2000A/700V充电器制作方案

引言

本充电器采用高频开关技术制作，比传统的可控硅整流器相比，高频开关电源具有重量轻、控制精度高、波形好、功率因数高、节省电能10%以上等特点。大功率的高频充电器一般采用多机并联方式，利用高速RS485网络数字化控制，对电池进行恒流、恒压充电。

1. 主要技术参数

特性类型	参数项目		技术要求
输入特性	额定输入电压		三相AC380V±10% 50~60HZ   V
	额定输入电流		AC2363A
	额定输入功率		1556KW
	输入功率因数		COSΦ≥0.9 V
输出特性	输出电压		DC  0~ 700V（0-100%连续可调）
	输出电流		DC  0~ 2000A（0-100%连续可调）
	稳流精度		≤1%
	稳压精度		≤1%
	均流误差		≤1%
	额定输出效率		≥0.9%
绝缘特性	绝缘强度		输入—输出：AC1000V,10mA,1分钟
			输入—机壳：AC1000V, 10mA,1分钟
	绝缘电阻		输入—输出：≥5MΩ
			输入—机壳：≥5MΩ
			输出—机壳；≥5MΩ
保护特性	具有过压、过流、欠压、短路、过热等非正常情况下的自我保护功能
其他特性	噪声	≤65dB
	MTBF	≥50000h
	运行状况	产品可连续满负载运行
	节能状况	比可控硅整流器节省电能10%以上
	冷却方式	风水冷
	控制方式	RS485网络控制方式，触摸屏操作界面

2. 充电模式

2.1充电模式：恒流-恒压充电

2.2充电方式与控制功能:

1)      恒流充电：

电池的充电，首先是以恒流充电时，充电电压随着充电进程逐溅上升，一直上升到设定的充电电压为止。

2)      恒压充电：

当充电电压达到设定的充电电压时，电源的给电方式变成了恒压，随着时间增加，充电电流逐渐减少。

3)      自动调压：

在充电过程中,尤其在恒压充电阶段,如果单体电池的充电电压超过允许的充电电压时,充电器应能自动减小充电电压和电流,使该电池的充电电压不超过允许的充电电压,防止该电池过压充电.

4)      自动禁止充电：

当电池检测到充电电流小到一定值时，说明充电已满，电源停止充电。

              充电刚开始时,电池组的正负级与充电器输出的正负级接错时，充电器可能实施保护，禁止充电。

      充电方式具体需由电池检测部分提供控制信号。

3. 充电器组成及特点

3.1充电器采用电源类型：充电器采用高频开关技术制作，比传统的可控硅整流器的重量轻、控制精度高、波形好、谐波小、功率因数高、节省电能10%以上。采用可控硅整流器由于功率因数在0-0.85之间可变，无功大，很容易遭到电力部门的罚款，通过增加功率因数补偿装置，成本大大增加。

3.2充电器组成：充电器采用完全一样的40个子单元并联组成。每个子单元50A/700V

3.3各个单元完全一样，不需做任何调试可以完全互换，还可以在不停机带电的情况下进行更换（即热更换）

3.4各单元底部带滑轮，易抽出，且子单元重量轻，个人即可搬下；各子单元进出水口都装有阀门，除整机上有空气开关，各单元机均配有空气开关，故障时只需关掉这个单元的阀门及单元机空气开关，拆下子单元铜排和电源线就可以将其取出维护，大大提高了电源的可靠性，保证了设备基本不停机。

3.5各子单元加装进线净噪滤波器（EMI），大大降低了开关电源对电网的谐波干扰，同时各个子单元之间的干扰也降到，另外还加装直流高压电抗器，也能大大降低谐波对电网的干扰，使谐波干扰低于国家标准。

3.6各子单元进行电磁兼容设计，工作时不影响现场其它设备的正常运行。

3.7采用软开关技术，基本消除高压侧的辐射干扰；另外对于整流管的反向恢复的辐射干扰，采用了隔磁钢板，使辐射干扰对外界影响很弱。

3.8主机采用多单元并联，由于子单元功率小，对开关管、整流管及其他元件要求低，所以大大降低了故障发生率。

3.9各子单元的均流性好，均流误差在1%以内。

*3.10 主机也可设计成10+X电源系统，40个子单元运行，X个单元热备份，正常情况下，所有单元同时参加工作，当其中一个子单元出现故障，系统自动将故障单元关闭其它的子单元，其它子单元立即电流上升，使主机维持原先的电压、电流。由于出现两个子单元同时发生的故障的可能性非常小，基本上可以完全保证能够设备永远不停机。（见下图，类似制作方式）。

4. 主体结构

4.1.主体结构：充电器采用框架式,

4.2 外型尺寸： H2200×W5080×D1200(实际制作尺寸可能有变化)

整机采用40个模块并联，每个模块50A/700V，6层4列，分四个柜体安放，四个柜体可分开运输，使用时紧凑左右排列。

 

4.3表面涂装：防酸、防腐处理及静电喷涂，喷涂颜色为平光灰

4.4主机前门、后门均为双开门，方便检修

4.5汇流排输出方式：顶部输出或其它

4.6 电源进线位置：顶部输入

4.7 进出水口位置：主机后下方

4.8各子单元为抽屉式，且底部带滑轮，很方面抽出，子单元体积小，重量轻

4.9电源断路器及触摸屏安装在主机中间控制柜前部

4.10充电器为风水冷

5. 控制系统

5.1充电器采用RS485网络控制方式控制旗下各子单元，利用两芯双绞屏蔽线通讯，全数字化网络传输，控制精度高、无衰减，抗干扰能力极强、通讯距离远（远可达1.2km）

5.2充电器操作采用触摸屏控制，可设置电压、电流、开关机、以及充电模式等参数（充电模式满足第二项所有要求），同时可查询各种故障及保护信息

5.3 电压、电流均可在全范围内调节

5.4 充电器可根据要求提供标准的RS485或其它接口

5.5 控制系统图

RS485网络

远程通讯口

00#

01#

02#

N#

总线网络 (备选)

上位机/触摸屏

PLC可兼容欧姆龙、西门子、三菱等品牌

通讯卡

RS485网络

2芯屏蔽线

其它控制及保护信号

5.6 电源控制总设电流时，电流是平均分配给所有模块单元。当电源输出电流比较小时，也可根据需要关闭部分模块单元，提高设备的使用效率。

6. 保护系统

6.1 主回路操作过电压保护：在充电器进线处设置高能氧化锌压敏电阻和接入星形连接的电容进行双重有效保护。

6.2 过电流及短路保护：当负载发生短路或电流超过额定值的115%时将发出电流保护信号并报警（参数可调整）。

6.3缺相保护功能：当输入电源A、B、C三相有其中任何一相发生断路，主机立即停机保护。

6.4水温过高保护：电接点温度表监视正常的冷却水温度， 当冷却水出口温度高于设定值时，水温过高报警。

6.5水压过高及过低保护：电接点压力表监视正常的冷却水压力， 当进水压力不在上下限范围内时，水压过高或过低报警。

6.6漏水保护：具有漏水检测保护装置，当漏水量到达一定量时，漏水报警。

7. 主要材料

序号	名称	型号及规格	生产厂家	数量
1	IGBT模块	BSM150GB120DCL	西门子	一个模块2只
2	整流管	DSEI2X101 12A	IXYS	一个模块8只
3	EMI滤波器	AG3201-80-55	深圳坚力	一个模块1只
4	磁环变压器	￠65/124×35	华信微晶	一个模块4只
5	断路器	DZ47-63-3P-80	正泰	一个模块1只
6	铜材	全纯紫铜	广州华鸿	若干
7	通讯卡	LY-RS232/RS485	深圳易事特	1块
8	PLC	S7-200	西门子	1只
9	触摸屏	MT506i	WEINVIEW	1只
10	其它元件均采用国内外品牌

采用西门子IGBT模块，稳定性好

采用IXYS二极管，管压降小，能大大提高主机的效率

变压器采用纳米材料，高磁导率、低损耗，变压器绝缘等级为B级

8. 安装条件

8.1冷却方式：风水冷

8.2水况要求

（1）水温：进水水温：5~35℃

           出水水温：< 45℃

（2）水压：0.1~0.25MP

（3）PH值：7～8

（4）普通自来水即可，建议采用去离子水，水的电导率：≤50us/cm

8.3 水量计算：

     一台HISB-2000A/700V额定功率时每小时需水16.2吨

8.4水路设计

（1）进出水管采用全不锈钢材料，根据水量大小连接水管采用英制2.5寸；进出水口采用全不锈钢法兰盘，方面用户对接。

（2）进水口安装进全不锈钢压力检测表，可以对水压低位和水压高位进行设置，偏离设置范围，压力检测表均送出信号；出水口安装温度传感器对出水温度进行检测。

（3）柜内支路水管采用日本东洋克斯PVC透明水管，保持长时间使用不分层，不破裂；连接处采用不锈钢喉箍，保证0.5MP压力下不渗漏。

（4）整流元件采用双面冷却，达到冷却效果。

（5）水路连结合理：各支路采取等等长度连接，避免了各支路水位及长度不一致造成压力偏差，影响冷却效果。

8.5安装环境

（1）环境温度：-10℃～45℃

（2）海拔：≤1500米

（3）相对湿度：≤90%

（4）倾斜度：≤5°

（5）无强烈震动

9.设备检验

卖方提供的高频充电器保证参照《国际电工标准》、《电能质量公用电网谐波》及相关行业标准的要求进行如下项目的出厂试验/检验：

9.1绝缘试验

9.2空载试验

9.3过载试验

9.4短路试验

9.5热保护试验

9.7保护系统的协调检验

9.8水路耐压实验

9.9稳定性能的检验

9.10老化试验

9.11出厂前综合检验等

卖方在出厂试验/检验时因故未能进行的项目，保证在现场交接试验时，由买方协调卖方共同进行

 

 

柏克电力设备有限公司深圳分公司

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