中级通信设备环境知识点精讲之开关电源系统简述

       下面是由希赛小编整理的中级通信设备环境知识点精讲之开关电源系统简述，希望能帮助学友们。具体内容如下：

       开关电源系统简述

       目前通信用高频开关型整流器一般做成模块的形式，由交流配电单元、直流配电单元、整流模块单元和监控模块单元组成开关电源系统。图3-21所示为一个开关电源系统示窓阁，它包括若干整流校块、交流配电单元、直流配电单元和监控模块。

       1.交流配电单元

       交流配电单元将三相五线制市电接入，经过切换送入系统，交流电经分配单元分配后，分别可供开关整流器设备和其他交流用电设备使用。系统可以由两路市电(或一路市电一路油机)供电，两路市电主备工作方式，平时由市电丨供电，当市电1发生故障时，切换到市电2(或者油机)，在切换过程中，通信设备的供电由蓄电池来供给。两路市电输入切换要求有机械或者电器互锁，防止两路交流输入短接。两者的切换在小系统中一般用电气自动切换，大系统中一般用手动切换。

       开关电源系统的防雷电路在交流配电单元中。在交流配电单元中，交流防雷关系到整个电源系统的安全。交流配电单元内应有监控的取样、检测、显示、告聱及通信的功能。另外，在交流断电的情况下，交流配电单元提供一路直流应急照明输出。

       归纳起来，交流配电单元(屏)通常由以下几个部分组成。

       (1)交流接入电路。交流接入一般通过空气开关或刀闸开关，交流接入开关的容量即为交流配电单元的容量。

       (2)整流器交流输入开关。交流配电单元分别为系统的每一个整流器提供一路交流输入，开关容量根据整流器容量确定。

       (3)交流辅助输出开关。电源系统的交流配电除了给整流器提供交流电外，还配置了多种容量的交流输出接口，供机房内其他交流用电设备使用。

       (4)交流自动切换机构。有机械电子双重互锁的接触器组成。

       (5)交流采样电路。由变压器和整流器件组成的电路板，将交流电压、电流和频率等转换成监控电路可以处理的电信号。

       (6)交流切换控制电路。完成两路交流自动切换、过欠压保护、告警等功能。

       (7)交流监控电路。集散式监控中专门处理交流配电各种信息的微处理器电路，可以完成信号检测、处理、告窖、显示以及与监控模块通信等功能。

       (8)防雷与浪涌抑制电路。

       2.直流配电单元

       直流配电单元完成直流的分配和备用电池组的接入。开关整流模块的输出经汇流母排接入直流配电单元，配电单元为负载分配不同容量的输出，可满足不同的需要：后备电池组的输入与开关整流模块输出汇流母排并联，以保证开关整流器无输出时，后备电池组能向负载供电。

       一个开关电源系统根据情况配有一组或两组蓄电池。除了串有相应的保护熔丝以外，直流配电单元对蓄电池组还具有低压脱离(LowVoltageDisconnected,LVD)的保护装置。当整流模块停机，由蓄电池组单独对外界负载放电时，随着放电时间的延长，电池的输出电压会越来越低，当电池电压达到一个事先设定的保护电压值时，为了保护电池组不至于过放电而损坏，低压脱离装置动作，从而断开了电池组与系统的连线，此时系统供电将会中断。这种情况将造成重大的通信事故，所以应加强系统的日常维护工作，避免蓄电池组长时间放电。

       直流配电单元的技术关键在于保证屏内压降的较小值，测量数据的准确显示和监控的可靠实现。内部的布局能根据用户的需求不同灵活改变，方便工程开局，上下出线均可。

       3.整流模块单元

       整流模块单元部分的功能是将由交流配电单元提供的交流电变换成48V或者24V直流电输出到直流配电单元。整流模块单元部分包括整流模块和模块机架部分。

       高频开关型整流模块或整流器采用MOSFET和IGBT等新一代开关器件，工作频率大多高于20kHz,体积和重量大幅度下降，消除了噪声;在采用功率因数校正技术后，提高了功率因数，使之接近1。由于电力电子技术的长足发展，不断有新技术应用在高频开关整流器上。

       整流模块机架一方面给整流模块一个安装结构上的支撑：另一方面，整流模块机架有汇流母排，将各个整流模块的直流输出汇接至直流配电单元。

       由十一个开关电源系统具有多个整流模块，所以多个整流模块工作时有一个相互协调的问题，包括多个整流模块工作时合理分配负载电流，即均流功能。其中某个整流模块出现输出高压时，该模块能正常退出而不影响其他模块的工作，即选择性过电压停机功能等。当系统的整流器模块不是满配置时，应将单相供电的整流器模块尽量平均分配在输入二相上，使每相上挂接整流器的个数基本相同，从而基本上保证三相输入的平衡。

       4.监控模块单元

       监控模块单元是整个开关电源系统的“总指挥”,它监控各个模块的工作情况，协调各模块正常工作。监控单元主要实现对开关电源系统的信息査询、参数设置、系统控制、告警处理、电池管理和后台通信等功能。

       监控模块单元内部与各模块之间通信一般采用RS485接U方式，RS485支持点对多点通信，因此，一般需要给各被监控模块设置通信“地址监控单元对外，可提供RS232/RS422/RS485多种通信接口，可通过MODEM或其他方式实现集中监控，监控单元向后台PC机上报现场数据和状态，同时也接受来自后台PC机的控制指令并加以执行。

       从监控对象的角度，监控模块分为交流配电单元监控单元、整流模块监控单元、蓄电池组监控单元、直流配电单元监控单元等功能单元。

       (1)交流配电单元监控单元

       监测三相交流输入电压值是否过高或过低、有无缺相、有无停电以及频率值、电流值等情况。另外，还可以监控交流接触器的工作状态、主交流输入空开状态和交流防雷器工作状态等。

       (2)整流模块监控单元

       监测整流模块的输出直流电压、各模块电流及总输出电流，各模块开关机控制、整流器稳压限流控制、整流器的均浮充状态控制和整流器散热风扇控制等。

       整流模块一般有两种设定的电压：浮充电压和均充电压。日常以输出浮充电压为主，在浮充了一段时间或因蓄电池组放出一定电量后，则需要自动转入输出更高电压的均充电压，当然浮充与均充状态的切换也可以手动进行。

       另外，整流模块一般工作在稳压状态，当负载电流太大时，整流模块将自动进入”限流状态“,直到负载电流减小到正常范围以内后重新进入正常的稳压状态。整流模块限流值可事先在允许限流范围内设定具体的值。

       (3)蓄电池组监控单元

       监测蓄电池组总电压、充电电流或放电电流，记录放电时间以及放电容量、电池温度，蓄电池组均充周期的控制、均充时间的控制和蓄电池温度补偿的控制等。根据事先设定的脱离保护电压和恢复电压控制蓄电池组LVD脱离保护和复位恢复。

       监控单元按照周期性均充和停电后来电均充两种方式对蓄电池充电的过程进行管理。周期性均充方式是指系统根据用户的设定周期和均充的时间自动对蓄电池均充充电，停电后来电均充方式是指停电后电池放电，放电达到一定程度(由用户设定>又来电，自动对蓄电池组进行充电管理控制。

       蓄电池温度补偿是指蓄电池充电的最佳电压会随着温度的变化而改变，监控单元能根据温度的变化控制整流模块动态地调整输出电压以满足电池最佳充电电压的要求。

       有些高频开关电源系统还具有”二次下电“功能。当市电断电时，负载由蓄电池供电，当电池电压下降到一定程度时(可由用户自行设定)发出报警：当蓄电池进一步放电，电池电压过低于用户设定值时，可按用户设定先切断一组次要负载，电池进一步放电达到最终的保护电压时，再切断另一组负载，保护蓄电池不致过放损坏。这样可以一方面可在停电后维持主要负载有较长的备用时间，另~方面可以保护蓄电池不至于过放损坏。

       (4)直流配电单元监控单元

       直流配电单元监控单元监测系统总输出电压、总输出电流、各负载分路电流以及各负载分路熔丝和开关情况。

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