HD22010-3系列

2.1.1模块简介

HD22010-3系列充电模块是电力电源最主要的配置模块，广泛应用于35kV到330kV的变电站电力电源中。

HD22010-3系列充电模块采用自冷和风冷相结合的散热方式，在轻载时自冷运行，符合电力系统的实际运行情况。

型号说明

HD 22010 -3

产品系列

产品系列见下表。

产品版本

额定输出电流10A

额定输出电压220Vdc

充电模块

下表 订货信息

名称 型号 编码 单位 定购指南 备注

充电模块 HD22010-3 02130517 PCS 根据系统要求配置个数 门然冷／风冷结合防尘设计

充电模块 HD11020-3 02130553 PCS 根据系统要求配置个数 门然冷／风冷结合防尘设计

工作原理概述

HD22010-3充电模块由三相无源PFC和DC/DC两个功率部分组成。在两功率部分之外还有辅助电源以及输入输出检测

保护电路。

前级三相无源PFC电路由输入EMI和三相无源PFC组成，用以实现交流输入的整流滤波和输入电流的校正，使输入电

路的功率因素大于0.94，以满足DL/T781-2001中三相谐波标准和GB/T 17794.2.2-2003中相关EMI、EMC标准。

后级的DC/DC变换器由PWM发生器控制前级PFC输出的DC电压、经过高频变压器输出后再整流滤波输出DC电压

等电路组成，用以实现将前级整流电压转换成电力操作系统要求的稳定的直流电压输出。

辅助电源在输入三相无源PFC之后，DC/DC变换器之前，利用三相无源PFC的直流输出，产生控制电路所需的各路电

源。

输入检测电路实现输入过欠压、缺相等检测。DC/DC的检测保护电路包括输出电压电流的检测，散热器温度的检测等，

所有这些信号用以DC/DC的控制和保护。

1) LED显示面板

显示模块的电压、电流或告警信息。

由显示切换按钮进行输出电压和电流的显示切换。显示3位数字，电压显示精度为±0.3V，电流显示精度为±0.2A。

出现模块告警时，闪烁显示故障代码。

模块面板上有3个指示灯，功能见下表。

表2-2面板指示灯功能

指不标识 正常状态 异常状态 异常原因

电源指示灯（绿色） 亮 灭 无输入电J玉以拿模块内部的辅助电源小上作

保护指示灯（黄色） 灭 亮 直流输入电J玉或输山电压超出正常范围模块内部过热 、模块未完全插好

故障指示灯（红色） 灭 闪烁 风扇故障，不转动

3)显示切换按钮

显示切换按钮用于切换LED显示面板的显示内容。如果LED正显示输出电压，按一下该按钮则显示输出电流，再按一

下该按钮则又显示电压。

4)手动调压按钮

面板上嵌入的两个按键用来调整模块在手动状态下的输出电压。按一下左边按钮输出电压降低IV，按一下右边按钮输出

电压升高0.5V。注意只有在手动控制方式下，调节此按键才起作用。

5)拨码开关

拨码开关用于选择控制方式和模块通信地址。

①控制方式选择拨码

拨码开关最左边一位为控制方式选择拨码，用于选择模块的控制方式为自动控制还是手动控制。拨上为自动控制方式，

拨下为手动控制方式，如图2-4所示。

在自动控制方式下，模块的输出电压、限流点、开关机均由监控模块进衙控制，人工无法进行干预。如果模块连接到合

闸母线上对电池进行充电，一般应设置为自动控制方式。

在手动控制方式下，模块的输出电压由上述介绍的手动调压按钮进行调节。模块的输出电压、限流点和开关机等均不受

监控模块控制，但可以将模块的运行参数上报给监控模块。如果模块连接到控制母线上，则模块需输出单一的稳定电压，

此时应将模块设置为手动状态，模块的输出电压由手动调压按钮调节，限流点全部放开，为110%。

四 注意

手动调压按钮可使充电模块输出电压最高达到286V，因此在系统正常时请勿随意调节该按键。由于不同用户选择蓄电池

的节数有差异，为安全起见，充电模块的输出在出厂时已整定在浮充电压值234V上。

②地址识别拨码

拨码开关左边第二位为广播地址识别拨码，用于模块识别广播数据包。拨到上端时，模块认为只有地址为255的数据包

是广播数据包。拨到下端时，模块认为只有地址为254的数据包是广播数据包。如果配套艾默生监控模块，该拨码必须

拨到上端，及广播地址必须设置为255。

③地址设置拨码

拨码开关右边四位为模块通信地址设置拨码，用于设置模块的通信地址。

在模块上设置的通信地址为二进制数，每一位拨码向上拨代表二进制数0，向下拨代衷二进制数1。四位地址设置拨码

中最左边一位为最高位，最右边一位为最低位。

充电模块HD22010-3的地址设置拨码为4位，因此模块的地址设置范围为0～15，也就是说，连接到监控模块的同一个

串口上的模块数最大为16个。当系统模块数量大于16时，需要将多余模块独立分组且从监控单元的另一个串行口进行

通信连接。

模块地址是监控模块识别各充电模块的唯一标志，同一系统中模块的地址设置不能相同。对于同一个模块，模块通信地

址设置必须与监控模块中的模块地址设置相同，否则将出现通信异常。

在监控模块中设置的模块地址为十进制数，他们之间的转换关系见下表。

表2-3模块地址拨码状态和地址对应表

模块地址拨码状态 拨码二进制值 对应模块地址

1 2 3 4

0 0 0 0 0000 0

0 0 0 0 0001 1

0 0 1 0 0010 2

0 0 1 1 0011 3

0 1 0 0 0100 4

0 1 0 l 0101 5

0 1 1 0 0110 6

0 1 0 1 0111 7

1 0 0 0 1000 8

1 0 0 1 1001 9

1 0 1 0 1010 10

1 0 1 1 1011 11

1 1 0 0 1100 12

1 1 0 1 1101 13

1 1 1 0 1110 14

1 1 1 1 1111 15

例如：地址设置拨码处于如图2-4所示的位置（黑色为拨码位置）。表示二进制1010，从表中可查出十进制地址为10。

6)拉手盖板

模块拉手隐藏在盖板后面。将盖板向下平移，就会露出模块拉手。模块工作时应将拉手盖板恢复到图2-3位置，否则将

影响模块的散热。

7)风扇罩及防尘网

风扇罩用于防止外部物件被风扇吸入充电模块中造成模块损坏。防尘网用于过滤灰尘以延长模块寿命。

3．后面板

HD22010-3充电模块的后面板主要是输入输出一体化插座。

HD22010-3充电模块采用输入输出一体化插座，可热插拔，因此模块安装维护极为方便。

管脚详细说明见下表。

表2-4 -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 V相输入 模块的交流电源输入端，输入方式为三相三线制

2 U相输入

3 W相输入

4 保护地PE 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 12 DATA+ 弱信号端，模块和上级设备的通讯接口，为中行异步传输模式，通信方式为RS485

15 DATA-

均流接口 21 SHARE+ 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

24 SHARE

直流输出 26 输山正极 模块的直流输山端，输山和机壳之间隔离

29 输山负极

主要功能

1．保护功能

1)输入过／欠压保护

模块具有输入过／欠压保护功能。当输入电压小于313±IOVac或者大于485±IOVac，模块保护，无直流输出，保护指示

灯（黄色）亮。电压恢复到335±IOVac～460±15Vac之间后，模块自动恢复工作。

2)输出过压保护／欠压告警

模块具有输出过压保护欠压告警功能。当输出电压大于325±SVdc时，模块保护，无直流输出，保护指示灯（黄色）亮。

模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。

当输出电压小于198±IVdc时，模块告警，有直流输出，保护指示灯（黄色）亮。电压恢复后，模块输出欠压告警消失。

3)短路回缩

模块具有短路回缩功能。当模块输出短路时，输出电流不大于40%额定电流。短路因素排除后，模块自动恢复正常输出。

4)缺相保护

模块具有缺相保护功能。当输入缺相时，模块限功率，可半载输出。在输出电压为260V时输出5A电流。

5)过温保护

模块的进风口被堵住或环境温度过高导致模块内部的温度超过设定值时，模块会过温保护，模块面板的保护指示灯（黄

色）亮，模块无电压输出。当异常条件清除、模块内部的温度恢复正常后，模块将自动恢复为正常工作。

6)原边过流保护

异常状态下模块整流侧出现过流，模块保护。模块不能自动恢复，必须将模块断电后重新上电。

2．其它功能

1)风扇温度控制

模块采用温度和电流联合控制风扇转动的方式。风扇转速分为停转、半转和全转三档，通过对输出电流和模块温度综合

考虑进行风扇调速控制。

2)故障显示

模块告警信息以故障代码的形式在LED上实时的闪烁显示。这时LED显示内容改为故障代码，按下显示切换按钮后显

示电压。故障代码如下表所示。

表2-5故障代码显示含义

故障代码 E31 E32 E33 E34 E35 E36

代码含义 输山欠压 模块过温 交流过欠压 交流缺相 原边过流 输山过压

3)通信功能

模块可以RS485方式与上位机通信。将模块输出电压和电流、模块保护和告警信息发送给上位机，接受并执行上位机下

发的控制命令。见下表。

表2-6 HD22010-3系列充电模块通信功能

序号 项目 指标 备注

1 遥信 将模块的保护信号（交流过、欠压，缺相，输山过、欠压，模块过温等信号）和故障信号传递给监控单元

2 遥测 测量充电模块的输山电压、电流，送模块表头显示并上报监控单元

3 遥控 根据监控甲元的命令，控制充电模块的开／关机，均／浮充转换 同时具备手动控制功能，可以屏

4 遥调 根据监控单元的命令，调节模块的输山电压 蔽监控单元的控制

根据监控单元的命令，在10%-100 0/范围内调节充电模块的输山电流限流点

性能参数

1．环境要求

HD22010-3系列充电模块环境要求见下表。

表2-7 HD22010-3充电模块环境要求

项目 指标

工作温度 -10℃-40℃

储存温度 -25℃-55℃

相对湿度 ≤95%

大气压力 70- 106kPa

冷却方式 自然冷、风冷结合

2．输入特性

HD22010-3系列充电模块输入特性见下表。

表2-8 HD22010-3充电模块输入特性

项目 指标

输入电压 323V-475V（三相三线制）

输入电流 ≤l0A

交流输入频率 45Hz-65Hz

效率 ≥92%

输入功率因数 ≥0 94

HD22010-3系列充电模块输出特性见下表。

项目 HD22010-3 HD11020-3

输山电压范围 176V-320V 87V-160V

额定输出电流 10A 20A

最大输山电流 IIA(输出电压260V) 22A(输出电压130V)

电压上升时间 3-8秒（软启动时间）

输山恒流范围 10%-110%

稳流精度 ≤±0.5%（20%限流测试）

负载电压纹波系数 ≤0.10/

稳压精度 ≤±0.5%

温度系数(1／℃) ≤0.2‰

均流不平衡度 ≤±50% (50%-100%额定负载)

表2-9 HD22010-3系列充电模块输出特性

3．输出特性

4．机械参数

模块外形尺寸（长×宽×高）：413mmX llOmm×257mm

模块重量：IOMQ(试验电压500Vdc)。

2)绝缘强度

输入端、输出端短接后，在输入／输出端与外壳之间施加50Hz、有效值为2000V的交流电压1分钟，无击穿或飞弧现象。

7．告警和保护特性

HD22010-3系列充电模块告警及保护特性见下表。

表2-10 HD22010-3系列充电模块告警及保护特性

项目 HD22010-3 HD11020-3 备注

输山短路回缩 回缩电流≤40%额定电流，可自恢复

输山过压保护 325+5Vdc 55±5Vdc 保护后无DC输山，小可恢复，需要重新上电启机

输山欠压告警 198+IVdc 99+1Vdc 保护后有DC输山，可恢复

输入过压保护点 485+IOVac 保护后无DC输出，可恢复，，恢复点460±15Vac

输入欠压保护点 313±l0Vac 保护后无DC输山，可恢复，恢复点335±10Vac

缺相保护 SA/260V IOA/130V 输山限功率1300W

过温保护 过温保护点：80。C，恢复点60℃ 精度：±5℃

风扇温度控制 采用温度或者温度和电流联合控制风扇转动的方式 温度控制时，温度≥55℃时风扇转动，温度≤45℃时风扇停转

8．安规及EMC的标准等级

符合CE安全标准，EMC满足表2-11标准等级。

表2-11 安规及EMC的标准等级

序号 项目 标准 标准等级

1 静电放电抗扰性要求 GB/T 17626.2-1998表 2 Level 3判据B

2 振荡波抗扰性要求 GB/T 17626.12-1998表 2 Level 3判据B

3 传导辐射干扰 EN 55022 Class A

4 快速瞬变电脉冲群抗扰性要求 GB/T17626.4-1998 Level 3判据B

5 浪涌抗扰性要求 GB/T17626.5-1998 Level 3判据B

6 山射频场感应引起的传导骚扰抗扰性要求 GB/T17626.5-1998 Level 3判据B

7 工频磁场抗扰性要求 GB/T17626.8-1998 Level 4判据B