鉅大LARGE | 點擊量:1269次 | 2019年11月07日
移動基站通信電源系統(tǒng)設(shè)計
針對移動基站的電網(wǎng)及環(huán)境條件,提出了移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性和可用性解決方案。
1移動基站的特殊條件及對通信電源設(shè)備的要求
隨著移動通信的高速發(fā)展,移動基站的數(shù)量在不斷增加,并由城市逐步向偏僻的鄉(xiāng)村發(fā)展。散落在人們生活中每一個角落的移動基站,與一般通信機房相比有其特殊的工作條件。這些特殊的工作條件對用于移動基站的通信電源設(shè)備提出了更高的要求。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1)采用農(nóng)網(wǎng)供電的移動基站其供電質(zhì)量無法得到保證,因此要求通信電源能適應(yīng)較寬的電網(wǎng)電壓波動,一般在±30%以上。另外,移動基站電網(wǎng)的操作過電壓、雷電過電壓較嚴(yán)重,通信電源應(yīng)有可靠的過電壓及防雷保護措施。
2)許多移動基站在設(shè)備投運初期,經(jīng)常有潮濕、高溫、粉塵等情況出現(xiàn),因此要求通信電源具有防潮、防高溫、防塵等措施。
3)移動基站數(shù)量多、無人職守,因此要求通信電源維護方便、操作簡單,具有遠(yuǎn)方監(jiān)控和較強的故障診斷功能。
4)為保證通信暢通,移動基站通信電源應(yīng)具有缺相運行功能。
2移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性和可用性解決方案
針對移動基站對通信電源設(shè)備的具體要求,而提出的移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性和可用性解決方案如下:
2.1移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性設(shè)計
移動基站通信電源系統(tǒng)的可靠性設(shè)計,主要用于解決移動基站特殊環(huán)境對通信電源系統(tǒng)提出的過高要求??煽啃越鉀Q方案如下:
1)將電源模塊允許的交流輸入電壓波動范圍提高到±30%,這樣可提高電源系統(tǒng)對電網(wǎng)的適應(yīng)性。
2)電源模塊采用自然冷卻方式,自然冷卻(與風(fēng)冷相比)可從根本上避免由于風(fēng)機損壞對電源系統(tǒng)可靠性的影響和電源運行若干年后需要大面積更換風(fēng)機的風(fēng)險。
3)移動基站通信電源系統(tǒng)增設(shè)綜合過電壓保護電路,并將雷電過電壓保護、非雷電過電壓保護一體化,保證在出現(xiàn)雷電過電壓、非雷電過電壓時,移動基站通信電源可以得到有效的保護。移動基站通信電源綜合過電壓保護原理電路如圖1所示。
4)移動基站通信電源的故障隔離設(shè)計是提高電源系統(tǒng)可靠性的重要方法。該設(shè)計將電源監(jiān)控故障與電源模塊故障隔離開來;將故障電源模塊與正常電源模塊隔離開來。使電源系統(tǒng)在電源監(jiān)控故障、部分電源模塊故障時仍可以繼續(xù)供電。
2.2移動基站通信電源系統(tǒng)的可維性設(shè)計
移動基站通信電源系統(tǒng)的可維性設(shè)計的目的是使通信電源系統(tǒng)的故障維修盡量簡單。主要表現(xiàn)在電源模塊更換的方便性、系統(tǒng)故障的診斷等??删S性解決方案如下:
1)電源模塊的安裝方式采用帶電插拔方式,電源模塊在任何狀態(tài)下可任意插入和拔出。為此,設(shè)計了電源模塊動態(tài)識別電路,該電路可以保證在電源模塊插拔過程中不影響系統(tǒng)均流電路的工作。帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路如圖2所示。
電路中A點的電位跟隨均流總線的電位變化。正常的負(fù)載變化時,均流總線上電位的變化較小,帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路輸出點B的電位為低電平,均流繼電器保持吸合不變;當(dāng)均流總線電位的變化較大時,帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路輸出點B為高電平,均流繼電器斷電,模塊輸出的均流線與系統(tǒng)均流總線斷開,模塊運行不受均流總線突變的影響。當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常時帶電插拔均流總線動態(tài)識別控制電路輸出恢復(fù)低電平,均流繼電器吸合,系統(tǒng)正常運行。電源模塊的帶電插拔可使電源系統(tǒng)的維修時間最短、維修難度最低。
2)移動基站通信電源系統(tǒng)監(jiān)控的故障診斷功能為電源系統(tǒng)的維護提供方便。故障診斷軟件可對電源模塊的內(nèi)部故障,電源系統(tǒng)的輸入、輸出故障提供準(zhǔn)確的故障診斷及故障定位,并將電源系統(tǒng)的故障信息遠(yuǎn)傳至交換中心的值班室,為電源系統(tǒng)的維修提供準(zhǔn)確的信息服務(wù)。2.3移動基站通信電源系統(tǒng)的可用性設(shè)計
移動基站通信電源系統(tǒng)的可用性設(shè)計的目的是使通信電源系統(tǒng)適應(yīng)移動基站特殊工況的要求。對移動基站通信電源系統(tǒng)的可用性解決方案主要有以下幾個方面:
1)電源模塊的帶載特性移動基站的特殊工況是電源系統(tǒng)安裝調(diào)試時電源設(shè)備經(jīng)常處于空載狀態(tài),正常運行時電源設(shè)備處于輕載狀態(tài)。為提高通信電源系統(tǒng)的可用性,而對電源模塊的電路拓?fù)浼翱刂齐娐愤M行了改進,使電源系統(tǒng)可以在空載狀態(tài)下長期運行,48V/50A電源模塊的空載損耗小于20W,輕載時的效率得到提高。
2)電源模塊的缺相運行特性移動基站的供電質(zhì)量無法得到保證,有時輸入電源會缺一相,這對三相輸入的高頻開關(guān)電源模塊而言,正常情況下應(yīng)該立刻保護,關(guān)閉模塊。但這樣對電源維護時間提出了較高的要求。為此,在電源模塊設(shè)計時增加了缺相運行功能。當(dāng)出現(xiàn)輸入電源缺一相時,電源模塊在提供缺相故障告警的同時,應(yīng)可繼續(xù)運行,并可帶50%以下的負(fù)載。缺相不停機為移動基站的通信暢通提供了可靠保證。
3)電源系統(tǒng)的蓄電池實現(xiàn)智能管理電源監(jiān)控單元與電源模塊配合,將蓄電池的均衡充電分為恒流、恒壓兩個階段。蓄電池的均浮充電壓按蓄電池的具體參數(shù)設(shè)置。蓄電池的均浮充電壓根據(jù)蓄電池的環(huán)境溫度由監(jiān)控自動進行補償調(diào)整,使蓄電池在各種環(huán)境溫度下都能保持滿容狀態(tài)。
3結(jié)語
移動基站的特殊工作環(huán)境與工況,決定了對移動基站通信電源系統(tǒng)的特殊要求。結(jié)合為移動基站提供電源的實踐與經(jīng)驗教訓(xùn),提出了移動基站通信電源系統(tǒng)可靠性、可維性和可用性解決方案。該方案已經(jīng)在我們的產(chǎn)品中得以實現(xiàn),并在具體應(yīng)用中得到驗證。實踐表明,模塊的帶電插拔特性、空載運行特性、允許輸入電壓波動范圍大、故障診斷功能、自然冷卻方式對移動基站電源系統(tǒng)是非常需要的。