通信电源系统技术设计方案.docx

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通信电源系统技术设计方案

通信电源系统

技

术

方

案

前言

欢迎您使用本公司电源系统，电源系统由交直流配电单元、监控模块和整流模块组成，整机性能稳定，实用性强，本地监控和后台操作软件均可轻松实现交互式人机界面。

（本文中的电源系统均指48V通信电源系统）

声明

用户手册详细描述了电源系统的各项性能，在对系统电源进行各项操作前，请用户仔细阅读本用户手册，遵守相关行业的安全规范。

对于操作不当或者超出本用户手册规定之使用条件导致产品损坏，本公司概不负责。

我公司有权利在不通知客户的情况下更改用户手册的内容。

安全守则

高压

交流引入线为高压工作线路，操作过程一定要确保交流输入断电，操作过程中对不许动用的开关要加上临时禁止标识牌。

注意

交流线路端子接点及其它不必要的裸露之处，要充分绝缘。

注意

上电之前必须良好接地。

注意

模块具有热插拔功能，但在插入模块前必须保证模块面板指示灯全灭

严禁在雷雨天气下进行高压、交流电操作

高压

电源输入端口带有高压，不可以用手触摸

注意

电源是大漏电流的产品，通电前请可靠接地

高压

严禁在雷雨天气下进行高压、交流电操作

高性能高可靠性电源产品-48V通信电源系统

输入:

90～290Vac;输出:

42～58Vdc；

第一章系统概述

1.1电源系统配置

电源系统由交直流配电单元、整流模块（最少配1个）、监控模块1个组成。

1.2电源系统工作原理

三极防雷保护系统电源免受雷电或高压/浪涌破坏；

交流配电提供三相交流输入，及实现相关保护

三相电压均衡地分配后成单相经由交流空开到相应的整流器

整流器并行工作把交流电变为直流电通过铜排连接至直流配电，给直流用电设备和给电池充电。

根据用户的需求1-12个模块可以自由选配。

DC配电将输出电能给设备及对电池充电，提供负载与电池的下电工作。

提供两路电池接口多路负载接口（负载接口可以按用户的要求随意配置）。

当市电掉电时，电池给用电设备供电，当蓄电池电压降低到LVD下电设定值（LVD的脱离值为43.2V，恢复值为52V），非重要负载将被断开（一次下电）。

在电池电压下降到下电设定值时，在断开负载之前，控制器会发出蜂鸣声告警，并向上位机或远程控制中心发送告警信息,再断开电池以防止电池过放电。

控制器监控所有实时数据，并储存最近1000多个告警信息.控制器会检测监控输出电压，电流，自动累计工作时间，检测交流电压、电流，检测交流各空开的状态，防雷模块的状态，直流配电各空开，熔丝状态以及各环境监控量的参数等。

控制器可最多控制32个模块。

电源系统由控制器控制工作，开始工作在初始缺省参数状态或者设定参数状态。

用户参数可以通过控制器键盘或者后台PC来设定。

系统的运行参数和状态既可以显示在控制器的ＬＣＤ上，也可以显示在后台ＰＣ。

系统可以通过串口连接实现远程监控，也可以通过TCP/IP网络组成集中监控。

本系统也可以方便的同其他的环境动力控制系统设备商组网工作。

控制器记录电池充放电的电压，电流，时间。

可以根据电池充放电的曲线判断电池的好坏。

用户在现场能通过液晶显示和键区实地监控和更改设置/状态

后台监控控制失效时,液晶显示的控制功能将被作为备用控制器工作。

控制器发送数据至上位机或远程监控中心。

用户可以通过电源监控软件来远程或本地更改系统设置或状态.（远程情况下最多允许255个基站，可扩展到65535个基站。

）

输出的防雷功能实现完美的抗浪涌设计。

1.3电源系统性能指标

输入

参数

最小

典型

最大

单位

注释

额定工作电压范围

110/220

Vac

输入电压范围

90

220

290

Vac

三相五线输入相对相380V/相对零线220VAC

输入频率

43

50

67

Hz

电池输入

43.2

53.5

58

Vdc

蓄电池组的正、负极与整流模块的直流输出并联（极性一致）

输出

参数

最小

典型

最大

单位

注释

输出电压范围

42

53.5

58

Vdc

输出电流范围

（最大电流）

0

400

A

输入170～285VAC，当输入电压低于170Vac时，按降额方式输出

稳压精度

±1

%

负载调整率

±1

%

源调整率

±1

%

均流度

±5

%

电池输出

200A*2

400A*2

500A*2

A

纹波（峰-峰值）

200

mv

带宽为20MHｚ测量。

输出效率

91

93

%

220Vac输入

保护

参数

最小

典型

最大

单位

注释

输入过压保护

300

Vac

可自恢复

输入过压保护恢复

290

Vac

输入欠压保护

85

Vac

可自恢复

输入欠压保护恢复

90

Vac

输出过压保护

58.5

59

60.5

Vdc

锁死

输出短路保护

不带电池情况下可长期短路，可自恢复

1.4工作环境要求

工作温度：

-30~55℃

储存温度：

-40~70℃

环境湿度：

0~80%（40±2℃）

大气压力：

70~106KPA

工作电压：

40~60VDC

1.5系统指标

绝缘等级

参数

最小

典型

最大

单位

注释

输入-输出

3000

Vac

输入-机壳

3000

Vac

输出-机壳

1000

Vac

绝缘电阻

在正常大气压下，相对湿度为90%，试验电压为直流500V时，电源输入对输出、输入对地、输出对地的绝缘电阻均不低于10MΩ

工作环境

参数

最小

典型

最大

单位

注释

工作温度

-20

55

°C

≥55°C时，电源需降功率输出

储存温度

-40

80

°C

湿度

10

90

%

相对湿度,不凝固.

大气压力

70

106

KPa

海拔高度

0

3000

m

冷却方式

整流模块自带风机强制冷却

机械特性

整机尺寸

600mm宽×600mm深×2000mm高

整机重量

≤110Kg（带模块）≤99.2Kg（不带模块，机柜+配电）

第二章EARM4830整流模块

2.1电气特性

2.1.1基本特性

输入

参数

最小

典型

最大

单位

注释

输入电压范围

90

110/220

280

Vac

输入频率

45

50/60

65

Hz

额定负载

输入电流

10

A

功率因数

0.99

额定输入/额定负载

输出

参数

最小

典型

最大

单位

注释

输出电压范围

42

53.5

58

Vdc

半载测试

输出电流范围

0

30

A

输入为176~280Vac

稳压精度

±1

%

半载时整定电压在53.5V±0.1V范围内

电话衡重杂音

2

mV

宽频杂音电压

100

30

mV

（3.4KHz～150KHz）

（150KHz～30MHz）

纹波（峰峰值）

200

mV

在额定输入/输出，加并0.1uF薄膜电容和10uF高频电解电容各一个，带宽为20MHｚ测量。

输出功率

0

1600

W

176-280V输入时，备注1

0

900

W

151-175V输入时，备注1

0

600

W

90-150V输入时，备注1

输出效率

91

%

220VAC输入

85

%

110VAC输入

备注1：

输出功率降额曲线如下（功率降额曲线图中阴影部分为自动降额区域）

图1：

输出功率曲线特性

2.1.2环境特性

环境

参数

最小

典型

最大

单位

注释

工作温度

-33

65

°C

55℃环境温度下，全载条件下能正常工作，+55～+65℃线性降额2.0%/℃，备注1

储存温度

-40

70

°C

湿度

5

95

%

相对湿度,不凝固.

海拔高度

0

4000

m

3000~4000m时使用环境条件下的高温降额，每升高200m降低1℃

冷却方式

强制风冷，前进风后出风，风扇置于前面板内，风扇具有温控调速功能。

备注：

（1）-40℃在高压段（176-290VAC）可额定功率1600W启动。

（2）55℃～65℃时，推荐模块功率降额，降额方式为模块自动降额。

（3）55℃能够输出模块最大输出功率，不会过温保护，器件应力满足要求，可正常运行。

在此基础上升高温度至65度，过程中不会过温保护，模块正常运行。

（4）65℃下，对于能够自动降额的模块，能够长期稳定输出至少80%额定功率。

对于无自动降额功能的模块，对模块的要求同

（2）。

2.1.3保护特性

保护

参数

最小

典型

最大

单位

注释

输入过压保护

285

295

305

Vac

恢复回差10±5V

输入欠压保护

75

85

90

Vac

恢复回差10±5V

输入过流保护

满足双火线交流输入，交流输入线（L、N）均有保险丝

输出过压保护点

58.5

59

60

V

锁死

输出限流保护

33

34

35

A

自恢复

短路保护

A

自恢复

电源过温保护

环境温度65℃下能自动恢复

℃

带80%负载

风扇故障保护

在单风扇故障时模块自动降额至半载运行（220Vac输入时为800W，110Vac输入时为400W）并上报风扇故障告警和模块故障告警，直至模块过温保护关闭输出；

两个风扇都故障时，模块上报风扇故障告警、模块故障告警后直接关闭输出；

备注2：

温度降额曲线图如下

2.1.4输出特性

参数

最小

典型

最大

单位

注释

温度系数

±0.2

%/℃

1/℃

动态响应恢复时间

200

us

25%～50%～25%负载变动

50%～75%～50%负载变动,跳变率0.1A/us，跳变周期4ms，上下半周期相等

动态响应过冲

±5

%

开机启动时间

3

8

S

额定输入电压开机到输出电压建立到42VDC；启机输出需要采用预限流功能。

开关机过冲

±5

%

额定输入电压，额定负载

均流度

±5

%

50～100％负载范围内（单模块和系统都必须满足均流不平衡度的要求）

保持时间

10

ms

额定输入电压，额定负载

2.1.5EMC

EMC

参数

标准要求

谐波发射

EN/IEC61000-3-2CLASSA

辐射干扰

EN55022-ClassB要求有6dB裕量

传导干扰

EN55022-ClassB要求有6dB裕量

静电放电

EN/IEC61000-4-2

接触放电±6KV，空气放电±8KV，判据B（测试时上电）；

接触放电±8KV，空气放电±10KV，判据R（测试时不上电）；

接触放电±2KV，判据R（测试时上电）；

辐射抗扰

EN/IEC61000-4-3Level3（10V/m）判据A

传导抗扰

EN/IEC61000-4-6Level3（10V/m）.判据A

快速瞬变脉冲群

EN/IEC61000-4-4Level3（判据B）

浪涌

EN/IEC61000-4-5判据B，（输入口满足差模2KV，共模4KV的防护能力；输出口满足差模1KV，共模2KV的防护能力）

电压暂降和短时中断抗扰度（DIP）

EN/IEC61000-4-11

跌落到0，持续时间10ms，在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°各相位跌落，满足判据B；

跌落到0，持续时间20ms，在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°各相位均满足判据B；

跌落到0%UT，持续时间5000ms，在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°各相位均满足判据C；

跌落到70％UT，持续时间500ms，在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°各相位均满足判据B；

其它条件满足判据B

电压波动和闪烁

EN/IEC61000-3-3Pst≤1.0;P1t≤0.65；dc≤3.3％；dmax≤4％；d（t）值超过3.3％的时间≤500ms

2.1.6安规

绝缘等级

参数

标准要求

注释

输入-输出

3000Vac/10mA//1min

无飞弧，无击穿，测试时去掉放电管

输入-机壳

1500Vac/10mA//1min

输出-机壳

500Vac/10mA//1min

漏电流

≤3.5mA

280Vac输入50HZ输入

绝缘电阻

在正常大气压下，相对湿度为90%，试验电压为直流500V时，电源输入对输出、输入对地、输出对地的绝缘电阻均不低于10MΩ

2.1.7其他特性

其他要求

参数

标准要求

防雷击

交流输入端能承受不低于4kA、8/20s冲击电流波形，上电正向5次，断电正向5次，每次间隔1分钟；上电和不上电都测试，额定输入满载测试。

判据C

可靠性（计算）

≤150,000Hours

并机功能

支持N＋1冗余备份，并联使用时能保证均流，均流不平衡度在±5%以内；

振动

频率范围：

5-20Hz；加速度谱密度：

1.0m2/s3；20-200Hz，-3dB；总均方根加速度：

0.781Grms；试验轴向：

3轴向；试验时间：

每个轴向30min。

冲击

半正弦波，峰值加速：

300m/S2；脉冲宽度6ms；冲击轴向：

6个方向；冲击次数：

每个方向3次。

热插拔要求

整流模块满足热插拔要求（模块输出需要有相关处理措施，满足模块热插拔要求，热插拔时引起的系统输出电压变化过冲幅度：

≤±5%）

失效隔离

整流模块失效后能可靠与系统脱离

音响噪声

不大于55dBa（声压）

气味要求

不能产生异味和有害健康的气味

2.1.8机械特性

机械特性

长（in./mm）

8.2/208

宽（in./mm）

4.6/116.5

高（in./mm）

1.6/41.6

重量（kg）

1.55

2.2功能介绍

功能介绍

输出过压关断

如果输出电压超出预设值，整流器将自动关断。

在满载时过压关闭点降低大约1V，以确保整流器在过压时顺利关闭。

过压关断电压可调整，出厂时已设定。

热插拔

当进行快速的插拔模块时，应让模块内部充分放电以保证模块自动重新启动能够顺利完成。

保证电源内部充分放电的方法是模块拔出后观察风扇转动情况，直到风扇停止转动，模块才能再次插入。

输入冲击电流

在整流器启动时，输入冲击电流峰值不大于最大输入电流的2倍，启动时输出电压、电流将从零缓慢上升，为设备提供一个软负载特性。

过温保护特性

当整流器内部达到最大操作温度，整流器会逐步减少输出电流来降低其内部温度。

在极端环境下，即使降低了输出电流，整流器内部温度还可能不断上升。

在这种情况下，整流器将完全关断，待内部温度恢复正常后自动重启。

满载工作时，整流器操作温度：

-33～+55℃，最高工作温度为+65℃，在+55～+65℃温度下整流器降载工作，以保持其内部温度在正常范围内。

反极性保护

整流器内部有反极性保护保险丝和二极管，能够进行及时有效的保护。

均流特性

当在系统中共用几个整流器时，整流器会有效均流。

每个整流器的硬件监控均流母线电压并调整其自身输出电流，来配合其他整流器。

风扇散热

整流器一直监控其内部温度、环境温度和输出电流来调整风扇速度，这种风扇风速控制减少了噪音和灰尘的堆积。

如果一个风扇停止工作，并不能由微机重启，则风扇失败告警信号将会发出，整流器的输出电流将减少。

2.3LED指示灯

LED信号指示

LED状态

模块告警状态

指示灯颜色

正常状态

异常状态

异常原因

运行指示灯

绿

亮

灭

出现红灯亮时灭

出现黄灯亮时见下表

保护指示灯

黄

灭

亮

电源模块出现可恢复保护，模块ALARM有效时常亮，否则，当通信中断时黄灯闪烁；

OTP（环境温度超过65℃到模块过温关机）、输入过欠压有效以及过流时ALARM有效。

休眠关机（休眠关机时模块只亮保护指示灯，模块不上报告警）

故障指示灯

红

灭

亮

模块内部有不可恢复的故障，模块FAULT有效时常亮：

PS-enable正常时，Vo-OV、风扇故障（单或双风扇故障）、输出短路、无输出出现时FAULT有效。

第三章EARM4850整流模块

3.1整流模块参数说明

EMC及其他

参数

标准要求

辐射发射（CE）

EN55022-ClassB（要求有6dB余量）

传导发射（RE）

输入：

EN55022-ClassB输出：

ClassA（要求有6dB余量）

静电放电

EN/IEC61000-4-2

接触放电±6KV，空气放电±8KV，判据B；.接触放电±8KV，空气放电±10KV，判据R

接触放电±2KV，判据R

谐波发射

EN/IEC61000-3-2CLASSA

辐射抗扰

EN/IEC61000-4-3Level3（10V/m）.

传导抗扰

EN/IEC61000-4-6Level3（10V/m）.

快速瞬变脉冲群

EN/IEC61000-4-4Level3（2kV,5kHz重复）

浪涌

EN/IEC61000-4-5Level3判据B，线-线：

±2KV，线-地：

±4KV

雷电冲击

无故障

无损坏

EN/IEC61000-4-5Level4（共模4kV,差模2kV）

ANSIC62.41LevelA3（共模和差模6kV）

电压暂降和短时中断抗扰度（DIP）

EN/IEC61000-4-11跌落到70％、40%、0%Ut，持续时间100ms、20ms、10ms，在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°各相位跌落，满足判据B

电压波动和闪烁

EN/IEC61000-3-3Pst≤1.0;P1t≤0.65；dc≤3％；dmax≤4％；d（t）值超过3％的时间≤200ms

可靠性（计算）

≤250,000Hours

并机功能

支持N＋1冗余备份，并联使用时能保证均流，均流不平衡度在±5%以内；

振动

正弦振动：

5-9Hz；振幅3.5mm；9-200Hz；加速度谱密度：

10m2/s3；3轴向，每个方向扫频振动5次，1OCT/MIN（1倍频程/min）

随机振动：

2-10Hz，10m2/s3；10-200Hz：

3m2/s3；200-500Hz：

1m2/s3；3轴向，每个轴向30min。

冲击

半正弦波，峰值加速：

250m/S2；400m/S2脉冲宽度6ms；冲击轴向：

6个方向；冲击次数：

每个方向3次。

绝缘等级

参数

标准要求

注释

输入-输出

3000Vac/10mA//1min

无飞弧，无击穿，测试时去掉放电管

输入-大地

1500Vac/10mA//1min

输出-大地

1500Vac/10mA//1min

接触电流（输入对地）

≤3.5mA

264Vac输入50HZ输入

绝缘电阻

≥10MΩ

在正常大气压下，相对湿度为90%，试验电压为直流500V时，电源输入对输出、输入对地、输出对地的绝缘电阻均不低于10MΩ

3.2指标

机械特性

长*宽*高

242.5*106*88.1mm

重量（kg）

≤2.2Kg

3.3功能

3.3.1输出过压关断

如果输出电压超出预设值，整流器将自动关断。

在满载时过压关闭点降低大约1V，以确保整流器在过压时顺利关闭。

过压关断电压可调整，出厂时已设定。

3.3.2热插拔

当进行快速的插拔模块时，应让模块内部充分放电以保证模块自动重新启动能够顺利完成。

保证电源内部充分放电的方法是模块拔出后观察风扇转动情况，直到风扇停止转动，模块才能再次插入。

3.3.3输入冲击电流

在整流器启动时，输入冲击电流峰值不大于最大输入电流的2倍，启动时输出电压、电流将从零缓慢上升，为设备提供一个软负载特性。

3.3.4过温保护特性

当整流器内部达到最大操作温度，整流器会逐步减少输出电流来降低其内部温度。

在极端环境下，即使降低了输出电流，整流器内部温度还可能不断上升。

在这种情况下，整流器将完全关断，待内部温度恢复正常后自动重启。

满载工作时，整流器操作温度：

-33～+55℃，最高工作温度为+65℃，在+55～+65℃温度下整流器降载工作，以保持其内部温度在正常范围内。

3.3.5均流特性

当在系统中共用几个整流器时，整流器会有效均流。

每个整流器的硬件监控均流母线电压并调整其自身输出电流，来配合其他整流器。

3.3.6风扇散热

整流器一直监控其内部温度、环境温度和输出电流来调整风扇速度，这种风扇风速控制减少了噪音和灰尘的堆积。

如果一个风扇停止工作，并不能由微机重启，则风扇失败告警信号将会发出，整流器的输出电流将减少。

3.4LED信号说明

LED信号指示

指示标识

指示灯颜色

状态

指示内容

运行指示灯

绿

亮

市电输入正常，模块工作正常

灭

市电故障（无交流输入、交流输入过欠压）、模块无输出

告警指示灯

黄

灭

模块无故障

闪烁

通信故障

常亮

电源模块异常出现温度预告警、自动降额、限流、风扇预告警时，黄灯亮。

故障指示灯

红

灭

模块无故障

常亮

电源模块故障出现输出过压关机、风扇故障、过温关机、远程关机或其它内部原因引起的无输出时，红灯亮。

3.5整流模块安装

将整流模块插入主机箱插框对应的位置，整流模块的面板上带有把手，要一手握紧把手，一手托起部件，缓慢推入相应槽位，直至部件后面板的连接端子插入主机箱系统母板相应插座上，最后把拉手上边的固定螺钉拧紧在主机箱上，安装即告完成；模块退出主机箱时，应先拧松面板上边的固定螺钉，握紧把手，缓慢将部件退出槽位即可。

第四章EASM-B监控模块

4.1监控模块功能

※监控模块B监控高度为1U。

功能项

说明

上位机对监控单元远程监控功能

上位机可远程对系统监控随时进行查询、设置和控制，实现“三遥”功能

监控模块对整流模块的管理

监控模块通过RS485通信给模块发出控制调节命令或获取参数命令

电池管理

管理“电池低压、电池下电、电池均浮充管理、温度补偿，容量测试”

监控对系统输出管理功能

检测和控制系统

LED指示