4.8.2 高频开关整流器
1．高频开关整流器概述
高频开关整流器主要有若干个整流模块和监控模块组成一单独机架。按其工作原理分有脉宽调制型（PWM）和谐振型两种，按其冷却方式又可分为自然冷却型和强迫风冷却型。一般50A以下的整流模块多为自冷型，50A以上（100-200A）的整流模块多为风冷型。
2．高频开关整流器的工作原理
高频开关整流器是将从交流配电屏引入的交流电整流为通信设备所需的直流工作电源，其输出端与直流配电屏相连接，并通过直流屏的相应端子与蓄电池组合通信设备相连，对蓄电池组浮充电并向通信设备供电。
目前使用较多的为脉宽调制型（PWM）高频开关整流器，其工作原理方框图如图4-10所示。
交流输入 直流输出
直流滤波 高频变换 交流整流 功率因数校正 交流滤波 辅助电源 控制电路 监控信号 图4-10 开关整流器工作原理方框图 高频开关整流器主要由主电路、控制电路和辅助电源三部分组成。主电路完成从交流输入到直流输出的全过程。控制电路从输出端采样，与设定值进行比较，取出误差信号去控制主电路的相关部分，改变脉宽或频率，调节输出电压使其达到稳定，同时根据反馈信号对整机的运行状态进行监测和显示。辅助电源则为控制电路提供所需要的各种电源。
1）主电路是开关整流器的主要部分，包括交流滤波、整流、功率因数校正，DC-DC变换、直流滤波等。
（1）交流滤波处于整流模块的输入端口，包括低通滤波、浪涌抑制等电路，用于消除高次谐波电流，浪涌电压以及外界射频等干扰。
（2）功率因数校正电路主要为了消除整流电路引起的谐波电流污染电网和减小无功损耗，提升功率因数。
（3）整流器采用桥式硅整流电路，它把单相或三相交流电变为直流电，并向功率因数校正电路提供稳定的直流电源。
（4）直流滤波及输出是整流模块的输出端口，包括高频整流滤波及抗电磁干扰等电
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路，最后输出低杂音、低电磁干扰的稳定可靠的直流电压。
（5）DC-DC变换电路由逆变和高频整流两部分组成。逆变部分将直流高压变换为高频低压，即在脉宽调制信号的驱动下，将高压直流变为调宽的交流脉冲。高频整流部分将高频电压变换为所需要的直流低压（-48V）。此高频变换由高频开关模块和高频变压器以及其他电路完成。
2）控制电路包括检测放大电路、电压/脉宽（或电压/频率）转换电路、时钟振荡器、驱动电路、保护电路等。该电路为功率开关提供激励信号，将主电路输出电压的微小变化转换成脉宽或频率变化，实现自动调整输出电压的目的，当负载发生短路或过流时进行自动保护，确保整流器、负载以及电网的安全运行，实现限流、均流等功能。
3）辅助电源为控制电路提高所需的能源。 3．监控模块的主要功能
监控模块是高频开关电源系统中的智能装置，对开关电源系统的运行进行统一的管理，该模块通过内部通信接口，根据预定的工作程序，对开关整流模块、交直流配电屏及电池的运行状态进行实时监视、控制和管理。一套开关电源系统有一个监控模块，可同时监控多个高频开关整流模块和配电装置。另外，通过RS232/485外部接口纳入上一级监控管理系统，发送并接收相应的信息，执行监控系统的命令。同时，还具有完成对各种参数及运行信息的存贮，由维护人员在现场进行运行参数的调整，将系统的运行状态与参数进行实时的显示等功能。
4．高频开关电源的使用和维护
（1）高频开关整流器的总容量应同时满足通信负荷和蓄电池组充电用负荷之和。整流模块的数量应采用冗余（N+1）的配置方式。
（2）检查各个整流模块的电流均分性能，使其输出负荷均分，各个整流模块均在最佳工作状态。
（3）定期清洗尤其是强迫风冷型整流模块的过滤网及其内部灰尘，以免灰尘积累过多，造成电气绝缘程度下降，影响功率的输出。
（4）应保持开关电源设备的运行环境清洁，机壳有良好的接地，室内温度不宜超过30度。
（5）定期检查熔断器的电压降和温升。检查交流接触器的运行噪声及线圈温升情况。 （6）要保持主回路各连接处的清洁、无电蚀，检查各种开关、熔断器、插接件、接线端子等部位的接触良好、无松动。
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4.8.3 直流配电屏
直流配电屏位于整流器与通信负载之间，主要用于直流电源的接入与负荷的分配，即整流器、蓄电池组的接入和直流负荷分路的分配。其主要技术要求如下：
（1）可接入两组蓄电池。
（2）同一种电压同型号的直流配电屏应能并联使用。 （3）负荷分路及容量可根据系统实际需要确定。
（4）具有过压、欠压、过流保护和低压告警以及输出端浪涌吸收装置。 （5）在低阻配电系统中，直流屏带额定负荷时，屏内放电回路电压降≤500mV。 （6）对于蓄电池充放电回路以及主要输出分路应能够进行监测。 （7）移动基站所用的直流屏应具有低电压二级切断保护功能。
4.8.4 直流-直流变换器
1. 直流-直流变换器概述
直流-直流变换器（DC-DC）是一种将直流基础电源转变为其他电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为-48V，由于在通信系统中仍存在-24V（通信设备）及+12V、+5V（集成电路）的工作电源，因此，有必要将-48V基础电源通过直流-直流变换器变换到相应电压种类的直流电源，以供实际使用。
2. 直流-直流变换器的工作原理
直流-直流变换器是将直流电先逆变（升压或降压）成交流电，然后再整流变换成另一种直流电压的直流变换装置。常用的直流-直流变换设备一般是由直流-直流变换模块、监控模块以及与之配套的用户接口板和直流配电单元等组成的一个完整的电源系统。
系统中多个直流-直流变换模块并联均分负荷运行，将-48V直流电压变换成-24V（或+12V、+5V）直流电压，再经输出分路保险向负载输出；监控模块负责对变换器模块及整个系统的工作状态及性能进行监控，并通过RS232通信口纳入上一级监控系统。系统构成方框图如图4-11所示。
RS232 远程集中监控 监控模块 直流电压-48V 直流输入 变换器模块 直流输出分路保险 直流-24V输出 图4-11 变换器系统构成方框图
变换器模块负责将-48V直流电压转换为-24V直流电压，由功率电路和控制电路两大
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部分组成。功率电路实现从直流输入到直流输出的变换；控制电路提供功率变换所需的一切控制信号，包括反馈回路、直流信号处理、模拟量和开关量的处理电路等，其工作框图如图4-12所示。
功率电路 直流输入 直流输出 至监控模块 主控制电路 数字控制电路 图4-12 直流-直流变换器模块方框框图
功率电路上主要包括直流输入滤波电路、直流-直流变换电路、直流输出滤波电路及辅助电源的部分。
直流输入滤波电路包含有防浪涌器件、差模、共模滤波器等。遇有雷击或其他高压浪涌时，压敏电阻和瞬态电压抑制器可保护变换器免受冲击。差模滤波器和共模滤波器可有效抑制模块内部产生的高频噪声，同时也使来自直流输入电源的干扰不会影响模块的正常工作。
直流-直流变换电路主要包括变换电路和整流输出电路，是整个变换模块的重要组成部分。
辅助电源电路为控制电路提供直流工作电压，同时还提供直流输入电压取样。 控制电路主要包括直流-直流变换控制电路、保护电路、输出电压误差放大电路以及数字显示、告警、通信电路等。
3. 直流-直流变换器的主要技术指标 （1）输入电压允许变动范围：40-57V。 （2）输出电压稳定精度：≤±1%。
（3）输出杂音电压：衡重杂音≤2mV；带宽杂音≤20mV（3.4kHz-30MHz）；峰值杂音≤200mV。
（4）同型号设备应能多台并联工作，并具有均分性能，其不平衡度应≤±5%输出额定电流值。
（5）应有限流性能，限流整定值可在105%-110%输出电流额定值之间调整。 （6）效率：<200W时，≥75%；≥200W时，≥70%。
（7）反灌杂音：变换设备在额定工作时，直流电流中宽频杂音分量（方均根值）应小于直流电流的1%。
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4.9 集中式直流远程供电系统的优势及发展方向 4.9.1 技术特点与比较
（1）安全性提高
在发送端，输入输出在电气上完全隔离，输出的直流电平对地悬浮，这样在传输线缆和远端接收设备处，即使有一极对地短路或者人体碰触，均不会造成危害。
（2）防雷击损坏能力提高
由于远供电源系统的输入输出均电气上隔离，即使有远端接收设备受到雷击，也只损坏遭到雷击的接收设备，而不会影响到其它远供接受设备和发送设备。而交流远供则由于电气上不隔离，有可能引起全线段上所挂设备的损坏。
（3）防盗性能提高
由于线缆不需要像传输交流电那样和通信线缆分开布置而放置在路两边，直流远供可以利用原有设置在中央分割带的通信管道，由于高速道路上来往车辆较多，危险性较大，因此处于路中央分割带比路两侧的设备被盗的可能性要小得多。
（4）系统可靠性提高
由于发送端采用直流不间断供电形式，而且AC/DC采用冗余并联形式，因此当市电停电时或单个AC/DC模块出现故障时，不会影响整个系统的正常供电；而采用交流远供时，即使采用UPS供电，由于UPS的转换环节比AC/DC多，整个系统可靠性比直流远供系统可靠性低。
（5）施工方便
因是直流传输，传输线缆可以放置在中央分割带的原有通信管道内，可以免除在路边另行开挖沟道，一方面可以降低施工成本，提高施工进度，另一方面，施工安全性提高。
4.9.2 经济指标
（1）节省电缆费用
由于直流电源电压比较稳定，而且输出为单相电源，当采用400V直流馈电电压时，
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达到同等传输效率所需要的电缆截面面积仅为用交流220V传输电缆的（220/400）*30%,
而且因为布置在通信管道内，可以选用无钢带的普通电缆，电缆价格至少可以节省一半，以10公里距离计算，若原先需采用10mm2的两芯电缆，价格约为15万元，采用直流远供，
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