高频开关通信电源系统的组成、管理和维护

1 引言

高频开关通信电源系统是一种智能型无人值守式组合电源系统，采用国际上先进的整流器变换技术，可广泛应用于各种交换设备，微波通信，移动机站和光纤传输等通信领域中，也可用在电力通信等领域。

现将高频开关通信电源系统的主要组成部分一交流配电单元，整流器单元，直流配电单元，监控单元，蓄电池组单元以及在日常维护，故障处理时所注意的事项逐一介绍。

2 交流配电单元

交流配电单元完成市电的接入和切换，给整流器提供交流电源，为监控单元提供交流电压和电流的采样输出，同时具有交流备用输出和防雷功能。交流配电单元的工作原理图如图l所示。



3 整流器单元

高频开关整流器由两级电路组成：前级为PFC功率因数校正，后级为DC—DC功率变换。输入电路包括输入EMI、缓启动、浪涌雷击防护整流和输入浪涌电流限制电路，使开关整流器具有较小的开机浪涌电流和较好的电磁兼容性。整流后直接进入前级功率因数校正电路，功率因数效正主电路为BOOST电路，控制采用平均电流控制方式，输入端的功率因数接近1，谐波电流小于10％，满足相应的国际标准。主二极管零电流关断，主开关管零电压开通，功率器件工作应力较小。提高了系统的可靠性，同时使系统具有良好的电磁兼容性。功率因数校正电路的另一个功能是对输入电压进行预调整，输出一个稳定的410V直流电压。这样有利于后级DC—DC优化设计，使系统具有良好的源效应。

后级DC—DC功率变换电路采用双管正激加无损吸收电路。电路简单可靠。开关管无直通之危险。无损吸收减小了开关管关断时的电压应力，输出端具有较小的电磁干扰。

高频开关整流器采用电流型控制芯片，具有快速的响应，对使用不当或负载故障造成的输出短路提供快速的保护。热插拔技术的采用可使整流器在不用关断电源的情况下就可以即插即用，大大缩短开关整流器的平均维修间隔时间(MTTR)，提高了系统的可维修性和可靠性。内部具有交流输入过、欠压检测和保护、输出过压、限流、过流保护、风扇堵转关机保护，机内散热器过热保护以及辅助电源故障报警等。

高频开关整流器通过硬件把开关整流器状态和报警信息上报给监控，监控可通过接口调整开关整流器的输出电压，完成对开关整流器的开关机控制，实现“三遥”功能。辅助电源为开关整流器内部控制电路供电。

高频开关整流器以N+1方式在线运行，在检修维护时可将故障模块更换。

4 直流配电单元

整流器输出采用并联方式，经汇流铜排进入直流配电单元。

直流配电单元可以提供1路或2路蓄电池接入(可扩展到3路蓄电池)和多路直流负载输出(直流输出路数及容量可根据实际用户的需求增加或减少)。蓄电池输出回路配置大电流的熔丝，以防外部短路造成蓄电池损坏。

每组直流输出采用一个直流接触器控制。整个系统具有二次下电功能，其中系统正面的负载分路为系统的二次下电负载组，系统背面的负载分路为系统的一次下电负载组。系统在蓄电池放电过程中按用户的设置电压分两次将负载断掉，以保证主要负载能够长时间地工作；同时根据用户的设定，在电池放电达到极限时，切断所有负载以保护蓄电池。负载和蓄电池输出端均接有熔丝或空气开关保护。直流配电单元工作原理图如图2所示：



5 监控单元

监控单元负责对系统的交流配电、直流配电、整流器组以及蓄电池组等进行综合管理。监控单元实时的采集系统的运行数据，监测系统的工作状态，当系统故障时进行声、光等方式的报警并提供必要的保护措施。

监控单元面板上的液晶屏和LED指示灯可以显示系统的输出电流、输出电压、电池电流及各种报警信息，同时也可以通过面板上的键盘设置必要的参数，完成必要的控制。系统的运行数据、工作状态等除了在本地可以得到体现以外，也可以通过一定的传输方式向上级监控单元进行汇报。

当系统发生故障时，发出声光报警信号，并且在液晶屏幕上有报警信息指示。电源系统脱离监控单元仍能工作，但将失去三遥功能，同时也将失去电池管理功能。此时系统对蓄电池处于浮充状态。需要密切注意蓄电池的放电情况。

监控单元的功能如下：

5．1 人机交互界面

人机交互界面由液晶显示屏和按键构成。前台采用中文／英文两种操作界面，两种操作界面可以通过前台进行切换。用户可使用人机交互界面设定系统运行的全部参数，显示系统各个部分的运行数据。

5．2 通讯功能

监控单元提供RS232通讯接口，可通过Modem或其它方式实现集中监控，监控单元向后台PC机上报现场数据和状态，接收来自后台PC机的控制指令并加以执行。

(1)本地监控：RS232接口与本地PC机相连。

(2)远端监控：标准的RS232接口，通过Modem与集中监控后台相连。

(3)与整流器的通信采用模拟方式完成。  
(4)与其它监控系统通信：提供RS232接口。