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中兴新一代通信电源介绍
http://www.dykf.com  2009-2-1  电源开发网
          ★★★

Abstract:This paper amply analyzes the commponent part of the combined power supply system ZXDU300(V3.0)and their functions.And it also discusses the technological character of the high frequency switching rectifier ZXD1500(V3.0)
Keyword:rectifier power ditribution monitoring lossless aborption hot-swap
 
1.引言

  ZXDU300(V3.0)300A组合电源系统是深圳市中兴通讯股份有限公司最新开发的第三代系列通信组合电源产品中最具有代表意义的电源产品。

  随着技术的进步,通信系统的功耗越来越低,而且随着运营商的增多,各个电信运营商开始加大扩容力度,中小容量的电源系统需求越来越多。随着市场的压力,高性能、高可靠性、低成本成为电源生存下去的三**则。为了满足用户的需要、市场的需要,中兴第三代系列通信组合电源应运而生,包括:ZXDU300(V3.0)、ZXDU500、ZXDU150、ZXDU600_24/50A(V3.0),其中ZXDU300V3.0最具有代表意义。该电源以ZXD1500(V3.0)开关整流器为基础,组成了ZXDU300(V3.0)组合电源系统,下文分别予以介绍。
 
2.ZXDU300(V3.0)组合电源系统

  ZXDU300(V3.0)组合电源系统采用独立的一体化组合电源机架,整机外形尺寸有2000mm×600mm×600mm(高×宽×深)和1600mm×600mm×600mm(高×宽×深)两种。该系统集交流配电、整流器、直流配电、环境监测、监控单元为一体,是一种智能型无人值守式组合电源系统,它采用了国际上先进的整流器变换技术,可广泛应用于各种交换设备、微波通信、移动基站和光纤传输等通信领域中。

  ZXDU300(V3.0)300A组合电源系统由交流配电单元,整流单元,直流配电单元,环境单元、监控单元等部分组成。整流器的型号为ZXD1500(V3.0),其额定输出为48V/30A。整流器采用N+1备份配置,系统可以从60A平滑扩容至300A。组合电源系统交直流配电单元还为用户提供多路交直流输出,可满足用户不同需要。

  系统共分四层,直流配电单元、监控单元、整流单元、交流配电单元,详述如下:

  上层为直流配电单元,主要完成直流输出的分配与保护、蓄电池的接入与保护等功能。直流输出路数可以根据用户的需求灵活进行配置,在交流发生故障的情况下,还完成直流应急照明的输出,为工程现场提供照明。系统可以接入三组蓄电池,当交流输入故障、整流器组不能提供直流电源时由蓄电池组给直流负载和监控单元供电,保证用电设备不间断工作。

  直流单元的下面是监控单元。监控单元是该系统的核心,外形和ZXDU90E相同。监控单元负责对系统的交流配电、直流配电、整流器组、蓄电池以及环境等进行综合管理。监控单元实时的采集系统的运行数据,监测系统的工作状态,当系统故障时进行声、光等方式的告警并提供必要的保护措施。监控单元面板上的液晶屏和LED指示灯可以显示系统的输出电流、输出电压、电池电流及各种告警信息,同时也可以通过面板上的键盘设置必要的参数,完成必要的控制。系统的运行数据、工作状态等除了在本地可以得到体现以外,通过一定的传输方式向上级监控单元进行汇报。监控单元也接受来自上位机的命令,完成对系统的查询、控制,实现“三遥”功能。提供10个输出干接点,每个干接点代表的告警状态可以由用户在现场灵活设置,特别适合于只关心告警状态,不关心电源其他工作状态的用户。提供4路输入干接点,可以用于检测空调等的工作状态,并且将该状态向上位机上告。

  监控单元有中文/英文两种语言界面(可以通过菜单选择),能够直观显示电源系统各部分的工作状态,使用户一目了然。运行指示灯指示系统各部分的工作状态:电源工作状态,告警状态。当系统发生故障时,告警指示灯及蜂鸣器发出声光告警信号,并且在液晶屏幕上有告警信息指示。监控单元可以在断电时保存最新的64条历史告警和断点前的实时告警,为查讯电源故障提供有力数据。

  在直流配电单元和监控单元之间,有一个金属板,在这个金属板上可以固定MODEM、环境监测板、干接点输出板。固定MODEM的位置既可以固定有线MODEM(通过电话线进行联网监控),也可以固定ZXDU300_GM(通过它可以实现短消息方式的联网监控);环境监测板插上相应的传感器后,可以进行环境温度、环境湿度、烟雾、水淹、门禁、玻璃碎的检测,该板作为选配件,在用户有要求时配置。干接点输出不仅可以用于上报告警,还可以灵活用于别的用处,比如有些空调具有干接点开关机功能,我们在环境温度高时让某一输出干接点产生动作来触发空调工作,该板作为选配件,在用户有要求时配置。

  机柜的中间为整流单元,分为两层排列,每层5个槽位,最对可以配置10个整流器,系统可以在(60~300)A之间灵活配置,满配置输出容量为 300A。整流器单元对输入的交流电能进行转换,变换成稳定的直流电源供给直流配电单元。整流器单元通过与背板的接口为监控单元提供检测信号。整流器采用热插拔方式,维护、更换都很方便。

  交流配电单元位于机柜的下部,完成交流输入的防雷保护、多路交流输入的切换以及三相交流的分配,并为监控单元提供检测信号。根据用户不同的要求,交流输入可以提供单路手动、双路手动、双路自动切换等方式。在多路交流输入方式下,多路输入回路之间有可靠的电气和机械互锁装置。系统交流输入采用三相五线制输入方式,在没有三相电源的场合,也允许单相三线方式输入,方便用户的使用(系统在单相三线输入时,零线要适当加粗)。

  系统具有完善的蓄电池管理功能,可以对蓄电池进行温度补偿,根据测得的电池温度,调整整流器的输出电压;可以对蓄电池进行自动均浮充管理,根据交流停电时蓄电池放电的深度或周期性地对蓄电池进行均浮充管理;在交流停电时监视蓄电池的放电状态并在过放电时提供保护功能;下电保护的管理非常严格,具有软件下电和硬件下电双保险。完善的电池管理功能,可最大限度地延长蓄电池的使用寿命。

  可以根据用户的需求提供蓄电池放电时的二次下电功能,将直流负载根据重要性的不同分为两组,在交流停电时由蓄电池组给负载供电,监控单元根据蓄电池放电的深度和负载重要程度的不同将负载分两次切除(先切除次要负载,如果蓄电池继续放电则切除全部负载)。二次下电功能的实现,在保护蓄电池不致过放电的同时保证了重要设备有尽可能长的工作时间。

  灵活方便的组网方式:简易的RS232串口方式、拨号方式(MODEM方式)、ZXJ10数字程控交换机方式、SCM方式、接入网方式、CDMA方式、短消息组网方式、以太网组网方式,共有8种组网方式。另外通讯协议采用邮电标准协议,可以方便接入其他动力环境监控系统。
 
3.ZXD1500(V3.0)主要技术特点

  ZXD1500(V3.0)高频开关整流器是嵌入式电源的核心。它为单相交流输入,额定输出48V/30A。具有较小的体积和重量,外形尺寸仅为200mm×87mm×404mm(高×宽×深),重量约为6.5kg。

  整流器由两级电路组成:前级PFC功率因数校正,后级DC-DC功率变换。输入电路包括输入EMI、缓启动、浪涌雷击防护整流和输入浪涌电流限制电路,具有较小的开机浪涌电流和较好的电磁兼容性。整流后直接进入前级功率因数校正电路。功率因数校正主电路为Boost电路,控制采用平均电流控制方式,输入端的功率因数接近1,谐波电流小于10%,满足相应的国际标准。
主二极管零电流关断,主开关管零电流开通,功率器件工作应力较小。提高了系统的效率和可靠性,同时使系统具有良好的电磁兼容性。功率因数校正电路的另一个功能是对输入电压进行预调整,输出一个稳定的410V直流电压,有利于后级DC/DC的优化设计,使系统具有良好的源效应。
后级DC/DC功率变换电路采用双管正激加无损吸收电路,电路简洁可靠,开关管无直通之危险,无损吸收减小了开关管关断时的电压应力,使输出端具有较小的电磁干扰。

  整流器采用电流型控制芯片,具有快速的响应。对使用不当或负载故障造成的输出短路提供快速的保护。热插拔技术的采用使整流器可以即插即用,大大缩短了整流器的平均维修间隔时间(MTTR),提高了系统的可维性和可靠性。内部具有交流输入过、欠压检测和保护、输出过压、限流、过流保护,风扇堵转关机保护,机内散热器过热保护以及辅助电源故障告警等。

  综上所说,ZXD800E高频开关整流器具有以下突出特点:

  a.输入电压范围宽,更适用电网电压波动较大的地区使用。输入电压范围单相三线制80V~300V,其中在150V~300V可以全额功率输出,在110V~150V可以输出20A的电流,在80~110可以输出10A的电流。整流器功率级由两级组成,前级完成功率因数校正,使其在全输入电压范围内功率因数为1 ,并进行电压预调整。后级主要完成功率变换和电压转换。

  b.采用有源功率因数校正技术,明显的减小对电网的污染;输入功率因数≥0.99。

  c.较宽的工作温度范围,在-5℃~45℃的温度范围内可以全额输出功率;

  d.高可靠性。采用高可靠性设计,即使断开系统的总线,整流器也不会损坏;整流器在交流电压达到460V,也能保证不损坏,从而使可靠性大大提高。

  e.高效率,效率≥90%;

  f.ZXD1500(V3.0)整流器采用热接插技术,即插即用大大缩短系统的MTTR,改善了系统的维护特性。

4.总结

  ZXDU300(V3.0)是由ZXD1500(V3.0)开关整流器组成的中等容量组合电源系统,系统的配电方式灵活、蓄电池管理等功能齐全、功率因数接近1、在全负载范围内都具有很高的效率、可靠性高。特别是对交流电网极强的适应能力、良好的电磁兼容性和较低的成本,使得该系列的组合电源系统具有很强的市场竞争能力。特别是经过一年多的市场考验,可靠性方面更是得到用户的认可。
来源:《电源世界》  作者:苏光明 田…  点击:  录入:admin
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