现代通信电源技术

电源系统是整个通信网的动力之源，稳定的供电质量是通信装（设）备发挥其优良性能的前提，也是确保通信畅通的必要条件，其作用是整体性、全局性和基础性的。虽然通信电源系统不是通信网的主流系统，但它却是整个通信网中基本的一个组成部分。没有优质可靠的电源系统，任何先进的通信装（设）备或网络也只能处于瘫痪状态。 
本书是编者在总结多年教学实践和学术研究经验的基础上，结合通信局（站）电源系统与设备的发展，参考大量文献资料，经过多次修订而成。 
全书共分十章。第1章概述了通信电源系统的结构组成、类型及应用原则、一般要求和供电方式；第2章对高低压交流供电系统的结构组成、运行方式，常用高低压电气设备及其选择，改善供电质量的技术措施做了较为详细的介绍；第3章讨论了直流供电系统的配电方式和供电方式、典型直流供电系统的结构组成，并简要介绍了高压直流供电系统；第4章至第7章着重介绍了内燃发电机组、高频开关电源、交流不间断电源和铅酸蓄电池的基本结构、工作原理、维护保养、常见故障检修；第8章概述了通信电源系统中常用防雷装置或器件的工作机理、配置原则，介绍了主要电源设备的防雷措施，阐述了通信局（站）电源系统中接地的相关理论和技术；第9章主要讲述了机房环境要求、空调系统基础知识、空调的制冷系统、风冷式和水冷式机房空调系统的基本结构与工作原理、机房气流组织、空调系统的工程安装及维护注意事项；第10章介绍了通信电源集中监控系统建设的一般要求以及中兴集中监控系统的硬件构成与软件运用。  
本书由重庆第二师范学院人工智能学院王璐任主编（第1章至第8章），陆军工程大学杨贵恒、强生泽、王培文、王建立以及涂晓静任副主编（第9章和第10章），63861部队陈雨、重庆市公安局科技信息化总队杨玉祥、曹均灿、张瑞伟和赵英参编（第9章和第10章）。在编写过程中，吴兰珍、李光兰、温中珍、杨胜、汪二亮、杨蕾、杨沙沙、杨洪、杨楚渝、温廷文、杨昆明、杨新和邓红梅等做了大量的资料搜集与整理工作，在此一并致谢！ 
本书依据《全国通信专业技术人员职业水平考试大纲（动力与环境）》和通信电源（通信电力机务员）专业要求编写，既可作为全国通信专业技术人员职业水平考试（动力与环境）的教材，也可作为各级通信电力机务员职业技能鉴定的复习考试指南，还可作为普通高等院校相关专业和职业技术院校通信电源专业的教学参考用书，更是通信局（站）电源技术与管理人员的案头学习参考用书。 
随着电源技术的快速发展，通信电源系统新理论、新技术、新系统不断涌现，限于编者水平，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请广大读者批评指正。 

编者

本书详细阐述了通信局（站）电源系统的结构组成与供电方式，各系统（交流供电系统、直流供电系统、防雷接地系统、机房空调系统、集中监控系统）的基本结构、技术要求、设备选择、安装调试以及常用通信电源设备（发电机组、高频开关电源、交流不间断电源和铅酸蓄电池）的基本结构、工作原理、维护保养、常见故障检修等有关通信电源系统的核心内容，充分反映了通信局（站）电源系统的基本理论、典型结构组成和技术发展趋势。本书依据《全国通信专业技术人员职业水平考试大纲（动力与环境）》和通信电源（通信电力机务员）专业要求编写，既可作为全国通信专业技术人员职业水平考试（动力与环境）的教材，也可作为各级通信电力机务员职业技能鉴定的复习考试指南，还可作为普通高等院校相关专业和职业技术院校通信电源专业的教学参考用书，更是通信局（站）电源技术与管理人员的案头学习参考用书。

本书详细阐述了通信局（站）电源系统的结构组成与供电方式，各系统（交流供电系统、直流供电系统、防雷接地系统、机房空调系统、集中监控系统）的基本结构、技术要求、设备选择、安装调试以及常用通信电源设备（发电机组、高频开关电源、交流不间断电源和铅酸蓄电池）的基本结构、工作原理、维护保养、常见故障检修等有关通信电源系统的核心内容，充分反映了通信局（站）电源系统的基本理论、典型结构组成和技术发展趋势。本书依据《全国通信专业技术人员职业水平考试大纲（动力与环境）》和通信电源（通信电力机务员）专业要求编写，既可作为全国通信专业技术人员职业水平考试（动力与环境）的教材，也可作为各级通信电力机务员职业技能鉴定的复习考试指南，还可作为普通高等院校相关专业和职业技术院校通信电源专业的教学参考用书，更是通信局（站）电源技术与管理人员必备的案头学习参考用书。

杨贵恒，陆军工程大学，副教授。先后主讲《发电机组》《高频开关电源》《UPS电源》《电力电子电源原理与设备》《实用电工技术》《通信电源设备》以及《通信电源系统》等课程；主研10多个部级科研项目的研制工作，获省部级科技进步成果一等奖1项、二等奖1项、三等奖3项；撰写国家或部颁标准10部；获得国家发明专利和实用新型专利8项；在全国各大出版社公开出版专著、教材40余本，总发行量超20万册；在各级学术刊物上发表论文30余篇；主讲的《电力电子电源原理与设备》被评为省部级优质课程。

第1章通信电源系统概述1 
1.1通信电源系统的结构组成1 
1.1.1交流供电系统2 
1.1.2直流供电系统3 
1.1.3防雷接地系统4 
1.1.4机房空调系统5 
1.1.5集中监控系统5 
1.2通信电源系统类型及应用原则6 
1.2.1常用供电系统类型6 
1.2.2供电系统应用原则10 
1.3通信电源系统的一般要求10 
1.3.1可靠10 
1.3.2稳定12 
1.3.3安全13 
1.3.4高效13 
1.4通信电源系统的供电方式13 
1.4.1直流供电方式14 
1.4.2交流供电方式14 
1.4.3混合供电方式15 
习题与思考题16 

第2章交流供电系统17 
2.1高压交流供电系统17 
2.1.1交流供电网络18 
2.1.2小容量高压供电系统21 
2.1.3大容量高压供电系统22 
2.2低压交流供电系统25 
2.2.1低压交流供电系统的类型26 
2.2.2低压交流供电系统的切换26 
2.2.3低压交流配电设备27 
2.3交流供电系统的质量及其改善29 
2.3.1交流供电系统的质量29 
2.3.2交流供电系统质量的改善30 
习题与思考题33 

第3章直流供电系统34 
3.1直流供电基础34 
3.1.1电压等级34 
3.1.2系统组成34 
3.1.3供电方式35 
3.1.4直流调压38 
3.2大容量多机架直流供电系统40 
3.2.1系统结构40 
3.2.2配电模式40 
3.2.3配电设备44 
3.3小容量单机架直流供电系统45 
3.3.1系统结构45 
3.3.2原理框图46 
3.3.3二次下电47 
3.4高压直流供电系统48 
3.4.1交流UPS供电存在的问题48 
3.4.2高压直流供电系统原理与组成49 
3.4.3高压直流供电系统的关键问题50 
3.4.4高压直流供电系统的特点50 
习题与思考题53 

第4章内燃发电机组54 
4.1内燃机54 
4.1.1内燃机工作原理54 
4.1.2柴油机基本构造60 
4.1.3汽油机基本构造72 
4.1.4内燃机分类方法73 
4.1.5内燃机型号编制74 
4.2同步发电机76 
4.2.1同步发电机工作原理76 
4.2.2同步发电机特点类型81 
4.2.3同步发电机基本结构83 
4.2.4同步发电机的额定值87 
4.2.5同步发电机型号名称88 
4.3励磁系统90 
4.3.1励磁系统的组成90 
4.3.2励磁系统的要求91 
4.3.3励磁系统的分类91 
4.3.4半导体型调节器94 
4.3.5微机励磁调节器96 
4.4柴油发电机组使用与维护99 
4.4.1基本组成100 
4.4.2技术指标107 
4.4.3操作使用108 
4.4.4维护保养116 
4.5柴油发电机组常见故障检修119 
4.5.1柴油机常见故障检修119 
4.5.2同步发电机常见故障检修124 
4.5.3励磁调节器常见故障检修132 
4.5.4自动化机组常见故障检修137 
习题与思考题150 

第5章高频开关电源151 
5.1电力电子器件151 
5.1.1电力二极管152 
5.1.2晶闸管156 
5.1.3电力晶体管162 
5.1.4功率场效应晶体管165 
5.1.5绝缘栅双极型晶体管168 
5.2整流与滤波电路173 
5.2.1单相不可控整流电路173 
5.2.2三相不可控整流电路180 
5.2.3滤波电路187 
5.3DC/DC功率变换电路194 
5.3.1非隔离型直流变换电路195 
5.3.2隔离型直流变换电路196 
5.4控制电路202 
5.4.1时间比例控制原理202 
5.4.2集成PWM控制器205 
5.4.3稳流控制电路209 
5.5典型高频开关电源系统209 
5.5.1系统概述210 
5.5.2工作原理212 
5.5.3操作使用224 
5.5.4参数设置226 
5.5.5维护保养237 
5.5.6故障分析242 
习题与思考题253 

第6章交流不间断电源255 
6.1UPS概述255 
6.1.1UPS的定义与作用255 
6.1.2UPS的分类257 
6.1.3UPS的性能指标260 
6.1.4UPS的发展趋势267 
6.2逆变电路269 
6.2.1单相逆变电路270 
6.2.2三相逆变电路272 
6.3逆变脉宽调制技术276 
6.3.1单脉冲PWM276 
6.3.2多脉冲PWM278 
6.3.3正弦脉冲PWM278 
6.4转换开关282 
6.4.1转换开关的安全转换条件282 
6.4.2转换开关的种类283 
6.4.3检测与控制电路283 
6.5保护电路286 
6.5.1过电流保护电路286 
6.5.2过电压、欠电压保护287 
6.5.3过温保护290 
6.5.4蓄电池过电压、欠电压保护291 
6.6蓄电池充电电路293 
6.6.1恒压式充电电路293 
6.6.2先恒流后恒压式充电电路294 
6.6.3采用智能芯片的充电控制器300 
6.7UPS使用与维护303 
6.7.1UPS的选型304 
6.7.2UPS的安装305 
6.7.3UPS的使用312 
6.7.4UPS的故障314 
习题与思考题319 

第7章铅酸蓄电池320 
7.1铅酸蓄电池基础知识320 
7.1.1铅酸蓄电池的发展历史320 
7.1.2铅酸蓄电池的分类方法321 
7.1.3铅酸蓄电池的型号编制323 
7.1.4铅酸蓄电池的基本特点324 
7.2铅酸蓄电池基本构造325 
7.2.1电极325 
7.2.2电解液326 
7.2.3隔板（膜）328 
7.2.4电池槽329 
7.2.5排气栓330 
7.2.6附件330 
7.2.7装配方式331 
7.3铅酸蓄电池工作原理332 
7.3.1放电过程332 
7.3.2充电过程333 
7.3.3蓄电池密封原理334 
7.4铅酸蓄电池的性能336 
7.4.1内阻特性336 
7.4.2电压特性338 
7.4.3容量特性344 
7.4.4自放电特性349 
7.4.5寿命特性354 
7.5铅酸蓄电池的充电方法354 
7.5.1恒流充电法355 
7.5.2恒压充电法355 
7.5.3分级恒流充电法356 
7.5.4先恒流后恒压法356 
7.5.5限流恒压充电法357 
7.5.6快速充电357 
7.5.7浮充充电358 
7.6铅酸蓄电池的运行方式359 
7.6.1充放电运行方式359 
7.6.2全浮充运行方式359 
7.6.3半浮充运行方式362 
7.7铅酸蓄电池故障及其处理363 
7.7.1极板硫化363 
7.7.2内部短路366 
7.7.3极板反极367 
7.7.4板栅腐蚀368 
7.7.5内部失水369 
7.7.6温度失控370 
7.7.7负极汇流排腐蚀371 
7.8铅酸蓄电池的维护372 
7.8.1安装方法372 
7.8.2充电管理372 
7.8.3日常维护374 
7.8.4容量测量376 
习题与思考题378 

第8章防雷接地系统380 
8.1防雷理论基础380 
8.1.1雷电及其参数380 
8.1.2雷电主要危害383 
8.1.3传统防雷装置383 
8.1.4新型防雷器件387 
8.1.5防雷基本原则391 
8.2通信局（站）的接地393 
8.2.1接地的主要类型393 
8.2.2低压配电系统接地制式395 
8.2.3通信局（站）接地系统400 
8.3通信电源系统的防雷405 
8.3.1系统设备的耐雷指标405 
8.3.2防雷器件的安装方式406 
8.3.3电源设备具体防雷措施408 
8.3.4电气布线主要防雷措施409 
8.3.5对系统防雷的正确认识411 
8.4接地电阻及其监测412 
8.4.1接地电阻的定义412 
8.4.2接地材料的选择415 
8.4.3接地电阻的改善417 
8.4.4接地电阻的测量418 
习题与思考题425 

第9章机房空调系统426 
9.1机房环境要求426 
9.1.1机房的热负荷426 
9.1.2机房环境的一般要求427 
9.1.3机房环境的特殊要求428 
9.1.4机房专用空调429 
9.2空调系统基础知识431 
9.2.1基本物理概念431 
9.2.2热力学的基础知识437 
9.2.3机房空调系统组成441 
9.2.4机房空调系统分类441 
9.3空调的制冷系统442 
9.3.1空调系统基本制冷原理442 
9.3.2制冷系统的基本部件444 
9.3.3制冷系统的辅助设备449 
9.3.4制冷系统主要控制部件451 
9.3.5制冷剂451 
9.4风冷式机房空调系统452 
9.4.1风冷式风循环中央空调452 
9.4.2风冷式水循环中央空调457 
9.5水冷式机房空调系统461 
9.5.1总体架构461 
9.5.2冷水机组462 
9.5.3冷却水塔463 
9.5.4水泵464 
9.5.5水处理设备465 
9.6机房气流组织465 
9.6.1机房气流组织种类465 
9.6.2机房气流组织形式468 
9.7工程安装注意事项468 
9.7.1专用空调机安装与操作468 
9.7.2水冷式空调操作与运行470 
9.8维护注意事项472 
9.8.1空调维护的基本要求472 
9.8.2专用空调设备的维护472 
9.8.3水冷系统冷机的维护474 
习题与思考题475 

第10章集中监控系统476 
10.1集中监控系统的组成与要求476 
10.1.1监控系统的结构组成476 
10.1.2监控系统的性能要求478 
10.1.3监控系统的指标要求481 
10.2通信接口与通信协议481 
10.2.1接口工作方式482 
10.2.2RS232接口483 
10.2.3RS422接口485 
10.2.4RS485接口486 
10.3传感器和变送器487 
10.3.1相关基本概念487 
10.3.2传感器488 
10.3.3变送器492 
10.4典型监控系统介绍494 
10.4.1硬件结构与应用494 
10.4.2软件配置与操作501 
习题与思考题509 

参考文献510 

本书详细阐述了通信局（站）电源系统的结构组成与供电方式，各系统（交流供电系统、直流供电系统、防雷接地系统、机房空调系统、集中监控系统）的基本结构、技术要求、设备选择、安装调试以及常用通信电源设备（发电机组、高频开关电源、交流不间断电源和铅酸蓄电池）的基本结构、工作原理、维护保养、常见故障检修等有关通信电源系统的核心内容，充分反映了通信局（站）电源系统的基本理论、典型结构组成和技术发展趋势。本书依据《全国通信专业技术人员职业水平考试大纲（动力与环境）》和通信电源（通信电力机务员）专业要求编写，既可作为全国通信专业技术人员职业水平考试（动力与环境）的教材，也可作为各级通信电力机务员职业技能鉴定的复习考试指南，还可作为普通高等院校相关专业和职业技术院校通信电源专业的教学参考用书，更是通信局（站）电源技术与管理人员的案头学习参考用书。

杨贵恒，陆军工程大学，副教授。先后主讲《发电机组》《高频开关电源》《UPS电源》《电力电子电源原理与设备》《实用电工技术》《通信电源设备》以及《通信电源系统》等课程；主研10多个部级科研项目的研制工作，获省部级科技进步成果一等奖1项、二等奖1项、三等奖3项；撰写国家或部颁标准10部；获得国家发明专利和实用新型专利8项；在全国各大出版社公开出版专著、教材40余本，总发行量超20万册；在各级学术刊物上发表论文30余篇；主讲的《电力电子电源原理与设备》被评为省部级优质课程。