PRS700电源系统-2013年最新

1、1PRS700电源系统电源系统 杜峰峰杜峰峰广州宜通广州宜通2主要内容n通信电源供电系统的组成结构nPRS700电源系统的分类n主要技术参数及性能nSMPS700面板介绍nSMPS700组成结构框图nSMPS700工作原理n系统原理图介绍3一、通信电源供电系统的组成结构配电屏AC整流器DC配电屏蓄电池DC-DC变换器DC-AC逆变器油机发电机 市电4、基础电源 基础电源设备有: 油机发电机组 (交流)配电屏 整流器 (直流)配电屏 蓄电池52、机架电源机架电源设备有: DC-DC变换器 DC-AC逆变器6 油机发电机组: 当市电中断时,由油机发电以供三相交流电源给整流器工作 AC配电屏：负责A

2、C电能的分配和控制 整流器：将交流电整流变成直流电供给负载 DC配电屏：负责DC电能的分配和控制3、各组成部分的作用、各组成部分的作用7 蓄电池：当整流器正常工作时，起平滑滤波作用，接受补充充电电流；当整流器停止工作时，单独向负载供电 DC-DC变换器：将单一的直流电变成各种等级的直流电如： 12V、5V、+3V DC-AC逆变器：将直流电逆变成交交流电8二、PRS700电源系统的分类1、综合地柜式：（最多21个整流模块）nPRSB700nPRS700R2nPRSV7002、嵌入式电源：（最多4个整流模块）nPRS700M3nPRS700M4nPRS700M63、挂墙式电源：（最多7个整流模块

3、）9 三、主要技术参数及性能n输入参数n输出参数n其他参数n性能特点101 、 输入参数(1) 输入电压: 额定电压：220Vac 165275Vac 可连续正常工作 275300Vac 可工作10分钟 300345Vac 可工作400ms 开机电压：187Vac 关机电压：165Vac 故允许输入电压范围：187275Vac(2) 输入频率：4565HZ112 、 输出参数(1) 输出电压范围: 4060Vdc之间可调 (48V系统) 2030Vdc之间可调 (24V系统)(2) 输出电流:（单个模块） 58Vdc/13.5A 43Vdc/18A (48V系统) 29Vdc/23A 22.5

4、Vdc/30A (24V系统)(3) 输出功率: （单个模块） 800W、1000W (48V系统) 700W (24V系统)(4) 系统最大输出容量：30600A之间可选 12电源整流设备设计容量计算方法：(1)设备耗电：机架类型 RBS200 RBS2202 RBS2206（900） RBS2206（1800）载波电压（A） 3.5 5 11.7（2载波） 12.9（2载波）机架电压（A） 9.5 9 14.6 14.6n设计容量公式：设计容量=（机架数*机架耗电+载波数*载波耗电）*1.125+1个整流模块+电池总容量*10%冗余容量=实际容量-设计容量133 、 其他参数n效率：92%

5、 (满负载)n功率因数：PF总0.995 (满负载)n软启动时间：58Sn可闻噪声50dBn衡重杂音2mvn纹波电压100mvn稳压精度： 0.5% (满负载)144、性能特点（1）整流模块处于热插拔工作状态，因此可以在开机和带负载的情况下，拔出或插入模块。安装、更换模块很方便。（2）采用先进的恒定输出功率设计，使在满足正常输出需要的前提下，最大限度地减低对模块的功率要求，从而降低成本。（3）采用机内空气对流的自动冷却方式，防止风扇停转带来的机械故障。提高了设备的可靠性。15 （4）具有输出过压保护功能。由于整流模块内部故障引起输出电压过高时，模块很快自动关闭，以保护负载不致损坏。（5）模块具

6、有很强的硬件输出限流能力，可以保证在输出过载甚至短路时，单模块输出电流限制在30A左右。（6）模块内部设计有自动均流电路，当告警模块发生故障时，整流模块能自动工作，并且自动均流。保证均流范围在2A16 PRS700R2/+24V电源机架： 三个分架 一个告警模块（AL175NT） 21个整流模块（SMPS700） 一个直流配电单元 一个交流配电单元1718四、SMPS700面板介绍Power:工作绿灯Module Alarm:模块告警红灯市电故障：U入 165Vac或U入 345Vac温度过高：T 110输出电压：U出30Vdc Current Limit:限流告警黄灯（模块输出电流达到设定的

7、限流点电流或蓄电池在线充电第一阶段）Current:检测该模块实际输出电流Voltage Adj:电压调整19五、SMPS700组成结构框图201、 主电路n交流输入滤波: 将交流输入电网中的杂波滤除,同时阻碍本机产生的杂音信号反馈到公共电网n软启动电路: 防止开机时产生冲机现象n一次整流： 将220V交流电转换成倍320V直流电n功率因数校正： 将320V升高至400V，且将本机的功率因数提高至0.995n高频DC/DC变换: 将高压直流电转换成交流电，再经二次整流将高频交流电转换成适合负载使用的低压直流电212、 控制电路n控制电路控制电路n一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去

8、控制逆变器,改变脉宽,达到稳定输出的目的n另一方面,根据检测电路提供的数据,经保护电路鉴别,使其对整机采取各种保护措施223、 辅助电源n采用单管反激式高频变换电路，功率器件采用V-MOSFET管，其工作电源由升压变换器输出侧引进，经D301和L301平滑滤波之后输入。n提供整机控制电路或辅助电路所需工作电源和基准电源；n产生以下工作电源: +15 +5V Vcc 23六、SMPS700主电路工作原理n交流输入及滤波n一次整流及延时启动n功率因数校正n高频DC/DC变换电路241、交流输入及滤波n（1）输入市电：电网至电源机架为三相五线制；电源机架至整流模块为单相三线制大家打开倒数第三面的机架

9、的右上方。其中零线起平衡单相负载；地线起保护作用n（2）分为两级低通滤波：地共模滤波和差模滤波25 VDR1：压敏电阻，作为第四级防雷保护 第一级防雷保护：在高压配电处，避雷器应具有80KA每极通流容量； 第二级防雷保护：在低压配电处，避雷器应具有40KA每极通流容量； 第三级防雷保护：在交流配电屏处，避雷器应具有15KA每极通流容量； 第四级防雷保护：在开关电源一次整流输入側，避雷器应具有5KA每极通流容量。F1：快速熔断器，用于过流保护R313：静电电荷泄放电阻，用于防静电干扰262、一次整流及延时启动（1）CR1为单相桥式不控整流电路，其输出经C及L3，其峰值为320V并送：辅助电源控制

10、芯片UC3844提供工作电源功率因数校正电路提供输入电源（2）工作原理：开机CR1工作辅助电源工作并送来Vcc，使开关控制电路K合上继电器RL1吸动接点向右闭合，结果：接通主电路：PFC电路工作。从开机到接通主电路约需58秒钟，称软启动。R1被短路：减少损耗，提高效率。273、功率因数校正电路n功率因数的定义n升压变换电路n控制电路（芯片为UC3855）28（1）功率因数的定义n什么是功率因数？什么是功率因数？n功率因数是在01之间，它表示负载电流做的有用功率的百分比。 29 （2）升压变换电路工作原理：输入320V，且使Ug为“1”，主开关管Q14导通，有回路：Ui+L6T14初级线圈Q14

11、Ui-，此时L6储能，感应电势极性左“+”右“-”，D13续流二极管截止，C15放电向负载供电。 U0=UC15当Ug为“0”时，Q14关断，L6上感应电势极性与上相反,D13正偏导通，L6经D13向负载供电并对C15充电，即L6释能。 U0=Ui+UL6（ U0 为输出电压；Ui 为输入电压）30什么是软开关技术？n所谓软开关指的是零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS），它是利用应用谐振原理，使开关变换器的开关器件中电流（或电压）按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时，使器件关断，或电压为零时使器件开通，实现开关损耗为零，从而提高开关频率。31软开关的实现nZVS：开关两端电压为零时接

12、通 S未接通时，LC产生串联谐振，C放电，电能转换成磁能，当C放电完毕，开关两端电压为零时接通，称ZVS。nZCS：开关上电流为零时关断 S未关断时，LC产生并联谐振，L释能，磁能转换成电能，当L释能完毕时，电流为零，开关关断，称ZCS。32 由Q15 、 L14、 L15使Q14实现ZVS 由L14、 D15、 D14使D13实现ZCS Q14由截止转入导通，而D13由导通转入截止时，向Q15施加窄脉冲激励信号使其导通，则D13由于电荷存贮效应而使流过的电流为零，实现了ZCS。 与此同时， Q14的输出电容放电，与L14、L15产生串联谐振，当电容放电完毕时，给Q14加激励脉冲使其导通，实现

13、了ZVS。33（3）控制电路（UC3855）R采用平均电流控制模式R电路作用：为升压变换电路主开关管Q14提供SPWM（正弦脉宽调制）信号R工作原理：U0经VA反相放大后，与整流输出的取样信号进行模拟相乘，得Ilref，其大小与Ue有关，形状也为正弦半波，再经CA电流误差放大后直接加至PWM比较器的同相输入端，反相输入端接高频锯齿波信号，然后由PWM送出SPWM信号以控制Q14的通断。由此可见CA的输出直接控制了SPWM的脉宽(即控制了Q14的导通),从而强迫各整流模块逼近I平均,故称平均电流控制模式34（3）DC/DC变换器控制电路 （UC3875芯片）n变换器输出功率的调整是通过改变各驱动

14、信号波形相对相位关系而完成，当两个驱动信号相位差为0时，等效为波形脉冲最宽，类似于占空比最大，当对两个波形进行相位移动时类似占空比变小。n 集成电路芯片UC3875的功能： 为四个主功率开关管的控制极提供相移驱动信号,即PWM(脉宽调制)信号。35（4）DC/DC变换器优缺点优点：n电路结构简单；n电气特性不再受负载影响；缺点：n占空比损失大；n由于饱和电感工作在双向饱和状态，所以增大损耗，并引起散热困难；36七、 机架附图（一）n工作时：旁路开关（告警模块维修开关）应扳至“工作状态”。此时KM1线圈（负载切断接触器）正端接TB3的“3”端，负端接负馈线，故当系统输出电压在正常范围时，TB3的

15、“3”端为高电位，使KM1吸动，触头闭合，向负载正常供电；当电池单放电，且端压下降至22.2V时，TB3的“3”端为低电位，KM1线圈上并联的二极管D导通，将线圈两端短路，KM1释放，触头断开，切断负载，保护了电池。37n在PRS700电源系统正常工作时，负载切断继电器吸合，整流器通过它向负载供电，当市电中断时，由蓄电池向负载供电，为防止蓄电池过放电，当蓄电池达到终止电压时，告警继电器会控制负载切断继电器断开负载，从而达到保护电池的目的。38n维修时：旁路开关应扳至“维修状态”。此时KM1线圈正端接正馈线，负端接负馈线，KM1始终吸动，系统向负载供电，且由于KM1不受AL175NT控制，故可更

16、换AL175NT。39 AL175NT告警模块nAL175NT告警模块的功能；nAL175NT告警模块的组成；nI/O电路板的接口名称与功能；40一、AL175NT监控模块的功能 在PRS700电源系统中，监控模块对整流模块、蓄电池组、交流和直流配电单元具有使用管理功能。 1、对系统工作参数进行检测、设定和调整； 2、对故障进行处理以及产生相应的告警信息； 3、协调系统中各整流模块在限制输出电流的基础 上进行均分负载； 4、接受上级监控中心的智能管理。 41二、告警模块的组成 AL175NT告警模块由微处理器和输入/输出（I/O）两块电路板、以及多个告警继电器的输出接口和附加设备所组成。 EP

17、783电路板上装设了80C537单片机及其外设存储器、J1插针（64针）、辅助电源。 EP784板上装设了通信接口及外接电平转换器件。42EP783电路板 80C537微处理器 这种单片机是近期德国Siemens公司，在Intel公司MCS-51系列产品基础上开发的新一代高档产品。它是一种以高密度集成设计的高速器件，其基本结构仍然以80C51为核心，既保留了80C51原有的特点，又在技术上有了改进。如加大了存储容量、采用高级语言编程、增多I/O口和串行通信接口、除此之外还将外围A/D、D/A、PWM等器件集成于片内。使之具有计时、数字运算、模拟信号处理、损耗小、安全可靠等新功能。43三、I/O

18、电路板的接口名称和作用1、TB1接口： 单相市电输入接口，输入交流电源有两个用途，一是经过J1插座接入告警模块的EP783电路板，作为微处理器的检测信号；二是经过单向整流桥作用产生24Vdc，也经J1插座接入EP783电路板，作为高频辅助电源的输入电源，用于产生5V数字电压和+9Vdc、+12Vdc模拟电压。442、TB2接口 在TB2接口上设有20个引线端，它们引出的信息为：电池欠压告警、电池过压告警、熔断器告警、公共告警、整流模块告警、市电故障告警、电池故障告警、系统旁路告警等，告警信息通过继电器送出之后便可实现遥信，也可以采用这些继电器来控制一些附加设备。453、TB31、2接到蓄电池熔

19、丝两端（两组电池是并联的）；3、该端与直流接触器线圈的一端连接。正常工作时该端呈高电位而使直流接触器吸动；5、6将直流接触器辅助触头断开信号，引出至TB2的11、12端，示意负载已切断。7、8将温度传感信号接至I/O电路板的J1插座3、4端；9、10检测蓄电池对称电压端；11、12维修旁路开关倒向“维修”位置的引出信号。464、TB41、与整流器输出的负馈线上的分流计RF1（500A/75mV）负端相连。2、与整流器输出正馈线相连；3、与整流器输出的负馈线上RF1正端相连；4、与整流器输出的正馈线相连；5、6接在与整流器串联的分流计（+）、（-）两端，向告警模块输送系统电流采样信号；7、与负载

20、熔丝告警电路板相连；9、熔丝告警；11、12接到电池分流计的两端，将电池检测电流的信息传送给监控模块。475、监控模块的输入与输出 在监控模块后板上，装配了J1插针（64针），它与I/O电路板上的J1插座紧密连接，用作引线接口。在图中示出了J1插件有5个模拟输出信号、12个模拟输入信号、2个继电器的断/合信号、5个数字输入信号、5个数字输出信号，以及市电信号等。48（ 传送输出功率 分架电路板上设有7个供每个整流模块的“+”和“-”馈电输出插针J2用的插座，这些插座互相并联，将模块输出功率从分架电路板引出至汇流条 （ 检测交流输入电源 每个分架电路板由整流模块接入三相交流电源，当各相交流电源正

21、常时，点燃光耦合三极管，并向外送出市电检测正常信号。当某相断电时，光耦合三极管熄灭。n 转载整流模块输入/输出信号 在每个分架电路板上装置了7个供每个整流模块J3插针使用的插座，便于整流模块向告警模块发送或接收告警模块送来的信号。分架电路板49微机通信基本知识1、并行通信方式与串行通信方式； 2、串行通信接口； 3、数据采集系统；501、并行通信方式与串行通信方式n并行通信：就是把一个字符的各数位用几条数据线同时进行传输；n串行通信：就是把一个字符的各数位按通信规程约定的编码格式逐位地通过一根输入/输出数据线进行传送；512、串行通信接口nEIA-RS-232C标准； RS232C标准规定采用负逻辑，使用范围为30米，小于20Kb/秒的数据传送速率；