电源子系统的设计与优化

供电子系统由分配电功率给器具和传感器的所有器件组成，即从供电设备开始到最后输出电压变换器和滤波器结束的所有器件。可使用恒流供电或恒压供电。恒流供电的主要优点是系统具有自动恢复业务的能力。恒压系统短路故障要求从系统中移除故障段，可能要关闭整个系统，故障修复后再重新启动系统。恒流供电类似常规电信系统，这里不再详细阐述。恒压供电使用一些熟悉的系统器件（如BU），但也会使用常规通信系统中少见的其他器件。

恒压供电设备可以采用工业设备或现有的供电单元。这两种情况，必须增加在电信馈电设备中常用的安全联锁装置、光缆终端、极性反转等设备。最大供电电流可能高达10A，工作电压为400V、1500V和10kV。这些必须与湿设备中的电压变换器匹配。当使用400V供电时，只需要单极变换，就可以提供12～48V的工作电压。如果高压供电，则要求进行中间电压变换和二级电压变换（见图7-7）。用海水作为电流返回通道，因此，系统接地也称为接海床，它必须能够支持系统寿命期内最大期望的电流。

由于引入电源切换分支单元（Power Swiching BU，PSBU）和旁路电路，恒压系统可以容忍故障的发生。干线和分子系统要求PSBU支持所有支路电源切换。当分支发生故障时，PSBU切换到通过状态，从系统中移除分支C，如图7-6b所示。当干线发生故障时，可采用两种方法移除故障干线段，如图7-6c和图7-6d所示。此时系统分成了两段，每段均从双端供电变成了单端供电，缺点是减少了可用的总功率。

中间电压变换器（MVC）从1000～10000V的线路电压产生275～400V的并联中间电压，提供10kW的输出功率，如图7-7所示。MVC包含备份的支电压变换器，以便容忍故障发生。MVC放置在水下机箱中，并加制冷液驱散电子器件产生的热量。MVC允许宽的输入电压（60%～100%），其输出分成几个口，每个口对应一个与其连接的二级节点或连接盒。主要节点的控制电路可单独控制这些口的输出。

(www.xing528.com)

图7-6 恒压供电引入电源切换分支单元（PSBU）和旁路电路容忍故障发生

图7-7 区域科学观测站各级DC-DC电源变换

最后一级电压变换器产生12～48V的工作电压，提供给器具和传感器，它使用现成的DC-DC变换模块。一些器具要求额外的电源滤波，以便减小开关电源变换中固有的电压波动。对输出电流的监视可提供一些故障信息，输出电流为零，通常表示器具故障；输出电流增大，可能是连接器或光缆故障；电流正常但通信不正常，可能是通信故障。