浙江大学现代电源第二次小作业

《现代电源》
第二次课程作业
浙江大学
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专业班级xxxx
《现代电源》
第二次课程作业
1.通信系统对于电源有哪些需求？ (3)
2.通信电源的基本结构？ (4)
3. 航空、航天系统对于现代先进电源有哪些特殊需求？航空航天电源系统对现代先进电源有哪些特殊要求？ (5)
4.为什么需要不间断电源？ (6)
5.不间断电源的基本原理？ (7)
1.通信系统对于电源有哪些需求？
由于通信行业的性质和在日常经济生活中的重要性，为保证通信系可靠稳定的工作，通信设备和系统对供电电源的组成和性能在多方面提出了高的要求。

（1）不间断供电
在通信系统中，哪怕是极短暂的瞬间停电，也导致通话电话全部中断；瞬间的电压跌落或者停电，会对计算机系统造成严重影响。

这会造成严重的社会经济损失，而且会带来严重的社会问题，比如在电话不通的时间里，火警、匪警、医疗急救等信息全部中断，很有可能造成社会动乱。

另一方面，由于通信系统的复杂性，其停电恢复时间较长。

因此通信系统要求电源可以不间断供电。

（2）输出电压稳定、可靠
现代通信设备大量采用高性能的集成电路，其对供电电压的精度、纹波以及瞬态都有严格的要求，甚至包括启动时序等。

因此相应的电源系统中存在蓄电池系统，蓄电池的寿命以及可靠性与输出电压、电流密切相关，在一定程度上可以保证通信系统的供电电压稳定、可靠。

另一方面，通信设备具有地域分布广，应用环境差别大等特点，相应地，通信设备供电的电源系统也应在规定的环境温度和湿度范围内能正常工作、而且有故障率低、寿命长等适应系统正常工作的特点。

（3）电磁污染小、杂音小
电源质量影响通信品质，如语音通信杂音，图像条纹干扰，数字通信的误码率等等，因此通信电源设备的电磁干扰必须符合相应的标准，电源系统必须不影响电网供电质量（绿化），要求输入功率因数高、输入谐波电流小、输入冲击电流小。

（4）高效、高功率密度
为适应现代社会的需要，通信电源还应满足温升小，可靠性高，体积适当小巧，重量轻。

同时，电源系统应减少对散热设备的需求，提高功率密度，降低对现场基础建设的需要，尽可能节约社会资源。

不难发现，现在应用的许多电路技术（软开关、回能吸收等）和半导体器件技术都是以实现高效率、高功率密度为目标的。

（5）完善的保护功能
电源系统必须具备完善的保护功能，一旦出现不正常现象，如输入、输出电压或电流过大、温升过高等应立即采取切断电源等保护措施，避免故障的扩大，并要保证系统的正常供电。

在雷击或者电网中大型设备、开关操作是，电网上会有高电压的可能，高电压通常是环境的偶发因素，但并非少见，在我国南方一些地区，雷击是一个重要的现象，而且是使设备意外损坏的重要因素。

因此电源系统必须具有完备的防雷功能。

（6）智能化以及集中控制
智能化的电源系统可节省人力和提高系统可靠性。

目前，通信系统已实现对—些通信局站和区域的集中监控，正在向城市集中监控方向努力，目标是全国集中监控，包括数据的采集以及系统的控制。

2.通信电源的基本结构？
通信电源是一种为通信设备（主要是程控交换机、数据中转设备等）提供作电源的直流输出电源系统工作电源的直流输出电源系统，它的功能是将输入交流电（10kV或220V／380V三相交流）变换成为现代通信（数据）设备所需要的各种电压、电流数量等级的直流电。

通信电源系统根据供电方式的差异可以分为:A集中供电系统、B分散供电系统、C混合供电通信电源系统。

A集中供电系统：包括交流供电系统、直流供电系统、接地系统（和集中监控系统）。

该系统将供电系统和通信设备安装在不同的房间。

【组成结构】（a）交流供电系统具体包括变电站、油机发电机、通信逆变器和交流不间断电源(UPS)。

（b）直流供电系统具体包括整流器、蓄电池、直流变换器(DC/DC)和直流配电屏等。

此外还有监控系统、防护接地系统等等。

B分散供电系统：将供电系统和通信设备分别安装在一起。

将大功率的直流系统分为较小功率的多套，分散安装到通信机房附近或通信机内，减小低压大电流线路的压降和缩小故障所影响的范围，提高可靠性。

（【组成结构】其交流供电系统仍采用集中供电方式。

交流供电系统的组成与集中供电方式相同。

直流供电系统可分楼层设置，也可按各通信系统设置）
C混合供电通信电源系统：除了传统供电系统的能源外，还采用其他多种能源混合（或备用）供能。

如光缆无人值守中继站和微波无人值守中继站，通常采用交流市电与太阳能电源(或风力发电机)组成的混合供电方式。

【组成结构】采用混合供电方式的电源系统由太阳能电源、风力发电机、低压市电、蓄电池组、整流配电设备和移动电站等部分组成。

3. 航空、航天系统对于现代先进电源有哪些特殊需求？航空航天电源系统对现代先进电源有哪些特殊要求？
（一）航空、航天系统对于现代先进电源有哪些特殊需求？
在我看来，要应对外大气层的复杂环境，电源应该有在失重、真空，强辐射的环境下能稳定工作的能力。

总的来说，航空系统中的电源应有高可靠性、高环境（主要是温度）适应范围、高能量密度、寿命较长等特点。

目前航天器大部分重量都在能源部分，为了节省空间、燃料，航天电源在满足上述等条件时，体积应尽可能小，重量尽可能轻。

同时电源（电池）应有较长的贮存时间，尽可能少地或免于维护。

对于含脉冲系统的航天器，电源还应能够提供瞬时大电流。

在能量转换效率方面也应该要满足不同航天器的要求。

此外，根据不同航天器的特殊环境，可能还要求耐低温、高温、真空、高压、防水、防震、耐冲击、防泄露等等。

（二）航空航天电源系统对现代先进电源有哪些特殊要求？
航空航天电源系统是航天器用于电能生产、储存及控制的子系统，大体要求在上一问中有描述，其重要技术指标主要有：工作效率、能量比（kwh/kg）、功率（kw）、转换效率、耐震动、耐冲击、加速度、
核真空辐射能力等。

电源系统作为航天器的重要组成部分，在航天器中也占据了较大的体积和重量，因此电源系统应该尽可能小巧高效、高能量密度。

对相应的电力电子技术也提出了不小的挑战。

比如如何更好做到输出频率、电压稳定，输出正弦波形失真度小，如何做到动态性能好，EMI、EMC性能优秀等等。

未来航天器将朝着大型化和长期工作方向发展，航天电源将向高效太阳能电池、聚光太阳能电池、太阳能热动力电源、再生式燃料电池和数百千瓦的空间核电源方向发展。

4.为什么需要不间断电源？
在许多工作系统中，尤其是通信系统、计算机系统、证券股市，哪怕是极短暂的瞬间停电，也导致通话电话全部中断；瞬间的电压跌落或者停电，会对计算机系统造成严重影响。

这会造成严重的社会经济损失，而且会带来严重的社会问题，比如在电话不通的时间里，110、120医疗急救等信息全部中断，很有可能造成社会动乱。

对于金融证券业，且不说停电，哪怕稍有供电不稳定，对其中的客户、财产都会造成严重影响。

另一个方面，市电电源电压不稳定、频率波动范围过大，同时“电网污染”也会造成正弦波形严重畸变，对于某些精密地电器，这种不稳定的波动可能会对仪器造成破坏。

事实上，在电子电力技术与我们生活紧密结合的今天，我们越来越离不开稳定高质量电的供应，各种突发的断电、脉冲波动状况带来的损失是很难接受的。

因此，在适当领域使用UPS是十分必要的。

5.不间断电源的基本原理？
UPS分为双变换在线式UPS电源、在线互动式UPS电源、后备式正弦波输出UPS电源、后备式方波输出UPS电源、双变换电压补偿在线式UPS电源等。

通常来说，UPS由整流器、电池组、逆变器和其他电路组成，能在电网停电时提供交流电力。

当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

（1）整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（ AC）转化为直流（ DC）的装置。

它有两个主要功能：第一，将交流电（ AC）变成直流电(DC) ，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。

因此，它同时又起到一个充电器的作用；（2）蓄电池：蓄电池是 UPS 用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持供电的时间。

其主要功能是：1，当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。

2，当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载；
（3）逆变器：通俗的讲，逆变器是一种将直流电（ DC）转化为交流电（ AC）的装置。

它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；
（4）静态开关：静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（ SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。