移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)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(tǒng)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(tǒng)；可靠性；可維性；可用性

1移動(dòng)基站的特殊條件及對(duì)通信電源設(shè)備的要求

    隨著移動(dòng)通信的高速發(fā)展，移動(dòng)基站的數(shù)量在不斷增加，并由城市逐步向偏僻的鄉(xiāng)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(jī)房相比有其特殊的工作條件。這些特殊的工作條件對(duì)用于移動(dòng)基站的通信電源設(shè)備提出了更高的要求。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
    1）采用農(nóng)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(yīng)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(yán)重，通信電源應(yīng)有可靠的過(guò)電壓及防雷保護(hù)措施。
    2）許多移動(dòng)基站在設(shè)備投運(yùn)初期，經(jīng)常有潮濕、高溫、粉塵等情況出現(xiàn)，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(shù)量多、無(wú)人職守，因此要求通信電源維護(hù)方便、操作簡(jiǎn)單，具有遠(yuǎn)方監(jiān)控和較強(qiáng)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(yīng)具有缺相運(yùn)行功能。

2移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性和可用性解決方案 

    針對(duì)移動(dòng)基站對(duì)通信電源設(shè)備的具體要求，而提出的移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 
    移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，主要用于解決移動(dòng)基站特殊環(huán)境對(duì)通信電源系統(tǒng)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(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)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(jī)損壞對(duì)電源系統(tǒng)可靠性的影響和電源運(yùn)行若干年后需要大面積更換風(fēng)機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
    3）移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)增設(shè)綜合過(guò)電壓保護(hù)電路，并將雷電過(guò)電壓保護(hù)、非雷電過(guò)電壓保護(hù)一體化，保證在出現(xiàn)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(hù)。移動(dòng)基站通信電源綜合過(guò)電壓保護(hù)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(shè)計(jì)是提高電源系統(tǒng)可靠性的重要方法。該設(shè)計(jì)將電源監(jiān)控故障與電源模塊故障隔離開來(lái)；將故障電源模塊與正常電源模塊隔離開來(lái)。使電源系統(tǒng)在電源監(jiān)控故障、部分電源模塊故障時(shí)仍可以繼續(xù)供電。

2.2移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)的可維性設(shè)計(jì) 

    移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)的可維性設(shè)計(jì)的目的是使通信電源系統(tǒng)的故障維修盡量簡(jiǎn)單。主要表現(xiàn)在電源模塊更換的方便性、系統(tǒng)故障的診斷等。可維性解決方案如下：
    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(shè)計(jì)了電源模塊動(dòng)態(tài)識(shí)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(tǒng)均流電路的工作。帶電插拔均流總線動(dòng)態(tài)識(shí)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的電位變化。正常的負(fù)載變化時(shí)，均流總線上電位的變化較小，帶電插拔均流總線動(dòng)態(tài)識(shí)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(dāng)均流總線電位的變化較大時(shí)，帶電插拔均流總線動(dòng)態(tài)識(shí)別控制電路輸出點(diǎn)B為高電平，均流繼電器斷電，模塊輸出的均流線與系統(tǒng)均流總線斷開，模塊運(yùn)行不受均流總線突變的影響。當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí)帶電插拔均流總線動(dòng)態(tài)識(shí)別控制電路輸出恢復(fù)低電平，均流繼電器吸合，系統(tǒng)正常運(yùn)行。電源模塊的帶電插拔可使電源系統(tǒng)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(tǒng)監(jiān)控的故障診斷功能為電源系統(tǒng)的維護(hù)提供方便。故障診斷軟件可對(duì)電源模塊的內(nèi)部故障，電源系統(tǒng)的輸入、輸出故障提供準(zhǔn)確的故障診斷及故障定位，并將電源系統(tǒng)的故障信息遠(yuǎn)傳至交換中心的值班室，為電源系統(tǒng)的維修提供準(zhǔn)確的信息服務(wù)。

2.3移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)的可用性設(shè)計(jì) 
    移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)的可用性設(shè)計(jì)的目的是使通信電源系統(tǒng)適應(yīng)移動(dòng)基站特殊工況的要求。對(duì)移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)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(tǒng)安裝調(diào)試時(shí)電源設(shè)備經(jīng)常處于空載狀態(tài)，正常運(yùn)行時(shí)電源設(shè)備處于輕載狀態(tài)。為提高通信電源系統(tǒng)的可用性，而對(duì)電源模塊的電路拓?fù)浼翱刂齐娐愤M(jìn)行了改進(jìn)，使電源系統(tǒng)可以在空載狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)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(yùn)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(duì)三相輸入的高頻開關(guān)電源模塊而言，正常情況下應(yīng)該立刻保護(hù)，關(guān)閉模塊。但這樣對(duì)電源維護(hù)時(shí)間提出了較高的要求。為此，在電源模塊設(shè)計(jì)時(shí)增加了缺相運(yùn)行功能。當(dāng)出現(xiàn)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(yīng)可繼續(xù)運(yùn)行，并可帶50％以下的負(fù)載。缺相不停機(jī)為移動(dòng)基站的通信暢通提供了可靠保證。
    3）電源系統(tǒng)的蓄電池實(shí)現(xiàn)智能管理電源監(jiān)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(shù)設(shè)置。蓄電池的均浮充電壓根據(jù)蓄電池的環(huán)境溫度由監(jiān)控自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，使蓄電池在各種環(huán)境溫度下都能保持滿容狀態(tài)。

3結(jié)語(yǔ) 
    移動(dòng)基站的特殊工作環(huán)境與工況，決定了對(duì)移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)的特殊要求。結(jié)合為移動(dòng)基站提供電源的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出了移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)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(xiàn)，并在具體應(yīng)用中得到驗(yàn)證。實(shí)踐表明，模塊的帶電插拔特性、空載運(yùn)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(duì)移動(dòng)基站電源系統(tǒng)是非常需要的。