直流供电系统的几种供电方式

不同的通信局（站）情况不同，条件各异，其直流供电系统的组成也不尽相同。但要保证通信不中断，就必须确保连续优质的电能供给，蓄电池组因其特有的保障作用，几乎成为直流供电系统必不可少的组成部分。直流供电系统的供电方式主要有以下几种形式。

1.整流器独立供电

整流器独立供电方式，也称为没有蓄电池通信设备的直流供电方式。通信系统经过整流器从市电电网直接获得直流电能。当市电或整流器出现故障时，直流供电将中断。这种直流供电方式适用于通信允许中断的小容量通信系统。

2.整流器-蓄电池供电

整流器-蓄电池供电方式是在整流器独立供电方式的基础上，增加了备用蓄电池组的供电系统，这是当前通信局（站）供电的主要方式。根据蓄电池使用方法的不同，此种供电方式又可分为充放电、半浮充及全浮充三种运行方式。

1）充放电方式

充放电方式是在整流器独立供电方式的基础上，增加两组蓄电池交替进行充放电的供电方式。早期通信电源设备落后、浮充供电技术未得到推广时，曾广泛使用充放电方式。这种供电方式的电源稳定性好，但效率低，需要设置两组大容量的蓄电池，充电用整流器容量也要加大，充放电维护工作繁重。随着通信电源设备技术性能的提升和市电供电可靠性的不断提高，这种供电方式现在已基本淘汰。

2）半浮充方式

半浮充充电方式是在充放电方式基础上，采用能浮充和充电的整流器，由一组或两组蓄电池与整流器并联对通信设备供电，部分时间由蓄电池单独放电供电。例如，白天采用浮充供电，夜间采用蓄电池放电供电，由蓄电池放电或自放电引起的容量损失在浮充供电时得以补充。这种供电方式可以减轻维护人员的夜间工作量，特别适用于白天负荷重、夜间负荷轻和负荷变动比较大的通信局（站）。这种供电方式同充放电方式相比其优点是蓄电池的容量小，还能减少蓄电池反复充放电循环次数和功率损耗，延长蓄电池寿命。但蓄电池仍然要进行充放电，使用寿命相对较短。半浮充方式目前仅在太阳能供电系统中继续使用。

3）全浮充方式

全浮充方式也称蓄电池连续浮充供电方式或并联方式。它由蓄电池与整流器并联对通信设备昼夜连续供电，在市电停电或必要时，由蓄电池放电供电。蓄电池放出的电量或自放电的容量损失在浮充时进行补充。蓄电池平时保持在完全充满电的状态，从以前直接提供通信设备电能变为备用能源。

全浮充方式下的蓄电池比在充放电或半浮充方式下工作的蓄电池充放电循环次数大为减小，因而电能利用率高。同时，蓄电池使用寿命更长，维护工作量更小，蓄电池经常处在满容量状态，能更可靠地起到备用电源的作用。蓄电池投入系统运行，不需附加任何转换设备，因而能连续地对通信系统供电。此外，与负荷并联的蓄电池组对负载中的浪涌现象还有一定的吸收作用，可以有效提高通信供电的质量。

蓄电池浮充电压值是否合适，直接影响到蓄电池的寿命，特别是VRIA蓄电池。所以，配套的整流设备应具有高精度的自动调压功能，现代高频开关电源能满足这一要求（见表3-1）。

表3-1　系统对蓄电池的充电期

4）VRIA蓄电池充电方式

（1）在线充电方式。由于整流器具有限流恒压功能，因此蓄电池对通信负载放电后，进行正常充电可以采用在线充电方式，即整流器在向负载供电的同时又对蓄电池进行充电。其充电方法有以下三种。

浮充充电：当整流器恢复工作后，以限流恒压方式对电池充电，即充电前期整流器以恒流方式输出，充电电流被限制在0.15C10（A）左右。当整流器输出电压上升至浮充电压设定值后，继续浮充，使蓄电池内电流降至浮充电流值即为充足。

限流恒压充电：将限流点适当提高为0.15C10（A）至0.25C10（A），恒压值也适当提高为2.30 V/只～2.35 V/只（25 °C），充电结束后，整流器自动将输出电压降为浮充电压并继续保持全浮充。(www.xing528.com)

递增电压充电：充电方法与限流恒压充电方法基本一致，只是在充电快结束时，将电压递增1，目的是使电池在充电末期获得足够的充电电流。前期恒压值U1取2.25 V/只（25 °C）左右，后期恒压值U2取2.35 V/只（25 °C）左右。

（2）离线充电方式。为了达到快速充电的目的，可将VRLA蓄电池脱离供电系统，以快速充电的方法在较短的时间补足其电量。快速充电方法仍然是限流恒压方式，只是将恒压值提升至2.45 V/只～2.50 V/只（25 °C），充电可在12 h甚至更短的时间内完成。

3.直流—直流变换器供电

通信系统电源电压种类繁多，而且有的需要远距离传递，采用蓄电池组成的直流供电系统难以完全满足要求。为此，必要时可利用集中或分散的直流—直流变换器，以提升或降低直流供电电压，如图3-2所示。

图3-2　直流—直流变换器供电方式

4.自然能-蓄电池供电

可直接用于发电的自然能有太阳能、风能、水力（能）、潮汐能等，但目前用于通信系统直流供电的主要是太阳能和风能，它们可以分别与蓄电池组成直流供电系统，也可以与整流器和蓄电池组共同组成混合供电系统。

以太阳能、风能-蓄电池组组合供电为例，这种供电方式适合于太阳能、风能资源比较丰富，而且随时间变化具有互补性的偏远通信局（站）。太阳能和风能通常具有季节性的或一天时间内的负相关性，这意味着在太阳光强的时候风力小，而太阳光弱的时候风力强。这不仅为太阳能和风能的组合利用创造了条件，而且还可以适当减小蓄电池组的容量，这种组合供电方式如图3-3所示。

图3-3　太阳能、风能和蓄电池组组合供电方式

对于市电供电质量较差，经常停电的通信局（站），如果当地自然能资源丰富且利用条件较好，为了保证通信系统供电不中断，也可以采用整流器、太阳能（或风能）与蓄电池组合的综合供电方式。

5.不间断蓄电池系统供电

不间断蓄电池系统（Uninterruptible Battery System，UBS）又称不间断直流供电系统，其基本思想是减小备用电源蓄电池的设计容量，扩展备用时间，提高供电系统的可靠性。

不间断蓄电池系统实际是由蓄电池和直流发电机并联组成的备用电源。当市电或整流器出现故障时，由浮充的蓄电池放电供电。当蓄电池电压下降到设定值时，通过监控系统启动直流发电机，为通信系统供电，同时也给蓄电池组补充充电。当市电恢复或整流器故障排除时，在最小的工作时间（一般为20 min）后，直流发电机自动退出运行。

由此可见，在UBS中蓄电池容量可以适当减小，而且在没有其他交流负载的情况下，常规的交流备用发电机组也可以取消。

UBS适用于偏远地区由太阳能供电的通信局（站），特别对保障因飓风、暴风雪、地震、洪水等自然灾害造成的通信供电中断有重要意义。

6.整流器-燃料电池供电

燃料电池是把燃料具有的化学能直接变换为电能的装置的总称。常见的燃料电池有：碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）、质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）、磷酸型燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）和固体氧化型燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）。