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1、科华240V高压直流电源系统介绍第一章 概述随着信息技术的发展与数据业务的迅速扩大,尤其是高功率密度设备的大量应用,使得“建设节约又安全的通信供电系统”成为了各大通信运营企业关注的焦点,对通信电源也提出了新的运用要求240V高压直流电源系统是配合通信行业动力系统方案升级而推出的一款新型的大功率,高效节能环保的新型智能化电源系统,符合国家节能降耗减排的产业政策;降低通信系统运行能耗,提高可靠性的最佳动力系统方案图1是IT设备的电源工作原理,由上图可见,虽然IT设备输入是交流电源,但核心部分还是DC/DC变换电路,我们只要输入一个范围合适的直流电压给DC/DC变换电路,就同样能安全满足IT设备工作
2、因为输入端没有工频变压器,所以输入直流不会产生短路阻抗,就没有必要非得交流输入,不用交流也就没有必要用UPS,由此因UPS交流供电引起的一切不利因素也就自然而然地消失了如果我们输入的直流合理配上蓄电池,辅以远程监控,构成一个可靠的直流供电系统,就可取代UPS交流供电系统高压直流电源系统的的工作原理框图如图2所示:240V高压直流电源系统包括PFC AC/DC市电整流升压电路DC/DC变换电路输出滤波电路监控器电池组等部分在市电正常时,输入通过PFC升压成稳定直流电压,供给DC/DC变换器,输出稳定的240V直流,同时完成对电池的充电当市电异常时,电池通过直接给负载供电由于采用世界领先的“三相三
3、线功率因数校正技术”“谐振电压型双环控制的谐振开关电源技术”,具有体积小重量轻效率高功率因数高输入电流波形失真度(THD)低高可靠等优点240V高压直流电源系统主要由整流柜(整流模块监控模块)交流配电柜直流配电柜(列头柜),电池柜(含电池管理)四大部分构成,如图3所示图3 直流电源系统的基本组成结构整个系统采用模块化进行设计,在提高电能使用效率,降低本身损耗,提高可靠性有了很大提高同时,根据负载大小可以调整模块工作的数量,使系统能够工作较高的转换效率再者,系统的割接改造更为方便,直流电源只要做到电压和极性相同就可以连到一起240V高压直流电源系统优点:l 一次能源变换,效率高l PFC变换,谐
4、波小,功率因数高l 电池直接供给负载使用率高第二章 科华240V高压直流电源系统介绍科华240V高压直流电源系统采用全数字控制技术系统智能化监控理念进行研制的大功率高智能高可靠节能环保的绿色电源系统;主核心模块采用CAN接口,配件以及选件模块采用RS485接口,系统可灵活配置,易于扩展以下简述各部分的组成功能基本配置扩容等为了满足不同客户需求,减少非标产品的制作难度,整个系统的设计采用模块化方式,即整流模块配电监控模块系统监控模块电池管理模块四大功能模块,灵活组合各种不同配置,不同容量的系统高压直流电源系统应用框图如图4所示; 图4 科华240V高压直流电源系统应用框图机柜采用标准的800 *
5、 800 * 2000机柜,系统包括监控模块(触摸屏)配电监控模块整流模块(5+1模式)绝缘监察模块模拟量监测模块(选件)开关量监测模块(选件)电池巡检模块以及电池组,各个模块的主要功能如下:1. 监控模块:主要功能为完成系统运行参数显示系统参数设置历史记录存储与上位机监控平台信息交互;RS485信息交互接口2. 配电监控模块:主要功能为交流配电直流配电监控,配电模块开关量监测,配电模块绝缘监察,与整流模块信息交互实现整流模块的数字化均流,系统智能调度;CANRS485信息交互接口,CAN接口实现与整流模块的信息交互,RS485实现与显示模块配件或选件模块的信息交互3. 整流模块:整流模块是系
6、统的核心部分,它将交流变换成直流(AC/DC),给负载供电,同时对电池充电,实现模块数字化三电平三相APFC输入功率因数校正,数字化三电平DC/DC变换,可由配电模块DSP进行智能调度,额定输出240VDC/40A,最大功率12KW;CAN以及RS485信息交互接口4. 绝缘监察模块:实现直流配电柜各支路绝缘监察,RS485信息交互接口5. 模拟量监测模块:实现直流配电柜个各支路模拟量(支路电流)监测,RS485信息交互接口6. 开关量监测模块:实现各支路开关量监测以及远程辅助控制,RS485信息交互接口7. 电池巡检模块:实现对电池端电压检测电池内阻检测(预留)电池电压均衡性监测电池温度监测
7、等,对于电池内阻监测功能本次设计先不考虑,后续进行完善8. 电池组:电池组是保证不间断供电的关键,在交流停电时,由蓄电池给负载供电科华240V高压直流电源外观如图5图5 科华240V高压直流电源外观图2.1 产品特点本产品为新一代的数字化模块化产品,将具有以下特点:1)系统监控功能完善,高智能化;2)智能化系统具有高效节能模式(由配电监控模块智能调度)电池温度补偿等功能;3)整流模块数字化均流,不均流度将优于3%;4)模块化设计,系统N+1冗余模式,易于扩容,具有高可靠高效节能等优点;5)由于模块采用了全数字化设计,大大提高了系统的智能化控制程度,可方便实现模块智能调度输出电压智能调节输出电流
8、智能调节模块功率限制等;6)模块的热插拔设计,方便维护;7)显示触摸屏设计,人机交互界面友好;8)整流模块与配电模块采用CAN总线设计,其余模块采用RS485总线扩展设计方案, 系统可根据实际需求灵活配置2.2产品应用范围 本产品为一种新型的不间断电源产品,主要专门为通信用的IDC机房等应用场所而设计240V高压直流系统输出的是240V的直流电,用直流电给交流负载供电必须确保所接负载是开关整流型负载(如普通PC机网络交换机光纤收发器 服务器磁盘阵列等IT设备),非开关整流型的交流负载(如照明空调消防以及所有感性负载等)不能用此系统供电,否则会损坏负载)此外,还有以下几点要注意:l 服务器若是含
9、有频率检测功能,则直流系统不能使用,需要经过上电后测试确认l 小型机由于是早些年购买的,上电前要检测输入电阻,若为几十至几百欧姆则不可使用直流系统l 取消保护接地就近接地的习惯,直流供电系统范围内全部采用三芯线第三章 240V高压直流电源系统性能指标3.1基本电气环境要求 型号指标240V高压直流电源系统输入特性电压范围380V(-30%+40%)电压谐波含量5%电流谐波含量100%负载5%50%负载10%功率因数100%负载0.9950%负载0.98缺相工作情况缺相保护频率范围 (Hz)40-66接入方式三相三线地线电池电压(Vdc)240适用电池容量100AH2000AH(可任意配置)输出
10、特性功率(kW)72(可扩展,最多480KW)额定输出电压(V)240输出电压范围180V300V 连续可调输出电流等级(A)40 * N(N为模块数量)输出限流额定电流(20% 110% )动态响应(s)在20%负载跃变道80%负载时恢复时间200S,超调5%稳压精度0.5%稳流精度1.0%纹波系数0.5%效率100%负载93%50%负载92.5%并机性能1%(监控系统失效可正常工作,不均流度1%)充电方式均充/浮充(具有手动和自动模式)系统绝缘监测直流母线以及直流支路均设置绝缘监测其它特性绝缘电阻10M绝缘强度输出对地输入对地输入对输出施加2.5KVAC, 1min无飞弧无闪络报警功能电池
11、异常绝缘异常市电异常输出异常模块异常系统故障防护等级IP20面板显示友好的LCD触摸屏人机互动界面音频噪声 (dBA)65dB保护功能交流输入过压欠压保护直流输出过压欠保护输入缺相保护过载保护直流输出过流保护短路保护过温保护防雷等级交流配电C级,直流配电C/D级(选配)冷却方式风冷(风扇调速)输出要求正负极均不得接地,采用悬浮方式供电尺寸 (mm)(宽深高)8008002000重量 (Kg)表1 科华240V高压直流电源主要技术指标3.2环境条件装置在以下环境条件下可正常工作:项 目参 数备 注工作温度-5 +40 ;电信标准储藏温度-40 +70 ;电信标准工作相对湿度90%;402C,无冷
12、凝储藏相对湿度95%;402C,无冷凝大气压力86 KPa106 KPa噪 音1000m时,应按GB/T 3859.2-93规定降容使用表2 科华240V高压直流电源工作环境指标第四章 240V高压直流电源系统智能监控管理介绍4.1系统具有模块智能调度功能,提高系统效率以及系统最大利用率1) 模块休眠:当每个模块的负载低于70%时,系统监控模块根据算法,可以任意关闭一个模块,使其处于待机状态,实现系统最佳节能运行(系统模块至少有3个处于正常工作状态)2) 模块轮休:监控模块可以让休眠模块启动运行,而让在运行的模块进入休眠状态,实现轮流休眠,提高系统模块的可靠性4.2系统具有智能管理控制功能,用
13、以适应不同应用场合的需求,灵活配置1) 模块调压:根据监控平台可设置,模块输出电压可以自动连续调节2) 模块运行模式控制:模块既可以恒压(浮充)方式运行,也可以恒流(限流)方式运行3) 模块限流调节:系统可根据实际需求,设置调节模块的限流点4) 模块监测:监控模块可以随时调取模块的所有状态参数5) 远程控制:监控模块上传系统运行参数,接收远端控制中心命令,控制系统运行4.3系统具有电池智能管理功能,延长系统电池组的应用寿命1) 均浮充控制:系统可根据电池组电压以及充电电流自动管理控制电池均充或电池浮充2) 定时充放电:系统可根据监控平台的设置要求,可自动完成对电池进行定期充电,定期放电管理3)
14、 电池智能放电测试:系统电池测试时,可自动调低系统输出电压,让电池带载放电,当电池电压到达设定放电电压时,监控模块控制系统停止放电,进入自动充电状态,用以完成定期对电池自动放电,由于采用此种智能放电方式可以大大提高系统电池测试的可靠性;另外在此种放电测试条件下,系统计算电池的放电容量,判断电池容量的变化程度,用以提示用户4) 温度补偿:系统根据电池环境温度,可智能调节系统输出电压,完成对电池浮充充电温度补偿功能(补偿范围:1mV5mV/(C.cell),可由监控平台设置)第五章 240V高压直流电源模块简介5.1 整流模块我公司生产的高频开关电源采用全数字化控制技术,采用三电平拓扑结构,具有体积小重量轻效率高空载损耗低运行稳定可靠性高等优点并采用三相三线有源功率因数校正技术,使得交流输入范围宽,谐波干扰小配有标准CAN和RS485接口,易于与自动化系统对接,适用于各种容量及电压等级的直流系统
