文档介绍：直流系统
第一节:直流系统概述
一、直流系统的作用及重要性
为供给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等直流负荷,发电厂及变电站应装设由蓄电池供电的直流系统。直流系统的用电负荷极为重要,对供电的可靠性要求很高。直流系统的可靠性是保障电厂及变电站安全运行的决定性条件之一。
二、定义及基本概念
1充电机:由充电模块及相应的测量、保护、操作、监控器等组成的高频开关电源装置。
2整流模块:提供电池所需电压输出的AC/DC智能高频开关变换器,其输出连接在直流母线和电池母线上。基本功能是输出稳定的直流电源。
3浮充电:充电装置的输出端并接着电池及负载,以恒压充电方式工作。充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池充电,以补充蓄电池的自放电,使蓄电池以满容量的状态处于备用。
4均衡充电:简称均充,是为了补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象,使其恢复到规定的范围内而进行的充电。
5恒流限压充电:简称恒充,先以恒流方式进行充电,当蓄电池端电压上升到限压值时,充电装置自动转换为恒压充电,直到充电完毕。
6电源监控模块:用于监控、管理直流系统设备各种参数和工作状态的装置。
7绝缘监测仪:实现系统母线和支路的绝缘状况监测,产生告警信号并上报数据到监控模块,在监控模块显示故障详细情况(无论是母线平衡接地,还是不平衡接地;同一支路的单侧接地,还是正负极同时接地;不同支路的单侧接地还是双侧同时接地;以及所有支路的混合接地;都可做出正确判断)
8电池巡检仪:支持单体电池电压监测和告警;对电池端电压,充放电电流,电池房温度及其他参数做实时在线监测
整流模块
一、整流模块的工作原理
图2-1 高频整流模块原理框图
如图2-1所示高频开关整流模块的主回路电路包括EMI滤波、全桥整流、PFC校正、高频逆变、高频变压器、高频整流和LC滤波,各部分的功能如下:
EMI滤波: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。
PFC校正: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MOSFET或IGBT开关功率器件,将输入直流电变换为脉冲宽度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。
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。
LC滤波:采用无源LC器件,将整流所得的高频脉动直流电转换成平滑的直流电。
二、整流模块的均流技术
整流模块采用先进的平均值自动均流技术,工作原理如图2-2所示。在每个并联模块的输出电流反馈放大信号输出端分别通过一个电阻R接到一条公用母线上,这条母线称为均流母线。均流母线工作时的电压等于各模块电流反馈放大信号的电压平均值,它与负载有关,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,得到误差放大信号去修正模块的输出电压给定信号,从而对PWM控制器的占空比进行微调,达到自动均流和稳压的目的。
平均值均流技术的本质是调整模块的外特性,即通过模块的输出电流反馈信号来适当调整模块输出电压,从而调整其输出电流,使各并联模块输出电流等于总负载电流的平均值,可以非常精确地实现自动均流。
平均值法的均流母线断开或开路都不会影响电源模块独立工作,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电压继电器保护。
图2-2 整流模块并联均流电路原理图
三、整流模块的监控
本机监控:
测量:模块输出电压和电流。由高亮度LED数码管显示,通过V/A显示转换按钮进行切换。测量采用零点和满度自校准技术(可通过按键手动校正),在环境温度变化或测量电路参数时变的条件下,仍能保证测量数据的准确性。
信号:绿色LED闪亮指示模块工作正常;黄色LED指示模块保护告警,包括交流输入过压、欠压或缺相,直流输出欠压及模块过温。红色LED指示模块故障告警,包括直流输出过压。
控制:通过后背板上的船形开关控制模块的开关机。通过前面板内的拨码开关选择模块的工作方式,第1位拨码向上拨为手动,向下拨为自动。在自动工作方式下,整流模块的输出电压、限流值、开/关机和均/浮充状态由监控装置进行控制,人工无法干预;在手动工作方式下,可通过前面板上的↑↓按键调节模块的输出电压和限流值,模块的运行不受监控装置的控制,但仍上送运行状态信息。
后台监控:通过RS485通信接口,将模块信息上传到电源监控装置,同时接收监控装置的控制命令。整流模块与监控装置的通信地址由第