通信电源系统原理.docx

目录第1章 通信电源系统概述 41.1通信设备对电源系统的基本要求 41.1.1通信设备对电源的一般要求 41.1.2现代通信对电源系统的新要求 41.2通信电源系统的构成 61.2.1交流供电系统 71.2.2直流供电系统 81.2.3接地系统 81.3现代通信电源 91.3.1开关电源成为现代通讯网的主导电源 91.3.2促成开关电源占据主导地位的关键技术 10第2章开关电源产品基础 122.1线性电源、相控电源与开关电源 122.2高频开关电源的基本原理 132.2.1开关电源的基本电路结构 132.3开关电源整流器原理 142.4电源配电技术 152.4.1交流配电部分 162.4.2直流配电部分 172.5 PS系列电源简介 172.5.1 PS系列电源 172.5.2 PS系列通信电源产品 19第3章产品技术及维护 193.1电池的规格及主要参数 193.1.1电池规格及结构参数（GFM系列） 193.2电池结构及工作原理 203.2.1产品结构图 20第4章通信电源安全防护 214.1接地的必要性 214.2接地系统的组成 214.3接地系统的分类 224.4 PS通信电源的防雷措施 23第5章电源设备维护基本要求 235.1概述 235.2维护工具与设备 235.2.1仪表工具的管理 255.3产品展示 255.3.1艾默生产品系列 255.3.2 Liebert 产品 255.3.3 APC 产品 255.3.4 SANTAK 产品 265.3.5逆变器产品 26结束语 28参考资料 29摘要随着通信技术的不断发展，人们对通信电源提出了更高的要求。

本文针对通信电 源中DC/DC变换器的移相全桥主电路进行了分析和研究，在此基础上提出了采用改 进型倍流整流移相全桥电路，来克服传统ZVS PWM全桥变换器存在的一些问题，本 文介绍了高频开关电源的基本原理因为和传统的变压器相比，平面变压器具有体积小、高电流密度、高效率、低漏 感等优点，数字控制具有高灵活性、高精度等优点，所以两者成为当前开关电源的研究热点， 也是通信电源的发展方向本文对通信开关电源的安全防护及维护措施，分析了通信开关电源的主导技术并 对目前的发展形式给出了自己的看法关键词：通信电源，移相全桥，倍流整流，数字控制，平面变压器第1章通信电源系统概述通信电源作为通信系统的“心脏”，在通信局（站）中具有无可比拟的重要地位 它包含的内容非常广泛，不仅包含48V直流组合通信电源系统，而且还包括DC/DC 二次模块电源，UPS不间断电源和通信用蓄电池等通信电源的核心基本一致，都是 以功率电子为基础，通过稳定的控制环设计，再加上必要的外部监控，最终实现能量 的转换和过程的监控通信设备需要电源设备提供直流供电电源的安全、可靠是保 证通信系统正常运行的重要条件1.1通信设备对电源系统的基本要求1.1.1通信设备对电源的一般要求1. 可靠性高：一般的通信设备发生故障影响面较小，是局部性的。

如果电源系统发生直流供电 中断故障，则影响几乎是灾难性的，往往会造成整个电信局、通信枢纽的全部通信中 断对于数字通信设备，电源电压即使有瞬间的中断也不允许因为在数字程控交换 局中，信息存在存储单元中，虽然重要的存储单元都是双重设置的，若电源中断，两 套并行工作的存储器同时丢失信息，则信息需从磁带、软盘等重新输入程序软件，通 信将长时间中断因此，通信电源系统要在各个环节多重备份，保证供电可靠这就 包括“多路、多种、多套”的备用电源在暂还没有条件达到“三多”配置的地方， 至少应有后备电池2. 稳定性高：各种通信设备都有要求电源电压稳定，不允许超过容许的变化范围，尤其是计算 机控制的通信设备，数字电路工作速度高，频带宽，对电压波动、杂音电压、瞬变电 压等非常敏感所以，供电系统必须有很高的稳定性3. 效率高：能源是宝贵的，电信设备在耗费巨资完成设备投资后，日常的费用支出中，电费 是一笔比重很大的开支尤其随着通信容量的增大，一个母局的各种设备用上百、上 千安培直流的用电量已是司空见惯，这时效率问题就特别突出这就要求电源设备（主 要指整流电源）应有较高转换效率，即要求电源设备的自耗要小1.1.2现代通信对电源系统的新要求1. 低压、大电流，多组供电电压需求低压、大电流，多组供电电压需求，功率密度大幅度提升，供电方案和电源应用 方案设计呈现出的多样性。

2. 模块化：自由组合扩容互为备用提高安全系数，模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是电 源单元的模块化实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影 响愈加严重，对器件造成更大的应力（表现为过电压、过电流毛刺）为了提高系统 的可靠性，而把相关的部分做成模块把开关器件的驱动、保护电路也装到功率模块 中去，构成了 “智能化”功率模块（IPM），这既缩小了整机的体积，又方便了整机 设计和制造采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流， 一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流这样，不但提高了功率容量， 在器件容量有限的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说 功率很小的冗余电源模块，便极大地提高了系统可靠性，即使万一出现单模块故障， 也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供了充分的时间现代电信要求高频开关电源采用分立式的模块结构，以便于不断扩容、分段投资， 并降低备份成本不能像习惯上采用的1+1的全备用（备份了 100%的负载电流）， 而是要根据容量选择模块数N，配置N+1个模块（即只备份了 1/N的负载电流）即可。

3. 能实现集中监控：现代电信运维体制要求动力机房的维护工作通过远程监测与控制来完成这就要 求电源自身具有监控功能，并配有标准接通讯接口，以便与后台计算机或与远程维护 中心通过传输网络进行通信，交换数据，实现集中监控从而提高维护的及时性，减 小维护工作量和人力投入，提高维护工作的效率4. 自动化、智能化：要求电源能进行电池自动管理，故障自诊断，故障自动报警等，自备发电机应能 自动开启和自动关闭5. 小型化：现在各种通信设备的日益集成化、小型化，这就要求电源设备也相应的小型化， 作为后备电源的蓄电池也应该向全密封、免维护、小型化方面发展，以便将电源、蓄 电池随小型通信设备布置在同一个机房，而不需要专门的电池室6. 新的供电方式：相应于电源小型化，供电方式应尽可能实行各机房分散供电，设备特别集中时才 采用电力室集中供电，大型的高层通信大楼可采用分层供电（即分层集中供电）图1-1是传统电力室配置示意图:对于集中供电，配电室的配置包括交流配电设备、整流器、直流配电设备、蓄电 池各机房从配电室直接获得直流电压和其它设备、仪表所使用的交流电压这种配 置有它的优点，例如集中电源于一室，便于专人管理蓄电池不会污染机房等。

但它 有一个致命的缺点，即浪费电能，传输损耗大，线缆投资大因为直流配电后的大容 量直流电流由电力室传输到各机房，传输线的微小电阻也会造成很大的压降和功率损 耗对于分散供电，电力室成为单纯交流配电的部分，而将整流器、直流配电和蓄电 池组分散装于各机房内这样，将整流器、直流配电、电池化整为零，使它们能够小 型化，相对的小容量但这里有个先决条件，蓄电池必须是全密封型的，以免腐蚀性 物质的挥发而污染环境、损坏设备（现行的全密封型的电池已经能达到要求了）分 散供电最大的优点是节能因为从配电电力室到机房的传输线上，原先传输的直流大 电流，现在变为传输380V的交流计算表明，在传输相同功率的情况下，380V交流 电流要比48V的直流电流小得多，在传输线上的压降造成的功率损耗只有集中供电的 1/49~1/641.2通信电源系统的构成通信电源系统一般由交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成，如图1-2 所示：交流UPS外A围a a客DC器DC / AC成DCDCDC.曳图1-2通信动力系统的构成1.2.1交流供电系1.系统组通信电源的交流供机系统由高压配电月信 度 UPS降压变压器、油机发电机、配电屏组成。

交流供电系统可以有三种交流电源：变电站供给的市电、油机发电机供 给的自备交流电、UPS供给的后备交流电和低压2•.油机发电机：交流供电系统 1——直流供电系统 为防止停电时间较长导致电池过放电，电信局一般都配有油机发电机组当市电 中断时，通信设备可由油机发电机组供电油机分普通油机和自动启动油机当市电 中断时，自动启动油机能自动启动，开始发电由于市电比油机发电机供电更经济和 可靠，所以，在有市电的条件下，通信设备一般都应由市电供电3. UPS：为了确保通信电源不中断、无瞬变，可采用静止型交流不停电电源系统，也称 UPSUPS 一般都由蓄电池、整流器、逆变器和静态开关等部分组成市电正常时， 市电和逆变器并联给通信设备提供交流电源，而逆变器是由市电经整流后给它供电 同时，整流器也给蓄电池充电，蓄电池处于并联浮充状态当市电中断时，蓄电池通 过逆变器给通信设备提供交流电源逆变器和市电的转换由交流静态开关完成4. 交流配电屏：输入市电，为各路交流负载分配电能当市电中断或交流电压异常时（过压、欠 压和缺相等），低压配电屏能自动发出相应的告警信号5. 连接方式一一交流电源备份方式大型通信站交流电源一般都由高压电网供给，自备独立变电设备。

而基站设备常 常直接租用民用电为了提高供电可靠性，重要通信枢纽局一般都由两个变电站引入 两路高压电源，并且采用专线引入，一路主用，一路备用，然后通过变压设备降压供 给各种通信设备和照明设备，另外还要有自备油机发电机，以防不测一般的局站只 从电网引入一路市电，再接入自备油机发电机作为备用一些小的局站、移动基站只 接入一路市电（配足够容量的电池），油机为车载设备1.2.2直流供电系统1. 系统组成通信设备的直流供电系统由高频开关电源（AC/DC变换器）、蓄电池、DC/DC变 换器和直流配电屏等部分组成2. 整流器：从交流配电屏引入交流电，将交流电整流为直流电压后，输出到直流配电屏与负 载及蓄电池连接，为负载供电，给电池充电3. 蓄电池：交流停电时，向负载提供直流电，是直流系统不间断供电的基础条件4. 直流配电屏：为不同容量的负载分配电能，当直流供电异常时要产生告警或保护如熔断器断 告警、电池欠压告警、电池过放电保护等5. DC-DC变换器：DC/DC变换器将基础电源电压（-48V或+24V）变换为各种直流电压，以满足通信 设备内部电路多种不同数值的电压（±5V、±6V、±12V、±15V、-24V等）的需要。

6. 连接方式——直流供电方式蓄电池是直流系统供电不中断的基础条件根据蓄电池的连接方式，直流供电方 式主要采用并联浮充供电方式，尾电池供电方式、硅管降压供电方式等等基本不再使 用并联浮充供电方式是将整流器与蓄电池直接并联后对通信设备供电在市电正常 的情况下，整流器一方面给通信设备，一方面又给蓄电池充电，以补充蓄电池因局部 放电而失去的电量；当市电中断时，蓄电池单独给通信设备供电，蓄电池处于放电 由于蓄电池通常处于充足电状态，所以市电短期中断时，可以由蓄电池保证不间断供 电若市电中断期过长，应启动油机发电机供电1.2.3接地系统为了提。