IHF数控高频开关恒电位仪使用说明书.docx

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IHF数控高频开关恒电位仪使用说明书

IHF数控高频开关恒电位仪

使

用

说

明

书

雅合科技开展

2007-3

1.概述

IHF系列数控高频开关恒电位仪是最新式强制电流阴极保护电源装置。

它以IGBT为核心器件，采用先进的数字控制技术和高频开关电源技术完成功率转换。

与传统阴极保护电源〔磁饱和或可控硅恒电位仪〕相比，IHF型数控高频开关恒电位仪具有体积小、重量轻〔约为相控电源的1/5〕、功率因数高、纹波系数低、控制准确、便于联网等一系列无可比较的优势，是可控硅或磁饱和等传统恒电位仪的升级换代产品。

IHF系列数控高频开关恒电位仪用于土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、钢码头、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物的强制电流阴极保护系统，也可用于电镀、电解、金属外表处理等。

1.1产品型号

IHF-□/□

输出额定电压

输出额定电流

产品代号

示例：

IHF-50/36表示输出电流50A、输出电压36V的高频开关恒电位仪。

1.2参考规及标准

2177《电化学硅整流器、可控硅整流器》

GBT17478-1998《低压直流电源设备的特性和平安要求》

GB50057-942000年修订版《建筑防雷设计规》

GB8898-1997《电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的平安要求》

GB/T3108-1999《船体外加电流阴极保护系统》

CB*3220-1984《船用恒电位仪技术条件》

GB/T3859.1-1993《半导体变流器根本要求的规定》

GB/T191《包装图示储运标志》

GB1904-1996《电力变压器》

GB4208-1993《外壳防护等级〔IP代码〕》

GB13028《隔离变压器和平安隔离变压器技术要求》

GB7251.1-1997《低压开关和控制器》

GB/T4728《标注符号要求》

GB50057-98《结构防雷击保护》

Q/02YHK002-2005《IHF数控高频开关恒电位仪》

IEC76《Powertransformers》

IEC79《Electricalapparatusforexplosivegasatmospheres》

IEC742《Isolatingtransformersandsafetyisolatingtransformers》

IEC146《Semiconductorconverters》

IEC157《Lowvoltageswitchgearandcontrolgear》

IEC269《Lowvoltagefuses》

IEC117&617《RecommendedGraphicalSymbols》

IEC1024《Protectionofstructuresagainstlighting》

2.技术参数

2.1环境条件

1．环境温度-30℃~+45℃

2．湿度≤95%

3．无易燃、易爆和腐蚀性粉尘的场合

4．气压86～106kPa

2.2电气条件

交流恒电位仪对电网的要求

单相AC220V±20%

三相AC380V±20%三相四线

交流电源频率波动围

额定频率：

50Hz（60Hz）

频率波动围：

47.5Hz～63Hz

直流恒电位仪输入：

直流24V供电系统

其它供电形式遵照业主要求

2.3主要技术指标

1）恒电位仪有两种控制参比电位调节围可供用户选择：

一种控制参比电位调节围为：

-2500mV~1000mV

另一种控制参比电位调节围为：

-3000mV~0mV

电位控制精度：

≤±5mV

2〕参比输入阻抗≥2ΜΩ；

流经参比电极电流≤1µA

3〕半载输出纹波系数：

≤1％

4〕恒电流控制精度：

≤1%

5〕参比电位误差报警：

±50mV

6〕抗50Hz干扰：

≥30V〔参比与地之间〕

抗直流干扰≥24V

7〕支持双机自动切换

8〕在恒电位出现故障时，自动切换到恒电流工作状态。

9〕满载工作效率〔整机工作效率〕≥90％；

10〕断电测试功能：

通断时间可以由用户调整，缺省设置为通12秒，断3秒；

1〕运行参数自保持功能：

断电停止运行后，恢复供电后仪器在原设定参数下自动开场运行。

2〕运行数据存储，数据保存时间大于30年。

3〕支持远程模拟信号同步通断控制。

4〕支持远程模拟信号远传远控功能。

1〕绝缘电阻>50MΩ

2〕介电强度2000V〔输入对输出〕

3〕噪音≤45db

1〕温度保护：

恒电位仪机箱温度到达65℃，风机全速运行；温度到达85℃时，恒电位仪自动停机降温。

保护条件恢复到正常时，设备自动转入正常运行状态。

2〕电网保护：

交流恒电位仪的保护：

当电网电压超出额定30%时，恒电位仪停止运行。

保护条件恢复到正常时，自动转入正常运行状态。

直流恒电位仪的电源保护：

恒电位仪上电时，直流供电电压低于24V，设备不运行。

输入高压保护：

恒电位仪运行过程中，供电电压高于28V，设备停止运行，当供电电压恢复到27.5V时，设备自动转入正常运行状态。

输入低压保护：

恒电位仪运行过程中，供电电压低于21.5V，设备停止运行，当供电电压恢复到24V时，设备自动转入正常运行状态。

3〕限定保护：

输出电压限定额定输出电压×110%。

输出电流限定额定输出电流×110%。

参比电位限定-3000mV~0mV或-2500mV~1000mV〔根据客户要求二者选一〕。

4〕防雷击保护：

在恒电位仪的输入、输出、参比端有防雷击保护措施。

5〕参比抗干扰保护：

在参比端设有参比抗干扰保护，能保证参比端稳定工作。

6〕线路板三防〔防潮、防盐雾、防毒〕

3.工作原理

3.1交流恒电位仪工作原理

恒电位仪原理框图如以下图所示:

说明：

电网输入：

根据容量或者系统要求采用单相或三相输入。

工频整流：

工频交流变为工频脉动直流。

输入滤波：

脉动直流平滑和净化。

驱动单元：

PWM控制输出，直接控制IGBT。

逆变模块：

直流变换为高频交流，并通过控制开—关时间控制输出。

高频隔离变压：

用高频变压器完成输入与输出的隔离，保证用电平安，同时得到需要的电压等级。

高频整流：

高频交流变换为高频直流。

输出滤涉及采样：

高频脉动直流净化为高质量的直流。

同时完成输出电压和电流的采样，反应到中心控制单元

参比输入：

参比信号经本单元接入设备

参比信号隔离放大：

这是参比信号综合处理系统，通过隔离、放大等过程，参比的系统接线方式和信号强弱均不受限制。

本机控制及运行状态显示：

此处完成控制方式，电位、电流的设定，开、关机控制。

运行状态显示，包括电源显示、运行显示、故障显示。

中心控制单元：

各方数据和指令传入后，保证运行及输出。

同时将运行状态进展显示，并根据需要将运行状发送到远方控制中心。

恒电位运行模式如下：

参比电位信号经过参比信号隔离放大后进入中心控制单元。

中心控制单元根据采样反应的信号，分析比较输入参比电位和预置电位，计算所需发出的PWM信号的占空比，由PWM信号驱动IGBT,调整IGBT输出。

IGBT输出经过高频隔离变压，高频整流，最后经过输出滤波后输出所需的电压。

同时中心控制单元将运行状态在液晶屏上用中文显示，根据需要发送到远方控制中心。

恒电流模式类似恒电位运行模式，如下所示：

中心控制单元根据输出采样单元反应的电流信号与预置的电流信号比较，，计算所需发出的PWM信号的占空比，由PWM信号驱动IGBT,调整IGBT输出。

IGBT输出经过高频隔离变压，高频整流，最后经过输出滤波后输出预置的电流。

同时中心控制单元将运行状态在液晶屏上用中文显示，根据需要发送到远方控制中心。

3.2直流恒电位仪工作原理

恒电位仪原理框图如以下图所示:

说明：

电网输入：

输入电源DC24V。

输入滤波：

脉动直流平滑和净化。

驱动单元：

PWM控制输出，直接控制MOSFET。

MOSFET模块：

直流变换为高频交流，并通过控制开—关时间控制输出。

高频隔离变压：

用高频变压器完成输入与输出的隔离，保证用电平安，同时得到需要的电压等级。

高频整流：

高频交流变换为高频直流。

输出滤涉及采样：

高频脉动直流净化为高质量的直流。

同时完成输出电压和电流的采样，反应到中心控制单元

参比输入：

参比信号经本单元接入设备

参比信号隔离放大：

这是参比信号综合处理系统，通过隔离、放大等过程，参比的系统接线方式和信号强弱均不受限制

本机控制及运行状态显示：

此处完成控制方式，电位、电流的设定，开、关机控制。

运行状态显示，包括电源显示、运行显示、故障显示。

中心控制单元：

各方数据和指令传入后，保证运行及输出。

同时将运行状态进展显示，并根据需要将运行状发送到远方控制中心。

恒电位运行模式如下：

参比电位信号经过参比信号隔离放大后进入中心控制单元。

中心控制单元根据采样反应的信号，分析比较输入参比电位和预置电位，计算所需发出的PWM信号的占空比，由PWM信号驱动MOSFET,调整MOSFET输出。

MOSFET输出经过高频隔离变压，高频整流，最后经过输出滤波后输出所需的电压。

同时中心控制单元将运行状态在液晶屏上用中文显示，根据需要发送到远方控制中心。

恒电流模式类似恒电位运行模式，如下所示：

中心控制单元根据输出采样单元反应的电流信号与预置的电流信号比较，，计算所需发出的PWM信号的占空比，由PWM信号驱动MOSFET,调整MOSFET输出。

MOSFET输出经过高频隔离变压，高频整流，最后经过输出滤波后输出预置的电流。

同时中心控制单元将运行状态在液晶屏上用中文显示，根据需要发送到远方控制中心。

4.操作说明

4.1开机

1〕确认所有接线正确无误。

2〕合上恒电位仪市电断路器。

恒电位仪市电指示灯亮。

恒电位仪液晶屏先显示LOGO：

而后进入主界面，显示：

此时，恒电位仪已经进入工作状态。

注意：

恒电位仪进入的工作状态是上次断电前的状态，例如：

如果上次断电前，恒电位仪处于“恒电位〞的“运行〞状态，那么开机后，自动按照上次设定的参数开场运行。

此时“运行〞指示灯亮，液晶屏状态栏显示“恒电位〞、“运行〞，仪器应该有电流、电压的输出。

液晶屏显示图例如下：

如果上次断电前，恒电位仪处于“恒电位〞的“停止〞状态，那么开机后，恒电位仪仍然处于“恒电位〞的“停止〞状态，没有输出。

液晶屏显示图例如下：

“断电测试〞状态，在断电后不保存。

如果断电前是“恒电位〞的“断电测试〞，那么恢复上电后，恒电位仪运行在“恒电位〞模式。

液晶屏显示图例如下：

参比电位：

－0.850状态

预置电位：

－0.850恒电位

输出电压：

25.3运行

输出电流：

38.6

1〕确认所有接线正确无误。

2〕合上恒电位仪市电断路器。

3〕合上控制柜后部配电盘上的“总开关〞，电源指示灯亮。

4〕合上控制柜操作面板上的电源开关，电压表和电流表有显示，运行指示灯亮。

恒电位仪面板电源指示灯亮。

恒电位仪液晶屏先显示LOGO，而后进入主界面。

4.2关机

1〕按下恒电位仪操作面板上的“停止〞键。

恒电位仪停止指示灯亮，液晶屏状态栏显示“停止〞，恒电位仪停止输出。

液晶屏显示图例如下：

2〕断开恒电位仪市电断路器。

恒电位仪电源指示灯〔红色〕灭，液晶屏将没有显示，风机也停止工作。

1〕按下恒电位仪操作面板上的“停止〞键。

恒电位仪停止指示灯亮，液晶屏状态栏显示“停止〞，恒电位仪停止输出。

2〕断开控制柜操作面板上电源开关，控制柜操作面板上的恒电位仪停止指示灯亮。

恒电位仪电源指示灯灭，液晶屏将没有显示，风机也停止工作。

4.3恒电位运行

1〕将恒电位仪开机。

〔假设上次断电时是“停止〞状态，预置电位为－950mv〕

2〕“恒电位〞按键。

液晶屏显示图例如下：

注意：

方框表示光标位置，光标移动使用左右键，修改光标所在位置数值使用上下键。

3〕设置预置电位，设置操作通过按上下左右箭头完成。

液晶屏显示图例如下：

4〕按下“确定〞按键，恒电位设置完成，并保存预置电位值。

液晶屏显示图例如下：

5〕按下“运行〞按键，恒电位仪开场运行。

运行指示灯亮。

液晶屏显示图例如下：

4.4恒电流运行

1〕恒电位仪开机。

〔假设上次断电时是“停止〞状态，预置电流为30A〕

2〕按下“恒电流〞按键。

液晶屏显示图例如下：

3〕设置预置电流，设置操作通过按上下左右箭头完成。

液晶屏显示图例如下：

4〕按下“确定〞按键，进入恒电流运行。

此时可以继续调整电流输出大小，调整方式同上。

此时的调整，将直接改变恒电位仪的输出电流大小。

液晶屏显示图例如下：

5〕按下“返回〞或“确定〞键，返回主界面。

6〕按“运行〞键，进入恒电流运行状态。

液晶屏显示图例如下：

4.5断电测试

1〕按下“返回〞按键，返回主界面。

2〕如果需要在“恒电位〞模式下进展断电测试，那么先将恒电位仪调整到恒电位模式。

调整方式参见上面第三条“恒电位运行〞。

3）按下“测试〞按键，测试指示灯亮，设备转入断电测试工作状态。

初始设置断电参数为“手动恢复〞、“通电时间〞12秒、“断电时间〞3秒。

观察运行指示灯和停止指示灯交替点亮，运行指示灯亮12秒，然后停止指示灯灯亮3秒，如此循环。

液晶屏显示图例如下：

4〕要求人工停止测试，可以再次按下“测试〞按键。

注：

当停止指示灯亮时，设备停止输出，运行指示灯亮时，设备运行在设定状态，通过观察控制电位值变化过程分析保护效果及参比电极取样是否正常。

4.6菜单功能简述

除启动断电测试功能外，其他功能全部在菜单中都有，用户同样可以在菜单中完成上述功能的操作。

进入前面所述相关功能后，其操作与前面介绍的流程一样。

以下仅就不同之处加以说明。

1〕进入“菜单〞——按“返回〞键使恒电位仪回到主界面，按下“菜单〞按键，进入菜单。

液晶屏显示图例如下：

2〕进入“工作模式〞子菜单——按上下箭头键，移动光标到“1.工作模式〞，按下“确定〞键，进入子菜单。

液晶屏显示图例如下：

3〕数据采样——按上下箭头键，移动光标到“2.数据采样〞，按下“确定〞键，进入子菜单。

液晶屏显示图例如下：

按键，液晶屏显示图例如下：

通过设置，可启动自动采样及采样时间。

如启动自动采样。

先进入数据采样子菜单，液晶屏显示图例如下：

光标在“1.自动采样〞，按向右箭头键，“停用〞改为“启用〞，表示启用自动采样。

液晶屏显示图例如下：

数据采样

1．自动采样：

启用

2．采样时间：

停用

3．文件目录浏览

按键，移动光标到“2.采样时间〞，液晶屏显示图例如下：

按“确定〞键，移动光标到“停用〞，液晶屏显示图例如下：

此时，按“停止〞键，“停用〞改为时间设置。

液晶屏显示图例如下：

数据采样

1．自动采样：

启用

2．采样时间：

00：

00：

00

3．文件目录浏览

按左右箭头键在时分秒之间进展切换，按上下箭头键进展时间设置。

4〕通讯设置——按上下箭头键，移动光标到“3.通讯设置〞，按下“确定〞键，进入子菜单。

液晶屏显示图例如下：

按确定键，进入地址设置，设置本机地址。

显示如下：

按上下箭头进展数值设置，按左右箭头在各位间进展切换。

设置好地址后，按确认键返回“本机地址〞，按向下箭头进入“奇偶校验〞，显示如下：

通讯设置

本机地址：

0000

奇偶校验：

无

按确认键进入校验设置区。

根据程序要求按上下箭头选择奇或偶或无。

设置完成后，按确认键返回运行界面，通讯设置完成。

5〕时间设置——按上下箭头键，移动光标到“4.时间设置〞，按下“确定〞键，进入子菜单。

液晶屏显示图例如下：

按键，液晶屏显示图例如下：

6〕报警设置——可以手工设置启动或关闭报警功能。

7〕改变断电测试参数——按上下箭头键，移动光标到“6.测试设置〞，按下“确定〞键，进入子菜单。

液晶屏显示图例如下：

测试设置

1．测试模式：

手动

2．开场日期：

2004-12-12

3．开场时间：

00：

00：

00

8〕厂家设置功能为厂家校准参数用，未经许可，请不要使用。

以免将参数调乱，影响仪器正常工作。

9〕设备编号——按上下箭头键，移动光标到“8.设备编号〞，按下“确定〞键，进入子菜单。

液晶屏显示图例如下：

10〕专家参数——按上下箭头键，移动光标到“9.专家参数〞，按下“确定〞键，进入子菜单。

液晶屏显示图例如下：

按“确定〞键，恢复专家参数成功。

液晶屏显示图例如下：

要设置专家参数时，进入主菜单，移动上下箭头键，移动光标到“2.设置专家参数〞，按“确认〞键，进入设置专家参数提示框。

液晶屏显示图例如下：

按“确认〞键，设置专家参数成功。

液晶屏显示图例如下：

专家参数

设置专家参数成功

说明：

“恢复专家参数〞用于恢复上次保存的设置容。

“设置专家参数〞用于保存已经设置好的参数。

11〕测试存储——按箭头键，移动光标到“A.测试存储〞，按下“确定〞键，进入子菜单。

液晶屏显示图例如下：

4．采样间隔：

030毫秒

5．采样组数：

1000次

说明：

“测试存储〞用于断电测试数据采样参数的设置。

12〕反应控制——根据恒电位仪负载不同，通过调整反应参数，实现反应速度的变化。

未防止将参数调乱，影响仪器正常工作，未经许可，请不要使用。

4.7设备报警

电位超限报警：

如果控制电位超过预置电位±50mV时，仪器显示电位超限报警，液晶屏状态栏显示“R〞。

液晶屏显示图例如下：

电流超限报警：

如果输出电流超过额定电流的105％时，仪器显示电流超限报警，液晶屏状态栏显示“C〞。

液晶屏显示图例如下：

电压超限报警：

如果输出电压超过额定电压的105％时，仪器显示电压超限报警，液晶屏状态栏显示“V〞。

液晶屏显示图例如下：

温度过高报警：

如果机温度过高，系统将由于温度保护而自动停机，停机同时，仪器显示温度过高报警，液晶屏状态栏显示“T〞。

液晶屏显示图例如下：

由于温度过高报警时，系统因温度保护停机，一般会导致参比电位达不到预置电位，因此，此时将有两个报警同时显示。

〔所有报警都是声光报警，并在液晶屏上显示报警的原因〕

4.8外部同步通/断控制

说明：

此功能非标准功能，需根据客户要求订制。

1）必须在恒电位仪上电后才能承受外部通/断控制。

2）在恒电位仪上电状态下，发DC0到DC24V的变化信号控制恒电位仪运行或发DC24V到DC0V的变化信号控制恒电位仪停止工作。

3）恒电位仪同步通/断端口悬空、或保持低电平DC0V、保持高电平DC24V时，恒电位仪仅受其本身的面板控制。

1）假设恒电位仪在恒电流运行状态时，发DC0到DC24V的变化信号给同步通/断端口，恒电位仪仍保持运行。

液晶屏显示图例如下：

假设发DC24V到DC0V的变化信号给同步通/断端口，恒电位仪停止工作，相应的运行指示灯熄灭。

液晶屏显示图例如下：

此时，假设发DC0到DC24V的变化信号给同步通/断端口，恒电位仪运行。

液晶屏显示图例如下：

2〕假设恒电位仪在断电状态时，无论发任何变化信号给通/断端口，恒电位仪仍不能运行。

即恒电位仪断电状态，不接收外部同步通/断控制。

5.平安考前须知

IHF系列高频开关恒电位仪在设计上符合IEC1010〔国际电工委员会公布的平安标准〕，在使用前，请先阅读平安考前须知：

1）恒电位仪设计额定输入电压波动围为额定电压20％。

如果市电电网电压波动围大于20％，请在订货时声明。

2）接地螺栓要可靠连接，以确保接地良好。

3）应严格按照接线要求进展线路的连接。

4）恒电位仪和控制柜的输入输出接线时，接线端子一定要注意绝缘，以免碰到机壳，导致漏电或短路。

5）应保证恒电位仪正常散热，恒电位仪后面板应距墙300mm以上。

6）由于机有高压，非专业人员不得翻开机箱，以免发生危险。

6.故障分析与处理

恒电位仪没有输出时，应按照以下顺序检查：

1）检查恒电位仪是否有报警。

2）检查是否停电〔配电面板上的红色市电指示灯是否亮〕。

3）检查运行指示灯〔绿色〕是否亮，液晶屏上状态栏是否显示运行。

如果不亮，液晶屏也没有显示，那么检查恒电位仪市电断路器是否合闸。

4）检查恒电位仪及控制柜输出端子是否连接可靠。

5）检查控制参比是否连接可靠，且控制参比自身工作正常。

6）检查散热风机是否正常工作。

7）检查环境温度是否超出恒电位仪允许围。

假设有双机自动切换控制器及外部同步通断功能时，继续检查以下两项：

8）检查双机自动切换控制器相应指示灯是否显示正常。

如果显示不正常，那么将控制开关打到“手动〞，改用控制柜后部配电盘上的手动切换开关进展控制。

9〕检查外部同步通断控制信号是否为0V－24V上升沿。

如果以上都正常，但是恒电位仪仍然没有输出，请速与我们联系。

警告：

由于机有高压，所以非授权专业人员，不得翻开机箱进展检修，以免发生危险。

7.维护与保养

日常仪器的使用与维护，应保持仪器外表的清洁。

每月用干的毛刷清理百叶窗和风机罩上的灰尘，清理时应停机。

注意：

清洁仪器时不得用湿的抹布。

附表：

数控高频开关型恒电位仪与相控型恒电位仪比照表

数控高频开关恒电位仪

相控型恒电位仪

控制方式

数字控制

模拟控制

数据存储

自动记录本机运行数据

无

无线数据远程通讯

有

无

多机联网

支持几乎无限多台恒电位仪联网使用

少量/无

可维护性

模块化结构，维护简便

必须现场维护

特征器件

DSP、CPLD、AVR、FLASH、IGBT、MOSFET，快恢复二极管，高频磁性材料

普通二极管，可控硅，工频变压器

效率

>90%

<70%

体积\重量

小约为相控恒电位仪的1/5，可单人搬运

大需起重机械搬运

结构形式

台式、卧式、壁挂式

柜式

控制精度

误差≤1%

误差1%～3%

纹波系数

1%以〔全围〕

10%〔50%额定输出〕

功率因数

>0.9

<0.7

电网适应能力

输出性能受电网波动影响小

电网变化超出10%，输出稳定度降低，纹波增大

附图一IHF恒电位仪操作面板示意图

说明：

1）薄膜按键：

共有12个按键，它们是：

运行停止恒电位

菜单恒电流

确定返回测试

注意：

面板上“菜单〞的位置是“菜单〞键的位置。

“测试〞键用于启动和停止断电测试。

2）液晶屏显示运行数据。

包括控制电位、输出电压、输出电流等。

指示灯：

市电指示灯、运行指示灯、停止指示灯、通讯指示灯、测试指示灯、告警指示灯、状态指示灯。

附图二IHF恒电位仪前后面板示意图

说明：

恒电位仪操作面板

百叶窗

市电断路器

市电输入插座

铭牌

参比接线端子

输出端子-〔阴极〕

输出端子+〔阳极〕

风机罩

接地螺栓

附表三12芯航空插头接线顺序表

12芯航空插头〔通讯〕

1（RS485-B）

J4-1（面板TGP