通信设备供电的发展方向 分布式电源与微网技术

发布日期:2014-08-01 17:57,查看次数:2035

所谓分布式电源系统,是由若干小容量电源模块组成的一个大容量电源系统。它是利用新型电源理论和技术制成相对小的电源功率模块,组合成积木式、智能化的大功率电源系统。越来越多的电源系统采用模块并联技术,将多个开关电源模块灵活地并联组合成大功率分布式电源体系,是目前实现开关电源大功率化的主要途径。在分布式电源研究和发展领域,美国、德国、英国和日本等国家在技术上处于领先地位,它们的许多发电设备生产公司与电力公司联合,进行分布式电源技术的商业化实验。在欧洲,正在研究普及分布式电源的政策,而我国对分布式电源的研究尚处在起步阶段。

电力电网

  如今,直流分布式电源系统正以其冗余度高、控制灵活等优点而被广泛应用于通信领域。文中提出一种基于微网技术的现代通信网分布式供电设计方案。

  1 通信网的供电方式

  通信网对电源的基本要求是能不间断地连续供电,因此其供电机制一般由AC—DC整流器、电池组和配电设备构成,标称值为-48 VDC或24 VDC的不间断供电系统,然后由DC—DC变换器将标称值为-48 VDC或24 VDC的电压变换成电路板所需的各种电压,如12 VDC和/或5 VDC。从通信网供电方式的发展历程来看,主要经历了3个阶段,即集中式供电、集散式供电和分布式供电。

  (1)集中式供电。用1个或1+1备份方式的大功率不间断供电系统提供整个通信网所需要的各种电压。此类供电方式已经基本淘汰。

  (2) 集散式供电。先由大功率的不间断供电系统提供统一的-48 VDC或24 VDC,然后集中供给通信网。而在通信网中,设备机架的每个机框都有一个或多个中功率电源板(DC—DC变换器),将-48VDC或24 VDC的母线电压转换成一种或多种电压,供给本机框的电路板。

  (3)分布式供电。先由大功率的不间断供电系统提供统一的-48 VDC或24 VDC,然后集中给通信网供电。设备机架每块电路板上各有一个或几个小功率电源(DC—DC变换器),将-48 VDC或24 VDC的母线电压直接转换成电路板所需的电压。

  相对而言,集中式供电造价最低,但可靠性最差;分布式供电可靠性高、灵活性强、可扩展性好、通用性强,但造价较高;而集散式供电的性能和造价介于两者之间。目前,各大通信运营商所采用的固定电话系统、移动通信系统等,大都采用集散供电方式。为提高系统的可靠性,所用的电源板采取1+1备份方式,或N+1冗余备份方式。目前集散供电方式是性价比最高的一种供电方式。

  随着新一代数字芯片的出现,现代通信网中通信设备的工作电压不断降低。为提高芯片的运行速度、降低功耗,12 VDC及5 VDC的使用日趋减少,而3.3 VDC和2.5 VDC甚至1.8 VDC的使用则开始增加。因此,在低工作电压时,由DC电压供电的电阻所产生的压降明显增大。此时,采用分布式供电方式成为唯一的解决方法,因为DC— DC电源的分散度越高,工作电流越低,供电的压降也就越低,从而更适合低压应用。现代通信网越来越多地采用超大规模集成电路,目前主流的集散式供电方式已不能满足要求。理想的做法,是采用分布式供电,每块电路板都由一个独立的电源进行供电。

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