車載通信方艙供電系統(tǒng)

1、精品文檔車載通信方艙供電系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)合工程實(shí)例， 探討如何設(shè)計(jì)高可靠性、 安全的車載通信方艙不間斷供電系統(tǒng)。由于車載通信方艙供電系統(tǒng)兼顧市電/ 電站集中供電方式，要確保通信系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、不間斷地實(shí)施通信指揮， 供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要，除了滿足一般供電系統(tǒng)的功能外，還應(yīng)具有良好的機(jī)動(dòng)性、 環(huán)境適應(yīng)性以及安全可靠等技術(shù)指標(biāo)要求。文中從供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、 設(shè)計(jì)過程等方面介紹了供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，并分析了不間斷電源的選型和蓄電池容量的選擇等問題。不間斷電源系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)組；配電箱；蓄電池；充電機(jī)一、引言車載通信方艙主要是指將通信方艙運(yùn)動(dòng)到指定區(qū)域?qū)嵤C(jī)動(dòng)、靈活的通信指揮， 雖然供電系統(tǒng)不是通信方艙內(nèi)主流

2、設(shè)備，但它卻是通信方艙內(nèi)非常重要的設(shè)備。供電系統(tǒng)是通信方艙的“能量”保障， 為了提供符合質(zhì)量要求的電能，減少電源引起的故障，確保通信系統(tǒng)方艙內(nèi)各個(gè)通信設(shè)備的安全連續(xù)運(yùn)作，通信系統(tǒng)中必須有高可靠性、 高可利用率和抗干擾能力強(qiáng)的供電系統(tǒng)， 在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮供電系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性以及安全可靠性等指標(biāo)要求，供電系統(tǒng)采取集中管理維護(hù)。二、供電系統(tǒng)的需求分析車載通信方艙供電系統(tǒng)一般采用市電/ 電站集中供電方式，這樣可實(shí)現(xiàn)快速切換。市電正常時(shí)，市電優(yōu)先向系統(tǒng)供電，UPS（不間斷電源）經(jīng)穩(wěn)壓后對(duì)設(shè)備供電，同時(shí)向蓄電池充電；市電發(fā)生故障時(shí)或到野外應(yīng)急使用時(shí)，通信系統(tǒng)主要設(shè)備通過UPS實(shí)現(xiàn)不間斷供電， 同時(shí)啟動(dòng)發(fā)電

3、機(jī)組發(fā)電。 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)由蓄電池逆變供電切換到發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。發(fā)電機(jī)組可以采用主、 備機(jī)工作方式或雙機(jī)同時(shí)工作方式，發(fā)電機(jī)組可以在車上工作，也可以吊下車工作，與主艙保持一定距離，減少噪聲對(duì)工作人員的影響。設(shè)計(jì)中藥考慮發(fā)電機(jī)組的安裝、降噪及集中管理維護(hù)等。三、供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則車載通信方艙供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循如下原則：A. 滿足通信系統(tǒng)設(shè)備的用電功率和參數(shù)要求，把不間斷工作作為系統(tǒng)供電的不要目標(biāo)。B. 將市電、發(fā)電機(jī)組、交流 UPS、直流 UPS等多種供電方式綜合應(yīng)用，護(hù)衛(wèi)補(bǔ)充和備份，為主要設(shè)備實(shí)現(xiàn)不間斷供電。C. 把供電安全可靠作為重要條件，具有必要的保護(hù)措施，如配電系統(tǒng)必須具有防雷、過流、

4、過壓和漏電保護(hù)等功能， 并要考慮良好的接地措施， 這對(duì)于防止操作人員誤操作造成傷害或?qū)υO(shè)備造成損害至關(guān)重要。D. 電源分機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)， 接插件采用軍用航空連接器， 滿足互換性和方便快速維修的要求。一般設(shè)計(jì)為 19 英寸機(jī)架式或 24 英寸機(jī)架式。E. 供電設(shè)備因其工作環(huán)境在野外， 必須采取加固和三防措施， 以便于其抗振動(dòng)、 沖擊、高低溫以及防潮濕、 鹽霧、霉菌等， 適應(yīng)惡劣環(huán)境要求， 同時(shí)滿足電磁兼容性要求。四、供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程首先確定所有設(shè)備的用電總功耗和電源散熱方式，再確定配電方式、電源品種和蓄電池容量，選擇相應(yīng)配套的發(fā)電機(jī)。一般設(shè)計(jì)步驟為：確定功耗- 確定配電方式 - 確定供電設(shè)備-確

5、定結(jié)構(gòu)布局 - 電源分機(jī)設(shè)計(jì)。1 交流供電系統(tǒng)交流供電系統(tǒng)由配電箱、 發(fā)電機(jī)、重要設(shè)備的交流 UPS組成。市電可以直接提供給空調(diào)、。1歡迎下載精品文檔艙內(nèi)照明和輔助性用電設(shè)備，UPS穩(wěn)壓后向系統(tǒng)主要設(shè)備（服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)路設(shè)備、通信設(shè)備等） 實(shí)現(xiàn)不間斷供電，市電不能提供電能時(shí)，先由UPS提供應(yīng)急供電、蓄電池組提供應(yīng)急照明，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，將電能接入配電系統(tǒng)，再2 對(duì)設(shè)備和UPS提供交流電。五、發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)最好選用與運(yùn)輸車本身使用的油料相同，即柴油車用柴油發(fā)電機(jī)，這樣方便使用、 運(yùn)輸。發(fā)電機(jī)組考慮其額定功率必須大于負(fù)載功率外，還應(yīng)考慮其額定功率所適用的海拔高度，系統(tǒng)在海拔4500M 以上工作

6、時(shí)，設(shè)備需降額使用。根據(jù)研制要求， 一般配備兩臺(tái)箱式柴油發(fā)電機(jī)組互為備份，具有常規(guī) / 應(yīng)急、自動(dòng) / 手動(dòng)等做種運(yùn)行方式，并由穩(wěn)定限流等多種保護(hù)功能；可單機(jī)工作或雙機(jī)同時(shí)工作。六、配電箱根據(jù)方艙內(nèi)通信所有設(shè)備計(jì)算的總功耗， 再按要求明確供電方式， 一般確定為市電優(yōu)先，發(fā)電機(jī)組為輔， 發(fā)電機(jī)組兩臺(tái)互為備份， 配有雙機(jī)切換電路 （三相發(fā)電機(jī)當(dāng)三相供電時(shí)還要考慮三相平衡問題） ，具有控制和指示功能，同時(shí)必須還具備過壓、 防雷、過流和漏電保護(hù)；良好的接地方式、 防雷裝置， 可以提高通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量， 確保通信設(shè)備及操作人員的安全。在有市電或發(fā)電機(jī)工作的情況下，380V/220V 電源經(jīng)電源接口、防

7、雷裝置進(jìn)入配電箱，由配電箱分別控制輸出至照明、空調(diào)、UPS、設(shè)備等負(fù)載。七、交流 UPS因?yàn)榉脚搩?nèi)機(jī)柜數(shù)量的限制，不可能每種設(shè)備均配上UPS，所以選定重要設(shè)備配上交流UPS，明確頂點(diǎn)后交流UPS逆變工作時(shí)間，計(jì)算出電池容量。確定所需UPS的容量的方法如下：計(jì)算所有負(fù)載的綜合S=S1+S2+S3+-Sn，單位為 V.A ；考慮到 UPS的抗沖擊能力以及擴(kuò)容需要， UPS的容量應(yīng)不小于 S/0.8 ；工作時(shí)間 T=(IV/S)X0.8 ， I 為蓄電池容量， V 為蓄電池組電壓?，F(xiàn)在，免維護(hù)閥控式密封鉛酸蓄電池以其體積小、電壓穩(wěn)定、電性能高、維護(hù)少得特點(diǎn)而作為電源系統(tǒng)的首選，但在實(shí)際使用中常常因?yàn)?/p>

8、維護(hù)不當(dāng)（半年以上不開機(jī)）而造成蓄電池容量損失，電解液干涸，不但影響了電池壽命，而且會(huì)引起UPS不能正常工作，所以加強(qiáng)對(duì)蓄電池的正確使用和維護(hù)尤為重要。在使用說明書中尤其要強(qiáng)調(diào)維護(hù)蓄電池的方法的重要性，每 3 個(gè)月定期給蓄電池充電；如果長(zhǎng)期工作在市電狀態(tài)不停電，則每 3 個(gè)月認(rèn)為中斷供電，使 UPS帶載放電，再充電，這樣可以防止蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)下，一旦市電中斷，UPS供電時(shí)間很短，甚至不能供電。交流 UPS設(shè)計(jì)成以市電啟動(dòng)的方式（多數(shù)交流UPS啟動(dòng)靠蓄電池組的直流電壓），這樣即使電池組電源不足， 但有市電時(shí)也不會(huì)影響電源開機(jī)， 在交流 UPS工作時(shí)對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電， 電池的浮充電壓值、

9、 均充電壓值、 電流限制流值要根據(jù)實(shí)際情況及蓄電池型號(hào)和容量進(jìn)行合理設(shè)置，并對(duì)電池設(shè)置低壓切換保護(hù)功能，UPS機(jī)箱采用前后風(fēng)冷散熱，注意防塵設(shè)計(jì)。UPS的選型有兩種方法：一種是選擇在線式 UPS正弦波輸出，這種 UPS的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓無論是市電供電還是蓄電池供電， 對(duì)負(fù)載的輸出電壓均有逆變器提供， 這從根本上消除了來自市電網(wǎng)的任何電壓波動(dòng)和干擾對(duì)負(fù)載工作的影響， 真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的無干擾穩(wěn)壓供電， 當(dāng)外界市電電壓范圍在 180V-250V 時(shí)，輸出電壓穩(wěn)壓范圍可達(dá) 220V+3%，正弦波工作頻率在 50HZ+1%，波形失真度小于 3%，市電和蓄電池轉(zhuǎn)換工作時(shí)間為 0 具有優(yōu)良的輸出電壓瞬變特性

10、，電路的可靠性高，故障率低；另一種選擇是后備式 UPS正弦波輸出， 這種 UPS擦用抗干擾分機(jī)調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù)， 在市電電壓為 180-250V 時(shí)，輸出電壓穩(wěn)壓范圍可達(dá) 220+5%，然而后備式 UPS僅僅在由蓄電池組供電時(shí)間內(nèi)才向負(fù)載提供高質(zhì)量的無干擾的正弦波電源，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為4ms，波形失真度小于。2歡迎下載精品文檔5%。雖然后備式 UPS性能指標(biāo)不如線性式UPS好，而我們常常選擇它的原因在于噪聲方面的考慮，后備式 UPS工作在市電時(shí)的噪聲相對(duì)于線性式UPS要?。ㄊ须姇r(shí)直接通過抗干擾濾波器對(duì)負(fù)載供電，所以噪聲較?。?，從這方面考慮是因?yàn)檐姺匠３Ｒ笱兄品娇刂婆搩?nèi)噪聲要小于 60dB，那么對(duì)于

11、每個(gè)分機(jī)就要盡可能選擇噪聲低得設(shè)備，零一原因是在線式UPS的價(jià)格比后備式 UPS高，如果拋開這兩個(gè)因素，選擇在線式UPS優(yōu)于后備式 UPS。1.1直流式供電系統(tǒng)直流供電系統(tǒng)由直流 UPS、充電機(jī)、 蓄電池組組成。 直流 UPS是指輸入交流220V，輸出穩(wěn)定的直流電源， 市電停電時(shí)由蓄電池組提供直流電源給UPS轉(zhuǎn)換成直流輸出， 根據(jù)設(shè)備用電需求， 我們將需要直流供電的設(shè)備直接設(shè)計(jì)成直流UPS供電，使使用直流供電設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)不間斷工作。 在設(shè)計(jì)中將不同輸出電壓直流電源組合輸出，這樣可以減少電源體積，交流市電直流供電0s 切換，具有過流、 過壓、過熱、短路保護(hù)功能， 電壓調(diào)整率一般小于0.5%，電

12、流調(diào)整率小于1%。如圖：直流UPS原理框圖對(duì)于需要短時(shí)間大電流放電的設(shè)備，直接選用大容量電池組供電，用充電機(jī)給蓄電池組充電。根據(jù)蓄電池容量，采用先恒流后恒壓的充電方式，充電電流限制在0.1C-0.2C，確保蓄電池組充電安全快速。八、實(shí)際應(yīng)用實(shí)際使用過的車載通信方艙供電系統(tǒng)框圖：該設(shè)備總功耗 9kW，配有 6KwW柴油發(fā)電機(jī)和 3kW柴油發(fā)電機(jī)，要求配電柜實(shí)現(xiàn)市電和發(fā)電機(jī)之間互鎖功能， 發(fā)電機(jī)組機(jī)可選1 臺(tái)，也可以選 2 臺(tái)并用（在配電柜面板上設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)），發(fā)電機(jī)在方艙上配有小型吊機(jī)，方便發(fā)電機(jī)從方艙上吊到地面，可以與方艙拉開一定距離， 以減少噪聲對(duì)工作人員的影響，配電柜設(shè)計(jì)按要求防過壓、 防雷、過流和漏電保護(hù)；UPS設(shè)計(jì)成 19 英寸機(jī)架式，交流UPS功率為 1500VA，這是24V 蓄電池組逆變所能提供的最大功率，蓄電池組安放在機(jī)柜底部，直流 UPS選用 12V/60A、 5V/10A 兩路組合輸出，這兩種 UPS都由 24V120A.h 蓄電池組直流供電， 停電后可以提供40min 以上逆變輸出， 以保證重要設(shè)備不間斷工作，同時(shí)給啟動(dòng)發(fā)電機(jī)