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1、毕业设计（论文）标 题：通信电源电路的设计与改进 学生姓名：刘海立 系 部：电子工程系 专 业：移动通信技术 班 级：高通信0701 指导教师：娄敏 株洲职业技术学院教务处制目 录摘要 第一章 通信电源简介第二章 蓄电池 2.1阀控式密封铅酸蓄电池的定义2.2 VRLA蓄电池在通信电源系统中的作用2.3 VRLA电池的工作原理2.4 VRLA电池的关键技术2.5 VRLA蓄电池的维护第三章 基站蓄电池寿命的提高3.1 影响基站电源蓄电池寿命的因素3.2 蓄电池寿命终止的几种因素3.3延长基站供电蓄电池寿命的方法3.4 减少蓄电池过放并及时补充 3.5 定期维护第四章 蓄电池充电方法 4.1蓄电
2、池基本充电方法 4.2 快速充电的研究结论 参考文献 附录 后记 摘要本文对通信电源做了个简单的介绍。蓄电池组是通信电源设备的重要组成部分。当交流供电中断或整流器故障，蓄电池组是支持通信系统工作的唯一后备电源。充电方式对VRLA电池性能具有相当重要的影响，并对快速充电作了具体的研究。关键词：通信电源 蓄电池 VRLA蓄电池 寿命 充电方式第一章 通信电源的概述电源是通信系统的重要组成部分。通信电源被比喻为通信的心脏，其核心利益就是“持续提供稳定的动力供应”以保证整个通信网络的正常运行。一个完整的通信电源系统由5个部分组成：交流配电单元、整流模块、直流配电单元、蓄电池组、监控系统。这样组合的通信
3、电源系统有着广泛的应用意义，它不仅适用于电力系统通信，也适用所有专网通信和公众网通信。对通信电源系统的基本要求是可靠性和稳定性。一般通信设备发生故障的影响面较小，是局部性的，但如果通信电源系统一旦发生故障，通信系统将全部中断，所以电源系统要有备份设备，电源设备要有备品备件，市电要有双路或多路输入，交流和直流互为备用。对通信电源的要求是：防雷措施要求完善，设备允许的交流输入电压波动范围大，多重备用系统以防止电源系统发生电源完全中断故障。由于电网分布和利用市电的条件存在千差万别，许多地方的市电电压波动范围很大。特别是一些变电站、微波站、光通信站、水电厂在丰、枯水期时等，有时交流电压波动范围很大，要
4、求电源设备具有更宽的工作电压范围，否则就要增加稳压装置。第二章 蓄电池蓄电池组是通信电源系统的重要组成部分，所占的投资比例很大，加强对蓄电池的管理，改善其使用状况，从而有效地延长蓄电池的使用寿命，具有重要的意义。目前，通信电源配套的蓄电池大多是先进的阀控式密封铅酸蓄电池，阀控式密封铅酸蓄电池主要有贫液式和胶液式两类。由于阀控式铅酸蓄电池全密封、无须加水维护，故常冠以“免维护”的称号。“免维护”这一词给使用者带来了认识上的误区，导致使用者放松了对阀控式密封铅酸蓄电池的日常维护和管理。因此，正确使用和维护阀控式密封铅酸蓄电池具有十分重要的意义。根据各个基站的通信设备需求，其蓄电池每节单体电压一般有
5、2V、6V和12V三种，一般在枢纽大站，常采用寿命长、可靠性高的2V电池，在小型基站，根据安装要求，可采用其他两种电池，使用时将多节单体串连，组成48V的蓄电池组。在对电源系统可靠性要求较高的场合，一般采用两组蓄电池并联运行、浮充供电的方式。对蓄电池组的日常维护要定期清洁并检测端电压、温度；连接处有无松动腐蚀现象，检测连接条压降；外观是否完好，有无鼓肚变形和渗漏现象；极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出；当发现电压反极性、压降大、压差大和酸雾泄漏的电池时，应及时处理，对不能恢复的蓄电池要及时更换；不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组蓄电池带来不利影响。对寿命已到的电池组
6、要及时更换，以免影响到电源系统和设备主机2.1阀控式密封铅酸蓄电池的定义中文全称:阀控式密封铅酸蓄电池。英语全称为：Valve Regulated Lead Acid Battery（VRLA）它诞生于20世纪70年代，到1975年时，在一些发达国家已经形成了相当的生产规模，很快就形成了产业化并大量投放市场。这种电池虽然也是铅酸蓄电池，但是它与原来的铅酸蓄电池相比具有很多优点，而倍受用户欢迎，特别是让那些需要将电池配套设备安装在一起(或一个工作间)的用户青睐，例如UPS、电信设备、移动通信设备、计算机、摩托车等。这是因为VRLA电池是全密封的，不会漏酸，而且在充放电时不会象老式铅酸蓄电池那样会
7、有酸雾放出来而腐蚀设备，污染环境，所以从结构特性上人们把VRLA电池又叫做密闭（封）铅酸蓄电池。为了区分，把老式铅酸蓄电池叫做开口铅酸蓄电池。由于VRLA电池从结构上来看，它不但是全密封的，而且还有一个可以控制电池内部气体压力的阀，VRLA铅酸蓄电池的全称便成了“阀控式密闭铅酸蓄电池”。2.2阀控式密封铅酸蓄电池在通信电源系统中的作用1 后备电源，包括直流供电系统和UPS系统2 滤波3 调节系统电压4 动力设备的启动电源 （a） 平滑滤波 （b）荷电备用 图2-1蓄电池在通信电源系统中的作用2.3 VRLA电池的工作原理电池的充放电反应（+） PbO2 + 3H+ + HSO4 + 2e 放充
8、 PbSO4 + 2H2（）Pb + HSO4 放充 PbSO4 + H + 2e电池总反应：Pb + 2H+ + 2HSO4 + PbO2放充PbSO4+ 2H2O +PbSO4电池内部气体产生的原因（1）过充电（+）H2O 1/2O2+ 2H+ + 2e ( - ) 2H+ + 2e H2 H2O = H2+ 1/2O2 (2 ) 正极板栅腐蚀：Pb + 2H2O Pb(OH)2 + 2H+ + 2e2H+ + 2e H2 (3 ) 自放电：负极自放电Pb + HSO4 PbSO4 + H+ + 2e2H+ + 2e H2 正极自放电PbO2+ 2H+ + H2SO4 + 2e PbSO4
9、 + 2H2OH2O 1/2 O2 + 2H+ + 2e2.4 VRLA电池的关键技术2.4.1 氧复合原理（氧循环原理）电池在充电过程中，正极除了有反应（1）PbSO4转变为PbO2以外，还有氧析出反应，特别是电池的充电后期，当电池容量充电到80%时，氧的析出反应更为剧烈，两极的气体析出反应如下：（+）2H2O O2 + 4H+ + 4e (-) 2H+ + 2e H2对于浮充使用的VRLA电池，即使是浮充电流很小，但在长期浮充状态下，浮充电流一部分用于电池自放电生成的PbSO4转为正负极活性物质以外，不可避免的，浮充电流一部分用于水的电解，而使正极析出氧气，负极析出氢气。氧和氢气的产生使电
10、池内部失水，电解液密度发生变化，也使电池难以密封。从铅酸蓄电池诞生以来，人们都一直在寻求电池的密封，以减少对电池的维护。VRLA电池的出现，实现了电池的密封，电池密封的关键技术是氧在电池内部的再复合实现氧的循环，以及采用AGM隔板吸收电解液，使电池内部没有流动的电解液，氧的复合原理如图2-3所示：图2-2：密封原理示意图 图2-3：氧循环原理图从图2-3看出，正极充电过程中因电解水析出的氧气，通过AGM隔板的孔隙，迅速扩散到负极，与负极活性物质海棉状铅发生反应生成氧化铅（PbO），负极表面的PbO遇到电解液H2SO4发生化学反应生成PbSO4和H2O，其中PbSO4再充电而转变为海面状Pb生成
11、的H2O又回到电解液，因氧气的再复合，避免了水的损失，从而实现了电池的密封。其氧的再复合过程的反应式如下：2H2O O2 +4H+ + 4e 2Pb + O2 2 PbO 2PbO + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 2PbSO4 + 4e + 4H+ 2Pb + 2H2SO4 总反应为：2H2O O2 2H2O 水变成氧再变成水4.4.2VRLA电池的关键技术：为了实现氧的复合（循环），电池在设计制造中，应掌握如下关键技术：1) 选择高孔隙率AGM隔板，孔隙率在93%以上，为氧的复合提供通道2) 采取定量灌酸，使玻璃棉隔板在吸收电解液以外，仍有510%的孔隙率未被电解液充满，因此V
12、RLA电池又称为贫液式电池。3) 过量的负极活性物质，正、负极板的容量比一般为1：1.11：1.2，这样在正极充足电以后，负极仍未充足电，防止氢在负极析出，氢气大量析出是无法复合的。4) 电池极群的紧装配，采取极群预压缩技术，装配压在4060Kpa之间，以保证AGM隔板与正负极板表面的良好接触，因为VRLA电池的电解液主要靠AGM隔板提供。5) 正板栅使用低锑银合金，克服了铅钙合金正板栅的无锑效应和抗蠕变性差的缺点，无论浮充使用还是循环使用，都有很长的使用寿命，不同地区供电条件的差别将不会对蓄电池性能造成影响。6) 开闭阀压力稳定可靠的安全阀，通信用VRLA电池的标准要求开阀压1035Kpa，
13、闭阀压315Kpa,开闭阀压力较接近，可减少气体排放和水的损失。7) 采用恒压限流的充电方式，VRLA电池对过充电较为敏感，过充电会加速电池的损坏，恒压限流充电可防止过充电和热失控。VRLA电池具有以下主要优点： 不漏液、无酸雾、不腐蚀设备； 放电小，25下自放电率小于3%（每月）； 电池寿命长，25下浮充状态使用可达10年； 结构紧凑，放置方便（竖放、卧放），占地面积小； 电池的高低温性能较好，可在40150范围使用； 没有“记忆效应”（指浅循环工作时容量损失）； 能量较高，大电流放电性能好。图2-4：VRLA电池与GF电池（左）的比较2.5 VRLA蓄电池的维护在实际运行中，VRLA蓄电池对环境温度的要求比较高，VRLA蓄电池的最佳环境运行温度为20-25。如果使用环境温度过高，使VRLA蓄电池在充电过程中产生的热量无法及时扩散到空气中去，加速了电解液的损失，同时也容易通过壳体损失水分，导致电解液的比重升高加速了正极板栅的腐蚀，最终导
