正能增強ZNDU系列組合電源ZNDU45和ZNDU150解決方案

一、前言

隨著(zhù)通信行業(yè)的大力發(fā)展，農話(huà)、小交換點(diǎn)、傳輸基站、接入網(wǎng)、廣電等領(lǐng)域在基礎建設上進(jìn)行了大力投入，對中小容量電源的需求也日益旺盛，鐵路等專(zhuān)網(wǎng)領(lǐng)域亦如此。在目前正能ZNDU系列產(chǎn)品中，中、小容量的組合電源系統主要包括ZNDU90B、ZNDU180、ZNDU300以及ZNDU90E，這些系統在某些方面已不能完全滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化的需要。為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，增強ZNDU系列組合電源在中、小容量領(lǐng)域的競爭力，以嵌入式整流器組成的電源系統的研制被提上日程。正能實(shí)業(yè)以ZXD800E 15A開(kāi)關(guān)整流器為基礎，組成了ZNDU45和ZNDU150兩種系統，下文分別予以介紹。

二、ZNDU45-45A嵌入式電源系統

ZNDU45是為接入網(wǎng)配套開(kāi)發(fā)的嵌入式系統，寬19英寸。該系統集交直流配電、整流器、監控單元于一體，滿(mǎn)配置額定輸出為-48V/45A，良好的電磁兼容設計使得系統可以用于一體化的接入網(wǎng)機架而和接入網(wǎng)設備互不干擾。

系統的外形共有6個(gè)槽位：整流器占3個(gè)槽位，交直流配電單元占2個(gè)槽位，監控單元占一個(gè)槽位。系統采用插箱結構，整流器和監控單元采用熱插拔方式，安裝、維護方便。

整流器單元采用最先進(jìn)的功率變換技術(shù)，在全負載范圍內都有很高的轉換效率。損耗減少，不僅為用戶(hù)降低了運行成本，而且使系統的可靠性得到有效保證。功率因數校正技術(shù)的應用，一方面提高了系統的功率因數(接近于1)，另一方面使后級功率變換電路的直流輸入電壓相對穩定，工作更加可靠，在交流輸入(130～300)V的范圍內整流器可以輸出額定功率。由于使用小容量電源系統的地區電網(wǎng)大多不穩定，有些地區甚至使用的是極其不穩定的小水電，嵌入式整流器對交流電網(wǎng)極強的適應能力使得在電力不穩定地區也可放心使用。

系統滿(mǎn)配置為三個(gè)整流器，每個(gè)整流器的額定輸出為15A。由于接入網(wǎng)一體化機架的用電量不大，如果以更大容量的整流器組成系統供電是不合適的，因為如果以單個(gè)大容量的整流器供電，系統沒(méi)有備份，不安全;如果以2個(gè)或更多的大容量的整流器供電，則不經(jīng)濟，出現“大馬拉小車(chē)”的現象。而以15A整流器組成系統，既經(jīng)濟，備份方式也更加合理。

交直流配電單元完成交流電源的輸入與防雷保護、直流輸出的分配、蓄電池的接入與保護等功能，并為監控單元提供檢測信號。由于系統的容量很小，系統采用單相交流電源供電，在交流輸入(130～300)V的范圍內，系統可以正常工作。由于該系統主要用于一體化的接入網(wǎng)機架，配電單元遵循“簡(jiǎn)單即可靠”的原則，為接入網(wǎng)一體化機架度身定做，經(jīng)濟實(shí)用。

監控單元是系統的核心。實(shí)時(shí)檢測交直流配電單元、整流器單元和蓄電池組的工作狀態(tài)，對數據進(jìn)行分析、處理，根據分析的結果完成系統的管理功能。監控單元具有本地的人機界面并可以通過(guò)多種傳輸方式和監控中心連接，實(shí)現遠程監控。

三、 ZNDU150 150A組合電源系統

ZNDU150 150A組合電源系統采用獨立的一體化組合電源機架，整機外形尺寸和ZNDU600E 600A組合電源系統兼容，高、寬、深分別為2000、600、660mm。系統集交流配電、整流器、直流配電、監控單元、二次模塊、蓄電池組為一體，可廣泛使用于中、小容量的程控交換局、移動(dòng)基站、衛星地球站等場(chǎng)合，尤其適用于為農村電話(huà)支局、微波中繼站、鐵路信號站的通信設備供電。良好的電磁兼容設計使得系統可以和主設備放在一起而不互相干擾。

系統的共分三層：

上層為交流配電單元和直流配電單元。交流配電單元位于機柜的上部前方，完成交流輸入的防雷保護、多路交流輸入的切換以及三相交流的分配，并為監控單元提供檢測信號。根據用戶(hù)不同的要求，交流輸入可以提供單路手動(dòng)、雙路手動(dòng)、雙路自動(dòng)切換等方式。在多路交流輸入方式下，多路輸入回路之間有可靠的電氣和機械互鎖裝置。系統交流輸入采用三相五線(xiàn)制輸入方式，在沒(méi)有三相電源的場(chǎng)合，也允許單相三線(xiàn)方式輸入，方便用戶(hù)的使用(系統在單相三線(xiàn)輸入時(shí)，零線(xiàn)要適當加粗)。

直流配電單元位于機柜的上部后方，主要完成直流輸出的分配與保護、蓄電池的接入與保護等功能。直流輸出路數可以根據用戶(hù)的需求靈活進(jìn)行配置，在交流發(fā)生故障的情況下，還完成直流應急照明的輸出，為工程現場(chǎng)提供照明。系統可以接入兩組蓄電池，當交流輸入故障、整流器組不能提供直流電源時(shí)由蓄電池組給直流負載、二次模塊和監控單元供電，保證用電設備不間斷工作。

機柜的中間為整流器和監控單元，分為兩層排列，每層6個(gè)槽位。監控單元占用一個(gè)槽位，另外的11個(gè)槽位分配給整流器單元，系統可以在(30～165)A之間靈活配置，滿(mǎn)配置輸出容量為 165A。整流器單元對輸入的交流電能進(jìn)行轉換，變換成穩定的直流電源供給直流配電單元。整流器單元通過(guò)與背板的接口為監控單元提供檢測信號。整流器和監控單元采用熱插拔方式，維護、更換都很方便。

電池倉位于機柜的下部。一般的，用戶(hù)將電池組放在機柜的外部，電池倉可以用來(lái)儲藏工程維護用的工具、說(shuō)明書(shū)等資料;也可以將小容量的電池組放在系統機柜的下部，特別適用于移動(dòng)基站等對空間有特別要求的場(chǎng)合。

機架下部電池倉的上方有一個(gè)單元可以用來(lái)放置二次電源模塊ZXDCMI。ZXDCMI模塊為-48V輸入，6V/13.8V/24V多路輸出，滿(mǎn)足用戶(hù)多個(gè)直流電壓等級的需求。當二次模塊故障時(shí)，通過(guò)干節點(diǎn)將告警信息傳送給監控單元。二次模塊一般在ZNDU150用做鐵路信號站電源時(shí)使用。

監控單元是該系統的核心，外形和整流器相同，占用一個(gè)整流器槽位。監控單元實(shí)時(shí)檢測交流配電單元、整流器單元、直流配電單元、二次模塊、蓄電池組的工作狀態(tài)，對數據進(jìn)行分析、處理，根據分析的結果完成系統的管理功能。監控單元具有本地人機界面，并可通過(guò)多種傳輸方式和監控中心連接，實(shí)現遠程監控。當告警發(fā)生時(shí)，除了系統前端提供聲、光告警以外，還可通過(guò)通信單元將告警信息送往遠端，也可通過(guò)8 個(gè)干節點(diǎn)狀態(tài)的改變對維護人員進(jìn)行提示。

系統具有完善的蓄電池管理功能，可以對蓄電池進(jìn)行溫度補償，根據測得的電池溫度，調整整流器的輸出電壓;可以對蓄電池進(jìn)行自動(dòng)均浮充管理，根據交流停電時(shí)蓄電池放電的深度或周期性地對蓄電池進(jìn)行均浮充管理;在交流停電時(shí)監視蓄電池的放電狀態(tài)并在過(guò)放電時(shí)提供保護功能。蓄電池管理功能的實(shí)施，可最大限度地延長(cháng)蓄電池的使用壽命。

可以根據用戶(hù)的需求提供蓄電池放電時(shí)的二次下電功能，將直流負載根據重要性的不同分為兩組，在交流停電時(shí)由蓄電池組給負載供電，監控單元根據蓄電池放電的深度和負載重要程度的不同將負載分兩次切除(先切除次要負載，如果蓄電池繼續放電則切除全部負載)。二次下電功能的實(shí)現，在保護蓄電池不致過(guò)放電的同時(shí)保證了重要設備有盡可能長(cháng)的工作時(shí)間。

四、ZXD800E主要技術(shù)特點(diǎn)

ZXD800E高頻開(kāi)關(guān)整流器是嵌入式電源的核心。它為單相交流輸入，額定輸出48V、15A。其結構為國際標準化設計，高度為3U ，寬度70mm 。19英寸標準機柜一層可以安排6個(gè)槽位。ZXD800E高頻開(kāi)關(guān)整流器具有以下突出特點(diǎn)。

高功率密度。采用混合散熱設計方法，以自然冷卻和強迫風(fēng)冷相結合，ZXD800E整流器的功率功度可達到430mW/cm3，重量小于2kg，在國內外同類(lèi)產(chǎn)品中處于領(lǐng)先水平。同時(shí)由于前后風(fēng)道設計，可使其安裝在任何結構的通信系統中都不會(huì )影響系統其它部件的正常工作。

在交流輸入130Vac--300Vac范圍內整流器可全額功率輸出。 ZXD800E整流器功率級由兩級組成，前級完成功率因數校正，使其在全輸入電壓范圍內功率因數為1 ，并進(jìn)行電壓預調整。后級主要完成功率變換和電壓轉換。寬范圍輸入電壓設計使嵌入式電源對電網(wǎng)的適應能力大大增強，特別適合邊遠電網(wǎng)不穩定地區使用。

工作溫度范圍寬。ZXD800E整流器在-15℃--+55℃環(huán)境溫度條件下可全額功率輸出，在高溫條件下進(jìn)行適當的降額，工作溫度范圍上限可達+65℃，能滿(mǎn)足從寒冷氣候到熱天氣的儲存和使用要求。通過(guò)合理的包裝設計，能滿(mǎn)足公路、鐵路、飛機、海船等運輸條件。

高技術(shù)保證高可靠性。ZXD800E采用特殊技術(shù)軟化開(kāi)關(guān)功率器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程，再大限度的減小功率器件的電壓和電流應力，通過(guò)合理的風(fēng)道設計降低功率器件特別是電解電容的溫升，提高整機的可靠性。

良好的電磁兼容性。ZXD800E采用邊界調頻和無(wú)損吸收技術(shù)，并通過(guò)有效的屏蔽、接地、濾波，使其具有良好的電磁兼容性。其傳導和輻射發(fā)射指標滿(mǎn)足EN55022的B級要求，輸出雜音指標遠遠優(yōu)于郵標的要求。由ZXD800E組成的嵌入式電源即使與通信系統置于同一機架，也不會(huì )相互干擾。是“ 綠色電源”之極品。

ZXD800E整流器采用熱接插技術(shù)，即插即用大大縮短系統的MTTR，同時(shí)實(shí)現了前維護，改善了系統的維護特性。

五、總結

ZNDU45和ZNDU150均由ZXD800E 15A開(kāi)關(guān)整流器組成的中、小容量組合電源系統，系統的配電方式靈活、蓄電池管理等功能齊全、功率因數接近1、在全負載范圍內都具有很高的效率、可靠性高。特別是對交流電網(wǎng)極強的適應能力、良好的電磁兼容性和較低的成本，使得該系列的組合電源系統具有很強的市場(chǎng)競爭能力。