【正文】 ，或從直流工作接地線以外的地方接入地網(wǎng)，以減小交流對直流的污染。 現(xiàn)代通信電源 開關(guān)電源成為現(xiàn)代通訊網(wǎng)的主導(dǎo)電源在通訊網(wǎng)上運(yùn)行的電源主要包括三種：線性電源、相控電源、開關(guān)電源。相控電源所用的變壓器是工頻變壓器，體積龐大。另外一種常用的穩(wěn)壓電源，是通過串聯(lián)調(diào)整管可以連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源，線性電源的功率調(diào)整管總是工作在放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的。開關(guān)電源的功率調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，有體積小、效率高、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，可以模塊化設(shè)計(jì)，通常按N+1備份（而相控電源需要1+1備份），組成的系統(tǒng)可靠性高。 促成開關(guān)電源占據(jù)主導(dǎo)地位的關(guān)鍵技術(shù)從開關(guān)電源的發(fā)展看，它最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)六十年代中期。七十年代，出現(xiàn)了用高頻變換技術(shù)的整流器，它不需要50Hz的工頻變壓器，直接將交流電整流，再逆變?yōu)楦哳l交流，再整流濾波變?yōu)樗柚绷麟妷骸ｋS著器件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了大功率高壓場效應(yīng)管，它的關(guān)斷速度大大加快，電荷存儲時間大大縮短，從而大大提高了開關(guān)管的開關(guān)頻率。在各方面的技術(shù)進(jìn)步中，對于開關(guān)電源在通信電源中形成主導(dǎo)地位有決定性意義的技術(shù)突破有以下四項(xiàng)：(1) 均流技術(shù)使開關(guān)電源可以通過多模塊并聯(lián)組成前所未有的大電流系統(tǒng)和提高系統(tǒng)的可靠性；(2) 開關(guān)線路的發(fā)展使開關(guān)電源的頻率不斷提高的同時效率亦提高，并且使每個模塊的變換功率也不斷增大；(3) 功率因數(shù)校正技術(shù)有效地提高了開關(guān)電源的功率因數(shù)。1. 功率因數(shù)校正技術(shù)由于開關(guān)電源電路的整流部分使電網(wǎng)的電流波形畸變，諧波含量增大，而使得功率因數(shù)降低（不采取任何措施，~），污染了電網(wǎng)環(huán)境。這里介紹提高功率因數(shù)的措施。這種供電方式的電路如圖14所示。安圣公司生產(chǎn)的100A和200A整流模塊采用了這種技術(shù)。圖16示意了這種方法的電路圖。圖16 有源功率因數(shù)校正原理圖圖17 輸入電壓、電流波形3. 開關(guān)電源的智能化技術(shù)開關(guān)電源系統(tǒng)大量應(yīng)用了控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行各種異常保護(hù)、信號檢測、電池自動管理等等。整流模塊本身能實(shí)現(xiàn)過、欠壓保護(hù)，輸出過壓保護(hù)等保護(hù)功能，并能進(jìn)行一些故障診斷。遠(yuǎn)程監(jiān)控使維護(hù)人員在監(jiān)控中心同時監(jiān)視幾十臺機(jī)器，電源有故障會立即回叫中心，監(jiān)控系統(tǒng)自動呼叫維護(hù)人員。這些智能化的措施，使得維護(hù)人員面對的不再只是復(fù)雜的器件和電路，而是一條條用熟悉的人類語言表達(dá)的信息，仿佛面對著的是一個能與自己交流的新生命。小結(jié)通信設(shè)備對電源的要求。開關(guān)電源成為通信電源的主導(dǎo)，使開關(guān)電源形成主導(dǎo)地位的關(guān)鍵技術(shù)：均流技術(shù)、開關(guān)線路技術(shù)、功率因數(shù)校正技術(shù)、智能化。開關(guān)電源為什么要采用均流技術(shù)？提高開關(guān)電源功率因數(shù)有哪些措施？開關(guān)電源智能化對動力維護(hù)工作有何幫助？第2章 開關(guān)電源產(chǎn)品基礎(chǔ)直流穩(wěn)壓電源主要有線性電源、相控電源、開關(guān)電源三種。并在此基礎(chǔ)上，介紹了安圣HD系列開關(guān)整流器共性部分典型電路的原理。但是，由于交流電壓及負(fù)載電流的變化，整流后得到的直流電壓通常會造成20%到40%的電壓變化。按照實(shí)現(xiàn)方法的不同，穩(wěn)壓電源可分為三種：線性穩(wěn)壓電源、相控穩(wěn)壓電源、開關(guān)穩(wěn)壓電源。調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)分壓（分擔(dān)輸入電壓Ui），因此只要將它們之間的分壓比隨時調(diào)節(jié)到適當(dāng)值，就能保證輸出電壓不變。反饋采樣部分監(jiān)測輸出電壓，然后通過比較放大器與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較判斷：輸出電壓是偏高了還是偏低了，偏差多少？再把這個偏差量放大去控制調(diào)整管，如果輸出電壓偏高，則將調(diào)整管上的壓降調(diào)高，使負(fù)載的分壓減?。蝗绻敵鲭妷浩?，則將調(diào)整管上的壓降調(diào)低，使負(fù)載的分壓增大，從而實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓。但是，線性穩(wěn)壓電源功率調(diào)整管始終工作在線性放大區(qū)，調(diào)整管上功率損耗很大，導(dǎo)致線性穩(wěn)壓電源效率較低，只有20%~40%，發(fā)熱損耗嚴(yán)重，所需的散熱器體積大，重量重，因而功率體積系數(shù)只有20~30W/dm3；另外線性電源對電網(wǎng)電壓大范圍變化的適應(yīng)性較差，輸出電壓保持時間僅有5ms。圖21 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源原理框圖 開關(guān)型穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電源的動態(tài)響應(yīng)非?？欤€(wěn)壓性能好，只可惜功率轉(zhuǎn)換效率太低。轉(zhuǎn)變后的原理框圖如圖22所示。在圖22中，波動的直流電壓Ui輸入高頻變換器（即為開關(guān)管Q和二極管D），經(jīng)高頻變換器轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l（≥20kHz）脈沖方波電壓，該脈沖方波電壓通過濾波器（電感L和電容C）變成平滑的直流電壓供給負(fù)載。而穩(wěn)定輸出電壓的任務(wù)是靠控制回路對主回路的控制作用來實(shí)現(xiàn)的。開關(guān)電源穩(wěn)定輸出電壓的原理可以直觀理解為是通過控制濾波電容的充、放電時間來實(shí)現(xiàn)的。反之，當(dāng)外界因素引起輸出電壓偏高時，控制電路使高頻變換器輸出脈沖方波的寬度變窄，即給電容少充點(diǎn)電，從而使電容C上的電壓回落，穩(wěn)定輸出電壓。但是線路復(fù)雜，電磁干擾和射頻干擾大。和相控穩(wěn)壓電源相比，開關(guān)電源不需要工頻變壓器，工作頻率高，所需的濾波電容、電感小，因而體積小，重量輕，動態(tài)響應(yīng)速度快。開關(guān)電源可以采用有效的功率因數(shù)較正技術(shù)，（安圣的HD4850整流模塊）。開關(guān)電源的線路復(fù)雜，這種電路問世之初，其控制線路都是由分立元件或運(yùn)算放大器等集成電路組成。開關(guān)電源的發(fā)展依賴于元器件和磁性材料的發(fā)展。而集成電路的迅速發(fā)展為開關(guān)穩(wěn)壓電源控制電路的集成化奠定了基礎(chǔ)。目前，開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出紋波已可達(dá)100mV以下，射頻干擾和電磁干擾也被抑制到很低的水平上。尤其在當(dāng)前能源比較緊張的情況下，開關(guān)穩(wěn)壓電源的高效率能夠在節(jié)能上做出很大的貢獻(xiàn)。 高頻開關(guān)電源的基本原理 開關(guān)電源的基本電路結(jié)構(gòu)通信電源的功率較大，所采用的開關(guān)電源一般都是他激式的，這里只介紹他激式開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和原理。圖23 開關(guān)電源基本電路原理框圖開關(guān)電源的基本電路包括兩部分。二是控制電路，通過為主電路變換器提供的激勵信號控制主電路工作，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。整流濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。頻率最終受到元器件、干擾、功耗以及成本的限制。其中逆變將直流變成高頻交流，輸出整流濾波再將交流變成所希望的直流，從而完成從一種直流電壓到另一種直流電壓的轉(zhuǎn)換，因此也可以將這兩個部分合稱DCDC變換（直流—直流變換）。 安圣HD系列開關(guān)整流器原理為了保證長期穩(wěn)定運(yùn)行和滿足特定應(yīng)用場合的要求，實(shí)際電源產(chǎn)品還有許多專用電路，保護(hù)電路等。它主要由輸入電網(wǎng)濾波器、輸出整流濾波器，控制電路，保護(hù)電路，輔助電源等幾部分組成。控制電路：由采樣電路、基準(zhǔn)電源、電壓/電流比較放大、輸入輸出隔離、脈寬調(diào)制電路、脈沖信號源電路、驅(qū)動電路及均流電路等組成電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)控制電路。下面分塊介紹電路及其工作原理。交流輸入電壓經(jīng)電網(wǎng)濾波、整流濾波得到直流電壓，通過高頻變換器將直流電壓變換成高頻交流電壓，再經(jīng)高頻變壓器隔離變換，輸出高頻交流電壓，最后經(jīng)過輸出整流濾波電路，將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓。即它的作用就是濾除電磁干擾，因此常稱作EMI濾波器。3. 功率變換電路（DC/DC變換電路）300V/500V高壓直流電送入功率變換器，功率變換器首先將高壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流脈沖電壓或脈動直流電，再經(jīng)高頻變壓器降壓，最后經(jīng)輸出整流濾波得到所需的低壓直流電。為此在DC/DC變換器之后，又加了共模濾波器。 電源配電技術(shù) 交流配電部分1. 交流配電原理分析電源系統(tǒng)交流輸入一般有兩路，如圖26所示的為具有兩路自動切換功能的電源交流配電系統(tǒng)原理圖。只要有市電且市電電壓在規(guī)定的范圍之內(nèi)時，I路市電優(yōu)先，K1吸合，K2斷開，送入I路市電。市電采樣板分別檢測市電I和市電II的電壓信號，供監(jiān)控模塊及市電控制板使用?？刂瓢迳显O(shè)有市電過欠壓指示，市電正常時，指示燈熄滅，如果市電過欠壓則相應(yīng)的指示燈亮。圖26 交流配電單元原理圖2. 交流配電單元組成交流配電單元（屏）通常由以下幾個部分組成：交流接入電路：交流接入一般通過空氣開關(guān)或刀閘開關(guān)，交流接入開關(guān)的容量即為交流配電單元的容量，PS系列電源交流配電容量分為50A、100A、200A、400、600A五個等級。交流輔助輸出：電源系統(tǒng)的交流配電除了給整流器提供交流電外，還配置了多種容量的交流輸出接口，供機(jī)房內(nèi)其他交流用電設(shè)備使用。交流采樣電路：由變壓器和整流器件組成的電路板，將交流電壓、電流和頻率等轉(zhuǎn)換成監(jiān)控電路可以處理的電信號。交流監(jiān)控電路：集散式監(jiān)控中專門處理交流配電各種信息的微處理器電路，可以完成信號檢測、處理、告警、顯示以及與監(jiān)控模塊通信等功能。 直流配電部分1. 直流配電原理分析直流配電單元原理圖見圖27。電池通過熔斷器，接觸器及分流器接入負(fù)母排。ZKZK9……ZK15，RDRD2……RD5的通斷信號，F(xiàn)LFLFL3的電流信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)接板B64C2A1后送入監(jiān)控單元。目前安圣公司提供的PS系列智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，產(chǎn)品規(guī)格齊全，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代化自動控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的本機(jī)、近程、遠(yuǎn)程三級監(jiān)控。 安圣公司PS系列電源PS48系列智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)均由交流配電、直流配電、整流模塊、監(jiān)控部分組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖28所示。整流模塊輸出的直流電流匯集到直流母排，再進(jìn)入直流配電，由直流配電將直流分配給各路負(fù)載（交換機(jī)等設(shè)備），并給電池充電。這四個部分各分擔(dān)一定的功能，相互配合，保證對直流負(fù)載的可靠供電。交流配電：輸入市電或油機(jī)電，將交流電能分配給各路交流負(fù)載。整流模塊：從交流配電取得交流電能，將交流電整流成直流電，輸出到直流母排。整流模塊發(fā)生嚴(yán)重故障時，自動關(guān)機(jī)，退出工作。當(dāng)直流供電異常時要產(chǎn)生告警或保護(hù)。監(jiān)控模塊：實(shí)時監(jiān)測和控制電源系統(tǒng)各部分工作。對電池進(jìn)行自動管理，即自動控制充電過程，監(jiān)測電池放電過程，電池電壓過低時發(fā)出告警或控制直流配電斷開電池，自動保護(hù)電池。 PS系列通信電源產(chǎn)品模塊容量從10A到200A，電源系統(tǒng)有48V、24V兩大系列，容量從10A到6000A平滑覆蓋。24V整流模塊：HD2440，HD2450。典型的24V系列通信電源系統(tǒng)：PS24480/PS24600/50。小結(jié)線性電源、相控電源的原理和特點(diǎn)。詳細(xì)介紹了雙端正激型、全橋電變換電路的工作原理。并在這一章中，對安圣高頻開關(guān)電源的典型電路工作原理作了詳細(xì)介紹，對安圣的電源系統(tǒng)的組成和產(chǎn)品系列作一簡單的介紹。通常其功能表現(xiàn)在三方面：電源監(jiān)控系統(tǒng)可以全面管理電源系統(tǒng)的運(yùn)行、方便地更改運(yùn)行參數(shù)，對電池的充放電實(shí)施全自動管理，記錄、統(tǒng)計(jì)、分析各種運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過“遙測，遙信，遙控”功能，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的少人值守或全自動化無人值守。 電源監(jiān)控系統(tǒng)的作用及特點(diǎn)主要特點(diǎn)：PS系列電源監(jiān)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)有：多級管理體系：監(jiān)控系統(tǒng)采用以微處理器為核心的多級管理體系，對整流模塊、交流配電屏、直流配電屏、電池組實(shí)施全方位監(jiān)視、測量、控制。監(jiān)控模塊可以方便系統(tǒng)擴(kuò)容和參數(shù)調(diào)整：開放式接口設(shè)計(jì)：電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊提供RS－23RS－48MODEM多種通訊方式，用戶可根據(jù)需要，組成多種形式電源集中維護(hù)系統(tǒng)。大屏幕液晶顯示：電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊采用大屏幕點(diǎn)陣式液晶顯示器，各種狀態(tài)、報(bào)警信息顯示直觀、明了，可使用戶及時、準(zhǔn)確掌握電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。 安圣PS系列電源監(jiān)控系統(tǒng)主要類別PS中大容量和大容量系列電源系統(tǒng)采用集散式監(jiān)控，此類監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)監(jiān)控模塊通過整流模塊監(jiān)控單元、直流屏監(jiān)控單元、交流屏監(jiān)控單元分別采集數(shù)據(jù)，分級顯示，集中管理。PS中小容量系列電源系統(tǒng)采用集中式監(jiān)控，此類監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是監(jiān)控模塊直接采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，集中顯示，統(tǒng)一管理。監(jiān)控單元的具體操作請參考各系統(tǒng)用戶手冊。系統(tǒng)采用三級測量、控制、管理模式。amp。圖31 電源監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊通過RS485接口與直流配電監(jiān)控單元、交流配電監(jiān)控單元和各整流模塊監(jiān)控單元的RS485接口并聯(lián)連接在一起。電源監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控量有： 遙測量系統(tǒng)輸出總電壓、負(fù)載總電流；電池電壓，電池充放電電流；輸入市電電網(wǎng)電壓，中相電流，電網(wǎng)頻率；各整流模塊的輸出電壓、輸出電流。 遙控量整流模塊輸出電流限流控制；整流模塊開啟、關(guān)停控制；整流模塊均、浮充控制； 遙調(diào)量整流模塊的輸出電壓。接收監(jiān)控模塊發(fā)來的對整流模塊的各種控制命令并具體完成。整流模塊監(jiān)控單元的基本原理框圖如圖32所示：圖32 整流模塊監(jiān)控單元原理模擬量測量采用零點(diǎn)和滿度自校準(zhǔn)方式，當(dāng)工作溫度改變或工作時間增長引起測量電路參數(shù)改變時，仍能保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過RS－485接口將其監(jiān)測到的各種參量和故障報(bào)警信息傳送給電源系統(tǒng)的監(jiān)控模塊，作為監(jiān)控模塊管理電源系統(tǒng)的重要依據(jù)。直流屏監(jiān)控單元測量的模擬量主要有系統(tǒng)輸出總電流、系統(tǒng)輸出總電壓、二組電池組充放電電流。圖33 直流屏監(jiān)控單元原理框圖 交流配電的監(jiān)控單元交流監(jiān)控單元除測量交流電壓外，還要檢測空氣開關(guān)是否跳閘、防雷器是否損壞等。當(dāng)電網(wǎng)停電時，交流監(jiān)控單元還將接通照明接觸器，以提供緊急照明用電。工作框圖如圖34所示。小結(jié)本章總結(jié)了PS系列電源監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及基本原理，重點(diǎn)分析了集散式監(jiān)控系統(tǒng)的原理及構(gòu)成，PSMA監(jiān)控模塊的特點(diǎn)，集中式監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。試畫出集散式監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。簡述監(jiān)控模塊的控制功能有哪些。電池的使用壽命與電池工作環(huán)境以及循環(huán)充放電的頻次有關(guān)。安全性高：電池電解質(zhì)為硫酸溶液，具有強(qiáng)腐蝕性，另外，對于密封電池，電池的電化學(xué)過程會產(chǎn)生氣體，增加電池內(nèi)部壓力，壓力超過一定限度時會造成電池爆裂，釋放出有毒、腐蝕性氣體、液體，因此電池必須具備優(yōu)秀的安全防爆性能。另外電池還必須具備安裝方便、免維護(hù)、低內(nèi)阻等特性。 蓄電池外形及裝配尺寸2V系列產(chǎn)品規(guī)格及主要參數(shù)型 號標(biāo)稱電壓(V)額定容量(Ah)外形尺寸(mm)重量(kg)C10C3C1LbhHGFM2002200150110367394GFM2