中兴通讯电源培训教材1系统概述22.docx
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中兴通讯电源培训教材1系统概述22
中兴通讯组合电源
培训教材
中兴通讯股份有限公司
说明
本教材包含以下内容：
代码
课程名称
DU-A4310
系统概述
DU-A4320
系统结构
DU-A4330
设备调试
DU-A4340
常见问题处理
DU-A4350
上机实习
DU－A4310系统概述
学习目标：
●掌握组合电源系统的组成。
●掌握组合电源各部分的工作原理。
●掌握中兴电源产品的分类情况。
●了解中兴电源产品的特点。
目录
第一节基本原理1
1.1中兴组合电源框图1
1.2各单元的工作原理1
1.2.1交流配电单元1
1.2.2直流配电单元3
1.2.3整流模块4
1.2.4监控单元7
1.2.5蓄电池9
1.3监控系统功能10
1.3.1功能管理功能10
1.3.2告警管理功能11
1.3.3配置管理功能11
1.3.4安全管理功能11
1.3.5专家分析系统功能12
1.3.6主要新增功能12
第二节设备简介13
2.1概述13
2.2中兴电源产品系列介绍13
2.2.1中兴电源产品命名规则13
2.2.2整流模块产品系列14
2.2.3组合电源产品系列14
2.2.4配电屏16
2.2.5UPS不间断电源16
2.2.6直流—直流电源16
2.2.7逆变电源16
2.2.8智能电力操作电源16
2.2.9模块电源17
2.2.10集中监控单元17
第三节系统特点19
3.1中兴整流模块的特点19
3.2中兴组合电源的特点19
第一节基本原理
一.1中兴组合电源框图
中兴组合电源系统包括五个基本组成部分，分别是交流配电单元、整流部分、直流配电单元、监控系统和蓄电池。
系统的原理框图如下所示：
图1.11系统的原理框图
一.2各单元的工作原理
一.2.1交流配电单元
交流配电单元将市电接入，经过切换送入系统，交流电经分配单元分配后，一部分提供给开关整流器，一部分作为备用输出，供用户使用。
系统可以由两路市电（或一路市电一路油机）供电，两路市电主备工作方式，平时由市电1供电，当市电1发生故障时，切换到市电2（或者油机），在切换过程中，通信设备的供电由蓄电池来供给。
两路交流输入通过交流接触器选通一路后供给交流主输出和交流辅助输出。
空气开关的后边接有交流信号传感器和交流避雷器。
交流辅助输出分别接有空气开关。
当系统的整流器不是满配置时，应将整流器尽量平均分配在输入三相上，使每相上挂接整流器的个数基本相同，从而基本上保证三相输入的平衡。
交流配电功能原理如下图所示：
图1.21交流配电原理图
一.2.2直流配电单元
直流配电单元完成直流的分配和备用电池组接入。
开关整流器输出采用并联方式，整流器的输出经汇流母排接入直流配电单元，直流配电单元为负载分配不同容量的输出，可满足不同的需要，直流配电路数可根据用户需求增减。
每组直流输出采用一个直流断路器控制。
后备电池组的输入与开关整流器输出汇流母排并联，以保证开关整流器无输出时，后备电池组能向负载供电。
蓄电池输出回路配置了熔丝，以防外部短路造成蓄电池的损坏，系统具有二次下电功能，可在蓄电池放电过程中按用户的设置电压分两次将负载断掉，以保证主要负载能够长时间的工作。
同时根据用户的设定，在电池放电达到极限时切断所有负载以保护蓄电池。
负载和蓄电池输出端均接有熔丝保护。
直流配电原理图如下图所示：
图1.22直流配电原理图
一.2.3整流模块
整流部分的功能是将由交流配电单元提供的交流电变换成48V或者24V直流电输出到直流配电单元。
整流部分的功能由整流模块完成。
1。
整流模块的结构及框图
高频开关整流器的结构框图如下图所示：
图1.23高频开关整流器电路原理框图
2。
整流模块各部分的功能
整流模块电路原理图包含主电路、控制电路、监控电路及辅助电源。
其主电路由交流电源滤波、预整流桥路、功率因数修正、DC/DC功率变换、滤波输出等单元电路组成。
控制电路包含PWM脉冲信号及SPWM脉冲调制电路。
而监控电路又包含有监控单元、通信接口、显示卡等部分。
主电路的作用为：
交流输入滤波
这部分电路是整流模块与电网接触的界面，又称为输入端口。
其电路包含低通滤波、浪涌电压抑制等电路，用于抵抗高次谐波电流、浪涌电压以及外界射频等干扰。
预整流桥
几乎所有整流模块的预整流电路都采用桥式硅整流电路。
它把单相或三相交流电变为直流，并向功率因数校正的主电路提供稳定的直流电源。
功率因数校正
没有设置功率因数校正电路的高频整流模块，功率因数只有0.65~0.80,为了减小无功损耗，必须用校正电路提升功率因数。
DC/DC变换电路
这部分电路由功率变换和高频整流两部分电路组成，用于将高压直流电源变换成符合通信电源要求的直流电源（标称电压为-48V或为-24V）。
滤波输出
这部分电路是高频整流模块和负载的界面，称为输出端口。
包含单相全波整流及输出纹波电流滤波，以及抗电磁场干扰等部分电路。
3。
整流模块的相关技术
APFC有源功率因数校正技术
从电网侧看来，普通开关整流器相当于一个容性负载，它使得电网供电发生严重畸变，不再是单一基波频率的正弦波，造成谐波污染。
为了减小AC—DC变换电路输入端谐波电流造成的噪声和对电网产生的谐波“污染”，以保证电网供电质量，提高电网的可靠性，同时也为了提高输入端功率因数，现多采用有源功率因数校正器，它在整流电路和负载之间接入了一个DC—DC闭环开关变换器，其主要优点是可得到较高的功率因数，甚至接近于1；THD小；可在较宽的输入电压范围和宽频带下工作；体积、重量小；输出电压也恒定。
由于我国电网运行质量较差，尤其是农村电网，电压波动范围较大，有的地方电网波动达到40%，功率因数普遍较低，电能利用率不高。
电源采用APFC技术，大大增加了对电网的适应能力，即使在电网质量较差、电压波动较大的地区也能较稳定的运行，使电源系统的可靠性增加。
中兴ZXD150030A模块采用了APFC技术，功率因数达到0.996，交流电压输入范围±30%。
中兴ZXD240050A模块将“软开关”概念引入APFC，在原APFC技术基础上提高了整机效率和器件工作可靠性，其技术水平在国内属领先地位。
ZXD240050A功率因数也超过0.996，交流电压输入范围达±30%。
DC—DC功率变换技术
采用软开关技术，能够较大地减低开关损耗、减小功率器件电和热应力、改善器件工作环境、降低电磁干扰、提高功率密度等，提高了电源可靠性。
●30A整流器
30A整流器的DC—DC变换电路采用了可靠的双管正激变换电路，这种电路拓扑结构具有如下特点：
可靠性高、无上下桥壁的直通现象、无高频变压器的“单向偏磁”及磁饱和、变压器易于绕制、更加容易驱动。
●100A、15A整流器
100A、15A整流器的DC—DC变换电路采用的是PS—ZVS—PWM相移谐振零电压软开关电路。
早期的普通硬开关技术存在如下缺点：
开关损耗大，开关管承受较大的开关应力，干扰严重，可靠性低。
而PS—ZVS—PWM相移谐振零电压软开关技术保证零电压开通和近似零电流关断，高频开关损耗几乎为零，提高了系统的效率和可靠性，并且最小化了开关时产生的尖峰电压，降低了高频辐射和传导干扰。
●50A整流器
50A整流器的DC—DC变换电路采用的是全负载范围内的PS—ZVZCS—PWM软开关技术，超前臂采用ZVS，滞后臂采用ZCS，这就突破了滞后臂零压开关受负载范围约束，不易实现的限制，当负载电流变化范围为20%~100%，模块效率仍在90%以上，满载时效率更可高达92%，保证全负载范围内都有较高的变换效率和高的功率因数指标，使电源小型化、轻量化成为可能，电磁干扰也随之大幅度降低。
全负载范围内的软开关和高效率还可以有效的节省用户的运营成本。
均流技术
中兴通讯自行开发研制的各种系列的通信电源整流模块内部都采用了先进的自主均流技术，仅硬件均流，精度可<5%，其中50A整流模块采用了先进的基于平均电流法的双向均流方法，已经申请了专利。
另外，由于自主均流受到均流电路硬件精度的影响，因此中兴在硬件自主均流的基础上，又采用了软件微调均流技术，较好的解决了均流效果受电路硬件精度影响的问题，将5%的均流精度进一步提高，目前中兴全系列组合电源均流精度均<3%。
如ZXDU3000组合电源，31个100A模块均流精度可达2%。
均流技术的运用，将组合电源的整体可靠性又推进了一步。
一.2.4监控单元
监控系统采用模块化设计的思想，将系统划分成功能上彼此独立的模块。
能够检测组合电源系统各部分的工作状态，并将这些数据进行分析和处理，自动控制整个电源系统的运行。
同时通过RS232/RS422/RS485接口将数据送往近端监控终端或远端监控中心，完成三遥功能，实现无人值守。
当系统发生故障时，告警指示灯及蜂鸣器发出声光告警信号，电源系统脱离监控单元仍可正常工作，但将失去三遥功能，此时后备蓄电池组将实时处于浮充状态。
1。
监控模块的功能
监控单元主要完成如下功能：
数据采集及处理，包括如下的监控内容：
交流配电部分：
交流电压U相，V相，W相；交流电流U相，V相，W相；交流接触器的工作状态；主交流输入空气开关状态；交流防雷器工作状态。
直流配电部分：
直流输出电压；两路蓄电池电压；两路电池电流；一路总负载电流；负载输出熔丝状态；蓄电池熔丝状态；控制两路直流断路器。
整流器部分：
整流器的输出电流检测；整流器的输入/输出/限流状态；整流器的开关控制；整流器散热风扇的控制；整流器的均浮充状态控制。
通讯功能
提供RS232/RS422/RS485多种通讯接口，可通过MODEM或其它方式实现集中监控，监控单元向后台PC机上报现场数据和状态，接受来自后台PC机的控制指令并加以执行。
报警管理和保护功能
根据用户的设定值处理实时数据。
当有不正常的情况发生时，主动向后台PC机报警，并对当前的故障情况予以记录保存，用户可以不借助其它设备直接在监控单元上查询最近一段时间发生的告警，
蓄电池管理功能
蓄电池的管理分为两部分：
蓄电池充电管理功能：
监控单元按照周期性均充和停电后来电均充两种方式对蓄电池充电的过程进行管理。
周期性均充方式是指系统根据用户的设定周期和均充的时间自动对蓄电池均充充电。
停电后来电均充方式是指停电后蓄电池放电，放电达到一定程度（由用户设定）又来电，自动对蓄电池组进行充电管理控制。
蓄电池保护功能：
当市电断电时，负载由蓄电池供电，当蓄电池电压下降到一定程度时（可由用户自行设定）发出报警；当蓄电池进一步放电，蓄电池电压低于用户设定值时，可按用户设定先切断一组次要负载，蓄电池进一步放电达到最终的保护电压时，再切断另一组负载，保护蓄电池不致过放损坏。
这样可以一方面在停电后可维持主要负载有较长的备用时间，另一方面可以保护蓄电池不至于过放损坏。
控制功能
可根据前台用户的操作或后台PC机的控制指令，控制整流器的开/关，均充/浮充工作状态。
以及按照用户的要求控制整流器输出电压（42V～58V连续可调）和限流点。
一.2.5蓄电池
1。
蓄电池的充、放电
蓄电池组是保证通信设备不间断供电的一个重要供电设备。
蓄电池组挂接在电源系统的蓄电池分路上。
在市电工作正常时，由电源系统对蓄电池进行浮充充电或均衡充电；停电时由蓄电池通过电源系统的直流配电单元，对挂接在电源系统上的通信设备提供电能。
组合电源系统对蓄电池的充、放电状态，充、放电电压、电流，蓄电池温度等提供远程监测与监控。
48V通信电源蓄电池组由24节蓄电池串联而成，单节标称电压为2V，单节蓄电池的浮充充电电压值为2.23V，均衡充电电压为2.35V，蓄电池组的浮充电压一般设置为53.5V（2.23V×24），均充电压一般设置为56.4V（2.35V×24），在组合电源系统监控单元可以对浮充电压值与均充电压值进行设置，一般不要过大的偏离上述标准值。
系统在对蓄电池进行充电时，“充电电流比率”的设置不大于0.2C（C为蓄电池额定容量），即充电电流不宜超过蓄电池容量总额的20%。
电源系统对蓄电池的放电情况进行全过程的监控。
当蓄电池的电压低于“蓄电池低压告警阀值”时，监控单元发出告警；蓄电池继续放电，当蓄电池电压低于“第一组负载下电电压”时，切断系统的一次下电组的负载设备，当蓄电池电压低于“第二组负载下电电压”时，切断系统的所有负载设备，以保护蓄电池不至于过放电。
2。
蓄电池的选用
蓄电池组容量的选择，根据电源系统的用电设备所需电流和期望蓄电池放电时间两个因素决定。
比如电源系统的负载设备总电流为80A，希望蓄电池在交流停电的持续供电时间为10h，则系统要求的蓄电池容量=负载设备总电流×交流停电的持续供电时间=800Ah，得出理论蓄电池容量后再增加一个富裕量，就得出实际需要的蓄电池容量。
电池容量的选择采用偏高不偏低的原则，但偏高以不高于用电器所需容量的20％为宜。
不同容量的蓄电池不能串联使用，不同电压的蓄电池不能并联使用。
非同容量蓄电池组请不要并联使用（电池内阻不同，充电过程中电流不同造成容量不能同时饱和，有过充和充电不足的两组电池；放电过程中有电池组相互放电的现象）。
3。
蓄电池使用、维护注意事项
多组蓄电池并联时，蓄电池的总容量为各组蓄电池的容量之和。
本电源系统可以最多挂接三组蓄电池，在计算整流器限流值等参数时需要用到蓄电池容量，电源系统的蓄电池容量为各组蓄电池容量的总和。
蓄电池的使用温度为-10℃~45℃，蓄电池的寿命与蓄电池的温度成反比例，所以在易使蓄电池温度升高的用途上，设计时要充分考虑散热，以防止蓄电池温度升高（蓄电池在温度升高时,其极板受硫酸的腐蚀加剧，从而使其寿命缩短），有条件的机房应尽量加装空调设备，以延长蓄电池的使用寿命。
在电源系统安装完成后，对第一次使用或长期没使用的蓄电池，使用前必须先充电，蓄电池在保存过程中会由于长时间自放电而慢慢地丧失容量，如不充电就达不到相应的性能。
蓄电池在运行中要进行履历记录，每月需记录单体电池的端电压、电池组的总电压和环境温度，如有差异，应修正到基准值。
测量蓄电池组单体端电压时，在蓄电池进行均充完成后进行测量，每一节蓄电池的端电压应基本一致，任何一节蓄电池的端电压需高于1.8V，低于1.8V的蓄电池称为“落后蓄电池”，对落后蓄电池需要对其进行特别充电处理，如果该电池不能恢复特性，需要更换同型号、同容量的新电池，以免影响整个蓄电池的性能。
一.3监控系统功能
一.3.1功能管理功能
1．可以实时查看各监控站内电源的运行状态及当前的最新实时数据；
2．可以实时查看/设置各监控站内电源的运行参数；
3．能够对电源进行各种遥控操作；
4．可以定期收集各电源的历史数据，并将其转储于数据库中，且每隔一定时间删除过期的数据；
5．能根据历史数据库生成各种数据报表，并提供曲线、直方图等多种显示功能，同时可以对数据报表、曲线和直方图等进行打印；
6．具有轮巡功能，自动巡检监控站内各电源/设备的运行状况；
7．能提供监控组网的全局拓扑结构示意图。
一.3.2告警管理功能
1．具有告警联动功能，可以及时发现告警、定位故障、分析故障原因；
2．能对告警提供可视、可闻信息及自动打印功能，并可通过颜色、声音等区分不同级别的告警；
3．能对告警提供BP机自动呼叫功能，及时通知不在现场的值班人员；
4．可以查看/设置各电源的告警阈值；
5．可以按照时间或局站设备生成所有告警信息的记录报表，以便统计、查询与打印。
一.3.3配置管理功能
1．具有良好的交互性且操作方便、灵活的配置工具，可对端局、设备、通信方式及通信参数进行配置；
2．可对局站间的级联关系及局站的地图坐标进行配置；
3．可对系统的操作人员信息及权限进行配置；
4．具有对所有配置信息都自动备份的功能。
一.3.4安全管理功能
1．提供系统管理及操作的分级安全控制功能。
操作人员分为值班员、管理员、超级用户，其中值班员只具有查看三遥数据的权限；管理员可进行遥控操作，设置各种参数阈值；超级用户具有所有操作的权限，只有超级用户可以进行系统配置、操作人员配置以及删除数据库中的数据等操作；
2．将操作人员的所有操作记录均存储于数据库中，并提供记录报表，只有超级用户才能删除操作记录；
3．对进入系统配置、监控系统主界面、报表系统主界面及进行遥控操作、数据库管理操作的用户，都要进行用户与权限识别。
一.3.5专家分析系统功能
1．可以对电源的各组成部分（整流器、直流负载、电池等）的运行状况进行分析；
2．可以对电源运行的外部环境（电网质量、环境温度等）进行分析；
3．能根据分析的结果，对用户的维护工作提出参考意见；
4．具有对部分重要的告警提供预告警功能；
5．当电源发生故障时，能为用户提供排除故障的专业性指导意见。
一.3.6主要新增功能
与电源后台监控软件原有版本的软件相比，V3.14系统除支持专家系统外，根据用户的反馈意见增加了以下新的功能：
1．某些系统运行参数不再是固定不变的，可由用户在配置系统中灵活配置，如轮巡时间间隔、删除历史数据的周期等；
2．增加告警级别的设定，告警分为两个等级，即严重告警与次要告警；
3．系统对各告警给出默认的告警级别，但用户可在系统配置中灵活修改告警级别；
4．增加串口的支持数量，由原来的10个增加到34个，以适应多串口方式；
5．在系统配置中增加组配置功能，在局站个数过多的情况下，用户可先按照地区配置监控组，再配置组范围内的局站，以方便在主界面对所有监控对象进行查看；
6．显示每次采集前台数据的采集时间；
7．增加ZXJ10V10.0（中兴通讯程控交换机ZXJ10的B型机），CDMA，ZXBWA通信方式；
8．增加局站轮巡数据窗口，将所有局站的主要数据放在一个窗口，便于用户同时查看所有局站数据。
第二节设备简介
二.1概述
中兴通讯股份有限公司是国内大型通信产品制造商之一。
现已研发出组合通信电源、配电屏、UPS、电力操作电源、模块电源、直流变换器和逆变器等七大类产品，其中ZXDU系列通信电源有七个系列十余个产品，容量涵盖15A~12000A，可以满足用户不同容量的需求。
经过几年的不懈努力，中兴系列电源产品已具备了鲜明的技术特色和优势，具体表现为齐全的系列化产品、安全防护系统、先进的技术、极高的可靠性、强大的监控功能和极高的性能价格比。
二.2中兴电源产品系列介绍
二.2.1中兴电源产品命名规则
电源产品的命名规则分为整流模块命名规则和组合电源命名规则。
下面分别50A整流模块ZXD2400（V3.0）和600A组合电源系统ZXDU600E（V1.0）为例，分别说明各字母和数字的具体含义。
1。
整流模块的命名规则
图2.21整流模块的命名规则
2。
组合电源系统的命名规则
图2.22组合电源系统的命名规则
二.2.2整流模块产品系列
ZXD5000100A整流模块
ZXD240050A整流模块
ZXD150030A整流模块
ZXD80015A整流模块
ZXD800E15A整流模块
ZXD1200-2450A整流模块
ZXD1800-2475A整流模块
ZXD3600-24150A整流模块
ZXD-10/230整流模块
ZXD-20/115整流模块
ZXD-10/115整流模块
二.2.3组合电源产品系列
1。
48V/100A系列通信电源
ZXDU3000组合电源
ZXDU1500组合电源
ZXDU600组合电源
2。
48V/50A系列通信电源
ZXDU600E组合电源
ZXDU400组合电源
ZXDU500组合电源
3。
48V/30A系列通信电源
ZXDU90C组合电源
ZXDU180组合电源
ZXDU300组合电源
4。
48V/15A系列通信电源
ZXDU90E组合电源（ZXD80015A整流模块）
ZXDCM1多路输出二次模块（可以作为可选件安放在ZXDU90E系统上，并实现集中监控，也可以放置在19英寸标准机架上单独使用。
）
ZXDU150组合电源（ZXD800E15A整流模块）
ZXDU45嵌入式电源（ZXD800E15A整流模块）
5。
24V/50A系列通信电源
ZXDU300-24组合电源系统
ZXDU600-24组合电源系统
6。
24V/75A系列通信电源
ZXDU600E-24组合电源系统
7。
24V/150A系列通信电源
ZXDU900-24组合电源系统
二.2.4配电屏
1。
交流配电屏
ZXDP01-200A交流配电屏
ZXDP02-400A交流配电屏
ZXDP03-600A交流配电屏
2。
直流配电屏
ZXDP11-2000A直流配电屏
ZXDP12-3000A直流配电屏
二.2.5UPS不间断电源
ZXUPS011KVA
ZXUPS022KVA
ZXUPS033KVA
ZXUPS055KVA
ZXUPS077KVA
二.2.6直流—直流电源
ZXD2410直流变换器
二.2.7逆变电源
ZXDN500逆变器
二.2.8智能电力操作电源
ZXDW—120/230
ZXDW—80/230
ZXDW—40/230
ZXDW—240/115
ZXDW—160/115
ZXDW—80/115
二.2.9模块电源
1。
ZXDG通用系列
ZXDG1R5
ZXDG3
ZXDG5
ZXDG10
ZXDG12
ZXDG25
2。
ZXDH高效大功率密度系列
ZXDH33
ZXDH50
ZXDH66
ZXDH75
ZXDH100
ZXDH150
3。
ZXDR铃流系列
ZXDR5
ZXDR15
ZXDR30
二.2.10集中监控单元
ZXDU3000-CSU——用于48V/100A系列通信电源`
ZXD-CSU——用于48V/50A系列通信电源、智能电力操作电源
ZXDU300-CSU——用于48V/30A系列通信电源
ZXDU90E-CSU——用于ZXDU90E组合电源
ZXDU150-CSU——用于ZXDU150组合电源
第三节系统特点
三.1中兴整流模块的特点
1）整流器模块采用先进的PS—ZVZCS—PWM高频软开关技术，高可靠性，高效率，当负载电流变化范围为20%~100%，模块效率仍在90%以上。
2）采用新型大容量器件IGBT，简化了电路结构，提高了可靠性。
3）有源功率因数校正电路使整流模块的功率因数接近1，交流输入电压、电流均为正弦波，失真度小，对电网无污染并减小对其他通信设备的电磁干扰。
4）极宽的交流输入电压范围：
220V±30%（154VAC—286VAC），可以在电网供电质量恶劣的地区正常工作。
还可为特殊地区提供交流输入电压范围从80VAC—300VAC的整流器。
5）实现恒功率型输出，交流断电后来电对蓄电池充电，在蓄电池电压较低时，可以提供比额定输出高出20％的电流。
在相同负载容量时，可减少单体模块的数量，从而节省用户投资。
6）完善的三遥接口功能，提供RS485通信接口，可以实现集中监控。
7）良好的软、硬件均流，多机并联时可靠性高。
8）模块内有微处理器系统，可实现本机监控，显示电压电流、设置限流点。
9）采用多极风扇控制技术，有效地延长了风扇使用寿命，提高了整机可靠性。
10）模块
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