理论广角２０１３年８期（上） 通信系统高压直流电源供电技术的探讨 艾勇 （艾默生网络能源有限公司广东深圳５１８０００） 摘要：高压直流供电相比ＵＰＳ电源具有巨大的优势，随着通信产业的高速发展，传统的ＵＰＳ电源已无法满足日益发展的通信系统需求。因此，高压直流供电 的应用逐渐普遍。本文详细比较了高压直流供电与交流ｕＰｓ，并阐述了高压直流电源供电的原理和拓扑结构。探讨了通信高压直流电源供电技术的可行性和可推广 性。 关键词：高压直流供电ｕＰｓ原理拓扑结构 近年来，随着通信技术的不断发展，作 为其主要供电方式的ＵＰＳ电源也在通信系统 中大量应用。但ＵＰＳ固有的特点，决定了其 具有可靠性差、转换效率低、输入电流谐波 大等一系列缺点，大型ＵＰＳ系统故障造成的 通信阻断频繁发生，造成重大的经济损失和 社会影响。在此背景下，采用高压直流替代 ＵＰＳ供电的呼声越来越高，压直流供电就是 直流采用高压直流电源直接对采用２２０Ｖ交 流输入电源的设备供电，采用该技术后，电 源系统将具有直流电源系统本身的天然优 点。 １高压直流供电（ＨＶＤＣ）系统与交 流ＵＰＳ比较 交流ＵＰＳ系统一般由整流器、逆变器、 静态开关等组成，如图１（ａ）所示。交流市电 经过整流后供给逆变器并对蓄电池进行充 电，逆变器将直流电重新逆变为交流电并通 过静态开关提供给负载，静态开关实现了冗 余配置，保证了设备供电的可靠性。同时在 整流器和逆变器之间加入了蓄电池组，作为 另外的备份，市电正常时，市电经整流逆变 供给负载使用；市电故障时，由蓄电池组经 逆变后给负载供电 交流ｕＰＳ一般通过冗余 并机的方式提高设备供电的可靠性，根据客 户的重要程度，供电方式分为单套（Ｎ＋Ｉ）ＵＰＳ 供电和两套（Ｎ＋Ｉ）ＵＰＳ系统并联冗余供电两 种方式，但后者在提高供电可靠性的同时也 大大增加了设备成本。 直流供电系统直接将交流市电整流为 直流电供给负载侧的直流变换器使用，使用 蓄电池作为后备电源。市电正常时，交流市 电直接给负载供电并对电池组进行浮充；市 电故障时，由电池组给负载供电。直流供电 系统如图１（ｂ）所示。高压直流供电系统借鉴 了目前成熟的－－４８Ｖ通信电源系统的原理， 其可用性及可靠性值得信赖。 馥电嚣 罾 鼋 蕾啦堆 Ｉ｝ （＿）交流供电幕统 ～ …竺Ｐ （ｂ）直瀛供电氟统 图１交流供电系统与直流供电系统结构 通过对图ｌ交流供电系统和直流供电系 统的比较分析可知，采用传统的交流ＵＰＳ并 机输出需要保持对市电相位、频率和幅值的 跟踪，受市电影响范围较大。交流ＵＰＳ系统 结构复杂，整流器、静态开关、逆变器任何 一个设备的单点故障都会造成系统的瘫痪， 因此交流ＵＰＳ系统的可靠性远远低于直流供 电系统。同时，交流系统能源经多次变换， 效率低于直流系统，并且扩容维护难度较 大。 ２高压直流供电原理 通信用２４０Ｖ高压直流供电系统主要由 一个或多个机架中的交流配电屏、高频开关 整流模块、直流配电屏、蓄电池组、监控单 元以及绝缘监察和接地部分组成。市电２２０Ｖ 交流电源输入到各台高频开关电源模块后， 整流成高压直流并联输出至直流配电屏母 排上，蓄电池组经熔断器并联连接在直流配 电屏母排上，直流配电控制后再分别输出供 ＩＴ设备电源模块上。 系统供电一般采用分散供电方式，单个 系统容量一般在ＩＯ００Ａ以下，最大不应超过 １５００Ａ，系统总输出容量应根据系统设计总 负荷和蓄电池组的均充容量之和进行合理 选择。高频开关电源整流模块的额定输出电 流优先采用２０Ａ、４０Ａ，每个系统中高频开关 电源的整流模块的数目不少于５只，一个整 流机架中的整流模块不多于２０只。模块配置 根据系统最大输出电流采用Ｎ＋Ｉ冗余配置。 其中Ｎ个主用，Ｎ≤ｌ０个时，１个备用；Ｎ＞ｌＯ 个时，每ｌＯ个备用一个。蓄电池后备时间应 满足系统满载时对通信系统供电保障的需 要，重要通信系统的后备时间不小于 １２０ｍｉｎ，一般通信系统的后备时间不小于 ６０ｍｉｎ。电池总容量应按照系统设计负荷的 工作电流Ｉ根据式（１）计算出蓄电池的容量。 Ｑ≥ＫＩＴ 。》 坚 （１） 式中：Ｑ为蓄电滟 蛩 ｈ），Ｋ为安全系数（取 １．２５），Ｉ为系统设计负荷电流（Ａ），Ｔ为放 电小时数（ｈ），ｒｌ为放电容量系数，ｔ为实际 电池所在地最低环境温度数值。 系统采用悬浮方式供电，交流输入应与 直流输出电气隔离，直流输出应与机架、地、 外壳电气隔离。电池组的正常有效维系着整 个系统地有效性，为了严格监控其运行状 态，系统的集中监控单元配置有电池组巡检 ２８０ 一
