电源方案

电源方案（精选十篇）

电源方案 篇1

关键词：高能效,电源管理,能源效率

消费者需要安全的生活环境，并希望充分发挥创新潜能以保护我们的地球。消费需求正在驱动着一个全新的市场发展大趋势，关注的焦点是再生能源、医疗诊断与检测设备以及无处不在的个人移动设备等。

低能耗高效率是电子产品市场追求的目标。为了更好地保护能源，人类在减少能源消耗的同时还要努力提高能源使用效率。2009年电子产品市场的主流仍然是低能耗高效率。为此各个半导体厂商开发出不同的高能效电源解决方案，下面简介一些高能效电源管理方案。

自适应电压调节技术

美国国家半导体 (N S) 的PowerWise是高能源效率产品系列，采用自适应电压调节 (AVS) 架构。AVS可以利用电源管理技术调整供电电压，也可以利用内部供电调整技术调整输出，确保数字C M O S逻辑电路的功耗可以大幅减少;A V S可以主动监视数字电路的工作情况，并根据其实际用电需要提供适量的供电。AVS比传统的固定电压系统节省高达64%的耗电 (见图1) 。

举例说明PowerWire系列产品的一个高效率应用方案。许多应用要求输入电压范围比较大 (如汽车应用，汽车电池一般为12V或24V，在尖峰情况下可能会达到40V) 。由于输入电压很高而输出电压很低 (或输出电流很高) ，因此需要使用大降压比的转换器。具有大降压比和低输出电压特性的功率转换器一般采用两级转换，第一级转换是将高输入电压转换为中间电压，第二级转换则将中间电压转换为需要的低输出电压。效率是两级转换器所需关注的一个主要问题。尽管个别级的转换可以达到较高的效率，但是整体效率却可能很低，整体效率仅在60%～70%左右，因为整体效率是各转换级效率之乘积。

与两级转换相比，宽输入和低反馈电压的同步降压转换器具有更高的效率，例如NS公司的LM3103 (属于PowerWire系列产品的一款产品，输入电压可高达42V，输出电压可低至0.6V) 单级转换效率比两级转换器的整体效率高出5%～10% (图2) 。LM3103的应用电路示于图3。

数字降频技术

在能源问题受到越来越多广泛关注的今天，大部分电源标准不仅规定了满载时的效率，而且还规定了整个负载范围的平均效率，例如Energy Star2.0规定的平均效率为87%。数字降频方法可以更方便地提高平均效率。

准谐振反激式变换器的开关损耗比固定频率的反激式变换器低，而且EM1性能更好，所以这种变换器得到广泛的应用。准谐振反激式变换器面临的挑战之一是其开关频率随输出功率的下降而上升。这低消了通过准谐振方式工作而带来的效率提升，特别是在中等负载或低负载条件下。为了解决这一问题，英飞凌的准谐振PWM控制器ICE 2QS02G采用了数字降频方法。此器件同时采用数字信号处理电路和模拟信号处理电路。数字信号处理电路包括一个加/减计数器、一个过零信号计数器和一个数字平均器;模拟电路包括一个电流测量单元和一个平均器。导通和关断的时间点分别由数字电路和模拟电路决定。在满载和轻载条件下，数字降频使MOSFET分别在不同的过零信号点导通。在轻载工作条件下，开关频率被有效地降低到一个相当低的水平，同时开关动作仍有效进行，从而确保了轻载时的高效率。为了验证数字降频方法对提升效率所具有的效果，英飞凌设计了两种采用ICE2QS02G且不带同步整流的准谐振反激式变换器原型，其效率测试结果示于图4。从图4所示效率测试结果可以看出，采用数字降频方法可以显著地提高系统的综合效率，从图4 (b) 还可看出采用CoolMOS 800V的方案甚至在低电压和高电压两种条件下都达到90%的超高效率。

多相变换器

预测到2010年处理器将工作在1V和100A，到2020年希望处理器的电源电压将是0.7V和更高电流。处理器工作在1V, 100A (或更高) 和GHz频率时的高效电源管理 (采用当今的元件和技术可达到的效率为70%～80%) 成为设计人员面对的困难任务。

可以满足当今处理器电源要求的唯一拓扑是多相开关模式变换器。这种拓扑采用两个或更多相同组合单元，把这些单元的输出连接起来，其输出是所有单元输出的总和。随着工作电流要求的增高，需要有更多的单元 (相) 。一个最佳的设计需要折衷考虑相数、每个相的电流、开关频率、成本、尺寸和效率。更高的输出电流和更低的电压，需要更严格的输出电流调整。多相设计可采用几种实用的方法。

●采用带集成MOSFET驱动器的PWM控制器IC。然而，片上栅极驱动器产生的热和噪声会影响控制器性能。级连这类芯片以增加更多相是不现实的。用这种配置实现精确的电流均分是困难的，这种方法三相是限制相数。

●采用分离的控制器和分离的栅极驱动器，使PWM控制器与栅极驱动器的热和噪声隔离。然而，电流均分会更复杂，因为电流感测信号路由到控制器;另外还有控制器-驱动器延迟，这是因为它们是分离的IC。

●采用带集成栅极驱动器和内置同步及电流均分的控制器。这种方法只允许偶数相数。然而，片上所产生的驱动器热和噪声可能会降低控制器性能。

上面所述三种方法在选择相数中不能提供所需的自由度。理想的方法是一种可伸缩的拓扑，它能容易地增加或去除任意多相单元，必须能够在分布的相单元中相等地均分电流。

●DrMOS。配置小尺寸、可伸缩多相变换器的一种方法是采用DrMOS (Driver-MOSFET) 模块 (图5) 。DrMOS模块包括驱动器和功率MOSFET，设计用于多相变换器。Fairchild公司的FDMF8700是一款支持Intel的Dr MOS Vcoredc-dc变换器标准、用于大电流同步降压应用的FET加驱动器的多芯片模块。这是一个完全集成的功率级方案，它替代一个12V驱动器IC和三个N沟MOSFET，与分立元件方案相比节省板空间50%。Fairchild家庭的DrMOS多芯片模块还有FDMF6700、FDMF8704、FDM8705。图6示出由FDMF8704和PWM控制器组成的四相电压稳压器电路。Renesas公司的RZJ20602NP集成一个驱动器IC和高、低端功率MOSFET在56引脚QFN封装中，它工作在高达2MHz开关频率、最大输出电流40A，工作在1MHz、VIN=12V、VOUT=1.3V时最高效率接近87%。

负电荷泵架构

效率的提高对蜂窝电话这类应用显得尤为重要，更高的效率相应具有更长的通话时间。

蜂窝电话背光是功耗的主要部分。理想情况下，设计人员希望在不损失任何效率的前提下采用全部电池电压直接驱动 (即1倍压模式下没有压降) 白光和RGB LED。显然要实现这一目标，采用电池和LED之间的正电荷泵是不可能的。这种配置架构在电源回路中产生一个额外的压降，降低了LED上的驱动电压。当驱动电压不足时，电荷泵打开。因此，正电荷泵开始工作的电压较高，降低了效率。采用1倍压模式将延长电池的使用寿命。但要实现零压降，典型的方案需要去掉正电荷泵，对于这种架构来说这是不可能的。

一般方案并不为各个LED分别供电。电路监控所有LED输出。当任意一个LED电流低于预设值时, 正电荷泵打开。当系统LED正向电压存在较大不匹配时, 最高的LED VF (正向压降) 将触发电荷泵对电池电压进行升压。这样, 那些具有较低VF的LED所对应的电流调节器将消耗额外的电压和功率。因此, VF越不匹配以及LED数目越多, 功耗就越大。可视电话、智能手机和多媒体播放器采用五路或更多LED, 不匹配问题将进一步加剧功耗问题。

Maxim公司的MAX8647负电荷架构消除了电池至LED之间的线路阻抗。因此，当电池放电时，该器件延迟1～1.5倍压模式之间的切换。自适应切换技术分别对各个LED供电、调光和稳流。该新技术将LED效率提高12% (图7) 。

交错式临界导通PFC

“能源之星” (Energy Star) 和“电脑节能拯救气候行动” (Climate Savers Computing Initiative) 要求数字电视、台式电脑和入门级服务器、前端电信系统的电源系统具有高效率低功耗。飞兆半导体的交错式临界导通 (Interleaved Boundary Conduction Mode) PFC (功率因数校正) 控制器FAN9612采用交错方式能为AC-DC电源提供超过96%的效率其额定功率范围100W～1000W。它采用两个并连180°相差的升压功率级。由于FAN9612采用交错方式，并在所有运作条件下都保持两个功率级精确的180°相差，因此能够降低导通损耗;其自动切相功能使轻负载下仅有一个通道运作，将功耗减至最小;其谷底开关 (Valley switching) 技术将MOSFET开启损耗减至最低。这种交错式临界导通PFC为绿色电源提供高效率AC-DC电源，采用FAN9612的PFC电路示于图8。

结语

低能耗高效率是电子产品追求的目标。人们在减少能源消耗的同时，还要努力提高能源使用效率。为此涌现出各种不同的高能效电源解决方案和技术，这包括自适应电压调节技术、数字降频技术、多相变换器、负电荷泵、交错式临界导通模式等。随着消费需求、节能和电子设备必须遵守强制性能效规范，必将会涌现出新的低能耗高效率电源管理方案和技术。

参考文献

[1]http://www.national.com/powerwise

[2]Mao MP, He Y, Jeoh MK, 用于准谐振反激式变换器的新型数字系统解决方案[J].精选实用电子设计100例, 电子产品世界, 2008.12

[3]Man KT, Wong KL.如何设计面向大降压比应用的同步降压转换器[J].精选实用电子设计100例, 电子产品世界, 2008 (12)

[4]鲁冰.先进的便携电源方案[J], 电子产品世界, 2008 (2)

[5]Davis S.High efficiency challenges power-management design[J], ELECTRONIC DESIGN, 08 (3)

机房电源、接方案 篇2

根据湘西电信分公司旧机房整治的总体要求，吉首电信洗溪机房的电源和光缆的现状，现决定进行电源整改割接。目前洗溪机房的的电源柜不能支持业务的扩宽，凌乱的分布在机房的地板之下。根据机房的整治要求，本次整治将机房内的电源系统改为上走线、光缆成端到ODF架、光电转换设备成端到华为交换机9303上。

一、割接人员： 1.电信现场随工人员： 2.割接实施组：

操作手： 杨静波：***、刘泽仪：*** 光缆主操作手：芦溪长线局：田清洗： ***

二、割接内容：

1、将机房电源柜的电源割接为上走线安装。

2、光缆成端到ODF架、3、光电转换设备成端到华为交换机S9303上。

三、割接时间：

2012年 04月 26-27日 00：00—07：00。

四、割接前准备工作：

1、各专业的应急方案已制定，并由专人负责

2、新安装电源柜，电源线布放到每个机柜。

3、清理好电源线位置和数量，作好标签。

4、清理好光缆的局向和所用的纤芯的位置和数量，作好标签。

5、清理好干线光缆纤芯的使用数量和纤芯的位置，布放好尾纤、安装好ODF架。

五、具体割接步骤：

1、布放好本次割接所需要的所有电源线，并且作好标签。

2、布放好本次割接所需要的所有电源和尾纤，并且作好标签。

3、割接干线光缆：干线光缆为1根割接光缆以后，光路正常。

4、割接本地网干线光缆。

5、割接本机房的网吧和专项链路光缆。

6、涉及业务的范围：所有网吧。

六、注意事项：

在割接过程中，必须严格按照割接步骤一步一步进行，如果在进行的割接过程中，出现异常现象，操作手应在最短的时间内恢复设备通信，并且要求其他割接人员停止正在进行的工作，同时协助市电信分，做好通信恢复工作，在本步骤确认完成后，才能进行下一步割接。

七、风险防范：

1）请湘西电信分公司在割接前做好各专业设备的应急预案； 2）请湘西电信分公司在割接前做好各专业设备有关数据备份工作；

3）请湘西电信分公司大客户服务部做好大客户的预先通知和解释工作；

4）在割接前，对割接点周围的保护措施应该按照规范做好； 5）建设方和施工方在割接前对各项工作和保护措施进行检查。

八、割接后续工作：

1.割接后一星期内，分公司将安排维护人员加强巡视，重点观察机房电源工作情况，并做好记录，发现异常情况，及时处理。

2.做好机房环境的清洁工作。

湖南今朝纵横通信工程有限公司

多功能随身电源系统方案 篇3

关键词：随身电源；移动设备；锂离子电池

引言

现在市场上，便携式电子设备越来越多，但此设备的电池容量和功耗却远远不足市场的要求，对日常生活特别是户外生活造成诸多不便。为此，制作多功能、高效、低耗、安全的随身电源，以满足户外需求，将有很大的实用价值。

锂离子电池具有体积小、重量轻、比能量高、寿命长、可快速充电等优点。相较于其它类型的电池而言，具有明显优越的综合性能。锂离子电池的高效快速充电将成为一种趋势。另外，它的特点决定了它要求有性能完备、安全可靠的充电管理电路。随着人们日常外出活动的频繁，多功能大容量的移动电源将会成为市场开发的另一个主要的方向。

根据以上的趋势，本文设计了一种高效、低功耗、高容量、安全可靠、可行性高的随身电源电路的设计。

多功能随身电源的系统设计

如图1所示，本文论述的电路系统设计由五部分组成：锂芯容量指示电路、锂芯保护电路、充电管理电路、DC-DC升压电路和功能扩展电路。锂芯容量指示电路由日本理光公司XC61CC系列的电压监控芯片组成。锂芯保护电路由过充保护、过放保护、过温保护、过流四重保护组成。充电管理电路采用了上海如韵的CN3066芯片，将充电过程分为涓流充电、恒流充电、恒压充电和维护充电四个部分，使移动随身电源能够最大程度地储备能量。DC-DC升压电路采用了美信公司的MAX1771集成芯片，可将锂芯容量在安全范围内最大限度释放，达到对多种数码设备供电输出的目的。功能扩展涵盖了户外活动所能涉及的常见需求，具有应急夜间高亮照明、户外防盗安全警报，野营驱蚊等功能，人性化的功能使产品更具创新特色并开阔了产品将来的应用市场前景。

多功能随身电源的电路实现锂芯保护电路

如图2所示，锂芯保护电路主要由理光公司R5402芯片和日立公司HAT2027 MOS场效应集体管共同组成。除此之外，自恢复保险丝起到了最后一层保护的作用。

R5402是一种高精度锂芯电池电压保护用的CMOS芯片。HAT2027是电流流通方向可调的双MOS器件。

充电时，电池电压从低往高上升，当电池电压大于4.25V时，充电状态被锁存，管脚就会从高电平跳为低电平，HAT2027内置二极管发挥单向导通作用。电流方向只能从1脚到3脚。充电电源无法继续给锂芯充电。只有当过充时，断开充电电源，过充锁存状态才会被释放，重新变为高电平，HAT2027的1.3管脚此时双向导通，锂芯才能正常工作。

放电时，电池电压从高往低下降，当电池电压小于2.3V时，放电状态被锁存，管脚D的输出从高电平跳为低电平，HAT2027内置二极管发挥单向导通作用。电流方向只能从3脚到1脚。锂芯电池组无法继续给负载放电。只有当过放时，接上充电电源，当锂芯电压开始高于过放电压时，过放锁存状态就会被释放，同时管脚的电压重新变为高电平，HAT2027的1、3管脚双向导通，锂芯既能工作在放电状态又能工作在充电状态。

当锂芯短路时，跳到低电平。此时，锂芯受HAT2027控制无法放电，起到锂芯保护作用。与此同时，短路的大电流使自恢复保险丝受热膨胀，电路切断，起到最后一层保护作用。当短路故障排除，自恢复保险丝恢复，R5402检电器释放，Dour重新恢复高电平。

该电路还增设了“休眠”的功能，以及瞬时监控功能。设计时，在锂芯负极取一个电压接到R5402的V管脚，内置检电器的延时可以减少大概1／57秒。因此，可以监测电池容量瞬时状态。

DC－DC升压电路

本系统中，DC－Dc升压电路主要由MAX1771构成，该控制器采用独特的控制方案，结合PFM(脉冲频率调制)及PWM(脉冲宽度调制)的优越性，提供一个高效、较宽电压调节范围的电源。前者具有较小的静态电流，轻载情况下效率较高，但纹波较大。后者在重载情况下具有较高的效率，噪声小。该控制器采用的是一种改进型的限流PFM控制方式，控制电路限制电感充电电流，使其不超过某一峰值电流。既保持了传统PFM的低静态电流，同时在较重负载下也具有很高的效率，而且由于限制了峰值电流，采用很小体积的外围元件就可获得满意的输出纹波，这样便于降低电路成本及电路的尺寸。

如图3所示，将4管脚SHDN接地，可使其工作在闭环状态。芯片由2管脚上的电压供电，同时也是输出电压。输入电压可以从2V到输出电压变化。外接MOS管栅极的1管脚上的电压从输出电压到零电平跳变，这样可以提供更大的栅极驱动，从而减小外接MOS管的开启电阻。

MAX1771的外接MOS管平时是关闭的，此时电感储能。关闭期间MAX1771会检测外部输入电压，一旦降低到了一定限度，MAX1771就会开启外部MOS管，电感释放能量，重新提供驱动电压。开关频率随负载电流和输入电压而定。5V电压通过两个反馈电阻分压得到。

此外，整流二极管选用肖特基二极管SS34，该器件正向导通电压小，响应时间快。

锂芯容量指示电路

电池容量应该以电流对时间的积分即毫安时来度量，有专门的芯片能够胜任，但成本较高。而在本系统电路设计中，采用了一种比较简单而且实用的方法，即通过测试锂芯电池放电时的电压时间特性曲线，选取整个放电过程的四个位点电压，用电压来估算电池的容量。电压指示电路选用了日本特瑞仕公司的XC61系列芯片。

如图4所示，当按下电压容量指示的功能按键，锂芯的电池电压会加到XC61系列芯片的管脚上。当电压高于4.1V，四个芯片同时工作，电池与限流电阻、LED形成四个回路。此时四个LED同时发亮，表示电池容量饱和。当电池电压在4.1V到3.8V之间，只有三个芯片工作，三个LED发亮，表示电池容量有所下降。同理可知其它的两种情况。

充电管理电路

充电管理电路由CN3066和继电器构成，如图5所示，当随身电源监测到有充电器对其充电时，继电器令CN3066开始工作，CN3066将整个充电管理过程应该分为四个部分，即预充电、恒流充电、恒压充电以及维护充电。

当CN3066开始工作时，CN3066会检测电池电压是否较低，如果是则采用涓流充电，直至电池电压上升到一个安全值。之后，充电电流保持不变的较大值，通常是涓流充电电流的10倍或更大。1000mAh的电池采用700mA电流充电。这可以避免大电流充电对锂芯的损坏。充电管理芯片连续监控电池的电压，当单节锂电池的电压达到4.2V，恒流充电状态结束，转入恒压充电状态。在该状态下，充电电压恒定在4.2V。当锂芯的电流下降为原来1／10之后，恒压充电状态结束。维护充电状态是在电池充足屯后，若移动电源仍插在充电器上，电池会由于自放电而损失电量。CN3066以非常小的电流对锂芯充电或是监测电池电位以备对锂芯再充电，这种状态称为维护充电状态。

在本电路中，CN3066会时时监测锂芯的电压、温度、充电电流和充电时间。一旦电池的温度达到60℃或者锂离子电池的电压达到4.2，恒压充电状态自动终止。此外，还应设置最长恒压充电时间。在温度和电压检测失败的情况下，可以保证锂电池安全充电。当撤离充电器，CN3066关闭，随身电源处于预放电状态。

多功能扩展电路高亮照明功能

户外活动时，特别是夜间活动，急需一个高亮的光源。在USB接口输出的5V电压使高亮度LED工作，获得5米内的照明光程。

当按下预报警功能键时，USB输出电压加载在报警电路上，水银开关偏移正常的断开位置，接通KD9561音乐片，发出报警响声。

野外驱蚊功能

由555运放芯片产生振荡频率22KHz，再由555芯片单稳态电路产生脉冲50Hz，合成占空比为50％的振荡输出。

电路测试

锂芯充放电曲线，如图6和图7所示。

DC-DC放电曲线如图8所示，随身电源连续放电的总能量在2200mAh以上，输出稳定。实验结果证明，多功能随身电源能对市面上大多数手机连续充电5次以上，对MP3、MP4充电12次以上，使随身电源在户外活动中能够有充足的能量储备。

结语

三电源三风机改造方案 篇4

为有效预防煤矿井下掘进工作面因停电、停风而造成的瓦斯爆炸、瓦斯窒息等事故的发生, 《煤矿安全规程》对不同瓦斯等级矿井安装使用“三专两闭锁”和双风机双电源作出了专门规定, 以保障供电的稳定、可靠性和作业人员的安全性。

《煤矿安全规程》第一百二十八条明确规定: 高瓦斯矿井、煤 ( 岩) 与瓦斯 ( 二氧化碳) 突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机, 并能自动切换。正常工作的局部通风机必须采用三专 ( 专用开关、专用电缆、专用变压器) 供电。备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源, 当正常工作的局部通风机故障时, 备用局部通风机能自动启动, 保持掘进工作面能正常通风。根据在实际应用中发现的问题, 如正常工作的局部通风机因停电、故障等原因无法运行, 在倒换至备用局部通风机时, 备用局部通风机以及开关等发生故障时, 则双风机全部停止运行, 无法保证通风, 造成瓦斯超限等, 严重制约着安全和生产。

2现有技术的双风机双电源倒台操作

目前国际和国内通用的风机倒台操作方式为, 风机倒台开关通过时间继电器、单片机程序等实现主风机和备用风机开关的通、断, 主风机与备用风机通过风机倒台开关可以相互自动切换: 正常情况下在主风机运行, 主风机出现断电停机或故障时, 通过风机倒台开关自动切换至另一回路的备用风机; 如备用风机运行中出现断电停机或故障时, 风机倒台开关同样自动切换至另一回路主风机侧。这种操作方式简单, 但是安全性能不高, 在主风机因故障无法运行时, 切换至备用风机的途中因开关、风机等故障极易造成备用风机不能正常开启, 导致采掘头面瓦斯超限, 影响矿井安全。

对此, 我们进行研究, 能不能设计一种装置, 在开关、风机出现问题的情况下, 依然能够确保矿井通风, 保证矿井安全生产, 即一种三风机三电源装置。

3具体改造方案

根据上述问题, 我们进行研究, 决定对矿井双风机双三专进行改造, 设计一种三风机三电源装置, 降低了双风机停运后造成的瓦斯超限。具体方案如下。

3. 1第3 台风机的控制线路设计

增加外围控制回路, 通过控制外围电路中时间继电器的通断和时间继电器的延时, 进而控制第3 台风机的开停。在原来主、副风机控制线路的基础上。从主、副风机控制电路中分别增加继电器KM3 和KM4, 在主副风机开关中, 中间继电器的常开点控制KM3 和KM4 通断状态, KM3 和KM4 通过自身的触点保持处于吸合状态, KM3 和KM4 中两个常开点并在一起, 后串联在时间继电器的控制回路中, 在第3 台风机开关中增加时间继电器SJ3 和SJ4, 分别延时10S和15S, 其中时间继电器的常开点并接在第3 风机开关的启动按钮两端, 时间继电器的控制电源同时接在两回路电源中, 再分别将各开关中间继电器的常闭点串联在时间继电器的控制回路中。

主、副、第3 台风机运行及互相控制情况如下: 正常运行中主副风机正常倒台, 第3 台风机带电备用, 主副风机正常倒台时, 时间继电器SJ3、SJ4 延时时间未到, 第3 台风机启动按钮不动作, 风机不启动。当主副风机出现故障, 无法正常切换、运行时, 主副风机双停, 时间继电器延时动作, 第3 台风机启动按钮动作, 风机运行。

第3 台风机运行后, 若主、副风机电源、开关等故障恢复正常, 手动停第三风机。人工启动主风机或副风机 ( 应在10 s内完成操作) , 主风机或副风机正常运行后, 第3 台风机开关带电备用, 为下一次主、副风机均停止运行后自行启动准备了条件, 如图1 所示。

主、副、第3 台风机运行流程如下: 正常情况下3 台风机只需要工作1 台, 一般情况下主风机处于长期工作状态, 副风机作为备用风机, 第3 台风机作为次级备用风机。主风机出现断电或故障停机后, 风机开关自动切换至副风机侧, 此时主风机处于故障状态, 副风机处于工作, 第3 台风机作为备用风机, 而此时如副风机出现故障停机, 则第3 台风机自动启动, 仍满足《煤矿安全规程》中的要求。

3. 2风机电源布置方案

为了解决上级电源可靠性这一问题, 风机安装时主、副、第3 台风机电源来自变电所两条回路中3 台不同高压馈电开关所带的低压馈电。若变电所有三条或四条进线, 则主、副、第3 台风机电源取自三条或四条回路中的不同回路, 但必须保证主、副风机电源来自地面变电站不同回路。采取此电源布置方案, 即使地面变电站有一条回路停电也能保证风机电源有一条不停电, 这样就有效提高了局部通风机上级电源供电可靠性。

若变电所只有两回路供电, 则本方案自动变更为两电源三风机, 风机启动原理不变, 风机电源引自同回路的变电所电源, 如图2 所示。

3. 3第三台风机与风筒的连接

风机与风筒的连接, 如图3 所示。

4 结语

高频开关电源技术方案 篇5

技术参数30929003.pdf 技术方案 2.1 概述

现场的实际应用情况：12台15V/12000A的电源配1台90V/2000A的电源，每6台15V/12000A 的电源配一台6kV/380V/1MW的变压器，其中90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作。

电源关注核心指标是可靠性和系统效率。

电源可以考虑采用3种主回路方式，每种方式各有优缺点。

2.2主回路原理图方案1 2.2.1方案1 总体思想为输入36脉波移相变压器，6组功率模块并联的方式，具体电路如下： 15V/12000A开关电源最大输出功率180kW，90V/2000A开关电源最大输出功率180kW，功率等级一样，考虑采用同样的主回路原理，如下：

整流器整流器36脉移相变压器整流器整流器整流器整流器功率模块1输出15V/12000A或90V/2000A功率模块2输入380V/50Hz功率模块3功率模块4功率模块5功率模块6功率模块原理如下：

高频变压器及整流

输入端配置36脉波移相变压器，可有效拟制输入电流谐波，基本能满足3%的要求； 每台开关电源采用6个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/2200A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/360A。

逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。

输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。

90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加36脉波移相变压器，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。2.2.2方案2 总体思想为输入PWM整流器，4组功率模块并联的方式，具体电路如下：

6脉波整流器功率模块1输出15V/12000A或90V/2000A输入380V/50Hz功率模块2PWM整流器功率模块3功率模块4

输入端配置PWM整流器，可有效拟制输入电流谐波，基本能满足3%的要求；PWM整流器再备份一组6脉波整流器，只是在PWM整流器出故障时投入运行；

每台开关电源采用4个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/3000A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/500A。

逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。

输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。

90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加PWM，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。

2.2.3方案3 总体思想为综合6kV高压配电，系统设计，利用6kV高压变压器直接做成36脉波移相变压器，具体电路如下：

开关电源1输出15V/12000A或90V/2000A输入6kV/50Hz36脉波移相变压器开关电源6输出15V/12000A或90V/2000A

输出15V/12000A或90V/2000A功率模块1380V/50Hz功率模块26脉波整流器功率模块3功率模块4

6kV变压器直接设计为36脉波移相变压器，高压侧几乎没有谐波，每一组输出接入一台开关电源。开关电源就采用普通6脉波整流；

每台开关电源采用4个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/3000A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/500A。

逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。

输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。

90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加PWM，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。

2.2.4方案比较

从系统可靠性、系统效率这两个主要关心的方面进行比较。

本方案的逆变、二次整流、输出滤波采用的最先进的技术，在前面的方案叙述中已经提出，逆变采用全软开关技术，比硬开关的效率高出2%左右；二次整流采用同步整流技术，比普通二极管的效率高出5%～6%左右；输出经过LC后为平滑的直流，不会引起后级导电排高频发热；电源内部输出的直流汇流排全部采用铜排，比采用铝排的效率高出1%左右；

方案选择主要针对输入采用哪一种方式更合理进行比较分析。可靠性分析：

36脉波移相变压器的可靠性远远高出PWM整流器，而且方案1采用6个模块并联，及时2个模块出现故障，也不会影响系统使用，方案1的可靠性远远高出方案2的可靠性；

方案3把高压变压器引入，作为电源设计的一部分，相当于减少了一个变压器的可靠性影响，因此方案3比方案1的可靠性更高。

系统效率分析：

方案1中变压器损耗约为1.5%，整流器约为0.5%，前级总和约为2%；方案2中PWM整流器的损耗约为3%；方案1比方案2的效率略微高出一些；

方案3中比方案1只有一级变压器的损耗，效率自然多出1.5%左右。综合比较：方案排序为方案

3、方案

1、方案2。

2.2控制系统

功率模块1模拟控制板Ig+-If1Io1IoUoK13875驱动电路IGBTK2集中控制板GV+-UfIfPI功率模块6K5K6Ig+-If1K13875驱动电路IGBTIo1模拟控制板K

2控制方式：

双环控制：电压或电流外环，PI环； 每模块电流内环，比例环 2.3监控单元

采用8寸触摸屏；

功能：本地、远程操作切换；电源设置、启停操作；显示输出等参数，电源故障信息等；RS485上位机通讯等。2.4结构外形

电源方案 篇6

不间断电源(UPS)现已成为现代通信的关键设备及电子商务的保卫者。中兴ZXUPS针对不同的通信设备，量身定制出了不同的保护方案：L系列针对室外基站设备设计，输出功率为100～1000 VA；S系列为微机、服务器、小型局域网络等提供电源保护，输出功率为1～10 kVA；M系列为中大型通信设备提供电源保护，输出功率为10～50 kVA；N系列为可以利用48 V直流基础电源的通信专用UPS，节省电池的重复投资。

1 ZXUPS的性能特点

(1)ZXUPS L系列

无线市话大基站及移动边际网的微蜂窝基站、CDMA的直放站等设备，一般安装于楼顶、电线杆上、山头上等室外供电质量差的地方，电网中存在电涌、高压尖峰、电压下陷、电磁干扰、频率偏移、市电中断等问题，基站中的电源板极易被损坏(特别在输入电压高时)。

针对这种基站设备对电源的要求，我们设计了ZXUPS L005、ZXUPS L006、ZXUPS L010这3种产品，支持时间从1～24小时不等。该UPS具有如下特点：采用被动后备式电路拓扑，电路简单，可靠性高；防雨、防水、防盐雾、防霉菌、防盗、防尘；工作环境温度范围为-40℃～50℃；交流市电输入范围宽，具有市电稳压、自动保护及自启动功能；具有监控功能；外箱结构采取整体开模设计，具有抱柱、壁挂、落地等多种安装方式。

(2)ZXUPS S系列

ZXUPS S系列不间断电源适用于通信行业计费中心、银行营业网点、通信基站和各企业的网络办公环境。

ZXUPS S系列产品功率容量分别有1 kVA、

2 kVA、3 kVA、5 kVA、6 kVA、7 kVA、10 kVA。该系列产品采用单进单出、双变换全高频技术。该产品在满足电气性能的同时，还具有完善的智能监控及网络管理功能。它采用纯在线双变换设计、全DSP（数字信号处理）控制技术和APLL(先进相位锁相环)，并针对中国电网环境，采用大功率IGBT（绝缘栅型双极晶体管）模块，电池放电终止保护电压自动调节，具备智慧变速风扇，可自我诊断，电源绿色环保。

(3)ZXUPS M系列

ZXUPS M系列UPS产品采用三相输入、单相输出，主要为较大规模局域网、服务器、工作站、小型机，自动零售、安全及紧急逃生、医疗、通信、保安等系统及工业控制中心、Internet数据中心、智能大厦设计，具有很高的性能价格比，能为负载提供可靠的保护。

该UPS控制系统除了完成微机接口信号控制、网管功能外，还完成UPS的SPWM(正弦脉宽调制)逆变器调整和旁路转换控制，实现UPS的幅值、相位和动态特性的控制。充电器自动完成对电池组的多模式管理，保证后备能量的有效存储。

ZXUPS M系列产品具有可靠的双变换、双隔离结构，优越的市电输入特性和直流启动功能，LCD显示和图示化流程显示，MMBM(智能多模式电池管理)，优良的电磁兼容特性，串联/并联热备份功能，高精度的负载分配能力，先进的无主从自适应控制技术，可靠的多机并联逻辑控制和智能脱机技术，系统的可用性大大提高。

(4)ZXUPS N系列

ZXUPS N系列适合在停电频繁的地区长时间不间断供电，并彻底消除电网的冲击、浪涌、陷落及杂讯干扰等对通信设备所造成的不良影响，是集整流和逆变为一体的高性能不间断电源，可大大节省整流设备和蓄电池的投资，符合通信交、直流供电体制标准。逆变器直接使用电力室交、直流电源供电。该系列输入输出全隔离，使用安全无忧。

2 ZXUPS L/S/M/N系列监控管理方案

ZXUPS L系列可提供正常工作、市电停电、电池电压低等可遥信的信号接口， ZXUPS S/M/N系列则提供近程监控、网络管理、远程监控。

(1)近程监控

ZXUPS S/M/N系列具有RS232通信接口，可以实现即时监控在计算机上运行电源管理软件；在紧急电源状况下，可为用户提供操作系统关闭，数据安全保存解决方案；通过RS232接口，对UPS进行监控，如查阅UPS运行工作参数与状态，设置定时开关机，保存UPS运行的历史记录等；当市电出现异常时，在计算机上弹出告警界面，提醒操作人员及时处理；在电池供电时间结束前自动终止各种程序的运行，自动存盘，并通过计算机的另一个串口拨打传呼。该软件支持多种操作系统，该软件适合Windows操作系统，可单机监控UPS或网络多机监控UPS(同一局域网)。

(2)网络管理

智能型的ZXUPS S/M/N系列可通过选购UPS远程监控管理SNMP(简单网络管理协议)软硬件，实现UPS远程网络管理。该系列可以分别实现如下监控管理解决方案：ZXUPS网络(如LAN，WAN，Internet)、ZXUPS电话线路(如PSTN)、ZXUPS有线电视网络、ZXUPS拨号网络和ZXUPS无线通信等监控管理解决方案。通过相应的网络适配器，可构成ZXUPS网络电源管理系统。ZXUPS系统作为一个独立节点接入网络，可实现UPS的网络管理功能，包括网上UPS监测、故障传呼、自动E-Mail、远程开关机等。

(3)远程监控

独立的远程监控器可以使用户不须通过网络或电话线路就能实现对UPS的远距离监控，控制距离可达1000 m。与SNMP网络管理方式比较，其最大的好处是不存在网络安全问题，同时具有可靠性高、操作便捷等优点。

图1所示为一网络系统采用分布式供电，实现对重要与非重要设备的分级保护案例。由图1可见，上部的中心机房内服务器等重要设备采用了在线式UPS双机热备份系统，提供稳定可靠的电源保护，以防止电源导致的系统瘫痪。同时，UPS端分别采用了UPS网络适配器作为一个节点接入网络系统。此时，网上的各点可根据权限通过普通的浏览器或通过网管系统(若有的话)监控UPS的运行。

图1下部所示的为一些接在网上的普通工作站或营业点，它们的重要性低于服务器、数据机等，从经济性考虑，可采用性价比较好的在线互动式UPS独立供电。为实现主机房对各分布点电力状况的监控，各台UPS都用串行通信将工作参数上报到工作站(工作站上运行ZXUPSmart的UPS专用监控软件)。中心机房内的监控机欲获取各工作站的工作参数，可同样运行这些软件，通过访问工作站的IP地址获取信息。□

汽车自动起停系统电源方案 篇7

所谓自动起停功能, 就是汽车因为堵车或等红灯而停下来时, 这些创新的系统自动关闭发动机, 而当驾驶人的脚从制动踏板移向油门踏板时, 就自动重新起动发动机) 。这就帮助降低市区驾车及停停走走式交通繁忙期时不必要的油耗, 降低排放。

自动起停系统对汽车电源系统的影响及常见电源方案

这样的创新系统也为汽车电子设计带来一些独特挑战。因为当发动机重新起动时, 电池电压可能骤降至6.0V甚至更低。传统汽车电源架构中, 典型电子模块包含反极性二极管, 用于在汽车跳接起动而跳接线缆反向的事件中保护电子电路。保护电路本身产生压降, 使下游电路电压仅为5.5V或更低。由于许多模块仍要求5V供电, 过低的压差使降压电源没有足够余量来正常工作。因此, 传统的汽车电源架构不适用于自动起停系统 (见图1) 。

要为自动起停系统选择适当的电源架构, 常见的方案有三种 (见图2) 。一种方案是采用低压降线性稳压器, 或是低压降开关电源;第二种方案是采用升降压电源作为初级电源;第三种方案是在初级高压降压电源之前, 采用前置升压电源。

安森美改进型前置升压电源方案——NCV8876

安森美半导体应用于汽车自动启停系统的非同步升压控制器N C V8876, 主要用于在汽车自动起停时为后续电路提供足够的工作电压。它是一种改进型的前置升压电源方案。

NCV8876驱动外部N沟道MOSFET, 使用内部斜坡补偿的峰值电流模式控制, 集成了内部稳压器, 为门极驱动器提供电荷。NCV8876采用2~45V输入电压工作, 能够在冷启动及45V负载突降情况下工作。N C V 8 8 7 6在休眠模式下的静态电流典型值仅为11μA, 适应汽车应用的低静态电流要求。它在宽温度范围下提供±2%的输出电压精度。NCV8876采用SOIC8微型封装, 工作温度范围-40~150℃, 能够适应汽车应用的严格要求。

NCV8876具有状态监测功能, 能为微控制器提供工作状态信息。当工作状态为低电平时, NCV887工作;高电平时, NCV8876休眠。此器件可以透过外部电阻RDSC设定频率。它还可内部设定限流值、最大占空比等多项参数。NCV8876集成了多种保护功能, 如逐周期限流保护、断续模式过流保护及过热关闭等。其他特性包括:峰值电流检测、最小COMP电压钳位可提高切换时的响应速度等。总的来看, NCV8876应用电路简单, 成本低, 非常适合汽车起停系统应用。

NCV8876工作原理

NCV8876改进型前置升压电源方案的原理是:电池电压正常时, NCV8876进入休眠模式, 仅消耗极低的静态电流 (典型值<11μA) ;而当电池电压降至设定电压时, NCV8876自动唤醒, 开始升压工作。

当汽车电池供电电压下降到低于7.3V (可工厂预设) 时, NCV8876自动启用;而当电池电压降至低于6.8V时, NCV8876启用升压工作。因此, NCV8876可以保障后续电路有足够的余量来恰当地进行降压工作, 供下游系统使用。

安森美半导体基于NCV8876的演示电路板测试显示, 在输入电压最低2.6 V条件下, 输出电压为6.8V, 输出电流为3.6A, 能够使后续降压转换器恰当工作, 并为下游系统供电。

结语

室内覆盖电源保障系统解决方案 篇8

随着移动通讯业务的快速发展, 在写字楼、酒店、商场、超市等人口稠密场所产生的移动通话迅速增长, 这一部分业务话务量大, 时间长, 逐步成为移动运营商的一个重要收入来源。因此对这一部分移动业务进行信号覆盖的室内微峰窝基站逐渐成为移动运营商保障的一个重点。

湖北移动武汉分公司于2005年开始进行对室内覆盖的微蜂窝系统进行站点中断率指标考核, 这些室内覆盖系统以前未安装专用的供电保障系统, 一般直接接入市电, 因此微蜂窝基站中断的主要原因就是因为市电断电。近年来由于国内电力供应日趋紧张, 城市用电量大, 供电线路老旧, 中心城市经常出现事故性或让电等电力中断, 导致微蜂窝断站, 因此迫切需要对室内覆盖微蜂窝系统建设供电保障设施。

二、微蜂窝基站分布情况

1、站点布置情况

室内覆盖系统微蜂窝站点在前期建设时为尽快满足用户的室内覆盖需求, 开通任务紧急, 施工工期短, 多数站点是覆盖高层建筑和大型商场。因此为了解决多层室内覆盖问题, 微蜂窝设备大多安装在楼内的弱电井、管道井、电梯间、楼顶或过道内, 空间狭小, 平均不足2平方米。且空间内电缆繁多, 线路混乱, 受空间及设备体积等限制, 多数都无法规范安装。

现场供电由业主提供无后备的单相交流电, 基本不具备配电箱, 多数采用简易的电源插头和插线板, 易受线路老化、接触不良的影响造成站点断电退服。设备供电保障存在以下一些问题:

(1) 基站及供配电设备随意摆放, 布线混乱、无标识;

(2) 安装位置特殊, 维护难度较大;

(3) 部分设备安装的公共场所, 在非工作日由于无工作人员, 断电时可能无法进入。

2、站点断电情况

微蜂窝系统基本在市内, 断电情况主要有以下几种:

(1) 市电电网故障断电, 断电时间一般在30分钟到10小时左右之间, 视供电局的抢修情况而不同;

(2) 业主方因为维护或紧急情况, 人为拉闸断电, 断电时间一般在30分钟到6小时左右;

(3) 站点线路老化或接触不良断电, 需要维护人员到现场排除故障, 一般断电时间2-4小时;

(4) 城市供电紧张, 需要错峰让电, 一般8-10小时, 这种情况一般针对工作区, 在居民生活区较少。

3、设备供电需求情况

目前湖北移动微蜂窝基站的供电需求以220V单相交流为主, 各站点功耗由于采用的微蜂窝主设备厂家及型号不同, 从300W-1000W均有, 武汉市主要采用爱立信的RBS2308微蜂窝。

三、湖北移动武汉分公司微蜂窝供电保障解决方案

1、微蜂窝供电保障的基本要求

(1) 根据各微蜂窝基站因断电造成的退服时长统计来配备后备电源的供电时长, 一般要求后备时间大于4小时; (需武汉分公司提供)

(2) 根据设备的实际功耗大小配置UPS;

(3) 设备要求尽可能体积小巧, 便于安装, 能壁挂或落地安装, 并要求具有耐高温和抗静电及恶劣环境的能力;

(4) 蓄电池要能一体化或就近分体安装;

(5) 小容量电源也要具有一定的配电分路;

(6) 最好能具体有监控功能和一定的组网能力;

(7) 对于安装在室外的微蜂窝需要具有能够直接安装在户外使用的UPS;

2、各类解决方案分析

由于湖北省各地市移动公司的微蜂窝基站品牌多、型号杂, 交直流供电方式都有, 功耗300W-1000W都有, 而目前国内各电源生产企业的现有产品中没有一种产品可以直接完全满足以上各种要求, 因此需要根据情况制定针对性的解决方案。

(1) 室内交流微蜂窝基站

这类基站以爱立信的RBS2308, 诺西的诺西BS-82II, 摩托Horizon II和华为的BTS3006C为代表。由于微蜂窝设备的供电方式大多采用AC220V, 因此必须采用UPS供电方案。

目前各主流厂家的小功率UPS的规格基本为1kVA/700W、2kVA/1400W及3kKVA/2100W, 完全可以满足对交流微蜂窝基站的供电要求。在此基础上, 开发有独立外箱, 带有输出配电具备一定防护功能和较强防盗能力的小型壁挂式UPS, 直接挂墙安装, 将非常适合这些交流微蜂窝基站供电使用。具体的设备结构原理图如下:

蓄电池的选择:一般1kVA的UPS蓄电池配置为3节/12V, 2/3kVA的UPS蓄电池配置为8节/12V, 考虑在正常功耗下要达到市电断电后8-10小时的后备延时时间, 因此选择的UPS主机及蓄电池方案如下:

A、300-400W微蜂窝设备建议采用1kVAUPS主机+3节100AH蓄电池+电池柜一只, 延时时间4-10小时, 体积、重量、后备时间及充电时间取得平衡, 适用于功耗不大, 停电频度较低或停电时间短的区域。

B、400W以上微蜂窝设备建议采用2kVA主机+8节100AH蓄电池+电池柜一只, 延时时间5-12小时, 系统具有较大冗余, 后备时间长, 充电时间短, 适用于大功耗, 停电频繁或长时间停电区域。

最终此次湖北移动室内微蜂窝基站交流供电的配置方案为壁挂式UPS主机 (含壁挂式外箱、配电单元、220VAC) 及蓄电池组:

(2) 室外交流微蜂窝基站

室外微蜂窝基站, 后备电源可以采用室外型一体化电池柜, 也可分体安装。因此对于部分功耗较大的基站, 采用1个室外电池柜2组100AH蓄电池, 后备时间约5-6小时;而如经常存在长时间停电的场合, 可以采用2个室外电池柜4组100AH蓄电池, 后备时间可达10-12小时。

由于采用了热交换器, 室外型开关电源具有非常良好的防护能力, 主机的防护等级达IP55, 因此适应于室外高低温、潮湿、灰尘等环境, 而专业的防盗设计在安全性上也有良好表现。同时, 由于主流厂家的室外电源和电池柜均为双层保温隔热壳体, 带加热板, 且开关电源专业的蓄电池管理功能, 使得电池柜内的蓄电池能够得到良好的防护和充放电管理, 对蓄电池的使用寿命非常有利。

四、效果分析

1、微蜂窝基站采用交流供电的来源

以微蜂窝基站进行室内覆盖的方法早期主要来在欧美等发达建设, 而欧美国家的电网质量相当稳定, 室内覆盖网设备又主要用于大中城市的人口密集区, 电网质量更佳。即使个别电网不稳定的地方, 也可选用的UPS电源解决供电问题。在这种情况下, 微蜂窝基站如采用直流48VDC供电, 则必须配置直流电源, 否则主设备无法工作, 因而供电成本将大大提高, 所以爱立信、摩托、诺西等公司的产品都直接使用交流供电。而目前国内的室内覆盖在网产品大部分为上述厂家提供, 沿用了欧美的交流供电方式。

2、配置U P S前后, 因停电造成室内覆盖网退服的概率变化理论计算

对于双变换在线式UPS, 正常情况下由UPS逆变供电 (包括市电正常时市电经过整流/逆变成稳压电源或者市电异常时电池逆变成稳定交流电压) , 在逆变器故障时由旁路供电。

设UPS的故障率和修复率分别λ1, μ1;旁路故障率和修复率为λ2, μ2

状态1:逆变正常, 旁路正常, 系统输出正常;

状态2:逆变故障, 旁路正常, 系统输出正常;

状态3:逆变正常, 旁路故障, 系统输出正常;

状态4:逆变故障, 旁路故障, 系统输出故障。

其中状态4为吸收状态, 表示一旦状态4出现, 则已经导致用户供电中断, 即使能再维修, 但是已算一次系统事故, 对于负载来说已算一次掉电。

为了计算方便, 假设室内覆盖电网每周错峰断电一次, 一次断电10小时 (这种电网质量落入到第三类电网) , 即可认为电网的MTBF=7天*24小时-10小时=158小时, 故障率λ2=1/MTBF=1/158=0.0063, 修复率μ2=1/MTTR=1/10=0.1另外假设UPS的MTBF=5万小时 (这是个很差的数据, 相当于UPS的年 (8760小时) 故障率为8760/50000=17%, 而目前主流厂家UPS产品的MTBF值基本可达10~30万小时) , 维修方式采用直接更换方式, 则24小时内更换, 于是故障率λ1=1/MTBF=1/50000=0.00002, 修复率μ1=1/MTTR=1/24=0.042。

上述计算是在假设相当恶劣的条件下 (停电次数频, 停电时间长, 以及UPS的MTBF比较低) 的计算结果, 而实际大中城市中的应用环境、使用主流厂家的UPS产品, 则整体条件将优于上述假设, 配置UPS后的整个系统的可靠性指标将更优。

3、安装供电保障系统的后备电源后, 微蜂窝基站停站实际数据比较

从统计中可以看出, 由于采用了供电保障系统, 微蜂容站的月停站次数比未采用供电保障系统前, 得到了极大的降低, 充分体现了供电保障系统的价值。

五、项目推广意义

我国移动通讯用户对通信质量的要求越来越高, 而现阶段我国电力供应持续紧张限电或电网老化等故障经常发生, 如不采用适应的供电保障措施, 由此而来的微蜂窝基站断站将严重影响移动通讯的质量和用户的感知度。而如果配有供电保障系统, 则一方面市电停电时写字楼、酒店、商场、超市内的用户的电脑等无法工作, 需要更多的手机通信联系, 将带来更多的有效运营收入;而另一方面, 此时基站正常工作使手机信号好, 则能直接提高客户满意度。因此对于室内覆盖网络建设供电保障系统就显得十分重要。

目前湖北移动武汉分公司的GSM室内覆盖网络有大量使用交流供电的微蜂窝基站存在, 供电质量无法保证。由于武汉市的室内覆盖系统的使用环境基本都是上述条件十分恶劣的场所, 大部分不具备专用机房条件, 因此壁挂式UPS及专用一体化室外型电源这类安装灵活, 使用便利, 可靠性高专用电源设备就能够提供非常合适的解决方案。

湖北移动武汉分公司已开始建设的TD室内分布网络, 多采用BBU+RRU的组网方式, 其RRU设备都是采用交流供电, 这些设备都需要建设供电保障系统。因此室内覆盖电源保障系统解决方案中采用的壁挂式UPS及一体化室外型开关电源还将是适合的解决方案, 无论在现有的2G网络或是在正在快速发展的TD网络中, 都能有着非常广泛的应用。

参考文献

[1]中华人民共和国通信行业标准YD/T5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》;

浅析UPS电源短接柜方案 篇9

为保证中心机房内各种电脑设备的不间断运行，UPS电源设备是其必有设备。而中心机房的UPS电源使用寿命约10年，10年后，UPS电源主机的更换，会对中心机房内小型机、网络设备、服务器造成停电影响，并可能导致小型机、服务器加电后不能正常启动，这是困扰中心机房设备正常运行乃至使各项业务顺畅进行的一个问题。而银行由于其特殊性，为此停电时机的选择、向上级及银监部门申请报批、向新闻媒体公布等事宜也是银行审慎对待的事情。

为此，特提出UPS电源短接柜方案，以解决UPS电源更换时，保证中心机房内所有设备不停电的问题，从而保证中心机房内各种电脑设备安全、不间断地运行及各种业务的顺畅运行，使中心机房的安全运行上一个新台阶。

二、UPS电源主机短接柜原理及实施方案

UPS电源短接柜原理图如图1所示：

在正常使用时，配电柜A, B开关闭合，短接柜内C, D开关断开，UPS主机正常工作，并实现对中心机房内所有网络、小型机、服务器等设备的正常供电。

更换UPS电源主机时，在配电柜C开关下口接新UPS电源主机并闭合此开关，调试新UPS电源。在此调试过程中，配电柜A, B开关闭合，旧UPS电源正常工作，短接柜内D开关断开。此时，中心机房内各种电脑设备正常供电。

新UPS电源调试正常无误后，将旧UPS电源主机停机并设置成旁通状态，使得市电(或前级UPS输出)通过开关A、旧UPS电源主机、B直通，并将新UPS电源主机从短接柜中停机移走，开关C, D闭合，使市电(或前级UPS输出)也通过开关C、D直通。此时，中心机房内各种电脑设备正常供电。

在C, D开关闭合且市电(或前级UPS输出)通过开关C, D直通状态下，将A, B开关断开，旧UPS电源除去。新UPS电源安装于原UPS电源主机处，并把新机器的配电连接无误，开关A, B闭合，使市电(或前级UPS输出)通过开关A、新UPS电源主机、B直通，新UPS电源主机处于旁通状态。此时，中心机房内各种电脑设备正常供电。

将短接柜内C, D开关断开，新UPS电源主机启机，新UPS电源工作正常，UPS电源更换完毕。中心机房内各种电脑设备正常供电。

电力通信电源系统维护方案的探讨 篇10

关键词：通信电源,电力通信,VRLA,运行维护

0 引言

电力通信网承担着为电网运行提供准确的实时数据控制交换、非实时数据资料管理的重要通信任务,是名副其实的电力系统安全稳定运行的三大支柱之一[1]。在电力通信系统中,通信电源关系到整个通信网络的正常运行。所以,通信电源的正确使用和维护就成为运行维护人员在实际工作中需要不断探索总结的问题。近年来,由于在电源专业知识方面存在的不足,使用老式电源系统造成生产安全险象环生,严重威胁到通信安全。在实际生产工作中,正确掌握高频电源、阀控式密封铅酸蓄电池(valve regulate lead acid,VRLA)的使用方法,可在很大程度上保证通信系统的可靠性和稳定性。

本文介绍蓄电池的工作原理、蓄电池维护的相关标准、蓄电池维护方法的比较等,并提出了蓄电池维护注意事项[2,3,4]。

1 蓄电池工作原理及运行维护

1.1 蓄电池的工作原理

阀控式密封铅酸蓄电池有着自身体积小且重量轻、可叠放、占地少、放电性能高和易于维护的优点,在通信领域得到广泛应用。另外,铅酸阀控蓄电池的主要组成为Pb、H2SO4与PbO2,其中Pb和H2SO4的电位差较高,而且造价便宜,所以铅酸阀控蓄电池得到了大力的应用与发展。

蓄电池正极活性物质是二氧化铅,电极反应为:

负极活性物质是海绵状金属铅,电极反应为:

电池反应为:

从反应式中可以看出,硫酸不仅传导电流,而且参与电化学反应,放电时硫酸不断减少,生成水,电解液浓度降低;充电时不断生成硫酸,消耗水,电解液浓度增加。同时,从反应式中还可以发现,整个反应过程不会产生氢气和酸气等有害气体。

1.2 蓄电池的失效机理与运行维护

不论在中心机房或模块局,在直流系统中,蓄电池组都起着极其重要的作用。平时蓄电池组处于在线浮充电备用状态,当交流失电或充电机故障时,蓄电池组必须向程控交换机及其他直流负荷提供能量,再由油机供电。可见在一般情况下,蓄电池组并没有对机站运行作出贡献,然而在事故发生时,蓄电池是负荷的唯一能量供给者,一旦蓄电池有问题,机站设备将因此瘫痪而导致通信中断,造成重大损失。

由于电池不同,各自的失效机理也不相同,因此,维护和管理的方法也各不相同(见表1)。

2 蓄电池的早期失效现象和相关规程

2.1 阀控式铅酸蓄电池的早期失效现象

(1)失水。蓄电池充电时,氧在复合反应不完全情况下造成板栅腐蚀。

(2)负极板硫酸盐化。硫酸铅的存在,使负极长期处于非完全充电状态,形成不可逆硫酸铅。

(3)热失控。充电过程中,由于紧装配密封结构使热量不易散出,导致电池温升过高而失效。

(4)工艺设计缺陷。渗漏液、电极腐蚀断裂、阀盖开闭失灵等。

(5)蓄电池的离散性。电极材料的选取、安装合成工艺的非稳定因素和不一致因素,导致了电池性能的离散性,这给电池的运行留下隐患。当性能不一致的电池组成]组并投入运行时,各电池的浮充电压会有很大差异。经长时间运行后,浮充电压高的电池因长期过充导致失水和极板腐蚀;反之,浮充电压低的电池因长期欠充导致容量损失和极板硫酸化,从而使电池性能劣化有自加速的趋势。

(6)温度异常。运行中过充、过放,没有定期进行检测维护。阀控式铅酸蓄电池的“贫液”式设计,使得电池对环境温度非常敏感(每增加10℃,寿命减少一半),所以良好的运行环境非常重要。同时对充电机也提出了较高的要求,要求纹波小,并有温度补偿(-3～-6 mV/℃)。

2.2 相关标准与规程

在具体的工作中,可参照下列标准规程对通信电源进行运行与维护:DL/T724—2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》、DL/T544—1994《电力系统通信管理规程》、《电网通信电源设备运行维护规程》、《国家电网公司十八项反措要求》、DL/T 5044—2004《电力工程直流系统设计技术规程》、《国家电网公司输变电设备技术管理规范》、《直流电源系统技术标准》。

3 常用蓄电池测试方法比较

高频开关电源设备在正常使用的情况下,主机的维护工作量相对较小。按照有关维护规程的要求,应对蓄电池实施常规的月度、季度保养和年检。在常规的保养中,应注意保持蓄电池的清洁度,检查有无过热痕迹,测量其总电压和浮充电流、电压,并在发现测量结果低于蓄电池本身规定的最低电压时,及时进行均衡充电。目前,国内外在蓄电池维护方法上的测量技术主要有核对性放电测试、内阻测试(又称电导测试),以及近几年新兴的蓄电池网络化在线监测测量技术,它们之间各有利弊。

3.1 核对性放电测试

核对性放电测试是用蓄电池容量的1 0%的电流对蓄电池恒流进行10 h放电。其优点是测量准确。蓄电池有多少容量,就放出多少容量,能真实、客观地反映蓄电池的实际容量,比较容易维护。其缺点是费时、费力。不但要求对蓄电池进行放电观察,还需要查看蓄电池的充电过程。该技术主要应用于电力、铁路、通信、邮政等。

3.2 内阻测试

内阻测试是用直流或交流信号电源,对蓄电池做简短的内阻或电导测试。其优点是测试时间短,省时省力。其缺点是。不能准确反映蓄电池的容量,对测试的仪器仪表的精度要求较高,对蓄电池的运行环境要求较高。该技术主要应用于国外、国内的电力、通信、邮政等行业。

3.3 蓄电池网络化在线监测

蓄电池网络化在线监测是利用目前已经成熟的网络技术,对蓄电池运行状态(包括电压、电流、温度等)进行实时监控。同时加装放电模块,可以做到远端遥控放电。其优点是能通过远端进行蓄电池的运行监控,其缺点是每组蓄电池需要加装在线监测管理系统,主要应用于电力、通信、铁路等。

4 蓄电池维护建议及注意事项

4.1 阀控式铅酸蓄电池的维护建议

(1)经常检查项目包括:1)检测蓄电池端电压是否符合要求;2)连接处有无松动;3)极柱、安全阀周围是否有渗酸及酸雾溢出;4)电池壳体有无渗漏和变形。

(2)如有以下情况之一应进行充电:1)浮充电压有2只以上低于2.18 V;2)放出20%以上额定容量;3)搁置不用时间超过3个月;4)全浮充运行达3个月。

(3)蓄电池核对性放电。每年(新安装或大修后)应做一次核对性额定容量放电测试。对不能停运的蓄电池组,做50%额定容量测试。

(4)测量蓄电池内阻。内阻与蓄电池的容量虽然没有准确的对应关系,但可以通过测量蓄电池的内阻(动态内阻或静态内阻)来观察其离散性,并对比上次的测量结果,或参考厂家出厂时提供的数据进行对比。尤其要注意处理好内阻比较特殊、离散性比较大的单体电池。

(5)在设计或改造之初,尽量选用2组蓄电池的方案。或把1组大的蓄电池分为2组小的蓄电池进行并联。在不增加投资的前提下,最大可能的加强系统的安全性。

4.2 蓄电池系统维护注意事项

每次蓄电池组放电后应及时充电;不要使蓄电池组被过电流或过电压充电;应避免将蓄电池长期搁置不用;不要长期浮充而不放电;不要使蓄电池过放电;不要使用纹波较大的充电机,应有温度补偿功能(电池浮充电压随温度上升而下降,-2～+4mV/℃)。

4.3 老化蓄电池的发现和处理

(1)老化蓄电池的发现:1)监测电池浮充电压;2)核对性放电(15～30 min的浅容量放电也可);3)检测电池内阻变化。

(2)老化蓄电池的处理:1)对欠充的电池(浮充电压长期偏低)可在线进行补充电;2)对轻度极板硫化的电池(内阻偏大)进行激活处理(活化);3)对严重极板硫化、电解液干枯或短路开路的电池(内阻严重偏大、电压很高或为零)应立即更换,对2 V电池组可短接该电池进行应急处理。

5 结语

综上所述,电力通信电源的维护工作应引起高度重视,蓄电池是通信电源系统的重要组成部分,加强对蓄电池的维护管理对延长蓄电池使用寿命具有重要意义。与其他通信设备一样,作为通信电源的蓄电池也需要确定相关工作人员对其进行日常维护与保养,同时由于蓄电池保养有其相对专业性和特殊性,因相关知识欠缺运行维护不当很可能触发很多不安全因素,甚至可能引发火灾危及生命财产安全。所以只有不断总结运行维护工作中存在的问题,及时进行事故分析,丰富运行维护人员的专业技术知识,加强其专业技术水平,进一步完善和提高相关技术标准规范,才能使通信电源的系统维护之路越走越好。

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