移動(dòng)基站通信電源系統設計

摘要：針對移動(dòng)基站的電網(wǎng)及環(huán)境條件，提出了移動(dòng)基站通信電源系統的可靠性、可維性和可用性解決方案。
關(guān)鍵詞：移動(dòng)基站；通信電源系統；可靠性；可維性；可用性

1移動(dòng)基站的特殊條件及對通信電源設備的要求

隨著(zhù)移動(dòng)通信的高速發(fā)展，移動(dòng)基站的數量在不斷增加，并由城市逐步向偏僻的鄉村發(fā)展。散落在人們生活中每一個(gè)角落的移動(dòng)基站，與一般通信機房相比有其特殊的工作條件。這些特殊的工作條件對用于移動(dòng)基站的通信電源設備提出了更高的要求。主要表現在以下幾個(gè)方面：
1）采用農網(wǎng)供電的移動(dòng)基站其供電質(zhì)量無(wú)法得到保證，因此要求通信電源能適應較寬的電網(wǎng)電壓波動(dòng)，一般在±30％以上。另外，移動(dòng)基站電網(wǎng)的操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓較嚴重，通信電源應有可靠的過(guò)電壓及防雷保護措施。
2）許多移動(dòng)基站在設備投運初期，經(jīng)常有潮濕、高溫、粉塵等情況出現，因此要求通信電源具有防潮、防高溫、防塵等措施。
3）移動(dòng)基站數量多、無(wú)人職守，因此要求通信電源維護方便、操作簡(jiǎn)單，具有遠方監控和較強的故障診斷功能。
4）為保證通信暢通，移動(dòng)基站通信電源應具有缺相運行功能。

2移動(dòng)基站通信電源系統的可靠性、可維性和可用性解決方案

針對移動(dòng)基站對通信電源設備的具體要求，而提出的移動(dòng)基站通信電源系統的可靠性、可維性和可用性解決方案如下：

2.1移動(dòng)基站通信電源系統的可靠性設計
移動(dòng)基站通信電源系統的可靠性設計，主要用于解決移動(dòng)基站特殊環(huán)境對通信電源系統提出的過(guò)高要求?？煽啃越鉀Q方案如下：
1）將電源模塊允許的交流輸入電壓波動(dòng)范圍提高到±30％，這樣可提高電源系統對電網(wǎng)的適應性。
2）電源模塊采用自然冷卻方式，自然冷卻（與風(fēng)冷相比）可從根本上避免由于風(fēng)機損壞對電源系統可靠性的影響和電源運行若干年后需要大面積更換風(fēng)機的風(fēng)險。
3）移動(dòng)基站通信電源系統增設綜合過(guò)電壓保護電路，并將雷電過(guò)電壓保護、非雷電過(guò)電壓保護一體化，保證在出現雷電過(guò)電壓、非雷電過(guò)電壓時(shí)，移動(dòng)基站通信電源可以得到有效的保護。移動(dòng)基站通信電源綜合過(guò)電壓保護原理電路如圖1所示。

4）移動(dòng)基站通信電源的故障隔離設計是提高電源系統可靠性的重要方法。該設計將電源監控故障與電源模塊故障隔離開(kāi)來(lái)；將故障電源模塊與正常電源模塊隔離開(kāi)來(lái)。使電源系統在電源監控故障、部分電源模塊故障時(shí)仍可以繼續供電。

2.2移動(dòng)基站通信電源系統的可維性設計

移動(dòng)基站通信電源系統的可維性設計的目的是使通信電源系統的故障維修盡量簡(jiǎn)單。主要表現在電源模塊更換的方便性、系統故障的診斷等?？删S性解決方案如下：
1）電源模塊的安裝方式采用帶電插拔方式，電源模塊在任何狀態(tài)下可任意插入和拔出。為此，設計了電源模塊動(dòng)態(tài)識別電路，該電路可以保證在電源模塊插拔過(guò)程中不影響系統均流電路的工作。帶電插拔均流總線(xiàn)動(dòng)態(tài)識別控制電路如圖2所示。

電路中A點(diǎn)的電位跟隨均流總線(xiàn)的電位變化。正常的負載變化時(shí)，均流總線(xiàn)上電位的變化較小，帶電插拔均流總線(xiàn)動(dòng)態(tài)識別控制電路輸出點(diǎn)B的電位為低電平，均流繼電器保持吸合不變；當均流總線(xiàn)電位的變化較大時(shí)，帶電插拔均流總線(xiàn)動(dòng)態(tài)識別控制電路輸出點(diǎn)B為高電平，均流繼電器斷電，模塊輸出的均流線(xiàn)與系統均流總線(xiàn)斷開(kāi)，模塊運行不受均流總線(xiàn)突變的影響。當系統恢復正常時(shí)帶電插拔均流總線(xiàn)動(dòng)態(tài)識別控制電路輸出恢復低電平，均流繼電器吸合，系統正常運行。電源模塊的帶電插拔可使電源系統的維修時(shí)間最短、維修難度最低。
2）移動(dòng)基站通信電源系統監控的故障診斷功能為電源系統的維護提供方便。故障診斷軟件可對電源模塊的內部故障，電源系統的輸入、輸出故障提供準確的故障診斷及故障定位，并將電源系統的故障信息遠傳至交換中心的值班室，為電源系統的維修提供準確的信息服務(wù)。

2.3移動(dòng)基站通信電源系統的可用性設計
移動(dòng)基站通信電源系統的可用性設計的目的是使通信電源系統適應移動(dòng)基站特殊工況的要求。對移動(dòng)基站通信電源系統的可用性解決方案主要有以下幾個(gè)方面：
1）電源模塊的帶載特性移動(dòng)基站的特殊工況是電源系統安裝調試時(shí)電源設備經(jīng)常處于空載狀態(tài)，正常運行時(shí)電源設備處于輕載狀態(tài)。為提高通信電源系統的可用性，而對電源模塊的電路拓撲及控制電路進(jìn)行了改進(jìn)，使電源系統可以在空載狀態(tài)下長(cháng)期運行，48V/50A電源模塊的空載損耗小于20W，輕載時(shí)的效率得到提高。
2）電源模塊的缺相運行特性移動(dòng)基站的供電質(zhì)量無(wú)法得到保證，有時(shí)輸入電源會(huì )缺一相，這對三相輸入的高頻開(kāi)關(guān)電源模塊而言，正常情況下應該立刻保護，關(guān)閉模塊。但這樣對電源維護時(shí)間提出了較高的要求。為此，在電源模塊設計時(shí)增加了缺相運行功能。當出現輸入電源缺一相時(shí)，電源模塊在提供缺相故障告警的同時(shí)，應可繼續運行，并可帶50％以下的負載。缺相不停機為移動(dòng)基站的通信暢通提供了可靠保證。
3）電源系統的蓄電池實(shí)現智能管理電源監控單元與電源模塊配合，將蓄電池的均衡充電分為恒流、恒壓兩個(gè)階段。蓄電池的均浮充電壓按蓄電池的具體參數設置。蓄電池的均浮充電壓根據蓄電池的環(huán)境溫度由監控自動(dòng)進(jìn)行補償調整，使蓄電池在各種環(huán)境溫度下都能保持滿(mǎn)容狀態(tài)。

3結語(yǔ)
移動(dòng)基站的特殊工作環(huán)境與工況，決定了對移動(dòng)基站通信電源系統的特殊要求。結合為移動(dòng)基站提供電源的實(shí)踐與經(jīng)驗教訓，提出了移動(dòng)基站通信電源系統可靠性、可維性和可用性解決方案。該方案已經(jīng)在我們的產(chǎn)品中得以實(shí)現，并在具體應用中得到驗證。實(shí)踐表明，模塊的帶電插拔特性、空載運行特性、允許輸入電壓波動(dòng)范圍大、故障診斷功能、自然冷卻方式對移動(dòng)基站電源系統是非常需要的。