FX模块说明书.docx
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FX模块说明书
谐振式高频开关整流模块
（FX22010技术手册）
国电南京自动化股份有限公司
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15
第一章概述
一、前言
当前我国电力系统使用的直流系统大部分采用传统的全桥软开关技术，开关频率是一个恒定值，只在某个输出电流值实现了软开关技术。
采用PWM控制方式，其电流波形为三角形，谐波干扰较大。
使得模块的效率、纹波、电磁辐射、热辐射、噪声等方面不尽人意。
我公司研制开发的FX系列智能化操作电源，是专为电力系统研发的新型“四遥”高频开关整流模块。
模块采用世界领先的“谐振电压型双环控制的谐振开关电源技术”，其特点是开关频率是从90K—40K之间随着负载增大而变化，真正实现了全负载范围内软开关技术，DC/DC变换器控制信号是由谐振控制环路提供，与主回路实现谐振，电流波形为纯正弦波，谐波干扰极小，变压器损耗也小，没有更高的高频谐波。
具有体积小、重量轻、效率高、独家实现输入端最大谐波电流含有率≤21%及8项电磁兼容测试合格等显着特点。
二、系统性能特点
模块化设计，N+1热备份，可平滑扩容。
监控功能完善，高智能化，采用大屏幕液晶汉字显示，声光告警。
全智能设计，对系统的各组成部分：
交流配电、整流模块、直流馈电实现全参数本地及远端监控；主要监控量有：
模块的开/关机、充电方式、输出电压调节、输出限流点整定、双路交流自动切换、电池自动管理。
监控系统配有标准RS—485接口，方便接入自动化系统，实现“四遥”及无人值守。
对蓄电池自动管理及自动维护保养：
实时监测蓄电池组的端电压，充、放电电流，自动控制均、浮充以及定期维护性均充。
具有电池温度补偿功能。
模块可带电插拔，更换安全方便。
三、模块的主要特点
效率高，模块效率可达到94%~95%。
重量轻，220V/10A、110V/20A自冷模块仅为9kg。
体积小220V/10A、110V/20A自冷模块外形尺寸仅为深329×高230×宽134mm。
采用“三相无源功率因数校正电路”，输入无中线，功率因数可达。
采用隔离自主均流，并机不均流度＜±3%，可保证二十台以上模块良好并机。
模块内置直流输出隔离二极管，用户无需外设。
模块具有RS—485接口，122×32双行汉字液晶显示，键盘操作，人机界面友好，具有通信，数据显示，数据校准，均浮充转换，过流和故障报警等功能。
四、模块的主要功能
1、保护功能
输出过压保护：
输出电压过高对用电设备会造成灾难性事故，为杜绝此类情况发生，我公司的智能高频模块内有过压保护电路，出现过压后模块自动锁死，相应模块故障指示灯亮，故障模块自动退出工作而不影响整个系统正常运行；过压保护点设为320V±5V或者160V±3V。
输出限流保护：
每个模块的输出功率受到限制，输出电流不能无限增大，因此每个模块输出电流最大限制为额定输出电流的倍，如果超负荷，模块自动调低输出电压以保护模块。
短路保护：
本模块采用回缩下垂限流方式，模块输出特性如图1-1，输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零，限制短路电流在额定输出电流的15％以下，此时模块输出功率很小（几十瓦），以达到保护模块和用电设备的目的。
模块可长期工作在短路状态，不会损坏，排除故障后模块可自动恢复工作。
模块并联保护：
每个模块内部均有并联保护电路，绝对保证故障模块自动退出系统，而不影响其它正常模块工作。
模块并机输出示意图如图1-2所示。
图1-2模块并机输出示意图
过温保护：
过温保护主要是保护大功率变流器件，这些器件的结温和电流过载能力均有安全极限值，正常工作情况下，系统设计留有足够余量，在一些特殊环境下，如环境温度过高，模块检测散热器温度超过85℃时自动关机保护，温度降低到75℃时模块自动启动。
过流保护：
过流保护主要保护大功率变流器件，在变流的每一个周期，如果通过电流超过器件承受电流，关闭功率器件，达到保护功率器件的目的。
过流保护可自动恢复。
2、测量功能：
测量模块输出电压和电流以及模块的工作状态，并通过液晶屏显示，使用者可以直观方便的了解模块和系统工作状态。
3、故障报警功能：
在模块出现故障时模块会发出声光报警，同时液晶屏上显示故障信息，用户能方便的对模块故障定位，便于及时排除故障。
4、设置功能
模块输出电压设置：
通过液晶屏和按键设置模块的输出电压；根据设置的模块工作母线、模块充电状态、浮充电压、均充电压、控母输出电压等参数确定模块的输出电压。
无级限流：
通过监控系统可在10%-100%额定电流内任意设置限流点，限流点通过液晶屏和按键设置，根据模块母线设置、输出限流等参数确定模块输出限流。
状态控制：
可控制模块的开/关机、均/浮充电压转换。
5、校准功能
模块电压显示校准：
通过液晶屏和按键校准模块电压显示；操作方法见“模块操作说明”。
模块电流显示校准：
通过液晶屏和按键校准模块电流显示；操作方法见“模块操作说明”。
模块输出电压校准：
通过液晶屏和按键校准模块输出电压；操作方法见“模块操作说明”。
模块输出限流校准：
通过液晶屏和按键校准模块输出限流；操作方法见“模块操作说明”。
6、通讯功能：
模块通过RS-485和主监控之间通讯，主监控通过通讯实现模块参数设置，采集模块工作参数，控制模块工作状态。
五、技术指标
型号
项目
FX22010
FX22020
FX11020
FX11040
输出电流（A）
10
20
20
40
功率（KW）
3
6
3
6
重量（kg）
9
17
9
17
冷却方式
自然冷却
内部散热器温升
≤30℃
输入电压
范围（VAC）
最小值
323
典型值
380
最大值
475
输出可调范
围（VDC）
最小值
180
95
典型值
242
120
最大值
300
150
稳压精度
±%
稳流精度
±1%
输入功率因数
≥
充电机效率（效率）
≥94%
最大可闻噪声（dB）
50
存储温度（℃）
最小值
-40
典型值
25
最大值
60
工作环境温度（℃）
最小值
-10
典型值
25
最大值
40
并机不均流度
±3%
启动延时（秒）
3~12
纹波系数
≤%
负载等级
Ⅰ级（100%）的额定输出电流时连续工作
自动限流特性
输出电流超过输出限流设定值时，恒流输出，输出电流不会增大
输出过压保护
输出电压超过320±5VDC自动停止输出,以防损坏设备
输出电压超过160±3VDC自动停止输出,以防损坏设备
输出短路保护特性
输出短路时，模块自行保护，以防损坏,排除故障可自动恢复工作。
注：
稳压精度不包含内置隔离二极管的影响。
FX110／FX220系列智能模块特点及技术参数：
六、型号命名
FX
系列号
第二章模块构成
一、模块的工作原理
电力用智能模块原理框图
二、模块外观及外形尺寸
FX22010、FX11020两种智能型自冷模块外形尺寸，详见下图
前面板示意图后面板示意图
整机效果图
注意
未经许可，严禁擅自打开模块外壳。
否则，由此造成的设备损坏以及人身伤害瑞虹达公司概不负责。
同时，由此造成的技术秘密的泄漏，瑞虹达公司保留追究相关法律责任的权利。
三、模块的安装
FX22010、FX22020、FX11020、FX11040、四种模块组合接插件（DL29T）线号定义如下图所示：
交流输入：
380VAC
50HZ
直流输出：
220VDC
10A
PIN1：
UA
PIN2：
UB
PIN3：
UC
PIN4：
接大地
PIN26：
DC+
PIN27：
DC-
PIN16：
均流信号
PIN8：
RS485-A
PIN20：
RS485-B
一体化插座管脚分布
一体化插座管脚说明：
信号名称
引脚号
信号定义
特性说明
交流输入
1
UA相输入
模块的交流电源输入端，输入方式为三相三线制。
2
UB相输入
3
UC相输入
4
接大地
为模块的保护地引出端，内部已经和模块外壳连接。
通讯接口
8
RS485-A
弱信号端，模块和上级设备的通讯接口，为串行异步传输模式，通信方式为RS485。
20
RS485-B
均流接口
16
均流信号
弱信号端，两个或者两个以上的模块输出并联时，需要将此端并联，以实现模块均分负载功能。
直流输出
26
DC+
模块的直流输出正极端，输出和机壳之间隔离。
27
DC-
模块的直流输出负极端，输出和机壳之间隔离。
注意
插座第4脚应连接大地（系统外壳），按照标准采用黄绿色导线。
备注：
①未注明的端子为空，不接线。
②模块的上、下、左、右要求有良好的自然通风环境。
注意
严禁将模块水平安装到系统上！
模块热插拔设计
对模块本身来说，模块不具备热插拔功能。
模块能够热插拔的条件是模块输出端串接隔离二极管，以防止系统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。
对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后才能再次插上，否则在重复插拔的过程中，将导致模块损坏。
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！
模块电源配电设计
为了方便充电模块的单个维护，模块交流输入进线处应分别设置单独的空气开关。
模块不应直接连接到系统交流母线上，推荐空开额定容量为16A。
4．均流通讯线设计
电缆长度根据实际的设计柜体来选择。
电缆一般选择四芯屏蔽电缆，也可以选择非屏蔽电缆。
注意
在选择多芯电缆时，对于多余的电缆请不要作任何连接，否则可能导致通讯质量的下降，造成通讯中断的故障。
四、操作说明
A．键盘及显示说明
--设置键——改变显示状态
--光标键——移动光标
--加减键——改变设置值，校准调节
B．操作流程
1、主界面（基本信息显示页）：
显示模块输出电压、电流、开/关机状态、均充、浮充状态。
开机后，模块进入主界面：
（主界面与母线选择方式有关）
若参数设定中，母线选择项设定为合母一段或合母二段，则显示图一，如果母线选择设定为控母电压则显示图二：
在主界面下按“设置”键进入“菜单主操作界面”（详见主菜单）；按“▲”键进入“本机版本界面”；按“▼”键进入“故障查询界面”（详见故障告警和故障查询）；按“＋”或“－”键则没有任何动作。
2、主菜单：
主界面下按设置键进入主菜单（图三），移动光标选择所需要操作的项目，再次按设置键进入所选项，按“＋”或“－”键则返回主界面。
3、参数设置页：
4、进入菜单主操作页面，光标移动“设置”位置，按设置键确认后进入参数设置状态。
5、
母线：
控母◆
地址：
01
供电母线的定义
6、模块地址的设置
7、工作母线设置：
光标移到“母线”项，按“+、-”键改变工作母线。
此项应根据模块实际供电情况正确选择，否则输出电压会不正确。
可选项有合母“一段”、“二段”供电、“控母”供电。
8、地址设置：
光标移到“地址”项，模块地址从1号开始连续编号，编号不能重复，重复会造成通讯故障，按“+、-”键改变模块地址。
浮充：
243V◆
均充：
252V
浮充、均充电压设置
浮充电压设置：
光标移到“浮充”项，按“+、-”键改变浮充电压值；浮充电压在模块选择为合母“一段”、“二段”供电、“浮充”时作为模块的输出电压；浮充电压不能大于合母过压值。
均充电压设置：
光标移到“均充”项，按“+、-”键改变均充电压值；均充电压在模块选择为合母“一段”、“二段”供电、“均充”时作为模块的输出电压；均充电压不能大于合母过压值。
控母：
220V◆
过压：
280V
控母输出电压设置
合母过压值设置
控母输出电压设置：
光标移到“控母”项，按“+、-”键改变控母输出电压值；控母输出电压在模块选择为“控母”供电时作为模块的输出电压；控母输出电压不能大于242V。
合母过压设置：
光标移到“过压”项，按“+、-”键改变输出电压过压值；合母电压过压值在模块选择为合母“一段”、“二段”供电时作为模块的输出电压过压报警门限；合母过压值不能大于320V。
限流1：
10.0A◆
限流2：
10.1A
合母一段限流点设置
合母二段限流点设置
合母一段限流点设置：
光标移到“限流1”项，按“+、-”键改变合母一段限流值；合母一段限流在模块选择为合母“一段”供电时限制模块的最大输出电流；合母一段限流值在1.0A-10.1A可调。
合母二段限流点设置：
光标移到“限流2”项，按“+、-”键改变合母二段限流值；合母二段限流在模块选择为合母“二段”供电时限制模块的最大输出电流；合母二段限流值在1.0A-10.1A可调。
波特率：
9600◆
保存
通讯速率的设置
保存设置参数
通讯速率设置：
光标移到“波特率”项，按“+、-”键改变波特率值；波特率在9600、4800、2400、1200四种速率中切换。
保存设置信息：
光标移动到“保存”项，按“设置”键保存设置参数并退回到基本信息显示页；保存数据掉电后不丢失。
不保存返回：
光标在除“保存”项任何位置，按“设置”键退回到基本信息显示页，此时参数修改无效，模块调用原有参数运行。
9、测控校准页：
进入菜单主操作页面，光标移动“校准”位置，按设置键确认后进入校准控制状态。
特别提示：
“做模块校准时应遵循先调控制、后调测量的顺序原则”
控制：
243V
保存◆
控制校准：
通过“+、-”键来调整模块的实际输出与控制显示的电压相符
电压控制校准：
光标移动到电压“控制”校准项，此时显示电压为当前模块设置工作电压，测量模块输出电压，按“+、-”键，模块输出电压会相应升降，显示则不变，调节要求输出电压与显示电压相符，调节完成后移动光标到“保存”位置，按“设置”键保存。
测量：
240V◆
测量：
8.1A
测量校准：
校准模块电压、电流显示值与模块实际输出值相符
测量电压校准：
光标移动到“测量”电压校准项，测量实际输出电压，按“+、-”键调整显示值为实际测量值，移动光标到“保存”位置，按“设置”键保存。
测量电流校准：
光标移动到“测量”电流校准项，测量实际输出电流大于模块额定电流的（50%），按“+、-”键调整显示值为实际测量值，移动光标到“保存”位置，按“设置”键保存。
不保存返回：
光标在除“保存”项任何位置，按“设置”键退回到基本信息显示页，此时校准修改无效，模块调原有校准参数运行。
10、开关机
在主界面下按“设置”键进入主菜单，按光标键移动到“运行”项（如图四）：
按设置键后屏幕显示：
关机确认
按其他键则返回主界面，保持开机状态。
再次按“设置”键则模块进入关机状态，界面回到主界面：
在主界面下按“设置”键进入主菜单，按光标键移动到“关机”项：
设置关机◆
校准浮充
再次按“设置”键则模块进入开机状态，。
11、均浮充转换
当母线选择设为合母一段或合母二段时，模块具有均浮充转换功能。
●在浮充状态下按“设置”键进入主菜单，按光标键移动到“浮充”项：
设置运行
校准浮充◆
按设置键后屏幕显示：
均充确认
按其他键则返回原来界面，保持浮充状态。
再次按“设置”键则模块转入均充状态，界面变为均充状态界面：
252V运行
8.2A均充
●在均充状态下按“设置”键进入主菜单，按光标键移动到“均充”项：
设置运行
校准均充◆
按设置键后屏幕显示：
浮充确认
按其他键则返回原来界面，保持均充状态。
再次按“设置”键则模块转入浮充状态，界面变为浮充状态界面：
243V运行
7.8A浮充
12、故障报警和故障查询
故障报警当发生故障时，产生声光报警并弹出报警界面，显示当前故障：
输入异常告警
交流输入异常，导致模块不能正常工作。
包括交流输入过压、欠压、缺相。
输入异常
过压报警
模块输出电压超过了过压报警设定值。
过压报警
欠压报警
模块输出电压低于了欠压告警设定值。
欠压报警
过温保护
模块温度超出了正常的温度工作范围，导致停止工作。
过温保护
输出过压保护
模块的输出电压超过模块的额定输出电压范围，模块自我保护关机。
过压保护
当故障没有消失时，只有按“设置”键才可以使蜂鸣器消声并回到主界面，但故障灯会一直闪烁直到故障消失；若不按“设置”键，则只有等到故障消失后：
界面消失，故障灯灭，蜂鸣器消声；
故障查询
在主界面下按“▼”会出现故障查询界面。
无故障
正常
显示：
输入异常
显示同输入异常报警时所弹出界面。
过压告警
显示同过压告警时所弹出界面。
欠压告警
显示同欠压告警时所弹出界面。
过温告警
显示同过温告警时所弹出界面。
输出过压保护
显示同过温告警时所弹出界面。
以上界面按任何键都会回到主界面。
第三章 使用环境
1、在海拔2000米以下工作。
2、环境温度不低于-10℃，不高于+40℃，设备存储的环境温度允许为-40℃~+60℃。
3、环境最大相对湿度不超过90%（环境温度25℃）。
4、运行地点无导电尘埃，没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸气。
5、在室内场合下使用。
6、不符合以上条件的特殊使用单位应定货时提出，以保证本产品能够可靠地工作。
模块使用注意事项:
模块均流
均流指的是连接到同一母线上的模块输出相同电流以均分负载。
模块出厂前已经经过严格的均流调试，在模块工作于自动控制方式下，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。
系统存在控制模块时，控制模块和合闸模块之间只能连接通信电缆，不能连接均流电缆。
任何情况下，充电模块和监控模块之间只连接通信电缆。
注意
充电模块与系统在结构上为松散连接，系统运输时必须将充电模块拆下，单独包装发运。
否则，将可能造成充电模块损坏。
如果发现模块之间严重不均流，采用下述的排除方法，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：
首先，逐个模块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。
如果都正常，按以下步骤查找故障模块。
1．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。
2．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。
3．用万用表的直流电压档测量充电模块的正负均流母线的之间的电压，正常情况下应为～左右。
4．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，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上！
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