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流滤波变为所需直流电压。:..八十年代初,英国科学家根据以上的条件和原理,制造出了第一套实用的48V开关电源(SwitchModeRectifier),被命名作SMR电源。随着器件技术的发展,出现了大功率高压场效应管,它的关断速度大大加快,电荷存储时间大大缩短,从而大大提高了开关管的开关频率。随着电力电子技术和自动控制技术的发展,开关电源的各方面的技术得到了飞速的发展。在各方面的技术进步中,对于开关电源在通信电源中形成主导地位有决定性意义的技术突破有以下四项:(1)均流技术使开关电源可以通过多模块并联组成前所未有的大电流系统和提高系统的可靠性(2)开关线路的发展使开关电源的频率不断提高的同时效率亦提高,并且使每个模块的变换功率也不断增大;(3)功率因数校正技术有效地提高了开关电源的功率因数。在这环保意识不断加强的时代,这是它形成主导地位的关键;(4)智能化给维护工作带来了极大的方便,提高了维护质量,使它倍受人们的青睐。3、功率因数校正技术由于开关电源电路的整流部分使电网的电流波形畸变,谐波含量增大,而使得功率因数降低(不采取任何措施,~),污染了电网环境。开关电源要大量进入电网,就必须提高功率因数,减轻对电网的污染,以免破坏电网的供电质量。这里介绍:..提高功率因数的措施。4、采用三相三线制整流因为三相三线制没有中线的整流方式,不存在中线电流(如果有中线,三次谐波在中线上线性叠加,谐波分量很大),这时虽然相电流中间还有一定的谐波电流,但谐波含量大大降低,。这种供电方式的电路如图1-4所示。图1-4三相无中线整流电路(1)利用无源功率因数校正技术这一技术是在三相无中线整流方式下,,谐波含量降到10%以下,电路如图1-5所示,适当选择校正的参数,。安圣公司生产的100A和200A整流模块采用了这种技术。(2)采用有源功率因数校正技术在输入整流部分加一级功率处理电路,强制流经电感的电流几乎完全跟随输入电压变化(输入电压、电流波形如图1-7所示),无功功率几乎为0,,:..谐波含量可降低到5%以下。图1-6示意了这种方法的电路图。可见采用有源校正后电流谐波含量大减少,已接近正弦波,安圣公司生产的50A整流模块采用了这种技术,。图1-5无源功率因数校正电路图1-6有源功率因数校正原理图:..图1-7输入电压、电流波形(3)开关电源的智能化技术开关电源系统大量应用了控制技术、计算机技术进行各种异常保护、信号检测、电池自动管理等等。有专门的监控电路板分别对交流配电、直流配电的各参数进行实时监控,能实现交流过、欠压保护、两路市电自动切换、电池过欠压告警、保护等功能;许多开关电源的每个整流模块内都配有CPU,对整流器的工作状态进行监测和控制,如模块输出电压、电流测量、程序控制均浮充转换等。整流模块本身能实现过、欠压保护,输出过压保护等保护功能,并能进行一些故障诊断。电源系统配有监控单元对整个系统进行监控,电池自动管理,作为人机交互界面处理各监控板采集的数据、过滤告警信息、故障诊断,并提供通信口以供后台监控和远程监控。远程监控使维护人员在监控中心同时监视几十台机器,电源有故障会立即回叫中心,监控系统自动呼叫维护人员。这些都大大提高了维护的及时性,减小了维护工作量。这些智能化的措施,使得维护人员面对的不再只是复杂的器件和电路,而是一条条用熟悉的人类语言表达的信息,仿佛面对着的是一个能与自己交流的新生命。总之,这些技术上的进步和使用维护上的方便,使得开关电源在通信电源中逐渐占据主导地位,成为现代通信电源的主流。(原理框图如图1-8)包括五个基本组成部分,分别是:..交流配电单元、整流部分、直流配电单元、蓄电池组、监控系统,下面分别做一介绍。图1-8组合电源系统原理框图一、交流配电单元交流配电单元将市电接入,经过切换送入系统,交流电经分配单元分配后,一部分提供给开关整流器,一部分作为备用输出,供用户使用。另外,在交流断电的情况下,交流配电单元提供一路直流应急照明输出。系统的第二级防雷电路放在交流配电单元中。在交流配电单元中,交流防雷关系到整个电源系统的安全。因此系统的二级防雷器件选用带有遥信触点TT接法的防雷器,防雷器前还应加防雷空开。交流配电单元内应有监控的取样、检测、显示、告警及通信功能。:..空气开关为交流配电单元的主要器件,应谨慎选用。二、整流部分整流部分的功能是将由交流配电单元提供的交流电变换成48V或者24V直流电输出到直流配电单元。整流部分包括整流模块和结构部分(机架)。目前国内还有很多相控整流器在运行。这种整流电路用可控硅(晶闸管)作为开关器件,通过移相(改变导通角)来控制输出电压,故称相控整流器。由于相控整流器体积重量大、工作效率低、对电网的污染严重,并产生大量的热辐射和工频噪音等,现在已经逐步被高频开关整流器所替代。高频开关整流器采用MOSFET和IGBT等新一代开关器件,随着电力电子技术的发展,不断有新技术应用在高频开关整流器上。结构方面,整流机架一方面给整流模块一个安装结构上的支撑;另一方面,整流机架有汇流母排,将各个整流模块的直流输出汇接至直流配电单元。三、直流配电单元直流配电单元完成直流的分配和备用电池组的接入。开关整流器的输出经汇流母排接入直流配电单元,配电单元为负载分配不同容量的输出,可满足不同的需要,后备电池组的输入与开关整流器输出汇流母排并联,以保证开关整流器无输出时,后备电池组能向负载供电。直流配电单元的技术关键在于保证屏内压降的较小值、显示的准确和监控的可靠实现。内部的布局能根据用户的需求不同灵活改变,方便工程开局,上下出线均可。:..四、蓄电池组通信电源系统中采用整流器和蓄电池组并联冗余供电方式。蓄电池组既为备用电源,又可以吸收高频纹波电流。目前常用的蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池,即VRLA。VRLA由电池槽、极板组、电解液、隔膜、安全阀、引出端子等部分构成。电池的寿命主要决定于充放电循环周期。因为较之传统的开口型电池密封性好、自放电小、寿命长,又被称为“免维护蓄电池”。依照其使用环境可分为移动型和固定型两种,又可依据电解质状态分为贫液式和胶体式两种类型。五、。每个监控级一般按辐射方式与若干下级监控级连接成一点对多点的监控系统,最低一级为设备监控单元(监控模块)与其监控的若干设备的连接。依据邮电部《通信电源和空调集中监控系统技术要求》文件(YDN023-1996),监控系统分为设备监控单元(ESU)、局(站)监控管理中心、区域监控管理中心(DSMC)、城市监控管理中心(CSMC)、还可增设省监控管理中心(PSMC)和全国监控管理中心(NSMC)。组合电源系统中的设备监控单元就是通常说的监控模块。监控模块通过RS485总线对:..各个被监控部分(包括整流模块、交、直流配电部分、蓄电池,有些还包括一些环境量)进行控制,控制液晶的显示,接受键盘的操作,并与后台监控系统或远端监控中心进行通讯,实现远程监控功能。有些开关整流器内部具有独立的监控单元,完成对整流器的参数检测与控制、液晶显示和与监控模块的信息传递等。(站)监控管理中心设在本地通信局(站)时,两者间可用一般的串行数据链路,物理接口为RS485、RS422或RS232C。这三个串行通讯总线常用于近端传输通道。RS232C是60年代末美国电子工业协会(EIA)公布的总线标准。由于采用单端传送电路,容易受到干扰,其传输距离仅15-20m。RS422是EIA于1977年公布的总线标准,是RS232C的改进型。而RS485采用平衡差分接收电路,而近端与远端不共地,两条信号线互相绞合,所以提高了抗噪声能力,使传输距离达到1200m。局(站)监控管理中心与上级监控管理中心的连接则采用公共交换电话网或数据数字网或以太网。