PZ61-2000高频开关直流操作电源系统项目设计方案.doc

PZ61-2000高频开关直流操作电源系统项目设计方案 产品发展历程 我们在1996年开始研制高频开关电力电源，第一代硬开关电源产品1998年开始批量供货，1999年4月通过原国家电力公司和机械工业局联合鉴定。第二代模数混合控制的软开关电源产品于2002年投产。十多年来，从发电厂到变电站向客户提供了五千多套高频开关电源系统，性能稳定可靠，受到一致好评。 1999年12月国内首个在火电厂投入运行，由9个30A/220V高频开关整流器组成的直流操作电源系统是由我公司生产的，距今已可靠运行9年有余，情况良好。我公司开发制造的40A/220V和50A/110V高频开关整流器，目前是国内单模块输出功率最大，系统运行时间最长的产品。 2008年8月，电源的第三代PZ61-2000系列全数字化控制的软开关电源产品正式投放市场，与第二代产品相比，在高频变换技术、装置系统平台、系统管理平台、模块结构平台和电磁兼容性能方面实现了全面提升。 高频变换技术：整流模块实现全面软开关变换和数字控制，开关变换频率更高，效率更高，体积更小，智能化水平更高。 装置系统平台：绝缘检测和集中监控装置采用统一的软硬件平台设计，使不同的装置可以共享硬件平台，不同的硬件平台可以共享软件，方便维护升级。 系统管理平台：电源系统的集中监控软件采用面向对象的编程方法，通过配置工具满足不同工程需求。对蓄电池的管理实现专家维护与状态分析的有机结合，大大提高了电源系统自动化管理水平。 模块结构平台：系统的功率变换、绝缘检测和集中监控功能模块统一采用19英寸2U～4U标准机箱结构，并配以装饰塑料面板；开关量采集、电池巡检等辅助功能模块统一采用35mm导轨安装结构；端子接线统一采用插拔式结构。一体化的标准模块结构设计，不但使电源系统的外观得到全面提升，而且大大提高了系统的可维护性，缩短维护时间。 电磁兼容性能：成套电源系统通过了要求的全部11项电磁兼容（EMC）试验，具有良好的抗干扰能力，对电网及其它设备的干扰小，传导干扰和辐射干扰均小，完全满足智能化控制系统的安装使用要求。 为保证直流操作电源系统不间断连续可靠供电，我公司新一代的高频开关电源产品在系统的可靠性设计和保护功能设置上采取了以下措施： 扩大电网适应范围：交流配电单元采用宽范围电压设计，如双路电源转换系统控制单元的工作电压范围达到200V～500V。 交流输入三级防雷：交流输入端第一级C级防雷器，保护残压水平＜1.9kV；整流模块输入端第二级D级防雷器，保护残压水平＜1.6kV；整流模块内EMI吸收脉冲残压＜1.2kV。 加大功率器件余量：高频开关整流模块的整流桥设计耐压为1600V，MOSFET开关管设计耐压为800V，IGBT开关管设计耐压为1200V，快恢复管设计耐压为1200V。此外，功率管较大的电流设计余量，使工作温升较低。 全软开关变换技术：全面采用软开关零电流关断技术（ZCS）和软开关零电压开通技术（ZVS），可大幅减小开关管的开关损耗，提高转换效率；而且开关过程由于电压变化率（dv/dt）和电流变化率（di/dt）减小很多，功率开关管承受的电应力较小，可靠性得到很大提高。 输出并联隔离技术：高频整流模块N+1（2）方式并联输出采用硬件自主均流技术和二极管隔离技术，一方面实现负荷电流自主均分，延长单个模块寿命；另一方面当有模块出现故障时，不影响其它模块正常工作。 全隔离防尘技术：高频电源模块采用全隔离的防尘散热风道，使对流空气只能通过封闭的散热器风道流出，避免灰尘聚集到控制电路；同时模块的控制电路板经过特殊的三防喷涂处理，可以有效隔离静电吸附尘埃，防止绝缘破坏。 硅堆开路保护：调压硅堆压降采用实时在线监测，当有硅链出现开路故障时，保护电路立即短接故障硅堆，保证直流控制母线不间断供电。 全选择性保护：直流配电回路蓄电池组输出和直流馈电输出采用全选择性保护电器设计方案，可以实现级差配合，杜绝短路故障时出现越级跳闸。 完善的监控系统：电源监控系统采用分散测量和控制，集中管理的集散模式，这种设计思想使系统组成扩容方便、灵活，并可减少监控系统引入的故障因素。电池的智能管理可以完成电池状态检测和容量计算，并根据检测结果进行均充和浮充转换、充电限流以及定时均充等功能。结合电池充电过/欠压或过流的及时报告，可以保证系统的可靠性。 系统型号定义 高频开关电力操作直流电源系统的型号规格定义如下： PZ 61－2 □－□／□ 直流系统标称电压 电流 系统配置方案代号