户外后备直流电源系统设计

1．户外后备直流电源系统简述户外后备直流电源系统是集-48Vdc直流供电电压输出、免维蓄电池备电、提供相关用户设备安装空间的可应用于室外C类应用环境的一体化后备电源系统。其技术参数主要特征要求如下：1.1 整流充电模块配置：系统内置转换效率>90％、功率因数>0.99并支持热插拔的宽范围输入电压的高频开关整流模块。1.2 监控功能：系统内置的监控模块具有蓄电池管理功能和电源系统监控功能；具有负载下电和电池低电压保护功能，能实现温度补偿、自动调压、无级限流、电池容量计算、电池电压不平衡性测量、电池在线测试、电池充放电信息统计等功能；能提供RS232或RS485通信接口和多对干接点告警接口，便于实现远程监控和无人值守。1.3 防雷保护：系统交流电源输入端口防雷等级为差模、共模标称要大于15KA；-48Vdc直流输出防雷等级为差模、共模标称15KA；通信接口和告警接口防雷等级为差模标称3KA、共模标称5KA。1.4 防水防尘：除蓄电池室外，系统中放置整流模块、监控模块、交直流配电以及用户设备的箱体外壳防护指标满足或高于IP54，并达到GR487的防水要求，如。蓄电池舱体与电源及设备箱体是分开的，则蓄电池舱体的防护指标可相对降低。1.5安装方式：一般为地面平台安装。1.6 防盗：设门禁开关，确保普通工具不能从外部打开设备的门，顶盖和侧板。1.7 预留空间：根据用户的要求预留一定空间供其安装其他设备。1.8 恶劣的应用环境2．户外后备电源系统组成通常由高频开关整流器，监控器，配电单元，传输设备或BTS，铅酸免维电池，热交换器，加热器等组成。图一为其总体结构参考图。

图一

3．整流器的性能高频开关整流器除满足YD/T731-2002的技术要求外，还应达到如下要求：输入电压 90-290V，具有欠压和过压保护及自动恢复，并能长期承受350V的交流电压输入而不损坏。输入频率 40-65Hz。传导和辐射干扰要符合TD/T983-1998中表1和表3的B级要求。系统交流电源输入端口防雷等级为差模、共模标称要大于15KA；-48Vdc直流输出防雷等级为差模、共模标称15KA。4．监控功能监控单元不仅对整流模块，蓄电池管理和处理告警，还可通过后台网管或手持终端控制来实现环境监控、异常告警、电池管理、整流模块及配电管理等功能。监控单元的主要功能如下：整流模块管理。蓄电池自动均浮充管理。蓄电池强制均充管理。蓄电池温度补偿。蓄电池保护下电控制、负载二次下电控制。近端及远端参数配置。干结点告警。遥测及告警接口。温控风扇调速及故障检测功能。门禁。通信接口和告警接口防雷等级为差模标称3KA、共模标称5KA。5．户外机箱设计要点5．1 先了解用户的各项需求，如：那些设备要安装于户外机箱内（如BTS，传输设备，电源系统，电池等）？电缆连接方式外型尺寸最大耗热气候环境条件（如温度，太阳辐射，湿度，海拔等）设备的最高和最低运行温度设备备用时间供电分路及端子要求价格期望及成本控制要求5．2 机箱原材料的选择低碳钢：抗腐蚀性较差，但高强度且低成本。铝板：抗腐蚀性较好，中等强度，价位适中，且散热好。不锈钢：抗腐蚀性极强，且很高的强度，但成本很高。5．3 热设计根据不同的应用环境采用不同的冷却方法，为用户选择和设计最经济可靠的方案。冷却方法有空气对流热交换，空调，强迫通风和负压通风等。空调：置于机箱内部，调节内部温度低于户外温度，它适合大于700W的高热耗设备，但其缺点为产品和运行成本高，且交流停电时空调不工作。强迫通风：用温控直流风扇吸进外部空气来驱走设备内的热量，适合于低热耗的设备。是一种低成本的散热方案，但也把恶劣的外部空气带进设备内部而影响设备的性能和运行安全，还需定期维护滤网。较适合蓄电池箱的散热设计。空气热交换：用温控直流风扇分别驱动内外部空气循环，内部的热气与外部的冷空气在隔离的散热器上产生热交换，而设备处于全封闭。此散热方式价格适中，适合于热耗200-1000W的设备。但其缺点是内部温度总是高于外部温度。通常设计在摄氏20度以下。双层壳体设计：主设备机箱的门，侧板及背板采用双层壳体以减小太阳辐射的影响。加热器：应用于低于零下15度的地方，还应考虑在电池室内安装稳控的加热器。5．4 防腐蚀处理钢材机箱需进行双层防腐处理，即镀锌或热浸锌并涂户外粉末有机涂层。铝板外表面需采用“阳极氧化加户外粉末有机涂层”。5．5 环保要求在中国市场的产品要逐步达到WEEE和RoHS指令要求。出口欧美的产品必须在2005年底前达到WEEE和RoHS指令要求。6．空气热交换器可以选用如图二所示的顶置空气热交换器单元或如图三所示的板上（门上）安装的空气热交换器单元按图四所示安装。图五所示的为门内安装的空气热交换器。空气热交换器的选用或设计应考虑风扇的工作电压和寿命，交换器的功热比，内/外部的循环空气流量等因数。

图二顶置空气热交换器图三板上空气热交换器

图四安装示意图

为降低成本，也可自行设计和制造空气热交换器。图六所示为双壳体后背和顶部空气热交换器及其热交换路径。

图五图六

7．户外后备直流电源系统实例

图七

7．1 图七所示为新西兰提供的2*23RU 19”机柜，采用温控直流风扇的空气对流热交换器，IP65的防护等级，三点定位门锁，双层壳体，防乱涂鸦的户外表面处理。

图八

7．2 图八所示的SATCAB600具有电表窗口，应急发电机入口和切换开关，独立的电池间和独立MDF室及MDF走线盘，三点定位门锁，带门禁开关。700W内部热耗，15度的内部温升。

图九

7．3图九所示的是提供给澳大利亚NDC的户外一体机柜。双层壳体，温控直流风扇。但采用强迫通风和负压传导，不锈钢纺虫害滤网，IP54的防护等级，三点定位门锁，带门禁开关。

图十图十一

7．4图十所示的是提供给澳大利亚郎讯的户外一体机柜。双层壳体，温控直流风扇，顶部和背部的空气热交换器，IP65的防护等级，三点定位门锁，500W内部热耗和15度的温升，带门禁开关。7．5图十一所示的是提供给新加坡的较大功率户外一体机柜，采用铝板制造的双层环保壳体，设备室与电池室隔离，IP65的防护等级，三点定位门锁，利用稳控直流风扇和背部及顶置的自制空气热交换器散热，10KW的供电能力和1KW的内部热耗散，温升20度，带门禁开关。