1．户外后备直流电源系统简述
户外后备直流电源系统是集-48Vdc直流供电电压输出、免维蓄电池备电、提供相关用户设备安装空间的可应用于室外C类应用环境的一体化后备电源系统。其技术参数主要特征要求如下：
1.1 整流充电模块配置：系统内置转换效率>90％、功率因数>0.99并支持热插拔的宽范围输入电压的高频开关整流模块。
1.2 监控功能：系统内置的监控模块具有蓄电池管理功能和电源系统监控功能；具有负载下电和电池低电压保护功能，能实现温度补偿、自动调压、无级限流、电池容量计算、电池电压不平衡性测量、电池在线测试、电池充放电信息统计等功能；能提供RS232或RS485通信接口和多对干接点告警接口，便于实现远程监控和无人值守。
1.3 防雷保护：系统交流电源输入端口防雷等级为差模、共模标称要大于15KA；-48Vdc直流输出防雷等级为差模、共模标称15KA；通信接口和告警接口防雷等级为差模标称3KA、共模标称5KA。
1.4 防水防尘：除蓄电池室外，系统中放置整流模块、监控模块、交直流配电以及用户设备的箱体外壳防护指标满足或高于IP54，并达到GR487的防水要求，如。蓄电池舱体与电源及设备箱体是分开的，则蓄电池舱体的防护指标可相对降低。
1.5安装方式：一般为地面平台安装。
1.6 防盗：设门禁开关，确保普通工具不能从外部打开设备的门，顶盖和侧板。
1.7 预留空间：根据用户的要求预留一定空间供其安装其他设备。
1.8 恶劣的应用环境
2． 户外后备电源系统组成
通常由高频开关整流器，监控器，配电单元，传输设备或BTS，铅酸免维电池，热交换器，加热器等组成。图一为其总体结构参考图。
图一
3． 整流器的性能
高频开关整流器除满足YD/T731-2002的技术要求外，还应达到如下要求：
输入电压 90-290V，具有欠压和过压保护及自动恢复，并能长期承受350V的交流电压输入而不损坏。
输入频率 40-65Hz。
传导和辐射干扰要符合TD/T983-1998中表1和表3的B级要求。
系统交流电源输入端口防雷等级为差模、共模标称要大于15KA；-48Vdc直流输出防雷等级为差模、共模标称15KA。
4． 监控功能
监控单元不仅对整流模块，蓄电池管理和处理告警，还可通过后台网管或手持终端控制来实现环境监控、异常告警、电池管理、整流模块及配电管理等功能。监控单元的主要功能如下：
整流模块管理。
蓄电池自动均浮充管理。
蓄电池强制均充管理。
蓄电池温度补偿。
蓄电池保护下电控制、负载二次下电控制。
近端及远端参数配置。
干结点告警。
遥测及告警接口。
温控风扇调速及故障检测功能。
门禁。
通信接口和告警接口防雷等级为差模标称3KA、共模标称5KA。
5．户外机箱设计要点
5．1 先了解用户的各项需求，如：
那些设备要安装于户外机箱内（如BTS，传输设备，电源系统，电池等）？
电缆连接方式
外型尺寸
最大耗热
气候环境条件（如温度，太阳辐射，湿度，海拔等）
设备的最高和最低运行温度
设备备用时间
供电分路及端子要求
价格期望及成本控制要求
5．2 机箱原材料的选择
低碳钢：抗腐蚀性较差，但高强度且低成本。
铝板：抗腐蚀性较好，中等强度，价位适中，且散热好。
不锈钢：抗腐蚀性极强，且很高的强度，但成本很高。
5．3 热设计
根据不同的应用环境采用不同的冷却方法，为用户选择和设计最经济可靠的方案。冷却方法有空气对流热交换，空调，强迫通风和负压通风等。
空调：置于机箱内部，调节内部温度低于户外温度，它适合大于700W的高热耗设备，但其缺点为产品和运行成本高，且交流停电时空调不工作。
强迫通风：用温控直流风扇吸进外部空气来驱走设备内的热量，适合于低热耗的设备。是一种低成本的散热方案，但也把恶劣的外部空气带进设备内部而影响设备的性能和运行安全，还需定期维护滤网。较适合蓄电池箱的散热设计。
空气热交换：用温控直流风扇分别驱动内外部空气循环，内部的热气与外部的冷空气在隔离的散热器上产生热交换，而设备处于全封闭。此散热方式价格适中，适合于热耗200-1000W的设备。但其缺点是内部温度总是高于外部温度。通常设计在摄氏20度以下。
双层壳体设计：主设备机箱的门，侧板及背板采用双层壳体以减小太阳辐射的影响。
加热器：应用于低于零下15度的地方，还应考虑在电池室内安装稳控的加热器。
5．4 防腐蚀处理
钢材机箱需进行双层防腐处理，即镀锌或热浸锌并涂户外粉末有机涂层。
铝板外表面需采用“阳极氧化加户外粉末有机涂层”。
5．5 环保要求
在中国市场的产品要逐步达到WEEE和RoHS指令要求。出口欧美的产品必须在2005年底前达到WEEE和RoHS指令要求。
6．空气热交换器
可以选用如图二所示的顶置空气热交换器单元或如图三所示的板上（门上）安装的空气热交换器单元按图四所示安装。图五所示的为门内安装的空气热交换器。
空气热交换器的选用或设计应考虑风扇的工作电压和寿命，交换器的功热比，内/外部的循环空气流量等因数。
图二 顶置空气热交换器 图三 板上空气热交换器
图四 安装示意图
为降低成本，也可自行设计和制造空气热交换器。图六所示为双壳体后背和顶部空气热交换器及其热交换路径。
图五 图六
7．户外后备直流电源系统实例
图七
7．1 图七所示为新西兰提供的2*23RU 19”机柜，采用温控直流风扇的空气对流热交换器，IP65的防护等级，三点定位门锁，双层壳体，防乱涂鸦的户外表面处理。
图八
7．2 图八所示的SATCAB600具有电表窗口，应急发电机入口和切换开关，独立的电池间和独立MDF室及MDF走线盘，三点定位门锁，带门禁开关。700W内部热耗，15度的内部温升。
图九
7．3图九所示的是提供给澳大利亚NDC的户外一体机柜。双层壳体，温控直流风扇。但采用强迫通风和负压传导，不锈钢纺虫害滤网，IP54的防护等级，三点定位门锁，带门禁开关。
图十 图十一
7．4图十所示的是提供给澳大利亚郎讯的户外一体机柜。双层壳体，温控直流风扇，顶部和背部的空气热交换器，IP65的防护等级，三点定位门锁，500W内部热耗和15度的温升，带门禁开关。
7．5图十一所示的是提供给新加坡的较大功率户外一体机柜，采用铝板制造的双层环保壳体，设备室与电池室隔离，IP65的防护等级，三点定位门锁，利用稳控直流风扇和背部及顶置的自制空气热交换器散热，10KW的供电能力和1KW的内部热耗散，温升20度，带门禁开关。
曹华刚 杭州伊顿施威特克电源有限公司工程部总监，高级工程师。1983年毕业于华中科技大学电力系电机专业。1998年毕业于华中科技大学管理学院管理工程专业研究生班。
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