术指标 参 见 表 3、 表 4 和 表 5。 表 3 列 整流模块技术指标 项目 技术指标 入特性 输入电压 154V 275V（单相二线，满足铁路 宽范围电压 要求） 交流频率 5010 功率因数 载效率 92 最大输入功率 出特性 电压调节范围 176V 286V 88V 143V 额定输出电流 5A 10A 10A 20A 最大输出电流 6A 11A 11A 22A 限流调节范围 1A 100%额定值 软启动时间 4 8 秒 稳压精度 不超过 稳流精度 不超过 纹波系数 峰峰值） 温度系数 1/） 保护特性 输入过压保护 281 3V 关机，可 自恢复，回差电压 3 9V 输入欠压保护 148 3V 关机，可 自恢复，回差电压 6 12V 输入缺相保护 关机，可自恢复 输出过压保护 295 5V 关机 ， 1 3 次 不可恢复 148 3V 关机， 1 3 次 不可恢复 输出欠压保护 170 4V 告警，回差电压 4V 85 2V 告警，回差电压 2V 输出过流保护 关机，可自恢复 输出 短路保护 电压 170 4V，回缩电流 40额定值，可自恢复 14 过温保护 75 5关机，温度降低后可自恢复 人机界面 码管 指示输出电压和电流，电压误差 1V，电流误差 色 运行”指示 黄色 保护”指示 红色 故障”指示 按键 设置模块运行参数，显示与给定校正 拨码开关 6 位：设置模块运行方式和通信地址 其它 冷却方式 风冷（防尘） 音响噪声 55形尺寸 2U 高 19 英寸机箱 表 4 列 整流模块 技术指标 项目 技术指标 入特性 输入电压 304V 456V（ 三相三线 ） 交流频率 5010 功率因数 载效率 92 最大输入功率 出特性 电压调节范围 176V 286V 88V 143V 额定输出电流 5A 10A 10A 20A 最大输出电流 6A 11A 11A 22A 限流调节范围 1A 100%额定值 软启动时间 4 8 秒 稳压精度 不超过 稳流精度 不超过 纹波系数 峰峰值） 温度系数 1/） 保护特性 输入过压保护 465 5V 关机，可 自恢复，回差电压 5 15V 输入欠压保护 295 5V 关机，可 自恢复，回差电压 10 20V 输入缺相保护 关机，可自恢复 输出过压保护 295 5V 关机， 1 3 次 不可恢复 148 3V 关机， 1 3 次 不可恢复 输出欠压保护 170 4V 告警，回差电压 4V 85 2V 告警，回差电压 2V 输出过流保护 关机，可自恢复 输出短路保护 电压 170 4V，回缩电流 40额定值，可自恢复 过温保护 75 5关机，温度降低后可自恢复 15 人机界面 码管 指示输出电压和电流，电压误差 1V，电流误差 色 运行”指示 黄色 保护”指示 红色 故障”指示 按键 设置模块运行参数，显示与给定校正 拨码开关 6 位：设置模块运行方式和通信地址 其它 冷却方式 风冷（防尘） 音响噪声 55形尺寸 2U 高 19 英寸机箱 表 5 列 整流模块技术指标 项目 技术指标 20220 30220 40220 30110 40110 50110 输入特性 输入电压 304V 456V（ 三相三线 ） 交流频率 5010 功率因数 载效率 92 最大输入功率 .9 .4 出特性 电压调节范围 176V 286V 88V 143V 额定输出电流 20A 30A 40A 30A 40A 50A 最大输出电流 22A 32A 42A 32A 42A 52A 限流调节范围 1A 100%额定值 软启动时间 4 8 秒 稳压精度 不超过 稳流精度 不超过 纹波系数 峰峰值） 温度系数 1/） 保护特性 输入过压保护 465 5V 关机，可 自恢复，回差电压 5 15V 输入欠压保护 295 5V 关机，可 自恢复，回差电压 10 20V 输入缺相保护 关机，可自恢复 输出过压保护 295 5V 关机， 1 3 次 不可恢复 148 3V 关机， 1 3 次 不可恢复 输出欠压保护 170 4V 告警，回差电压 4V 85 2V 告警，回差电压 2V 输出过流保护 关机，可自恢复 输出短路保护 电压 170 4V，回缩电流 40额定值，可自恢复 16 过温保护 85 5关机，温度降低后可自恢复 人机界面 码管 指示输出电压和电流，电压误差 1V，电流误差 色 运行”指示 黄色 保护”指 示 红色 故障”指示 按键 设置模块运行参数，显示与给定校正 拨码开关 6 位：设置模块运行方式和通信地址 其它 冷却方式 风冷（防尘） 音响噪声 55形尺寸 3U 高 19 英寸机箱 硅堆降压 装置 对于阀控 式 铅酸蓄电池直流系统，当 2V 单体电池的个数大于 104 只 （ 110V 系统大于 52 只 ） 时，充电装置对 蓄 电池组的充电电压将超过直流控制母线允许的变化范围（标称电压值的 110），因此在充电装置、蓄电池组与直流控制母线之间需要串联一个降压装置，把控制直流母线 的电压稳定在规定的范围内 。 工作原理： 硅堆降压装置 的工作原理如图 9 所示： 图 9 硅堆降压装置原理 图 如图 9 所示 硅堆降压装置 由降压硅堆（硅链）、执行继电器、控制单元和控制转换开关组成 ，各部分的功能如下： 降压硅堆是由多个大功率硅整流二极管串接而成，利用基本恒定的正向导通压 17 降作为调整电压，通过改变串入线路的硅堆数量获得适当的压降，达到电压调节的目的。相比于其它形式的电压调节方式，采用硅堆降压具有抗电流冲击能力大、安全、可靠的优点 。 降压硅堆分 4 节串联而成，在每节硅堆两端并接调压执 行继电器的常闭触点，若驱动执行继电器动作，令其触点断开，使该节硅堆串入线路，降压装置的电压降增大；反之，若执行继电器返回，其触点闭合把该节硅堆短接，使得串入线路中的硅堆节数减少，降压装置的电压降减小 。 控制转换开关 于选择调压控制方式，当开关手柄在 置时，硅堆 降压装置处于自动调压状态，硅堆 调压控制单元 据 控制母线电压的变化情况，驱动适当数量的执行继电器动作，保证控制母线的电压在正常范围内 。当开关手柄在 0位置时，硅堆 降 压装置处于旁路直通状态，此时的各节硅堆被执行继电器短接旁路 。 当开关手柄分 别在 45 180 位置时，硅堆降 压装置处于手动调压状态，此时开关手柄的不同操作位置，强制不同数量的执行继电器动作，实现手动调节控制 直流 母线的电压 。 隔离开关 在硅堆降压装置故障维护时，为直流控制母线提供一个旁路直通回路，保证直流控制母线连续不间断供电。 控制 保护： 堆调压 控制单元采用单片机电路， 实时监测直流 控制母线的电压，并与设定值进行比较，根据比较结果 控制硅堆的投入节数，保证直流控制母线的电压在规定的范围内 。 堆调压 控制单元实时监测降压硅堆各节的电压降，当投入线路中的某一节 硅堆出现开路时，调压控制单元自动闭锁与该节硅堆并联的继电器，使该节硅堆被短接旁路，保证直流控制母线不间断供电 。 装置规格： 220V 系列 硅堆降压装置 ： 流 20A，额定 电压 220V， 额定 最大调节压降 24V； 流 40A，额定 电压 220V， 额定 最大调节压降 24V； 流 60A，额定 电压 220V， 额定 最大调节压降 24V； 流 20A，额定 电压 220V， 额定 最大调节压降 32V； 流 40A，额定 电压 220V， 额定 最大调节压降 32V； 流 60A，额定 电压 220V， 额定 最大调节压降 32V。 110V 系列 硅堆降压装置： 0A，额定电压 110V，额定最大调节压降 12V； 18 0A，额定电压 110V，额定最大调节压降 12V； 0A，额定电压 110V，额定 最大调节压降 12V； 0A，额定电压 110V，额定最大调节压降 16V； 0A，额定电压 110V，额定最大调节压降 16V； 0A，额定电压 110V，额定最大调节压降 16V。 列 硅堆降压装置 技术指标： 列 硅堆降压装置 的技术指标 参见 表 6。 表 6 列 硅堆降压装置 技术指标 项目 技术指标 0A/30A/40A/30A/40A/30A/40A/30A/40A/30A/40A/30A/4定工作电压 220V 110V 工作电压范围 160 300V 80 150V 额定工作电流 20A 40A 60A 20A 40A 60A 耐受冲击电流 300A 600A 900A 300A 600A 900A 最大调节压降 24V/32V（额定值） 12V/16V（额定值） 额定动作电压 动作值： 228V，返回值： 216V 动作值： 114V，返回值： 108V 动作电压误差 作响应时间 1S 报警输出触点 5A/250）； 1A/220T=0） 控制单元人机界面 绿色 运行”指示 黄色 个：“第 1 4 节硅堆投入”指示 红色 个：“第 1 4 节硅堆开路”指示 转 换开关 选择调压控制方式：自动、旁路或手动 电流拓扑 ： 对于 60A 以上的硅堆降压装置，采用如图 10 所示的电流 拓扑 电路 。 19 图 10 60A 以上硅堆 降 压装置原理图 电流拓扑 可提供额定 100A、 200A、 400A 和 600A 四种规格 的 硅堆降压装置，其中 100A 的降压硅堆选用链式结构组件， 200A 及以上的降压硅堆选用热管式一体化二极管功率组件。 调压执行继电器选用 24V 直流接触器， 由 开关电源驱动 。具体的设备配置见表 7。 表 7 100A、 200A、 400A、 600A 硅堆 降 压装置 设备 配置 降 压装置额定参数 降压硅堆 直流接触器 开关电源 100A/320V 串 4 4 48B 4V 100A/420V 串 100A/310V 串 串 4V 100A/410V 串 200A/420V 00V 4 组 4 4 48B 4V 200A/410V 00V 2 组 4V 400A/420V 00V 4 组 4 4 48A 4V 400A/410V 00V 2 组 4V 600A/420V 00V 4 组 4 48A 4V 600A/410V 00V 2 组 4V 20 直流配电单元 直流配电单元是采用 隔离开关和 保护电器（熔断器或断路 器）实现由充电装置、蓄电池组、直流母线和馈电输出的配电 联接 。 系统 接线 ： 不同配置的直流系统 ，可 提供 多种 型式 的 系统 接线方案 来满足 运行 维护 要求 。不同 配置 直流系统 的 接线方案 单线图及其技术特点参见附录 一 ， 用户 可 根据不同工程 直流系统配置和 运行 维护 的 要求 ， 选择合适的接线方案 。 典型 系统 接线方案的 充电装置 和 蓄电池组输出 采用 负荷开关 隔离电器 ， 保护电器采 用 熔断器； 母线联络 回路 采用负荷开关 隔离电器 ， 直流馈电输出采用同时具有隔离和保护功能的 直流专用 断路器。 隔离 电器 ： 直流配电 回路的隔离电器 一般选用 Q 系列 隔离 开关，其 采用全封闭的壳体，开关的动 、 静 触头及灭弧系统均在封闭的壳体内，达到零飞弧。 Q 系列开关采用独特 的 自洁防熔焊 双断点触头系统 ， 动、静触头的运动是既有滚动又有滑动摩擦。一方面能清洁触头表面，以提高接触性能；另一方面，操作过程若熔焊即 将发生，摩擦就会增加，并把开始发生熔焊的针点滚断，从而有效防止触头熔焊的发生。此外 Q 系列开关 具有 弹簧储能 的 操作机构， 利用连杆机构过死点，靠弹簧力完成分、合动作， 使开关的动作是无关人力的，保证其 动作的可靠 与稳定 。 Q 系列开关配备一个由操作手柄和传动轴组成的多功能操动器： 操作手柄机构具有联锁功能：开关闭合时，开关柜门不能打开；开关柜门打开时，开关不能闭合。如果需要，也可以方便地取消联锁功能。 手柄在分断或闭合位置， 均可用挂锁锁住。 21 手柄与动触头之间的可靠机械配合，保证手柄的通断指示与触头的通断位置相一致。 隔 离 开关 可选 的型号 规格如下： 列 单投 隔离开关： 125A/160A/200A/400A/630A； 列 单投 隔离开关： 250A/630A/1000A/1250A/1600A； 列双投隔离开关： 125A/160A/200A/400A/630A； 列双投隔离开关： 250A/630A/1000A/1250A/1600A； 列熔断器组合隔离开关： 40A/63A/125A/160A/250A/400A/630A。 其中 双投隔离 开关 由 两个单投开关组合为 一体 ， 且 操作采用一个 手柄 ，具有三个 操作 位置 ： I 合 ， I 和 分， I 分 。操作 机构 保证 在 一 路 隔离 开关分断 后，另一路 隔离 开关才 能 闭合 。 Q 系列开关的新型触头系统 在故障电流通过时，防止触头分开的电动夹紧力会随着电流的增加而增加，因此 具备 很高的短路容量 ；另外分断过程 把电流 分配给每极的四个分断点 ，从而使开关具有很高的 极限分断能力，这种分配的结果又使燃弧时间和触头的发热都减小了， 大大 延长了触头的寿命。 保护电器： 作为 直流操作电源系统 的 经常负荷 与 事故负荷的供电电源 ， 充电装置 输出 和蓄电池组 输出 一般 采用具有 限流特性的 高分断能力 的 熔断器 。 而直流馈电输 出 及其 终端配电 网络 ，一般采用 同时 具有 过载长延时和短路瞬时保护特性 的 直流 断路器 ；为方便地实现选择性级差配合， 直流的主馈电输出 可采用具有短路短延时保护特性的直流断路器 。 熔断器： 熔断器选用具有高分断能力的 列产品， 熔断体可加装 报警熔断器 ，当熔 芯 熔断时继电器触点动作 告警 。 熔断器可选的型号规格如下： 列 ： 6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A/80A/100A/125A/160A； 列 ： 80A/100A/125/160A/200A/250A； 列 ： 125/160A/200A/250A/300A/315A/355A/400A； 列 ： 315A/355A/400A/500A/630A； 列 ： 800A/1000A/1250A。 直流小型 断路器 ： 直流小型 断路器 采用了专门的永磁场吹弧技术，确保直流电弧的可靠分断，分断能力 达 到 10上 。 直流小型 断路 器 可选 的型号 规格如下 ： 22 司 列 ： 4A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A； 施耐德 电气 列： 4A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A; 西门子 公司 5列： 4A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A； 上海良信 列 ： 4A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A； 北京人民电器 列： 3A/6A/10A/16A/20A/25A/32A/40A/50A/63A； 北京人民电器 列 (10三段保护 )： 16A/20A/25A/32A； 北京人民电器 列 (15三段保护 )： 16A/20A/25A/32A/40A； 北京人民电器 列 (20三段保护 )： 16A/20A/25A/32A/40A。 直流塑壳断路器 ： 直流塑壳 断路器 采用热磁式脱扣器， 其 直流 分断能力完全满足电力工程直流电源系统的短路容量要求 ， 分断能力达到 20上 。 直流塑壳 断路器 可选 的型号 规格如下 ： 司直流塑壳断路器 规格 参数 型 号 235566定电流 (A) 16 125 125,160 200,250 320,400 500 630 800 分断能力 (25 35 施耐德 电气 直流塑壳断路器规格参数 型 号 定电流 (A) 16 100 125,160 200,250 400 550 分断能力 (36 西门子 公司直流塑壳断路器 规格 参数 型 号 3定电流 (A) 10 63 32 100 32 160 16 160 200,250 315,400 500,630 分断能力 (20 30 32 上海良信电器直流塑壳断路器 规格 参数 型 号 定电流 (A) 10 63 16 125 160,200,250 315,350,400 400,500