車載通信方艙供電系統(tǒng)

1、車載通信方艙供電系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)合工程實例，探討如何設(shè)計高可靠性、安全的車載通信方艙不間斷供電系統(tǒng)。由于車載通信方艙供電系統(tǒng)兼顧市電/電站集中供電方式，要確保通信系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、不間斷地實施通信指揮，供電系統(tǒng)的設(shè)計尤為重要，除了滿足一般供電系統(tǒng)的功能外，還應(yīng)具有良好的機(jī)動性、環(huán)境適應(yīng)性以及安全可靠等技術(shù)指標(biāo)要求。文中從供電系統(tǒng)設(shè)計原則、設(shè)計過程等方面介紹了供電系統(tǒng)的設(shè)計方式，并分析了不間斷電源的選型和蓄電池容量的選擇等問題。不間斷電源系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)組；配電箱；蓄電池；充電機(jī)1、 引言車載通信方艙主要是指將通信方艙運動到指定區(qū)域?qū)嵤C(jī)動、靈活的通信指揮，雖然供電系統(tǒng)不是通信方艙內(nèi)主流設(shè)備，但它卻是通信方

2、艙內(nèi)非常重要的設(shè)備。供電系統(tǒng)是通信方艙的“能量”保障，為了提供符合質(zhì)量要求的電能，減少電源引起的故障，確保通信系統(tǒng)方艙內(nèi)各個通信設(shè)備的安全連續(xù)運作，通信系統(tǒng)中必須有高可靠性、高可利用率和抗干擾能力強(qiáng)的供電系統(tǒng)，在設(shè)計時必須考慮供電系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性以及安全可靠性等指標(biāo)要求，供電系統(tǒng)采取集中管理維護(hù)。2、 供電系統(tǒng)的需求分析車載通信方艙供電系統(tǒng)一般采用市電/電站集中供電方式，這樣可實現(xiàn)快速切換。市電正常時，市電優(yōu)先向系統(tǒng)供電，UPS （不間斷電源）經(jīng)穩(wěn)壓后對設(shè)備供電， 同時向蓄電池充電；市電發(fā)生故障時或到野外應(yīng)急使用時，通信系統(tǒng)主要設(shè)備通過UPS實現(xiàn)不間斷供電，同時啟動發(fā)電機(jī)組發(fā)電。在規(guī)定時間內(nèi)由

3、蓄電池逆變供電切換到發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。發(fā)電機(jī)組可以采用主、備機(jī)工作方式或雙機(jī)同時工作方式，發(fā)電機(jī)組可以在車上工作，也可以吊下車工作，與主艙保持一定距離， 減少噪聲對工作人員的影響。設(shè)計中藥考慮發(fā)電機(jī)組的安裝、降噪及集中管理維護(hù)等。3、 供電系統(tǒng)設(shè)計原則車載通信方艙供電系統(tǒng)的設(shè)計一般應(yīng)遵循如下原則：A. 滿足通信系統(tǒng)設(shè)備的用電功率和參數(shù)要求，把不間斷工作作為系統(tǒng)供電的不要目標(biāo)。B.將市電、發(fā)電機(jī)組、交流 UPS直流UPS等多種供電方式綜合應(yīng)用，護(hù)衛(wèi)補充和備份，為主要設(shè)備實現(xiàn)不間斷供電。C. 把供電安全可靠作為重要條件，具有必要的保護(hù)措施，如配電系統(tǒng)必須具有防雷、過流、過壓和漏電保護(hù)等功能，并要考慮

4、良好的接地措施，這對于防止操作人員誤操作造成傷害或?qū)υO(shè)備造成損害至關(guān)重要。D. 電源分機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，接插件采用軍用航空連接器，滿足互換性和方便快速維修的要求。一般設(shè)計為19 英寸機(jī)架式或24 英寸機(jī)架式。E. 供電設(shè)備因其工作環(huán)境在野外，必須采取加固和三防措施，以便于其抗振動、沖擊、高低溫以及防潮濕、鹽霧、霉菌等，適應(yīng)惡劣環(huán)境要求，同時滿足電磁兼容性要求。4、 供電系統(tǒng)設(shè)計過程首先確定所有設(shè)備的用電總功耗和電源散熱方式，再確定配電方式、電源品種和蓄電池容量，選擇相應(yīng)配套的發(fā)電機(jī)。一般設(shè)計步驟為：確定功耗-確定配電方式-確定供電設(shè)備-確定結(jié)構(gòu)布局-電源分機(jī)設(shè)計。1 交流供電系統(tǒng)交流供電系統(tǒng)由配

5、電箱、發(fā)電機(jī)、重要設(shè)備的交流 UPS組成。市電可以直 接提供給空調(diào)、艙內(nèi)照明和輔助性用電設(shè)備，UPS穩(wěn)壓后向系統(tǒng)主要設(shè)備（服務(wù) 器、計算機(jī)、網(wǎng)路設(shè)備、通信設(shè)備等）實現(xiàn)不間斷供電，市電不能提供電能時，先由UPS提供應(yīng)急供電、蓄電池組提供應(yīng)急照明，同時啟動發(fā)電機(jī)組，將電能接入配電系統(tǒng)，再2對設(shè)備和UPS提供交流電。5、 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)最好選用與運輸車本身使用的油料相同，即柴油車用柴油發(fā)電機(jī)，這樣方便使用、 運輸。 發(fā)電機(jī)組考慮其額定功率必須大于負(fù)載功率外，還應(yīng)考慮其額定功率所適用的海拔高度，系統(tǒng)在海拔4500M 以上工作時，設(shè)備需降額使用。根據(jù)研制要求，一般配備兩臺箱式柴油發(fā)電機(jī)組互為備份，具有常規(guī)

6、/應(yīng)急、自動 /手動等做種運行方式，并由穩(wěn)定限流等多種保護(hù)功能；可單機(jī)工作或雙機(jī)同時工作。6、 配電箱根據(jù)方艙內(nèi)通信所有設(shè)備計算的總功耗，再按要求明確供電方式，一般確定為市電優(yōu)先，發(fā)電機(jī)組為輔，發(fā)電機(jī)組兩臺互為備份，配有雙機(jī)切換電路（三相發(fā)電機(jī)當(dāng)三相供電時還要考慮三相平衡問題）， 具有控制和指示功能，同時必須還具備過壓、防雷、過流和漏電保護(hù)；良好的接地方式、防雷裝置，可以提高通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量，確保通信設(shè)備及操作人員的安全。在有市電或發(fā)電機(jī)工作的情況下， 380V/220V 電源經(jīng)電源接口、防雷裝置進(jìn)入配電箱，由配電箱分別控制輸出至照明、空調(diào)、UPS設(shè)備等負(fù)載。7、 交流 UPS因為方艙內(nèi)機(jī)柜

7、數(shù)量的限制，不可能每種設(shè)備均配上UPS， 所以選定重要設(shè)備配上交流ups明確頂點后交流ups逆變工作時間，計算出電池容量。確定所需UPS的容量的方法如下：計算所有負(fù)載的綜合S=S1+S2+S3+S曲位為V.A;考慮到UPS的抗沖擊能力以及擴(kuò)容需要，UPS的容量應(yīng)不小于S/0.8;工作時間T=（IV/S）X0.8 I為蓄電池容量，V為蓄電池組電 壓?，F(xiàn)在，免維護(hù)閥控式密封鉛酸蓄電池以其體積小、電壓穩(wěn)定、電性能高、維護(hù)少得特點而作為電源系統(tǒng)的首選，但在實際使用中常常因為維護(hù)不當(dāng)（半年以上不開機(jī)）而造成蓄電池容量損失，電解液干涸，不但影響了電池壽命，而且會引起UPS不能正常工作，所以加強(qiáng)對蓄電池的正

8、確使用和維護(hù)尤為重要。在使用說明書中尤其要強(qiáng)調(diào)維護(hù)蓄電池的方法的重要性，每3 個月定期給蓄電池充電；如果長期工作在市電狀態(tài)不停電，則每 3個月認(rèn)為中斷供電，使UPS帶載放電，再充電，這樣可以防止蓄電池長期處于浮充狀態(tài)下，一旦市電中斷，UPS供電時間很短，甚至不能供電。交流UPS設(shè)計成以市電啟動的方式（多數(shù)交流 UPS啟動靠蓄電池組的直流電壓），這樣即使電池組電源不足，但有市電時也不會影響電源開機(jī)，在交流UPS工作時對蓄電池組進(jìn)行充電，電池的浮充電壓值、均充電壓值、電流限制流值要根據(jù)實際情況及蓄電池型號和容量進(jìn)行合理設(shè)置，并對電池設(shè)置低壓切換保護(hù)功能，UPSa箱采用前后風(fēng)冷散熱，注意防塵設(shè)計。U

9、PS的選型有兩種方法：一種是選擇在線式UPS正弦波輸出，這種UPS的優(yōu)點是輸出電壓無論是市電供電還是蓄電池供電，對負(fù)載的輸出電壓均有逆變器提供，這從根本上消除了來自市電網(wǎng)的任何電壓波動和干擾對負(fù)載工作的影響，真正實現(xiàn)了對負(fù)載的無干擾穩(wěn)壓供電，當(dāng)外界市電電壓范圍在 180V-250V時，輸出電壓穩(wěn)壓范圍可達(dá) 220V+3%正弦波工作頻率在50HZ+1%波形失真度小于3%,市電和蓄電池轉(zhuǎn) 換工作時間為0 具有優(yōu)良的輸出電壓瞬變特性，電路的可靠性高，故障率低；另一種選擇是后備式UPS正弦波輸出，這種UPS擦用抗干擾分機(jī)調(diào)壓穩(wěn)壓 技術(shù)，在市電電壓為180-250V時，輸出電壓穩(wěn)壓范圍可達(dá)220+5%,

10、然而后備式 UPS僅僅在由蓄電池組供電時間內(nèi)才向負(fù)載提供高質(zhì)量的無干擾的正弦波電源， 轉(zhuǎn)換時間約為4ms,波形失真度小于5%。雖然后備式UPS性能指標(biāo)不如線性式 UPS好，而我們常常選擇它的原因在于噪聲方面的考慮，后備式UPS工作在市電時的噪聲相對于線性式UPS要小（市電時直接通過抗干擾濾波器對負(fù)載供電， 所以噪聲較?。?， 從這方面考慮是因為軍方常常要求研制方控制艙內(nèi)噪聲要小于60dB， 那么對于每個分機(jī)就要盡可能選擇噪聲低得設(shè)備，零一原因是在線式UPS的價格比后備式UPS高，如果拋開這兩個因素，選擇在線式UPS優(yōu)于后備式UPS7.1 直流式供電系統(tǒng)直流供電系統(tǒng)由直流UPS充電機(jī)、蓄電池組組成

11、。直流UPS是指輸入交流 220V,輸出穩(wěn)定的直流電源，市電停電時由蓄電池組提供直流電源給 UPS專換 成直流輸出，根據(jù)設(shè)備用電需求，我們將需要直流供電的設(shè)備直接設(shè)計成直流UPS供電，使使用直流供電設(shè)備也可以實現(xiàn)不間斷工作。在設(shè)計中將不同輸出電壓直流電源組合輸出，這樣可以減少電源體積，交流市電直流供電0s切換，具有過流、過壓、過熱、短路保護(hù)功能，電壓調(diào)整率一般小于0.5%，電流調(diào)整率小于1%。如圖：直流UPS原理框圖對于需要短時間大電流放電的設(shè)備，直接選用大容量電池組供電，用充電機(jī)給蓄電池組充電。根據(jù)蓄電池容量，采用先恒流后恒壓的充電方式，充電電流限制在0.1C-0.2C確保蓄電池組充電安全快

12、速。8、 實際應(yīng)用實際使用過的車載通信方艙供電系統(tǒng)框圖：該設(shè)備總功耗9kW,配有6KwW柴油發(fā)電機(jī)和3kW柴油發(fā)電機(jī)，要求配電柜實現(xiàn)市電和發(fā)電機(jī)之間互鎖功能，發(fā)電機(jī)組機(jī)可選1 臺， 也可以選2 臺并用 （在配電柜面板上設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)）， 發(fā)電機(jī)在方艙上配有小型吊機(jī)，方便發(fā)電機(jī)從方艙上吊到地面，可以與方艙拉開一定距離，以減少噪聲對工作人員的影響，配電柜設(shè)計按要求防過壓、防雷、過流和漏電保護(hù)；UPS設(shè)計成19英寸機(jī)架式，交流UPS功率為1500VA,這是24V蓄電池組逆變所能提供的最大功率，蓄電池組 安放在機(jī)柜底部，直流UPS選用12V/60A、5V/10A兩路組合輸出，這兩種UPS 都由24V120A.h蓄電池組直流供電，停電后可以提供40min以上逆變輸出，以保 證重要設(shè)備不間斷工作，同時給啟動發(fā)電機(jī)組