01_组合电源系统概述(p43).ppt

组合电源系统概述,课程内容,发展概况,1）高频化60年代中期，美国已研制成20kHzDC-DC变换器及半导体开关管80年代初英国研制了第一套完整的48V成套电源，即目前所谓的开关电源（SwitchModeRectifier，缩写为SMR）。场效应晶体管的问世，使关断时间和存储时间大大缩短，从而提高了开关频率，一下子就从20kHz提到50kHz，目前最高频率已达500kHz新一代的DC/DC变换器均采用谐振变换技术和零电压（ZVS）或零电流（ZCS）技术,发展概况,2）向TRC（时间比例控制）发展随着开关电源的诞生，其输出电压的控制，完全由TRC取代以前的相控和铁磁谐振控制等方式。这种TRC方式可分为：脉频调制（PulseFrequencyModulation，缩写为PFM），用脉冲频率改变空占比来调整和控制输出电压的稳定。脉宽调制（PulseWidthModulation，缩写为PWM）方式，用脉冲宽度调节空占比来控制输出电压的稳定。,发展概况,3）向分散式供电方式发展4）贮能技术的改进对电池材料的改进对容器及工艺的改进：高密封阀控式铅酸蓄电池蓄电池维护技术：低压恒充电代替传统的交替浮充制阀控式铅酸蓄电池（VRLA）：70年代末研制生产的一种新型的蓄电池。5）集中监控：遥信、遥测和遥控,课程内容,通信设备对电源系统的要求,可靠稳定：各种通信设备都要求电源电压稳定，不能超过允许变化范围。电源电压过高，会损坏通信设备中的电子元件；电源电压过低，通信设备不能正常工作。此外，直流电源电压中的脉动杂音也必须低于允许值，否则，也会严重影响通信质量小型高效率：1）相控型整流器的效率低于70，PWM型开关电源效率达到80%以上，谐振型开关电源效率可达到90%以上；2）采用分散式供电，减小汇流条的耗电量,通信电源系统位置,通信电源系统结构,课程内容,电源系统组成部分,交流配电单元高频开关整流器直流配电单元监控系统蓄电池组,组合电源结构实例,直流配电单元,监控单元,整流器,交流配电单元,交流配电单元,交流配电单元,交流配电单元负责系统交流电的输入与切换（两路输入时），交流输入的开关控制（有空开与接触器两种），交流电的分配（送给整流器及交流备用输出），交流电压、电流量的采集及处理，交流异常时的保护。系统为上出线时（电缆从机柜的顶端通过走线桥架进行布线），交流配电单元一般安装在机柜底部；系统为下出线时（电缆从机柜的底部通过走线沟槽进行布线）交流配电单元一般安装在机柜的上部。交流配电单元由交流输入接线端子、输入空开或接触器、电流采样互感器、交流变送器，接触器保护装置（配接触器时配置）、备用输出空开等组成。,交流配电单元,交流配电单元1、功能：两路市电接入，主备工作多路交流备用输出第二级防雷电路交流电压,电流的采集,交流配电单元,2、交流输入线材与线径选择导线材料：通信电源系统的交流输入线要选用铜芯BV线。导线截面积:一般情况下，根据导线的允许载流量、线路的允许电压损失值、导线的机械强度、环境温度、散热条件、敷设方式。并且随着通过导线电流的增大，其载流量会逐渐下降。当导线所通过的电流小于40A时，导线的载流量应选在45A/mm2；当通过导线的电流为41100A时，导线的载流量应选在23A/mm2。,直流配电单元,直流配电单元,直流配电单元负责将系统的直流输出分配成多路的负载输出分路，各分路接有空开或熔丝保护；完成蓄电池组的接入；负责分配一路或多路应急照明分路并控制其开通与关断；采集直流电压及电流的量。系统为上出线时（电缆从机柜的顶端通过走线桥架进行布线），直流配电单元一般安装在机柜上部；系统为下出线时（电缆从机柜的底部通过走线沟槽进行布线）直流配电单元一般安装在机柜的底部。直流配电配电单元由多路熔丝或空开负载分路、一路或多路蓄电池熔丝分路、一路或多路应急照明空开或熔丝分路（部分机型为选配置）、电池放电保护直流断路器（部分有二次下电功能），分流器、工作地铜排等组成。,整流器,整流器是组合电源系统的核心。整流器把220V或380V交流电变成通信设备要求的直流电。组合电源由多台整流器并联输出，采用N+1的方式配置，个别整流器的损坏不影响系统的正常供电。整流器的输出具有负载均分的功能。,输入EMI,防雷单元,交流整流,PFC或APFC,DC/DC变换,输出整流滤波,直流输出,交流输入,辅助电源部分,控制与保护,整流器,高频开关整流器,高频开关整流器,交流输入滤波器：其作用是将电网中的尖峰等杂波过滤，给本机提供良好的交流电，另一方面也防止本机产生的尖峰等杂音回馈到公共电网中。整流滤波：将电网交流电直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。功率因数校正：此电路为Boost升压电路，它将整流滤波后的直流电升压为410V左右的直流电，以供下一级逆变。逆变：将升压后的直流电变换为高频交流电，尽量提高频率，以便于用较小的电容、电感滤波（减小体积、提高稳压精度），同时也有利于提高动态响应速度。频率最终受到元器件、干扰、功耗以及成本的限制。,高频开关整流器,输出整流滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。其中逆变将直流变成高频交流，输出整流滤波再将交流变为所希望的直流，从而完成从一种直流电压到另一种直流电压的转换，因此也可以将这两个部分合称DC-DC变换（直流-直流变换）。控制电路：从输出端采样，经与设定标准（基准电源的电压）进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或频率，从而控制滤波电容的充放电时间，最终达到稳定输出的目的。,监控单元,监控系统检测组合电源系统各部分的工作状态，并将这些数据进行分析和处理，自动控制整个电源系统的运行。同时通过RS232/RS422/RS485接口将数据传送到近端监控计算机或远端监控中心，完成三遥功能，实现无人值守。当系统发生故障时，告警指示灯及蜂鸣器会发出声光告警信号，电源系统脱离监控单元仍可正常工作，但将失去三遥功能，此时后备蓄电池组将处于浮充状态。,蓄电池,并联浮充：将整流器与蓄电池并联后对通信设备供电。在市电正常的情况下，整流器一方面给通信设备供电，一方面又给蓄电池充电，以补充蓄电池因局部放电而失去的电量。在并联浮充工作状态下，蓄电池还能起一定的滤波作用。当市电中断时，蓄电池单独给通信设备供电。,组合电源系统接地,组合电源系统防雷网络,防雷措施,分散接地和联合接地,交流工作接地、直流工作接地、保护接地及防雷接地共用一组接地体。,联合接地系统,联合接地系统由大地、接地体（或接地电极）、接地引入线、接地汇集线和接地线组成。,课程内容,基本概念及常用术语,下电浮充均充蓄电池温度补偿功率因数AC/DC：交流/直流变换DC/DC：直流/直流变换APFC：有源功率因数校正ZVZCS：零压零流开关PWM：脉宽调制SPWM：正弦波脉宽调制PFC：功率因数校正,课程内容,常用器件直流分流器,直流分流器可串接在直流回路中用来检测回路电流的一种纯电阻器件。在通信组合电源系统中直流负载总电流、每一路蓄电池的电流（充、放电电流）都分别有一个直流分流器来检测。直流分流器的规格型号一般用“XXA/75mV”表示，“XXA/75mV”表示当流过此分流器的电流为XX（A）时，分流器两端的电压为75mV。譬如某直流分流器的规格型号为100A/75mV，它表示的是：当流过此分流器的电流为100A时，分流器两端的电压为75mV。检测线从直流分流器的两端引出。,常用器件熔丝,熔丝接在负载分路、蓄电池分路中，在回路短路时快速熔断起保护作用。熔丝有时也叫熔断器。它有一定的规格，当电流超过一定值时，熔丝断。,常用器件空开,空开空开是空气开关的简称，是一种过流保护开关，通过的电流过大会自动断开，和熔丝不同的是熔丝断后，需要更换新的熔丝才能够使用，而空开断后，将空开重新合上，空开仍可以使用。,常用器件直流断路器,直流断路器接在负载回路中用来实现一、二次下电的器件。直流断路器也叫直流接触器。直流断路器还用做应急照明输出开关，当交流电停电时，应急照明灯亮，交流电正常时，应急照明灯不亮.,常用器件交流变送器,交流变送器一种可以检测三相交流电压和一相交流电流值的器件，它将交流电压按照六十分之一的比例转变为直流电压,常用器件交流互感器,交流互感器用来检测交流电流值的器件，主要是将交流电流转换为交流电压，然后再进行转换后测量，得到交流电电流大小,常用器件交流接触器,交流接触器一种带机械、电气互锁装置的交流自动切换开关，分单路和双路之分，中兴电源采用地都是双路接触器，即可以有两路交流输入，一路对应的是市电（通常在左边），另一路对应的是油机供电。当只有一路交流电时，该路交流电对应的开关自动吸合，当两路交流电都正常时，市电对于的开关吸合，另一路不吸合,常用器件防雷器,防雷器用于防雷的器件，也叫防雷模块，有时也叫避雷器。泄放因雷电引起的大