基站電源基礎(chǔ)知識

基站電源基礎(chǔ)知識2023/2/31內(nèi)容大綱通信電源系統(tǒng)簡介1高頻開關(guān)電源系統(tǒng)2交流不間斷電源系統(tǒng)3蓄電池及日常維護(hù)4油機(jī)發(fā)電及日常維護(hù)5通信電源關(guān)鍵詞電壓(+24VDC/-48VDC/220VAC/380VAC)電流(A)＝功率/電壓(DC)功率(有功W/無功var/視在VA,三者為直角三角形關(guān)系,視在功率為斜邊)功率因數(shù)(cosΦ,Φ為有功和視在的夾角)效率(輸出/輸入)安時(shí)(Ah,電池容量)：一般指10小時(shí)放電率的容量，1000Ah指在100A放電電流下放電10小時(shí)直流供電系統(tǒng)通信電源系統(tǒng)應(yīng)用：由于交換，傳輸，基站等通信設(shè)備采用直流供電。所以，通信電源的主要功能是將公用電網(wǎng)的交流電進(jìn)行整流變換以提供給主設(shè)備穩(wěn)定的直流電。通信電源的分類與應(yīng)用場合：變換技術(shù)：高頻開關(guān)電源輸出電壓：-48V：交換，傳輸，接入網(wǎng)電源。

+24V：部分基站電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：組合電源，分立機(jī)柜電源應(yīng)用環(huán)境：戶內(nèi)電源，戶外電源安裝方式：駐立式，壁掛式，插框式

組合電源概述電源在通信網(wǎng)中的位置：移動基站，接入網(wǎng)、模塊局，傳輸中繼站機(jī)房數(shù)量大，機(jī)房面積小。多采用中小容量一體化電源。開關(guān)電源系統(tǒng)的組成交流配電屏(掛墻或落地)，主要給整流機(jī)架供交流電整流機(jī)架(內(nèi)裝整流模塊、監(jiān)控模塊等)，交流輸入/直流輸出直流配電屏，整流器輸出通過直流屏內(nèi)熔絲或開關(guān)輸出到通信設(shè)備蓄電池，市電正常時(shí)由整流器進(jìn)行浮充，停電時(shí)對通信設(shè)備供電小容量組合開關(guān)電源直流配電安裝在整流機(jī)架內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組通風(fēng)煙管油機(jī)房降噪油機(jī)銘牌油機(jī)輸出線蓄電池組UPS系統(tǒng)UPS設(shè)備1+1備份UPS系統(tǒng)UPS輸出屏UPS：小、中、大功率系列小功率UPS設(shè)備，主要用于大客戶及小型計(jì)算機(jī)房、小容量需求通信機(jī)房、辦公等場合中等功率UPS設(shè)備，主要用于部分本地網(wǎng)中等容量需求通信機(jī)房大容量UPS設(shè)備應(yīng)用于大的IT機(jī)房、IDC機(jī)房等模塊化UPS設(shè)備，用于前期負(fù)荷較小隨IT設(shè)備增加逐步增加負(fù)荷的場合內(nèi)容大綱通信電源系統(tǒng)簡介1高頻開關(guān)電源系統(tǒng)2交流不間斷電源系統(tǒng)3蓄電池及日常維護(hù)4油機(jī)發(fā)電及日常維護(hù)5開關(guān)電源的概念

開關(guān)電源是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，作為電源的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)（開關(guān)管、電感、高頻變壓器、電容、整流二極管）－開或關(guān)狀態(tài)，其特點(diǎn)是頻率高、功耗低、工作效率高、體積小、輸入范圍寬(SwitchingRegulator--Aswitchingcircuitthatoperatesinaclosedloopsystemtoregulatethepowersupplyoutput)通過閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，使輸出電壓保持穩(wěn)定。開關(guān)電源的分類

一般按照開關(guān)電源的輸入和輸出進(jìn)行分類

Ac－dc：把交流輸入變換成直流輸出，一次電源。

Dc－dc：把直流輸入變換成直流輸出，二次電源。

Dc－Ac：把直流輸入變換成交流輸出，逆變器電源。

Ac－Ac：把交流輸入變換成交流輸出，UPS電源。開關(guān)電源的主要指標(biāo)①無故障運(yùn)行間隔時(shí)間

這是開關(guān)電源最重要的指標(biāo)，衡量了開關(guān)電源的工作可靠性。一般說的是開關(guān)電源平均無故障運(yùn)行間隔時(shí)間越長約好。②工作效率輸出功率與輸入功率的比值就是開關(guān)電源的工作效率，衡量開關(guān)電源在變換過程中所產(chǎn)生的損耗，對于目前我們的開關(guān)電源工作效率在85%以上。③電壓調(diào)整率該參數(shù)表示了電源的穩(wěn)壓特性。①有功功率（Acitivepower):電能轉(zhuǎn)換成其他能量所消耗的功率，單位為瓦（W），用P表示。②無功功率(Unactivepower):沒有消耗功率，只是能量在電感和電容之間轉(zhuǎn)換的功率部分，單位為VA，用Q表示。③視在功率(Aparentpower):指的是交流輸入功耗，也叫表觀功率，其單位是VA，用S表示。S2=P2+Q2④功率因數(shù)(Powerfactor):有功功率與視在功率的比值，它表示交流電轉(zhuǎn)化成其他能量的能力。功率因數(shù)＝P/S。開關(guān)電源的一些名詞概念高頻開關(guān)電源交流配電整流模塊直流配電監(jiān)控模塊系統(tǒng)構(gòu)成交流配電整理模塊直流配電監(jiān)控模塊交流配電單元C級防雷整流模塊1整流模塊2整流模塊N直流配電單元DC防雷380V交流輸入-48V直流輸出控制板監(jiān)控模塊系統(tǒng)原理開關(guān)電源的電路組成交流配電介紹

兩路交流輸入輸入方式：空氣開關(guān)；整流模塊介紹交流濾波整流PFC電路DC/DC轉(zhuǎn)換電路直流濾波交流輸入直流輸出控制電路保護(hù)電路輔助電源控制電路過壓欠壓過溫過流過壓欠壓

高頻開關(guān)整流模塊的電路技術(shù)發(fā)展至今，基本形成如下圖所示的電路結(jié)構(gòu)

整流模塊電路基本結(jié)構(gòu)

整流模塊介紹直流配電介紹監(jiān)控模塊介紹監(jiān)控模塊(單元)系統(tǒng)輸入;交流電壓值,交流電流值,交流頻率值,防雷塊狀態(tài),電網(wǎng)狀態(tài).整流模塊;輸出電壓值輸出電流值機(jī)內(nèi)溫度值模塊狀態(tài)風(fēng)扇狀態(tài)DC/DC模塊(或Inverter)；輸出電壓值輸出電流值模塊狀態(tài)系統(tǒng)輸出；電壓值電流值環(huán)境溫度值,輸出狀態(tài)蓄電池；充電電流值放電電流值,電池溫度值,電池電壓值電池狀態(tài)聯(lián)網(wǎng)通信告警方式聲,光,LCD顯示,回授,干接點(diǎn)控制；模塊狀態(tài),電池狀態(tài),系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置調(diào)試參數(shù),人為操作顯示LCD參數(shù)LED狀態(tài)保護(hù)動作,發(fā)出告警自動關(guān)機(jī)限流恢復(fù)正常.SU通信局站監(jiān)控設(shè)施監(jiān)控單元電路原理監(jiān)控模塊介紹信息類別顯示內(nèi)容交流參數(shù)過壓告警、欠壓告警、缺相告警、交流輸入直流參數(shù)過壓告警、低壓告警、欠壓告警、環(huán)境高溫告警、環(huán)境低溫告警、負(fù)載分流器、負(fù)載分流器系數(shù)模塊參數(shù)模塊過壓、默認(rèn)電壓、輸出緩啟動允許、輸出緩啟動時(shí)間、風(fēng)扇運(yùn)行速度、過壓重啟動時(shí)間電池參數(shù)電池基本參數(shù)管理方式、電池組數(shù)、標(biāo)稱容量、電池名稱、電池分流器、分流器系數(shù)充電管理參數(shù)浮充電壓、均充電壓、限流點(diǎn)、過流點(diǎn)、自動均充允許、定時(shí)均充允許、定時(shí)均充周期、轉(zhuǎn)均充電流、轉(zhuǎn)均充容量、穩(wěn)流均充電流、穩(wěn)流均充時(shí)間、均充保護(hù)時(shí)間下電保護(hù)參數(shù)負(fù)載下電允許、電池保護(hù)允許、負(fù)載下電方式、負(fù)載下電電壓、電池保護(hù)電壓、負(fù)載下電時(shí)間、電池保護(hù)時(shí)間電池溫補(bǔ)參數(shù)溫補(bǔ)中心點(diǎn)、溫補(bǔ)系數(shù)、過溫保護(hù)、高溫告警、低溫告警電池測試參數(shù)測試終止電壓、測試終止時(shí)間、測試終止容量、定時(shí)測試允許、定時(shí)測試時(shí)間1、定時(shí)測試時(shí)間2、定時(shí)測試時(shí)間3、定時(shí)測試時(shí)間4、快速測試告警點(diǎn)、快速測試允許、快速測試周期、快速測試時(shí)間、恒流測試允許、恒流測試電流系統(tǒng)參數(shù)本機(jī)地址、語言、通信方式、波特率、回叫次數(shù)、回叫號碼、日期、時(shí)間、密碼重置、系統(tǒng)重置、系統(tǒng)類型、修改密碼、控制告警音、序列號、軟件版本、下載允許告警參數(shù)告警類型、級別、關(guān)聯(lián)繼電器、開關(guān)量序號、告警方式、設(shè)開關(guān)量名、開關(guān)量名稱、清除歷史告警、阻塞當(dāng)前告警浮充、均充浮充：電池組與電源線路并聯(lián)連接到負(fù)載電路上。正常的運(yùn)行狀態(tài)下，與直流母線相連的充電裝置，除對常規(guī)負(fù)載供電外，還向蓄電池組提供浮充電流。浮充充電應(yīng)解決的兩個(gè)問題：1.補(bǔ)償電池因自放電而產(chǎn)生的容量損失；2.避免過充造成電池壽命的縮短；浮充電壓一般在2.23～2.28V/只范圍內(nèi)選定（溫度為25℃時(shí)）；均充以定電流和定時(shí)間方式對電池充電，充電快。充電電壓與浮充相比要大；均衡充電電壓2.30～2.35V/只；整流設(shè)備應(yīng)能浮充／均充方式的自動轉(zhuǎn)換。蓄電池放電后，整流設(shè)備自動向蓄電池進(jìn)行均充電，當(dāng)充電電流小于每安時(shí)50mA或充入電量是放出電量的1.2倍時(shí)，均充自動轉(zhuǎn)為浮充。開關(guān)電源對蓄電池的管理

欠壓保護(hù)功能

所謂二次下電就是電源系統(tǒng)將輸出負(fù)載分成兩組：一組為一次下電負(fù)載，它脫離系統(tǒng)的下電電壓較高，一般為44.5V以上（用戶亦可自行設(shè)定），駁接一些不太重要的設(shè)備；另一組為二次下電負(fù)載，它脫離系統(tǒng)的下電電壓比較低，一般不得低于43.2V，駁接一些重要設(shè)備。下圖說明了蓄電池和負(fù)載之間的連接關(guān)系。工作地-48V熔絲1熔絲2熔絲3斷路器1斷路器2熔絲4熔絲5熔絲6蓄電池熔絲1蓄電池熔絲2蓄電池組工作地一次下電負(fù)載組，接次要負(fù)載，下電電壓44.5V二次下電負(fù)載組接重要負(fù)載，下電電壓43.2V。開關(guān)電源蓄電池欠壓保護(hù)原理圖工作地-48V熔絲1熔絲2熔絲3斷路器1斷路器2熔絲4熔絲5熔絲6蓄電池熔絲1蓄電池熔絲2蓄電池組工作地一次下電負(fù)載組，接次要負(fù)載，下電電壓44.5V二次下電負(fù)載組，接重要負(fù)載，下電電壓43.2V圖4二次下電原理圖開關(guān)電源對蓄電池的管理

內(nèi)容大綱通信電源系統(tǒng)簡介1高頻開關(guān)電源系統(tǒng)2交流不間斷電源系統(tǒng)3蓄電池及日常維護(hù)4油機(jī)發(fā)電及日常維護(hù)5UPS的概念定義：UPS是連接在負(fù)載和市電之間一種電源設(shè)備，它的功能是保證向負(fù)載提供持續(xù)不間斷高質(zhì)量的交流電源原理：AC-DC-AC，輸出的交流電更干凈作用：無間斷切換、電壓變換(穩(wěn)壓)、頻率變換(穩(wěn)頻/濾波)、提供一定后備時(shí)間

內(nèi)容大綱通信電源系統(tǒng)簡介1高頻開關(guān)電源系統(tǒng)2交流不間斷電源系統(tǒng)3蓄電池及日常維護(hù)4油機(jī)發(fā)電及日常維護(hù)5蓄電池及日常維護(hù)

影響蓄電池壽命的因素蓄電池的充放電特性開關(guān)電源的蓄電池管理功能蓄電池的安裝與日常維護(hù)影響蓄電池壽命的因素

影響閥控式密封鉛酸蓄電池壽命的因素很多，既有電池設(shè)計(jì)和制造方面的因素，又有用戶使用條件和維護(hù)方面的因素。1、設(shè)計(jì)和制造因素正極板柵耐腐蝕性能和電池的水損耗速度乃是兩個(gè)最主要的因素。由于現(xiàn)在的蓄電池的正極板柵的厚度加大，采用PB－CA－SN－AI四元耐蝕合金。根據(jù)板柵腐蝕速度推算，電池壽命可達(dá)10年~15年。然而從電池使用結(jié)果來看，水損耗速度卻成為影響密封電池使用壽命的最關(guān)鍵因素。2、蓄電池的失水

對一般密封鉛蓄電池而言，由于采用“貧液式”設(shè)計(jì)，電池的正極和負(fù)極活性物質(zhì)的量及電解液的量處于最佳匹配狀態(tài)，所以電池容量對電解液量極為敏感，存在如下關(guān)系：電池失水10％，容量降低20％；失水25％，電池壽命結(jié)束。

影響蓄電池壽命的因素

2、蓄電池的失水

蓄電池失水的途徑

電池失水途徑有：電池槽、蓋滲漏；環(huán)境溫度過高；節(jié)流閥頻繁開啟或閥門開啟后關(guān)閉不了，導(dǎo)致氫氣和氧氣逸出，同時(shí)帶走酸霧；熱失控現(xiàn)象。

其中，熱失控現(xiàn)象是指電池在充電后期（或浮充狀態(tài)），由于沒有及時(shí)調(diào)整充電電壓，使電池的充電電流和溫度發(fā)生一種累積性的相互增強(qiáng)作用，此時(shí)電池溫度急劇上升，從而導(dǎo)致電池槽蓋膨脹變形，失水速度加大，甚至電池?fù)p壞。影響蓄電池壽命的因素3、蓄電池的使用條件

眾所周知，蓄電池使用的環(huán)境溫度、充放電流、放電深度、電池容量的合理配置、定期維護(hù)是保證電池正常壽命的關(guān)鍵。環(huán)境溫度過高，蓄電池中的化學(xué)反應(yīng)加劇，在充電過程中蓄電池的減壓閥會頻繁開啟，從而加速了失水速度，降低了蓄電池壽命。放電深度以及放電電流和終止電壓與蓄電池壽命之間的關(guān)系也是非常密切的。影響蓄電池壽命的因素表1放電深度與循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系放電深度（％）設(shè)計(jì)充放電循環(huán)次數(shù)51000020200050800100350放電率單節(jié)電池終止電壓電池組終止電壓20H1.85V44.4V10H1.80V43.2V3H1.75V42.0V1H1.70V40.8V0.5H1.60V38.4V表2放電率與終止電壓之間的關(guān)系影響蓄電池壽命的因素

3、蓄電池的使用條件

蓄電池使用的環(huán)境溫度與壽命之間的關(guān)系蓄電池工作溫度會影響到蓄電池的容量、內(nèi)阻、充電效率、充電電流等。溫度升高，蓄電池的容量會增加，內(nèi)阻減小，充電效率增加。若為同一浮充電壓，充電電流增加。如果在浮充電壓為55.2V時(shí)，環(huán)境溫度為26℃時(shí)，壽命為10年；環(huán)境溫度為36℃時(shí)，壽命4年。影響蓄電池壽命的因素蓄電池的充放電特性1、蓄電池的放電過程蓄電池的放電電流不宜太大，一般情況下可選用10小時(shí)放電率來進(jìn)行放電，要盡量避免大電流（小于1H放電率）。放電到終止電壓時(shí)必須采取保護(hù)措施，不得繼續(xù)放電。以10H放電率放電時(shí)，終止電壓為43.2V。當(dāng)電源系統(tǒng)直流斷路器將負(fù)載斷開后，蓄電池的端電壓會向上反彈5V左右。蓄電池的充放電特性1、蓄電池的放電過程

從圖1可以看出，在放電初期電池端電壓下降是比較快的。在放電10分鐘，電壓下降到53.0V；大約半小時(shí)后，電池端電壓降至49V左右；1小時(shí)后降至48V。蓄電池在48V時(shí)，放電時(shí)間最長，大約要持續(xù)7到8小時(shí)；8小時(shí)后，蓄電池端電壓開始下降，下降速度比較快。降至43.2V時(shí)系統(tǒng)直流斷路器斷開，以便保護(hù)蓄電池，此時(shí)蓄電池端電壓會有所上升，上升值約為5V左右。蓄電池放電曲線蓄電池的充放電特性2、蓄電池的充電過程蓄電池充電過程是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程，充電電壓和電流要合適，偏大和偏小均會影響蓄電池的壽命。V時(shí)間（小時(shí)）56.453.550.647.745.6051015202530浮充均衡充電圖2充電過程中蓄電池端電壓變化曲線蓄電池充電曲線（電壓變化曲線）開關(guān)電源的蓄電池管理功能

開關(guān)電源系統(tǒng)在保證設(shè)備安全可靠供電的同時(shí)，其最重要的功能就是蓄電池管理。不同的廠家實(shí)現(xiàn)的方法各有不同，但是都必須完成如下管理功能：溫度補(bǔ)償、充電智能限流、自動均充功能、周期均充、欠壓保護(hù)告警功能。1、溫度補(bǔ)償功能

眾所周知正確的浮充電壓是保護(hù)蓄電池正常壽命的基本保證。電壓過低，電池充不滿；電壓過高，容易造成電池失水。溫度高，電池化學(xué)反應(yīng)加劇，此時(shí)需通過降低浮充電壓來減緩化學(xué)反應(yīng)；溫度低，化學(xué)反應(yīng)減緩，此時(shí)需通過升高浮充電壓來增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)，以保證充電能量的正常轉(zhuǎn)換。

溫度補(bǔ)償功能是通過電源設(shè)備的前臺監(jiān)控單元來實(shí)現(xiàn)的，它是通過檢測蓄電池溫度，然后根據(jù)實(shí)測的溫度來調(diào)節(jié)蓄電池的浮充電的。溫度補(bǔ)償是以25℃為基準(zhǔn)，以每節(jié)（2V）－3mV/℃進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于通信電源使用的48V電池組來說，計(jì)算公式為△V=(T-25)×(-3mV)×24。例如：電池溫度為10℃，那么此時(shí)蓄電池的浮充電壓為53.5+(10-25)×(-3mV)×24=53.5＋1.08=54.58V。2、充電智能限流功能蓄電池的充電電流要求在0.1C~0.25C，C為蓄電池的容量。推薦值為0.15C。如果過大，電池就會迅速產(chǎn)生大量氣體造成膨脹變形、活性物質(zhì)脫落甚至出現(xiàn)“熱失控現(xiàn)象”，導(dǎo)致蓄電池及早失效而報(bào)廢；如果充電電流過小，那么充電時(shí)間就會變得比較長，甚至導(dǎo)致蓄電池充不飽，長期也會影響電池的正常壽命。開關(guān)電源的智能限流就是系統(tǒng)根據(jù)蓄電池的容量（事先必須在監(jiān)控參數(shù)中正確設(shè)定蓄電池容量）、負(fù)載所需電流的大小來自動計(jì)算整流器的限流點(diǎn)。計(jì)算公式為：單體（整流器）限流點(diǎn)＝（0.15C+負(fù)載電流）÷單體個(gè)數(shù)，C為系統(tǒng)蓄電池的總?cè)萘?。開關(guān)電源的蓄電池管理功能3、自動均充功能

均充就是均衡充電。一般在下列情況下，蓄電池需要均衡充電：市電停電后電池釋放的能量超過15％；市電來電時(shí)；蓄電池長期處于浮充狀態(tài)（電網(wǎng)穩(wěn)定，長期不停電）；電池組中，出現(xiàn)了落后電池，在浮充狀態(tài)下單體電壓低于2.2V；更換新電池后。均充電壓為56.4V，均充時(shí)間不大于10小時(shí)。4、欠壓保護(hù)功能電源系統(tǒng)為了保護(hù)蓄電池放電時(shí)不過放，采用直流斷路器將蓄電池和負(fù)載斷開，以達(dá)到保護(hù)蓄電池的目的?，F(xiàn)在的通信電源為了延長重要負(fù)載的工作時(shí)間，增加了“二次下電”的功能。開關(guān)電源的蓄電池管理功能蓄電池的安裝1