通信電源技術(shù)
通信電源技術(shù)
摘 要 通信電源由直流供電系統，交流供電系統，接地系統，監控系統，防雷系統組成。電源的安全、可靠、是保證通信系統正常運行的重要條件。蓄電池組，高頻開(kāi)關(guān)電源，UPS是通信電源的重要組成部分。
關(guān)鍵詞 蓄電池組;高頻開(kāi)關(guān)電源;UPS
1 蓄電池組
1.1 蓄電池的結構及工作原理
蓄電池通常是指鉛酸蓄電池，它是電池中的一種，屬于二次電池。它的工作原理是：充電時(shí)利用外部的電能，使內部活性物質(zhì)再生，把電能存儲為化學(xué)能，需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉換為電能輸出。
1.1.1 蓄電池的充電
蓄電池充電時(shí)，負極會(huì )析出氫氣，正極會(huì )析出氧氣。析出的氧氣到達負極，與負極起下述反應。正極析氧，在正極充電量達到70%時(shí)就開(kāi)始了。
充電過(guò)程2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
1.1.2 蓄電池的放電
蓄電池作為應急備用能源，其價(jià)值和性能是通過(guò)放電來(lái)實(shí)現的，蓄電池放電過(guò)程中的化學(xué)反應：
放電過(guò)程Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
1.2 蓄電池的維護
在維修過(guò)程中，應經(jīng)常檢查蓄電池的外觀(guān)，極柱。若發(fā)現電池槽，蓋發(fā)生破裂，以及結合部滲漏電解液，極柱周?chē)霈F爬酸現象要及時(shí)更換電池。
2 V蓄電池在投入運行后的前五年，12 V蓄電池在投入運行后的前兩年，每年應以實(shí)際負載進(jìn)行一次核對性放電試驗，放出標稱(chēng)容量的30%-40%。2 V蓄電池在投入運行后的第六年起，12 V蓄電池在投入運行后的第三年起，每年應進(jìn)行一次容量試驗。
2 高頻開(kāi)關(guān)電源
2.1 開(kāi)關(guān)整流器監控單元的原理
開(kāi)關(guān)整流器監控單元的單片機電路對電源參數進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。缺相檢測和網(wǎng)壓檢測電路對三相交流輸入進(jìn)行缺相檢測和電網(wǎng)電壓檢測，檢測到的缺相信號和電網(wǎng)電壓信號送給單片機電路進(jìn)行處理。單片機接受鍵盤(pán)指令，采用LCD顯示電源實(shí)時(shí)數據和控制菜單。
輔助電源提供開(kāi)關(guān)整流器內部控制電路所需要的各種電源。溫度檢測電路檢測主散熱器溫度，送給單片機系統。單片機系統根據主散熱器溫度，通過(guò)風(fēng)扇控制電路控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)。
2.2 負荷均分的概念
一套高頻開(kāi)關(guān)電源系統至少需要兩個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)工作，大的系統甚至需要多達數十個(gè)電源模塊并聯(lián)工作，這就要求并聯(lián)工作的電源模塊能夠共同平均分擔負載電流，即均分負載電流。目前高頻開(kāi)關(guān)電源均采用PWM型均流方式，是一種數字式調整均流方式，具有均流精度高，動(dòng)態(tài)響應特性好，抗干擾性較好，模塊控制數多的優(yōu)點(diǎn)。
2.3 負荷均分的原理
US為系統取樣電壓，Ur為系統基準電壓，兩者比較后產(chǎn)生誤差電壓UD，UD與三角波比較產(chǎn)生一個(gè)脈寬調制方波信號，其波寬受UD大小控制。這個(gè)方波信號送至每個(gè)整流模塊，通過(guò)模塊內光耦，隔離，整形，放大后與模塊電流比較。
這個(gè)比較信號再與模塊內的預先設定參考電壓值相疊加，調整模塊的輸出電流，改變模塊的輸出電壓，使每個(gè)模塊的輸出電流相等。
3 UPS電源
不間斷供電電源系統(UPS)是能夠持續穩定不間斷向負載供電的一類(lèi)重要電源設備。從廣義上說(shuō)UPS包括交流不間斷電源系統和直流不間斷電源系統。長(cháng)期以來(lái)，已習慣于把交流不間斷電源系統稱(chēng)為UPS。
3.1 UPS原理
交流市電電源輸入由整流器轉換為直流電源。逆變器將此直流電源或來(lái)自電池的直流電源轉換為交流電提供給負載。市電中斷時(shí)，由電池通過(guò)逆變器給負載提供后備電源。市電電源還可通過(guò)靜態(tài)旁路向負載供電。需要對UPS維修保養時(shí)，可將負載切換到維修旁路供電，負載電源不中斷。
3.2 UPS幷機系統特點(diǎn)
并聯(lián)UPS軟件和硬件與單機模式完全一致。幷機系統的配置可通過(guò)參數設置軟件實(shí)現。幷機系統各單機的參數設置要求一致。幷機控制電纜形成閉環(huán)連接，為系統提供可靠性和冗余。雙母線(xiàn)控制電纜連接在兩個(gè)母線(xiàn)的任兩個(gè)UPS單機之間。
智能幷機邏輯為用戶(hù)提供最大靈活性。例如，可按任意順序關(guān)閉或啟動(dòng)幷機系統中的各單機�？蓪�(shí)現正常模式和旁路模式之間的無(wú)縫切換，并且可以自動(dòng)恢復。即過(guò)載消除后，系統會(huì )自動(dòng)恢復到原來(lái)的運行模式�？梢酝ㄟ^(guò)各單機的LCD查詢(xún)幷機系統的總負載量。
3.3 UPS單機并聯(lián)的要求
多個(gè)單機并聯(lián)組成的UPS系統相當于一個(gè)大的UPS系統。但是具有更高的系統可靠性。為了保證各單機使用度相同并符合相關(guān)配線(xiàn)規定，應滿(mǎn)足以下要求。
1)所有單機必須容量相同并且并接到相同的旁路電源。
2)旁路電源和整流輸入電源必須接到相同的中線(xiàn)輸入端子。
3)如安裝漏電檢測儀器(RCD)，必須正確設置并且安裝在共同的中線(xiàn)輸入端子前�；蛘咴撈骷仨毐O控系統的保護地電流。
4)所有的UPS單機的輸出連接到共同的輸出母線(xiàn)上。
3.4 UPS特殊工作模式
3.4.1 旁路模式
正常模式下，如遇逆變器故障，逆變器過(guò)載或手動(dòng)關(guān)閉逆變器，靜態(tài)開(kāi)關(guān)將負載從逆變器側切換到旁路電源側。如此時(shí)逆變器相位與旁路相位不同步，靜態(tài)開(kāi)關(guān)將負載從逆變器輸出切換到旁路電源輸出，但會(huì )出現負載電源短時(shí)中斷。
該功能可避免不同步交流電源的并聯(lián)引起大環(huán)流。負載電源中斷時(shí)間可設置，通常小于3/4周期。例如：頻率50 Hz時(shí)，中斷時(shí)間小于15 ms：頻率60 Hz時(shí)，中斷時(shí)間小于12.5 ms。
3.4.2 并聯(lián)冗余模式
為提高系統容量或可靠性，或既提高系統容量又提高可靠性，可將數個(gè)UPS單機設置為直接并聯(lián)，由各UPS單機內的幷機控制邏輯保證所有單機自動(dòng)均分負載。幷機系統最多可由4個(gè)單機并聯(lián)組成。
3.4.3 頻率變換器模式
UPS可設置為頻率變換器模式。提供50 Hz或60 Hz的穩定輸出頻率。輸入頻率范圍40 Hz-70 Hz。該模式下，靜態(tài)旁路無(wú)效，電池為可選。根據是否需要以電池模式運行來(lái)確定是否選用電池。
3.4.4 自動(dòng)開(kāi)機模式
UPS提供自動(dòng)開(kāi)機功能，即市電停電時(shí)間過(guò)長(cháng)，電池放電至終止電壓導致逆變器關(guān)機后，如市電恢復，經(jīng)過(guò)延時(shí)后，UPS會(huì )自動(dòng)開(kāi)機。該功能及自動(dòng)開(kāi)機延時(shí)的時(shí)間可由調試工程師設置。
3.4.5 電池模式
由電池經(jīng)過(guò)電池升壓電路通過(guò)逆變器給負載提供后備電源的運行模式為電池模式。市電停電時(shí)，系統自動(dòng)轉入電池模式運行。負載電源不中斷。此后市電恢復時(shí)，系統又自動(dòng)切換回正常模式，無(wú)需任何人工干預，并且負載電源不中斷。
3.5 UPS高級功能
UPS提供電池維護測試功能。電池定期自動(dòng)放電，每次放電量為電池額定容量的20%，實(shí)際負載必須超過(guò)UPS標稱(chēng)容量的20%。如果低于20%，則無(wú)法執行自動(dòng)放電維護。自動(dòng)放電間隔時(shí)間30天-360天可以自行設置。電池自檢可禁止。
在線(xiàn)式UPS中，無(wú)論市電是否正常，都由逆變器供電，所以市電故障瞬間，UPS的輸出不會(huì )間斷。另外由于在線(xiàn)式UPS加有輸入EMC濾波器和輸出濾波器，所以來(lái)自電網(wǎng)的干擾能得到很大的衰減。
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