直流電源的應(yīng)用

時(shí)間：2022-09-02作者：上海雨芯儀器科技有限公司瀏覽：175

航天事業(yè)擔(dān)負(fù)著特殊的國(guó)家使命。航天通信系統(tǒng)具有**性和保密性特點(diǎn)，特別是較高的時(shí)效性要求。通信電源的可靠性是航天通信部門首要考慮的問題，是通信系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保證。當(dāng)前，航天系統(tǒng)各通信局（站）普遍采用UPS系統(tǒng)作為IT設(shè)備的主用電源，它克服了因市電中斷而導(dǎo)致的系統(tǒng)中斷。但是，UPS自身、甚至并機(jī)冗余系統(tǒng)的故障導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信事故也時(shí)有發(fā)生，已產(chǎn)生較大的社會(huì)影響和相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)損失。
240V高壓直流供電系統(tǒng)（HVDC）作為一項(xiàng)簡(jiǎn)單、可靠的技術(shù)，減少了電力轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高了供電可靠性和效率，受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。航天通信部門應(yīng)積極跟蹤電源科技的發(fā)展變化，關(guān)注應(yīng)用實(shí)踐中的探索成果，將新技術(shù)轉(zhuǎn)換為新應(yīng)用，提升航天通信系統(tǒng)的可靠性水平。
240V高壓直流供電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
240V高壓直流供電系統(tǒng)有著技術(shù)成熟、可靠性高、維護(hù)操作簡(jiǎn)易、轉(zhuǎn)換效率高、在線擴(kuò)容簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，通信業(yè)界一直在探討采用高壓直流系統(tǒng)來代替UPS系統(tǒng)。
240V高壓直流供電系統(tǒng)具有明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，且能在沿用現(xiàn)有的IT設(shè)備的前提下推廣使用，因此得到了各級(jí)部門的廣泛重視和支持。
1、系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單
原理、架構(gòu)與傳統(tǒng)通信局（站）的?48V直流供電系統(tǒng)完全相同，而后者的可用性及可靠性均得到數(shù)十年運(yùn)行的檢驗(yàn)。因此，該系統(tǒng)易于維護(hù)，對(duì)廠商的依賴度降低；負(fù)載率高且易于擴(kuò)容；運(yùn)行效率高；直流母排是電池組、整流器、負(fù)載的共同匯結(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)可靠性高。
2、供電配電簡(jiǎn)便
圖為240V高壓直流供電系統(tǒng)圖。


直流電源
由圖中可以看出，電池組經(jīng)熔斷器與整流模塊輸出端在總輸出屏構(gòu)成輸出母排，系統(tǒng)兩路輸出（A路和B路），通過列頭柜配電，來滿足雙電源服務(wù)器的需求，而單電源服務(wù)器僅使用A路或B路。
系統(tǒng)采用2根電纜（正、負(fù)極）、以懸浮方式由電源端向設(shè)備端供電；全系統(tǒng)機(jī)架外殼與樓層等電位體進(jìn)行電氣連接。
3、系統(tǒng)投資減少
根據(jù)中國(guó)電信江蘇鹽城分公司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，相對(duì)于新建UPS系統(tǒng)，采用240V高壓直流供電系統(tǒng)可平均節(jié)省投資**過40%，整個(gè)生命周期內(nèi)平均節(jié)省電力20%～30%
HVDC應(yīng)用的可行性分析
隨著電源技術(shù)的進(jìn)步，IT設(shè)備的電源模塊早已采用高頻開關(guān)電源。這樣，240V高壓直流系統(tǒng)供電成為可能。
1、240V高壓直流的可用性
圖為IT設(shè)備電源模塊交流電入口處的等效圖。


直流電源
由圖中可以看出，在傳統(tǒng)的工作環(huán)境下，AB間Ui為標(biāo)稱的220V交流電；全橋整流后CD間Uo將獲得198～308V的直流電（視負(fù)載率大小和有無PFC—功率因數(shù)校正電路）。
市電電壓波動(dòng)將引起整流電壓的波動(dòng)。根據(jù)GB/T 12325—2003《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》的規(guī)定，電壓偏差為標(biāo)稱電壓的?10%、+7%，即198～235.4V，對(duì)應(yīng)的整流電壓Uo為178.2～329.6V?？梢?，IT設(shè)備CD間工作電壓的范圍是較寬的。
當(dāng)IT設(shè)備直接采用直流供電，如A端+、B端－，Ui為DC270V（浮充電壓）時(shí)，將使得二極管2、4長(zhǎng)期導(dǎo)通，另兩只1、3長(zhǎng)期截止。二極管2、4等效為導(dǎo)體，CD間Uo約為270V的直流電。結(jié)論是：IT設(shè)備在AC220V或DC270V條件下完全等效工作。
2、HVDC各種狀態(tài)下的輸出電壓分析
YD/T 2378—2011《通信用240V直流供電系統(tǒng)》要求，系統(tǒng)應(yīng)采用鉛酸蓄電池組、并且應(yīng)具有電池管理能力。鉛酸蓄電池的特性決定了電池組的電壓范圍，而是否在IT設(shè)備的承受范圍內(nèi)是可用性研究的關(guān)鍵因素?，F(xiàn)以國(guó)內(nèi)某品牌電池為例，分析各種狀態(tài)下的輸出電壓。
（1）浮充狀態(tài)。YD/T 2378—2011《通信用240V直流供電系統(tǒng)》要求，240V高壓直流電源的輸出電壓范圍是204～288V，全程允許較大壓降為12V，即IT設(shè)備的電壓承受范圍是192～288V。常態(tài)下，該品牌240V蓄電池組的浮充電壓為270V，滿足IT設(shè)備的電壓要求。
（2）放電狀態(tài)。當(dāng)遭遇長(zhǎng)時(shí)間停電而又無后備手段時(shí)，蓄電池組放電的終止（保護(hù)）電壓為222V，**IT設(shè)備工作電壓下限（204V）的要求。當(dāng)然，現(xiàn)代通信局（站）應(yīng)（都）具有后備電源和快速接續(xù)的能力。
（3）均充狀態(tài)。該品牌240V蓄電池組的均充電壓為282V，**IT設(shè)備工作電壓上限（288V）的要求。
由以上的參數(shù)分析可以得出結(jié)論：240V高壓直流供電系統(tǒng)各種狀態(tài)下的輸出電壓均可滿足IT設(shè)備的工作需要，且有一定的安全裕度。
3、建立了完善的標(biāo)準(zhǔn)體系
我國(guó)相繼發(fā)布了YDB 037—2009《通信用240V直流供電系統(tǒng)技術(shù)要求》、YD/T 2378—2011《通信用240V直流供電系統(tǒng)》、YD/T 2555—2013《通信用240V直流供電系統(tǒng)配電設(shè)備》、YD/T 2556—2013《通信用240V直流供電系統(tǒng)應(yīng)用維護(hù)技術(shù)要求》、YD 5210—2014《240V直流供電系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》等系統(tǒng)性標(biāo)準(zhǔn)，為推廣240V高壓直流供電系統(tǒng)應(yīng)用、逐步替代UPS電源系統(tǒng)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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  詞條說明

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  一、熟悉設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)的容量；2、電池板（類別、參數(shù)、數(shù)量等）；3、組串設(shè)計(jì)（初步估算箱體的尺寸）；4、匯流箱的數(shù)量、尺寸；5、電纜型號(hào)、數(shù)量、大??；6、逆變器型號(hào)、數(shù)量、尺寸；7、并網(wǎng)柜數(shù)量、尺寸；8、監(jiān)控系統(tǒng)（有無大的液晶顯示屏，考慮電源）；9、組件固定安裝形式；10、初步擬定的設(shè)備安裝位置及設(shè)備安裝數(shù)量二、現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)1、確認(rèn)安裝場(chǎng)地尺寸（實(shí)際尺寸與圖紙誤差）；2、安裝場(chǎng)地有無后增的設(shè)備影響施工。

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  1、首先，要測(cè)試一款汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源的實(shí)際容量，我們需要明確并記錄下該電源的標(biāo)注容量，這個(gè)數(shù)據(jù)一般在電源的外殼或者是在說明書上有寫；2、將多功能汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源的電量用盡，然后進(jìn)行充電直至充滿。既然是汽車啟動(dòng)電源，我們還是得找一輛車來測(cè)試，使用充滿電的汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源測(cè)試汽車啟動(dòng)的次數(shù)；如果條件不允許，當(dāng)然我們也可以使用手機(jī)來測(cè)試電源在手機(jī)沒電的情況下，能充滿多少次電。雖然方法較麻煩，但卻是在沒有