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1、第五章 直流供电系统（讲师用PPT）,中国网通（集团）有限公司 2006年12月,中国网通运维人员岗位培训丛书动力专业,内部资料 注意保密,第五章 直流供电,直流供电系统,第二节 交流配电屏,第四节 直流配电屏,第三节 高频开关整流器,第一节 直流供电系统概述,第八节 太阳能供电系统,第七节 直流供电系统配置参考,第六节 直流-直流变换器,第五节 蓄电池,第五章 直流供电,直流供电系统,第二节 交流配电屏,第四节 直流配电屏,第三节 高频开关整流器,第一节 直流供电系统概述,第八节 太阳能供电系统,第七节 直流供电系统配置参考,第六节 直流-直流变换器,第五节 蓄电池,第一节 直流供电系统概述
2、,第一节 直流供电系统概述 直流供电系统是向通信局站提供直流（基础）电源的供电系统。直流供电系统一般由交流配电屏、整流器、直流配电屏、蓄电池组、直流-直流变换器（DC-DC）等设备及供电母线所组成。一些小型通信局站往往采用集开关整流单元、监控单元以及交、直流配电部分为一体的组合开关电源架。,第一节 直流供电系统概述,直流基础电源的主要技术指标有直流输出电压变动范围、杂音电压和直流供电回路全程最大允许压降。 （1）直流输出电压变动范围：即通信设备输入端子处的正常工作电压的允许变动范围。一套直流供电系统通常为多种通信设备(如交换、传输、基站等)供电，其输出电压允许变动范围在所供通信设备的最高允许低
3、压值和最低允许高压值之内。 （2）杂音电压：直流输出电压中含有的交流成分在通信回路中构成杂音，称为杂音电压。 （3）直流供电回路全程最大允许压降：是指从蓄电池电压输出至通信设备输入端子处的全程直流供电回路最大允许电压降。,第一节 直流供电系统概述,1.2直流供电系统的运行方式 图1.1 通信局直流供电系统组成方框图,第一节 直流供电系统概述,图1.2 通信站直流供电系统方框图,第一节 直流供电系统概述,1.3直流供电系统的工作原理 在交流配电柜中，一般可接两路交流输入电源，两路交流电源可通过刀闸或自动切换开关进行手动或自动切换。交流配电柜通过输出空开将交流电送入整流柜中的交流分配单元，交流分配
4、单元通过空气开关将交流电分配给整流模块。整流模块将输入的交流电转换为-48V直流电，其输出端与整流柜内的正、负母排相连，然后通过并机铜排与直流配电柜的正、负母排互连，输入到直流配电柜的直流电通过熔断器供给负载。同时，蓄电池组通过熔断器接入直流配电屏，正常情况下，蓄电池处于并联浮充状态，当市电断电或整流模块故障时，整流模块停止工作，由蓄电池给设备供电，维持设备的正常工作。故障恢复后，整流模块重新给设备供电，并对蓄电池进行充电，补充消耗的电量。,第一节 直流供电系统概述,在直流系统中通常配有监控模块，监控模块监测交流配电、直流配电和整流模块的运行状态，并进行相应的控制。监控模块可以通过标准通信接口
5、连接本地计算机，亦可通过Modem或其他传输资源连接到远程监控中心，实现电源系统的集中监控。,第五章 直流供电,直流供电系统,第二节 交流配电屏,第四节 直流配电屏,第三节 高频开关整流器,第一节 直流供电系统概述,第八节 太阳能供电系统,第七节 直流供电系统配置参考,第六节 直流-直流变换器,第五节 蓄电池,第二节 交流配电屏,第二节 交流配电屏 2.1交流配电屏的技术要求 用于电力室高频开关整流器及其他通信用电设备的交流配电屏，主要作用是接入交流电源和交流负荷的分配。其主要技术要求如下： （1）具有两路交流电源引入，能进行主、备用电源转换，对两路交流电源有自动转换要求的电路必须具有可靠的机
6、械及电气连锁。 （2）输出负荷分路可根据不同用电设备的需求而定。 （3）对有照明分路的配电屏，应有保证交流照明分路和直流事故照明分路，并具有自动转换装置。 （4）具有过压、欠压、缺相等告警功能以及过流、防雷等保护功能。 （5）交流屏应能够提供反应供电质量和交流屏自身工作状态的监测量，如三相电压、电流值，市电供电状态，主要分路输出状态等，并上送监控模块。,第二节 交流配电屏,2.2交流配电原理,图2.1 交流配电单元原理图,第二节 交流配电屏,2.3交流配电屏组成 交流配电屏通常由以下几个部分组成： 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屏的容量。 整流
7、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。 交流辅助输出：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。 交流切换机构：有自动切换机构和手动切换机构。自动切换机构由机械电子双重互锁的接触器或ATS组成。,第二节 交流配电屏,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。 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。 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、
8、告警、显示以及与监控模块通信等功能。 C级与D级防雷器。,第五章 直流供电,直流供电系统,第二节 交流配电屏,第四节 直流配电屏,第三节 高频开关整流器,第一节 直流供电系统概述,第八节 太阳能供电系统,第七节 直流供电系统配置参考,第六节 直流-直流变换器,第五节 蓄电池,第三节 高频开关整流器,第三节 高频开关整流器 整流器是直流供电系统的核心设备。高频开关整流器是20世纪90年代初开始在我国逐步使用的新一代整流设备，目前已基本取代传统相控整流器。高频开关整流器应用高频开关变换技术，主要采用MOSFET和IGBT等功率元件，具有高效率、高功率密度和智能化等优点。,第三节 高频开关整流器,3
9、.1概述 3.1.1高频开关电源的分类 按照控制方式来分，可分为脉宽调制（PWM）开关电源，脉频调制（PFM）开关电源，混合调制开关电源。 按采用的开关技术分，有硬开关和软开关。 按主电路结构分，有谐振型和非谐振型。 根据变换器电路的结构，又可分为单端反激变换器、单端正激变换器、推挽式变换器、半桥式变换器和全桥变换器。,第三节 高频开关整流器,3.1.2高频开关电源的特点 （1）重量轻，体积小。由于高频开关电源工作频率高，因此变压器等元件的体积可大大减小，重量也大大减轻。 （2）功率因数高。一般高频开关电源的功率因数大于0.92，在有功率因数校正电路时， 功率因数接近1，因而对公共电网不会造成
10、污染。 （3）噪音低。无工频变压器及滤波电感的噪音。 （4）效率高。高频开关电源的效率约在 90 以上。 （5）模块式结构。由于高频开关电源为模块式结构，因此可靠性高、扩容方便、易于维护。 （6）智能化程度高。高频开关电源采用计算机控制技术，便于实现集中监控。,第三节 高频开关整流器,3.1.3高频开关电源的基本构成及原理 高频开关整流器主要由主电路、控制电路和辅助电源三部分组成。如图3.1所示。,图3.1 开关电源基本电路原理框图,第三节 高频开关整流器,3.1.4. 高频开关整流器的主要技术要求 (1)额定输入电压与波动范围：单相220V时变动范围187-242V；三相380V时的允许变动
11、范围323-418V。 (2)额定频率与范围：50Hz2Hz。 (3)直流输出电压可调节范围为43.257.6V，整流器的直流输出电压值在可调节范围内应具有手动或由监控电路（系统监控单元）控制连续可调的功能。 (4)直流输出电压工作方式：整流器在稳压工作的基础上，应能与蓄电池并联以浮充、均充及蓄电池放电测试工作方式向通信设备供电（或应具有该方面的接口）。,第三节 高频开关整流器,(5) 遥测、遥信、遥控性能: 整流器应具有RS-232、RS-422/485 3种接口中的一种或其他形式的接口电路与监控电路连接，在监控电路控制下应符合以下要求。 遥测：输出电压、输出电流。 遥信：开/关机状态、工作
12、状态（均充/浮充/测试、限流）、故障/正常状态。 遥控：开/关机状态转换、均充/浮充/测试工作状态转换。 (6)均分负载（并机工作）性能：整流器应能采用多台同型号整流器并机工作。并机工作时整流器自主工作或受控于系统监控单元时应做到均分负载，在单机50%100%额定输出电流范围内其均分负载的不平衡值应不超过直流输出电流额定值的5%。,第三节 高频开关整流器,(7)交流输入过、欠电压及缺相保护 整流器应能监视电网电压的变化，当交流输入电压值过高或过低时，为了保证整流器的安全工作，整流器应具备以下交流输入过、欠电压及缺相保护功能： 当电网电压过高时，整流器应具有过电压关机保护的功能，电网电压恢复正常
13、后，应能自动恢复工作；过压保护电压的设定不应低于额定电压值的115%（单相应253V，三相应437V）； 当电网电压过低时，整流器应具有欠电压保护的功能，电网电压恢复正常后，应能自动恢复工作；欠压保护电压的设定不应高于额定电压值的80%（单相应176V，三相应304V）； 三相电压输入时，电网出现缺相时整流器应具有缺相保护功能，电网恢复正常后，应能自动恢复工作。,(8)直流输出过、欠电压保护 当整流器的直流输出电压值达到过电压设定值时，应能自动告警与关机保护，故障排除后，应能人工恢复工作； 当整流器的直流输出电压值达到欠电压设定值时，应能自动告警，故障排除后，应能自动恢复工作。 (9)直流输出
14、电流的限制性能 整流器应具有直流输出电流的限制性能，限制电流范围应在其额定值的105 %110 %。当整流器直流输出电流达到限流值时，整流器应进入限流工作状态。 整流器的直流输出电流除限流性能外，还应有短路的自动保护性能。当故障排除后，整流器应能自动恢复工作。,第三节 高频开关整流器,(10)告警性能 有过压、过流、欠压、欠流、防雷等保护及本地和远地告警功能。整流器在各种保护性能动作的同时，应能自动发出相应的可见告警信号。 (11)效率与功率因数 整流器在单机输出最大功率不小于1500W时，其效率应不小于90%，功率因数不小于0.92。整流器在单机输出最大功率小于1500W时，效率应不小于85
15、%，功率因数应不小于0.95。 (12)杂音电压 衡重杂音2mV；峰-峰值杂音电压200mV；宽带杂音(有效值)：(3.4-150kHz)50mV，(0.15-30MHz)20mV；离散杂音(有效值)：(3.4-150kHz)5mV，(150-200kHz)3mV，(200-500kHz)2mV，(0.5-30MHz)1 mV。,第三节 高频开关整流器,(13)稳压精度 不同交流输入电压与负载进行组合，各种情况下的直流输出电压与输出电压整定值的差值应不超过输出电压整定值的0.6%。 (14)开关机过冲幅度 由于开关机引起直流输出电压变化的最大峰值应不超过直流输出电压整定值的10%。 (15)启
16、动冲击电流（浪涌电流） 由于启动引起的输入冲击电流应不大于额定输入电压条件下最大稳态输入电流峰值的150%。 (16)可靠性指标,第三节 高频开关整流器,(17)绝缘电阻 试验电压为直流500V时，整流器主回路的交流部分和直流部分对地以及交流部分对直流部分的绝缘电阻均不低于2M。 (18)绝缘强度 交流电路对地、交流电路对直流电路应能承受50Hz、有效值为1500V的交流电压（漏电流30mA）或等效其峰值的2120V直流电压1min，且无击穿与飞弧现象。 直流电路对地应能承受50Hz、有效值为500V的交流电压（漏电流30mA）或等效其峰值的710V直流电压1min，且无击穿与飞弧现象。,第三节 高频开关整流器,第三节 高频开关整流器,3.2功率变换电路 高频开关电源功率转换电路有推挽式、全桥式、半桥式以及单端反激、单端正激、谐振式功率变换电路等。本小节仅以全桥式功率
