-48VDC UPS 通讯电源系统应用与维护

－48VDC UPS 通讯电源系统应用与维护

扬州广播电视台李安明孙国超

一概述

随着三网融合进程的逐步推进，广电网络正在从单向网向双向迈进。承载着电视、通信、数据的处理、交换、传输的巨大信息量的设备被广泛运用在各广电网络的前端机房，承担这些重要设备供电的-48VDC UPS通讯电源也随之进入广电网络机房，一旦-48VDC UPS出现停电故障，不但会造成经济损失、信号停播、数据传输中断，还有可能造成不良的社会影响，其后果不堪设想。因此，精通该系统的工作原理，熟练掌握该系统的日常维护、故障处理一直是重中之重的首要工作。

二基本组成原理

目前，－４８ＤＣＶ电源之所以在通信电源得到广泛运用，是因为与传统的采用２２０Ｖ交流供电相比其优点为：①可以避免信号的相互干扰。因为直流供电没有谐波干扰，而交流在使用中由于频率的变化，产生大量的电波干扰，对电信号，特别是微电路，这是致命的影响；②便于用蓄电池做后备电源。③安全性较交流供电高.因采用－48V供电,与安全电压36V相差不是很大。

1、结构组成

从结构上看，目前-48VDC UPS中/大型组合电源系统大都采用机架式模块化设计，因而结构紧凑，扩容方便，操作简单。其典型的DC-UPS系统的机架结构如图1所示，一般由直流配电模块、低压脱离模块、交流配电模块、监控模块和多个整流模块组成。多个独立的整流模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供了充足的时间。

图1 典型的-48VDC UPS电源机架式模块化基本结构

注：当安装A、B、C三相整流器模块时，要按A、B、C三相依次安装，不要只装A或B或C，否则会造成三相不平衡。

2、功能原理

从电气性能上看，新一代-48VDC UPS通讯电源系统，大都采用有缘功率因数校正、高频谐振变频技术、有的还采用了RTT-HF （谐振变频）专利技术，具有效率高、功率密度高、加上更全面的电源网管系统，特别是对蓄电池的智能化监测维护，大大地提高了电源的安全性和可靠性。

⑴交流配电模块ACD

交流配电模块采用三相五线制交流输入, 在大中型重要机房交流配电模块的输入电压一般由梅兰日兰、APC UPS提供，特别对停电频繁的地区，采用AC UPS作为通信电源交流输入很有必要。该功能模块一般都具有进线过载及短路保护、整流器过载及短路的第二重保护、交流输入防雷及告警等功能。对于每个整流模块的交流输入采用单独配电控制，其大致原理如图2所示。

Q1

Q2

Q3

RPS 隔离开关

N

Q1 BUS 1

11 12机壳

接地

辅助机架接地

E

到整流器图2 ACD 交流配电模块

三

相

⑵ 直流配电模块(DCD)

直流配电模块将整流器输出的直流电输送到负载和电池。直流配电模块的保护装置有三种：小型空气开关（DCM ）、熔断器型（DCF ）和混合型(DCFM)。任一熔断器故障自动产生声光告警（如图3所示）。对于直流负载的分路标准，一般按照：重要负载分路、次要负载分路、电池熔断器三种形式进行分配。

图3 DCD 直流配电模块

⑶低压脱离模块(LVD)

在停电频繁的地区，当输入交流电长时间停电时，为保护电池防止电池过放电，有的通信电源采用了低压脱离(LVD)功能。低压脱离模块(LVD)具有二次下电功能，其动作顺序为先脱离次要负载，后脱离电池或后脱离主要负载。如图4所示，当蓄电池电压降到低于预设脱离电压值时，LVD模块上的直流接触器的主触点断开；当蓄电池电压升到高于预设重接电压值时，直流接触器的主触点重接，从而有效地保护电池及重要负载。脱离电压及重接电压可视需要任意设置。

图 4 LVD低压脱离模块

建议：在确保交流电不可能中断的条件下，为防止人为误动作可将LVD功能禁止。（4）整流模块

①基本原理：图5是构成整流模块功能的主电路。交流滤波器滤除电网交流电中的杂波，经过第一节整流电路的整流，输出较平滑的直流电压，再通过有源功率因素的校正，输入到高频开关电源的核心部分逆变器，逆变器输出的高频脉冲电压经第二节整流电路的整流和滤波，最终输出稳定可靠的－48V直流电压供电池和负载。

AC 整流

输出滤波

DC 图5 整流模块框图

②功能特点：模块化的整流器可以在线热插拔，全部设置均自动进行，无需人工干预；在电路设计上大都具有高温减载保护和过压、过温保护功能，有的还具有微处理器故障安全备份电路，大大提高了安全性和可靠性。普遍的整流模块都采用的是高频开关技术，使得电源效率更高，交流输入范围变得很宽（允许电压范围可在150－320V ），加上高可靠性的智能风冷技术的应用，从而能适应更高的环境温度（高达75℃）。

为了方便判断在线整流器的工作状态，整流模块面板上一般带有指示灯, 用来指示在线整流器的工作状态、运行模式、故障类型等。 ⑸监控模块

监控模块监视整个电源系统的运行，发布命令控制整流器及LVD 的运行。系统中的每个模块都被监视，一旦发生影响系统性能的故障，便触发告警器。监控模块大都能够实现其如下功能：

① 配置编辑功能：通过相应的配置编辑软件，能设置所有的系统运行参数； ② 系统控制功能：具有手动及自动均浮充转换、均充（手动/周期）、智能快充（即自动均充）；主动电压控制，使电池得到合适电压充电；智能电池测试，阶段性测试电池的好坏，电池限流（发电机使用限流），限流点可根据需要任意设置，以保护电池；温度补偿，补偿值等参数可根据需要任意设置，以保护电池；遥控开关整流器，自动均流，两级低电压脱离等功能；

③ 通信功能：通过通讯接口，由省网统一的监控平台实现对各市县远、近程监控（如图6所示），很方便地实现“遥信、遥测、遥控”的功能；

④ 声光告警功能：其典型告警有整流器紧急/非紧急,熔断器故障,交流进线故障,浮充电压过高/过低,负载电压过高/过低,限流等；

⑤ 测量并显示功能：前面板上的LCD 显示器，可显示测量的整流器电流,汇流排电压,负载总电流及电池总电流,系统功率%,电池温度,交流电压,单个整流器电流等。