1、海南聯通海南聯通20122012通信電源培訓通信電源培訓 海南聯通公司運維部海南聯通公司運維部 動力主管動力主管 黎勇黎勇 直流供電系統及維護直流供電系統及維護 1 1 主要內容 2 2 1 1、直流供電系統的組成、直流供電系統的組成 直流供電系統一般由高頻開關整流器和與之配套的交流配電屏、直流直流供電系統一般由高頻開關整流器和與之配套的交流配電屏、直流 配電屏、蓄電池組、直流直流（配電屏、蓄電池組、直流直流（DCDCDCDC）變換器等設備及其供電母線所）變換器等設備及其供電母線所 組成。組成。 一些小型通信站（如移動基站、光纜和微波中繼站）的開關電源系統一些小型通信站（如移動基站、光纜和微波

2、中繼站）的開關電源系統 為了減少占地面積，往往采用結構緊湊、安裝使用方便的集開關整流單元、為了減少占地面積，往往采用結構緊湊、安裝使用方便的集開關整流單元、 監控單元以及交直流配電部分為一體的組合開關電源架。監控單元以及交直流配電部分為一體的組合開關電源架。 一、直流供電系統的組成及運行方式一、直流供電系統的組成及運行方式 2 2、直流供電系統的主要技術指標、直流供電系統的主要技術指標 直流供電系統是大多數通信設備（交換、傳輸、基站等）的直供電源，直流供電系統是大多數通信設備（交換、傳輸、基站等）的直供電源， 其供電指標的好壞對通信設備的工作影響極大，主要的技術指標有：其供電指標的好壞對通信設

3、備的工作影響極大，主要的技術指標有： 基礎電基礎電 壓（壓（V） -48 電壓運行波電壓運行波 動范圍（動范圍（V） -47-57 供電回路全程最大允供電回路全程最大允 許壓降（許壓降（V） 3.8 3 3 一、直流供電系統的組成及運行方式一、直流供電系統的組成及運行方式 3 3、直流供電系統的運行方式、直流供電系統的運行方式 交換局的直流供電系統運行方式采用交換局的直流供電系統運行方式采用48V48V全浮充供電方式。全浮充供電方式。 即在市電正常時，交流市電先經過高頻開關電源的整流，然后向蓄電即在市電正常時，交流市電先經過高頻開關電源的整流，然后向蓄電 池組浮充并向通信設備供電；池組浮充并向

4、通信設備供電； 當市電（故障）停電而發電機組未啟動供電前，由蓄電池組放電向通當市電（故障）停電而發電機組未啟動供電前，由蓄電池組放電向通 信設備提供直流不間斷供電，其允許放電時間一般為信設備提供直流不間斷供電，其允許放電時間一般為1 12 2小時；小時； 當發電機組或市電恢復供電時，直流供電系統先經低壓限流充電而后當發電機組或市電恢復供電時，直流供電系統先經低壓限流充電而后 轉入浮充方式供電。轉入浮充方式供電。 移動基站（或光纜、微波中繼站）直流供電系統運行方式一般也采用移動基站（或光纜、微波中繼站）直流供電系統運行方式一般也采用 48V48V全浮充供電方式。全浮充供電方式。 p即在市電正常時

5、，經過組合開關電源架上的整流模塊與兩組蓄電池即在市電正常時，經過組合開關電源架上的整流模塊與兩組蓄電池 并聯浮充并向通信設備供電；并聯浮充并向通信設備供電； p當市電（故障）停電而移動發電機組未供電前，先由蓄電池組并聯當市電（故障）停電而移動發電機組未供電前，先由蓄電池組并聯 放電向通信設備供電；放電向通信設備供電； p當發電機組或市電恢復供電時，直流供電系統先經低壓限流充電而當發電機組或市電恢復供電時，直流供電系統先經低壓限流充電而 后轉入浮充方式供電。后轉入浮充方式供電。 4 一、直流供電系統的組成及運行方式一、直流供電系統的組成及運行方式 移動基站直流系統與交換局直流系統的區別：移動基站

6、直流系統與交換局直流系統的區別： 基站用開關電源具備二次下電功能。基站用開關電源具備二次下電功能。 當蓄電池放電至第一級切斷電壓設置點時（當蓄電池放電至第一級切斷電壓設置點時（46V46V），一次下電動作，），一次下電動作， 自動斷開負荷較大的基站設備，以保證傳輸設備較長時間（自動斷開負荷較大的基站設備，以保證傳輸設備較長時間（2020小時左右）小時左右） 正常運行；正常運行； 若市電停電時間較長而移動發電機組未上站時，當蓄電池放電至終若市電停電時間較長而移動發電機組未上站時，當蓄電池放電至終 止電壓時（止電壓時（44V44V），二次下電動作，自動斷開電池輸出，以免蓄電池繼續），二次下電動作，

7、自動斷開電池輸出，以免蓄電池繼續 放電而造成蓄電池的損壞。因此，移動發電機組應在蓄電池放電至終止放電而造成蓄電池的損壞。因此，移動發電機組應在蓄電池放電至終止 電壓前上站發電，以免造成通信的中斷。電壓前上站發電，以免造成通信的中斷。 蓄電池蓄電池 蓄電池是直流供電系統中不可缺少的重要組成部分。蓄電池在系蓄電池是直流供電系統中不可缺少的重要組成部分。蓄電池在系 統中的作用主要作為儲能設備，當外部交流供電突然中斷時，通信設統中的作用主要作為儲能設備，當外部交流供電突然中斷時，通信設 備的正常工作將會受到威脅，而蓄電池作為系統供電的后備保護，可備的正常工作將會受到威脅，而蓄電池作為系統供電的后備保護

8、，可 提供提供1 12020小時或更長時間的不停電供電電源，因此，蓄電池作為系統小時或更長時間的不停電供電電源，因此，蓄電池作為系統 供電的最后一道保證，也是維持正常通信的最后一道保障。供電的最后一道保證，也是維持正常通信的最后一道保障。 5 5 二、直流系統設備的配置二、直流系統設備的配置 1 1、直流供電系統設備配置原則、直流供電系統設備配置原則 直流供電系統的設備配置和導線選擇主要根據通信局（站）各種通直流供電系統的設備配置和導線選擇主要根據通信局（站）各種通 信設備近遠期的直流負荷調查統計，來配置高頻開關整流器、蓄電池組、信設備近遠期的直流負荷調查統計，來配置高頻開關整流器、蓄電池組、

9、 交直流配電屏的容量和數量以及選擇導線的線徑與規格型號：交直流配電屏的容量和數量以及選擇導線的線徑與規格型號： （1 1）交、直流配電屏的容量按遠期負荷配置，其輸出負荷分路可根據用）交、直流配電屏的容量按遠期負荷配置，其輸出負荷分路可根據用 電設備的需求而定。電設備的需求而定。 （2 2）高頻開關整流器的容量應同時滿足近期通信負荷和蓄電池組充電用）高頻開關整流器的容量應同時滿足近期通信負荷和蓄電池組充電用 負荷之和。整流模塊的數量應采用冗余（負荷之和。整流模塊的數量應采用冗余（N N1 1）的配置方式。）的配置方式。其中其中n只主只主 用，用，n10時，時，1只備用；只備用；n10時時,每每1

10、0只備用只備用1只。主用整流器的總容量只。主用整流器的總容量 應按負荷電流和電池的均充電流應按負荷電流和電池的均充電流(10小時率充電電流小時率充電電流)之和確定。之和確定。 （3 3）蓄電池的容量應能滿足規定的允許放電時間要求。）蓄電池的容量應能滿足規定的允許放電時間要求。 （4 4）直流供電母線的線徑應能滿足直流供電回路全程最大允許壓降。）直流供電母線的線徑應能滿足直流供電回路全程最大允許壓降。 2 2、開關電源和蓄電池的配置方法：、開關電源和蓄電池的配置方法： 設計依據：設計依據：中華人民共和國通信行業標準中華人民共和國通信行業標準YD/T5040-2005 YD/T5040-2005

11、通信電源設通信電源設 備安裝工程設計規范備安裝工程設計規范 首先配置蓄電池組的容量首先配置蓄電池組的容量 然后再配置開關電源的容量然后再配置開關電源的容量 6 1 1、蓄電池容量配置依據、蓄電池容量配置依據 對于給通信設備供電的蓄電池來說，合理的配置蓄電池容量是非常對于給通信設備供電的蓄電池來說，合理的配置蓄電池容量是非常 重要的。容量偏小不能滿足通信設備在停電較長的情況下正常供電，影重要的。容量偏小不能滿足通信設備在停電較長的情況下正常供電，影 響正常通信；容量太大不僅是一種浪費，也會影響蓄電池的壽命，所以響正常通信；容量太大不僅是一種浪費，也會影響蓄電池的壽命，所以 要合理選擇蓄電池的容量

12、。選擇蓄電池容量主要是根據負載電流、蓄電要合理選擇蓄電池的容量。選擇蓄電池容量主要是根據負載電流、蓄電 池的效率、停電時間長短和頻繁程度以及擴容情況來決定。可根據下列池的效率、停電時間長短和頻繁程度以及擴容情況來決定。可根據下列 公式來進行蓄電池容量的選擇：公式來進行蓄電池容量的選擇： C= C=（負載電流備用負載電流）（負載電流備用負載電流）1010蓄電池效率蓄電池效率A A。 式中式中C C代表蓄電池容量，代表蓄電池容量，A A表示所需放電時間的加權系數所需放電時間表示所需放電時間的加權系數所需放電時間 （小時）（小時）1010。 二、直流系統設備的配置二、直流系統設備的配置 7 2 2、

13、蓄電池配置舉例說明、蓄電池配置舉例說明 舉例說明如下：有一移動基站舉例說明如下：有一移動基站BTSBTS滿負荷電流為滿負荷電流為15A15A，傳輸，傳輸 設備工作電流為設備工作電流為5A5A，還準備增加一套，還準備增加一套WCDMAWCDMA設備，其所需電設備，其所需電 流為流為20A20A。該基站經常停電，停電時間約為。該基站經常停電，停電時間約為2424小時。計算所小時。計算所 需電池容量為需電池容量為 C C（15155 52020）10100.850.852.42.41119AH1119AH， 故選用故選用500AH500AH兩組電池即可。如果停電時間太長，例如兩組電池即可。如果停電時

14、間太長，例如 4848小時，是不能用增加電池容量的辦法來實現，而應考慮小時，是不能用增加電池容量的辦法來實現，而應考慮 用發電機來發電，否則將影響到蓄電池的壽命。用發電機來發電，否則將影響到蓄電池的壽命。 二、直流系統設備的配置二、直流系統設備的配置 8 3 3、開關電源容量配置依據、開關電源容量配置依據 一旦選擇好了蓄電池后，就必須選擇合適的電源系一旦選擇好了蓄電池后，就必須選擇合適的電源系 統，以保證整個通信設備系統的正常工作。選擇依據是：統，以保證整個通信設備系統的正常工作。選擇依據是： 要保證蓄電池在最大充電（均充）電流情況下電源系統能要保證蓄電池在最大充電（均充）電流情況下電源系統能

15、 可靠工作；要配置合理以保證能節約資源和建設成本。電可靠工作；要配置合理以保證能節約資源和建設成本。電 源的配置可根據下面的經驗公式來計算選擇：源的配置可根據下面的經驗公式來計算選擇： 電源容量（負載容量電源容量（負載容量0.15C0.15C）1201201 1個整流器容量個整流器容量 式中：式中：C C為蓄電池的總容量，為蓄電池的總容量，120120為設計的余量加權系數，為設計的余量加權系數， 1 1為為N+1N+1冗余備份。冗余備份。 二、直流系統設備的配置二、直流系統設備的配置 9 4 4、開關電源配置舉例、開關電源配置舉例 在選擇電源系統時，原則上要保證該電源機架上的整在選擇電源系統時

16、，原則上要保證該電源機架上的整 流器個數最少不得小于流器個數最少不得小于3 3個。另外還要考慮到以后的擴容。個。另外還要考慮到以后的擴容。 例如：有一個基站，蓄電池為例如：有一個基站，蓄電池為2 2組組500AH500AH，負載電流，負載電流 為為50A50A，那么所需電源的容量（，那么所需電源的容量（5050150150）120%=240A120%=240A。 根據以上原則應選擇根據以上原則應選擇500A500A電源系統，最終配置應為電源系統，最終配置應為6 6個整流個整流 器，容量為器，容量為300A300A。 二、直流系統設備的配置二、直流系統設備的配置 1010 三、通信高頻開關整流器

17、的組成三、通信高頻開關整流器的組成 交流交流 配電配電 直流直流 配電配電 整流模塊整流模塊 整流模塊整流模塊 整流模塊整流模塊 電池電池 負載負載 交流交流 輸入輸入 監控模塊監控模塊 48VDC 220/380V 11 三、通信高頻開關整流器的組成三、通信高頻開關整流器的組成 高頻開關整流器方框圖高頻開關整流器方框圖 12 三、通信高頻開關整流器的組成三、通信高頻開關整流器的組成 主電路：主電路： 1.1. 交流輸入濾波：處于整流模塊的輸入端，包括低通濾波器、浪涌抑交流輸入濾波：處于整流模塊的輸入端，包括低通濾波器、浪涌抑 制等電路。其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生制等電路

18、。其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生 的雜音反饋到公共電網。的雜音反饋到公共電網。 2.2. 整流與濾波：將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電，并向功整流與濾波：將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電，并向功 率因數校正電路提供穩定的直流電源。率因數校正電路提供穩定的直流電源。 3.3. 功率因數校正：為了消除由整流電路引起的諧波電流污染電網和減功率因數校正：為了消除由整流電路引起的諧波電流污染電網和減 小無功損耗來提升功率因數。小無功損耗來提升功率因數。 4.4. 逆變：將直流電變為高頻交流電，這是高頻開關的核心部分，在一逆變：將直流電變為高頻交流電，這是高頻開關的核心部分，

19、在一 定范圍內，頻率越高，體積重量與輸出功率之比越小。定范圍內，頻率越高，體積重量與輸出功率之比越小。 5.5. 輸出整流與濾波：由高頻整流濾波及抗電磁干擾等電路組成組成，輸出整流與濾波：由高頻整流濾波及抗電磁干擾等電路組成組成， 提供穩定可靠的直流電源。提供穩定可靠的直流電源。 控制電路：控制電路： 一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去控制逆變器，一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去控制逆變器， 改變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的數改變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的數 據，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保

20、護措施。據，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。 13 三三、通信高頻開關整流器的組成通信高頻開關整流器的組成 檢測電路：檢測電路： 除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表數據除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表數據 供值班人員觀察、記錄。供值班人員觀察、記錄。 輔助電源：輔助電源： 提供開關整流器本身所有電路工作所需的各種不同要求的電源（交直流提供開關整流器本身所有電路工作所需的各種不同要求的電源（交直流 各種等級的電壓電源）。各種等級的電壓電源）。 14 三三、高頻開關整流器主要技術高頻開關整流器主要技術 根據根據DCDCACAC逆

21、變電路工作原理的不同，高頻開關整流器可分為逆變電路工作原理的不同，高頻開關整流器可分為PWMPWM型型 和諧振型兩類。和諧振型兩類。 功率轉換電路：功率轉換電路：高壓直流高壓直流高壓高頻交流高壓高頻交流高頻降壓變壓器高頻降壓變壓器低壓低壓 高頻交流高頻交流低壓直流低壓直流 PWMPWM型：電路控制簡單，開關管在導通和關斷時的損耗大。主要是型：電路控制簡單，開關管在導通和關斷時的損耗大。主要是 由于開關管的通斷都是強制的（有時稱為硬開關）。在開關過程中，開由于開關管的通斷都是強制的（有時稱為硬開關）。在開關過程中，開 關管的電壓、電流波形存在交疊的現象，從而產生了開關損耗（關管的電壓、電流波形存

22、在交疊的現象，從而產生了開關損耗（p=up=u* *i i） 諧振型：利用諧振現象，通過適當地改變開關管的電壓、電流波形諧振型：利用諧振現象，通過適當地改變開關管的電壓、電流波形 關系來達到減小開關損耗的目的。關系來達到減小開關損耗的目的。 諧振型功率轉換電路有串聯、并聯和諧振型功率轉換電路有串聯、并聯和 準諧振幾種。準諧振功率轉換電路又分為兩種，一種是零電流諧振開關準諧振幾種。準諧振功率轉換電路又分為兩種，一種是零電流諧振開關 式，一種是零電壓諧振開關式。式，一種是零電壓諧振開關式。 時間比例控制穩壓原理時間比例控制穩壓原理 改變開關接通時間改變開關接通時間t ton on和工作周期 和工作

23、周期T T的比例，亦即改變脈沖的占空的比例，亦即改變脈沖的占空 比，來調整輸出電壓的方法，稱為比，來調整輸出電壓的方法，稱為“時間比例控制時間比例控制”, ,縮寫為縮寫為TRC TRC TRCTRC有三種實現方式，即脈沖寬度調制方式（有三種實現方式，即脈沖寬度調制方式（PWMPWM） ，脈沖頻率調制方，脈沖頻率調制方 （ PFMPFM）和混合調制方式。）和混合調制方式。 15 四四、通信高頻開關電源維護基本要求通信高頻開關電源維護基本要求 l 輸入電壓的變化范圍應在設備允許工作電壓變動輸入電壓的變化范圍應在設備允許工作電壓變動 范圍之內。工作電流不應超過額定值，各種自動、范圍之內。工作電流不應

24、超過額定值，各種自動、 告警和保護功能均應正常。告警和保護功能均應正常。 l 要保持布線整齊，各種開關、刀閘、熔斷器、插要保持布線整齊，各種開關、刀閘、熔斷器、插 接件、接線端子等部位接觸良好，無電蝕與過熱。接件、接線端子等部位接觸良好，無電蝕與過熱。 l 機殼應有良好的保護接地。機殼應有良好的保護接地。 l 備用電路板、備用模塊應半年試驗一次，保持性備用電路板、備用模塊應半年試驗一次，保持性 能良好。能良好。 l 變流設備輸出電壓必須保證蓄電池要求的浮充電變流設備輸出電壓必須保證蓄電池要求的浮充電 壓和均充電壓，變流設備的容量必須保證負載電流壓和均充電壓，變流設備的容量必須保證負載電流 和和

25、0.1C10A0.1C10A的蓄電池充電電流的容量。的蓄電池充電電流的容量。 16 開關電源的蓄電池管理功能開關電源的蓄電池管理功能 1 1、溫度補償功能、溫度補償功能 溫度補償功能是通過電源設備的前臺監控單元來實現的，它是通過檢測蓄溫度補償功能是通過電源設備的前臺監控單元來實現的，它是通過檢測蓄 電池溫度，然后根據實測的溫度來調節蓄電池的浮充電的。溫度補償是以電池溫度，然后根據實測的溫度來調節蓄電池的浮充電的。溫度補償是以2525 為基準，以每節（為基準，以每節（2V2V）3mV/3mV/進行調節。對于通信電源使用的進行調節。對于通信電源使用的48V48V電池組來電池組來 說，計算公式為說，

26、計算公式為 V=(T-25)V=(T-25)(-3mV)(-3mV)2424。 例如：電池溫度為例如：電池溫度為1010，那么此時蓄電池的浮充電壓為，那么此時蓄電池的浮充電壓為 53.5+(10-25) 53.5+(10-25)(-3mV)(-3mV)24= 53.524= 53.51.08=54.58V1.08=54.58V。 所以說當你在冬天或夏天看到蓄電池的浮充電壓高于所以說當你在冬天或夏天看到蓄電池的浮充電壓高于53.5V53.5V或低于或低于53.5V53.5V，這是，這是 溫度補償所致，屬正常現象。溫度補償所致，屬正常現象。 四四、通信高頻開關電源維護基本要求通信高頻開關電源維護基

27、本要求 開關電源系統在保證設備安全可靠供電的同時，其最重要的功能就開關電源系統在保證設備安全可靠供電的同時，其最重要的功能就 是蓄電池管理。不同的廠家實現的方法各有不同，但是都必須完成如下是蓄電池管理。不同的廠家實現的方法各有不同，但是都必須完成如下 管理功能：溫度補償、充電智能限流、自動均充功能、周期均充、欠壓管理功能：溫度補償、充電智能限流、自動均充功能、周期均充、欠壓 保護告警功能。保護告警功能。 17 2 2、充電智能限流功能、充電智能限流功能 蓄電池的充電電流要求在蓄電池的充電電流要求在0.1C0.25C0.1C0.25C，C C為蓄電池的容量。推薦值為為蓄電池的容量。推薦值為 0.

28、15C0.15C。如果過大，電池就會迅速產生大量氣體造成膨脹變形、活性。如果過大，電池就會迅速產生大量氣體造成膨脹變形、活性 物質脫落甚至出現物質脫落甚至出現“熱失控現象熱失控現象”，導致蓄電池及早失效而報廢；，導致蓄電池及早失效而報廢； 如果充電電流過小，那么充電時間就會變得比較長，甚至導致蓄電如果充電電流過小，那么充電時間就會變得比較長，甚至導致蓄電 池充不飽，長期也會影響電池的正常壽命。開關電源的智能限流就池充不飽，長期也會影響電池的正常壽命。開關電源的智能限流就 是系統根據蓄電池的容量（事先必須在監控參數中正確設定蓄電池是系統根據蓄電池的容量（事先必須在監控參數中正確設定蓄電池 容量）

29、、負載所需電流的大小來自動計算整流器的限流點。容量）、負載所需電流的大小來自動計算整流器的限流點。 計算公式為：計算公式為： 單體（整流器）限流點（單體（整流器）限流點（0.15C+0.15C+負載電流）負載電流）單體個數，單體個數， 公式中：公式中：C C為系統蓄電池的總容量。為系統蓄電池的總容量。 四四、通信高頻開關電源維護基本要求通信高頻開關電源維護基本要求 18 3、自動均充功能、自動均充功能 均充就是均衡充電。一般在下列情況下，蓄電池需要均衡充電：市均充就是均衡充電。一般在下列情況下，蓄電池需要均衡充電：市 電停電后電池釋放的能量超過電停電后電池釋放的能量超過1515；市電來電時；蓄電池長期處于；市電來電時；蓄電池長期處于 浮充狀態（電網穩定，長期不停電）；電池組中，出現了落后電池，浮充狀態（電網穩定，長期不停電）；電池組中，出現了落后電池， 在浮充狀態下單體電壓低于在浮充狀態下單體電壓低于2.2V2.2V；更換新電池后。均充電壓為；更換新電池后。均充電壓為56.4V56.4V， 均充時間不大于均充時間不大于1010小時。小時。 4 4、欠壓保護功能、欠壓保護功能 電源系統為了保護蓄電池放電時不過放，采用直流斷路器將蓄電池和電源系統為了保護蓄電池放電時不過放，采用直流斷