隨著全國(guó)性的電荒形勢(shì)日益嚴(yán)重，為解決基站的供電問(wèn)題，江蘇移動(dòng)自2002年開(kāi)始，陸續(xù)為各分公司配置了部分小功率、便攜發(fā)電機(jī)。泰州分公司購(gòu)買(mǎi)了3臺(tái)雅馬哈EF5500TE三相汽油發(fā)電機(jī)，作為基站市電斷電時(shí)備用電源。在使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)該油機(jī)在對(duì)不同型號(hào)的高頻開(kāi)關(guān)電源供電時(shí)出現(xiàn)了一些不穩(wěn)定現(xiàn)象。

1、汽油發(fā)電機(jī)及整流電源設(shè)備情況1.1雅馬哈EF5500TE發(fā)電機(jī)組相關(guān)資料參數(shù)發(fā)電機(jī)：額定電壓(3相)380/220V;頻率：50Hz;大輸出5.5kVA;額定輸出5.0kVA;額定電流7.2A.

發(fā)動(dòng)機(jī)：4沖程空冷OHV;排量357CC，大功率為12PS/4000r/min，點(diǎn)火方式：TCI.

1.2、高頻開(kāi)關(guān)電源情況泰州移動(dòng)分公司主要使用了兩個(gè)廠(chǎng)家的高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，分別為：(1)杭州中恒系統(tǒng)有限公司：RPS17-450系統(tǒng)和E2733模塊。(2)上海中達(dá)電通公司的：DUM94A―48/50系統(tǒng)和ESR3000模塊。

2、對(duì)中恒E2733模塊供電時(shí)的異?，F(xiàn)象、原因及解決辦法2.1為中恒電源系統(tǒng)供電時(shí)的異?，F(xiàn)象使用該發(fā)電機(jī)對(duì)中恒電源(E2733)供電時(shí)，中恒電源啟動(dòng)不了，或不能正常工作，模塊處于啟動(dòng)―停機(jī)―再啟動(dòng)―再停機(jī)的不穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2、原因分析高頻開(kāi)關(guān)電源主要由交流輸入濾波電路、功率因數(shù)校正電路、DC-DC變換電路和輸出濾波器等部分組成，如所示。

單項(xiàng)220V交流電源接入整流模塊之后經(jīng)過(guò)AC斷路器、保險(xiǎn)絲等保護(hù)組件，進(jìn)入EMI濾波器，其功能是防止整流模塊受到電源內(nèi)的突波電壓的破壞以及將差模與共模噪聲做有效的減少，以消除電源傳入的高頻噪聲并防止模塊的噪聲反饋回電源線(xiàn)路。

單項(xiàng)交流電源經(jīng)橋式整流器整流為直流后，再經(jīng)主動(dòng)式功率因數(shù)校正線(xiàn)路(PFC)，完成高功率因數(shù)(PF>0.99)，低失真因數(shù)(THD>5%)之要求，產(chǎn)生一個(gè)約400V的直流電壓供給直流對(duì)直流轉(zhuǎn)換器使用。400V直流電壓經(jīng)直流對(duì)直流轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓，

此部分線(xiàn)路采用全橋式串聯(lián)諧振零電流切換技術(shù)，約以100kHz切換頻率將直流400V電壓切換為交流弦波。再經(jīng)過(guò)高頻變壓器降壓成為適當(dāng)波幅的交流脈沖。二次側(cè)的交流弦波經(jīng)過(guò)整流二極管及輸出濾波電路，再回饋經(jīng)直流控制器可得到穩(wěn)定的直流輸出，此輸出在出整流模塊之前經(jīng)濾波電路濾除共模噪聲后，得到所需直流電源。

經(jīng)對(duì)發(fā)電機(jī)及電源系統(tǒng)電路分析后認(rèn)為E2733模塊是新西蘭開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的，對(duì)交流電源的質(zhì)量要求較高，同時(shí)，模塊的啟動(dòng)功率需達(dá)到5kW左右，但模塊啟動(dòng)后所需的大功率約為3kW(以單個(gè)模塊大輸出電流50A計(jì)算，模塊的效率約為90%)。存在啟動(dòng)功率需求大，工作功率需求正常的情況。

我公司所配的小汽油發(fā)電機(jī)的輸出波形：在以較高功率輸出(或滿(mǎn)載輸出，如5kW)時(shí)，其波形畸變嚴(yán)重，且其中的諧波較多;在輸出功率正常時(shí)(70%以下)，發(fā)電機(jī)的輸出波形較好，交流電源質(zhì)量較高。

該型發(fā)電機(jī)的大輸出功率約為5.5kVA，在模塊加電啟動(dòng)時(shí)，由于功率需求較大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出波形瞬時(shí)畸變，交流電源質(zhì)量降低，而整流器的諧波保護(hù)檢測(cè)電路啟動(dòng)保護(hù)功能，發(fā)出模塊關(guān)機(jī)指令。在模塊關(guān)機(jī)后，油機(jī)輸出功率降低，波形又恢復(fù)正常，從而模塊再重新啟動(dòng)，啟動(dòng)后，油機(jī)波形再畸變，保護(hù)電路再工作，模塊再關(guān)機(jī)。表現(xiàn)出的現(xiàn)象為整流模塊處于啟動(dòng)―保護(hù)停機(jī)―再啟動(dòng)―再保護(hù)停機(jī)的惡性循環(huán)。

通過(guò)上述分析，我們認(rèn)真研究分析了中恒電源的內(nèi)部電路圖及模塊的諧波保護(hù)機(jī)理，在模塊的“交流輸入濾波部分”有一諧波檢測(cè)保護(hù)電路，只要將此保護(hù)電路斷開(kāi)，就能防止模塊在開(kāi)機(jī)時(shí)由于所需功率較高而油機(jī)輸出波形發(fā)生瞬間畸變，而引起諧波保護(hù)電路工作，導(dǎo)致保護(hù)關(guān)機(jī)。而對(duì)油機(jī)來(lái)講，在模塊啟動(dòng)后，單個(gè)模塊的滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)的需求功率(約3kW)在油機(jī)輸出正常波形的功率范圍內(nèi)。斷開(kāi)此保護(hù)電路不會(huì)對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。同時(shí)根據(jù)電路分析，將此保護(hù)電路中斷后，對(duì)整流模塊來(lái)講，將缺少一級(jí)保護(hù)措施：即在未拆除前，模塊將在單相電壓達(dá)到270V時(shí)或輸入電源質(zhì)量較差時(shí)進(jìn)行保護(hù)，拆除后，模塊將在輸入電壓達(dá)到320V進(jìn)行二級(jí)保護(hù)(高壓停機(jī))，模塊減少了一級(jí)保護(hù)。因此，在開(kāi)啟模塊前，應(yīng)對(duì)輸入電源進(jìn)行電壓測(cè)量，確保工作電壓正常。

2.3、解決方法將中恒電源模塊諧波保護(hù)電路拆除的簡(jiǎn)單方法是將其諧波電路的輸出部分?jǐn)嚅_(kāi)，其電路中R148電阻為控制信號(hào)的輸出通道。

(1)將中恒電源模塊E2733的面板打開(kāi)：拆除模塊正面板右側(cè)的3個(gè)內(nèi)六角螺絲，拆除模塊右側(cè)板上的11個(gè)自攻螺絲，打開(kāi)模塊右側(cè)板;(2)查找主控電路板的左上角的一個(gè)R148電阻(諧波檢測(cè)保護(hù)電路);(3)將R148電阻斷開(kāi);(4)重新安裝模塊右側(cè)板。

2.4、測(cè)試記錄及試用情況測(cè)試日期：2005年3月26日。測(cè)試整流器架：型號(hào)RPS17-450.SerialNo127226.

將4個(gè)已改造的E2733分別安裝在整流器的三相電源上，其中B相安裝兩個(gè)模塊。發(fā)電機(jī)空載時(shí)輸出電壓為A相233V;B相233V;C相233V，零線(xiàn)對(duì)地電壓約為0V.加載中恒電源模塊后各相電壓情況。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，改造過(guò)的中恒電源模塊均能由雅馬哈EF5500TE發(fā)電機(jī)正常供電。而且在單項(xiàng)或多項(xiàng)時(shí)，模塊和發(fā)電機(jī)均能正常工作。

目前我公司使用經(jīng)過(guò)改造過(guò)的E2733模塊由該油機(jī)供電，已運(yùn)行接近300h，未發(fā)生過(guò)異?；蚰K損壞現(xiàn)象。

3、對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源供電時(shí)的異常現(xiàn)象、原因及解決措施3.1為中達(dá)電源系統(tǒng)供電時(shí)的異?，F(xiàn)象雅馬哈發(fā)電機(jī)能正常啟動(dòng)上海中達(dá)MCS系列加載中恒電源模塊后各相電壓情況開(kāi)關(guān)電源、模塊，但在使用汽油機(jī)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要有：(1)當(dāng)市電停，汽油機(jī)發(fā)起供電后，中達(dá)開(kāi)關(guān)電源面板顯示電壓上升很快，引起過(guò)電壓告警，另外，我們還測(cè)量發(fā)現(xiàn)汽油機(jī)的實(shí)際電壓(有效值)，也有偏高現(xiàn)象，但和面板顯示電壓不一致。(2)隨著負(fù)載的增加(整流模塊的增加)，電壓也隨之升高，汽油機(jī)輸出電壓不穩(wěn)定。

3.2、測(cè)試記錄及說(shuō)明測(cè)試地點(diǎn)：泰高路基站，開(kāi)關(guān)電源為中達(dá)ES3000系列，配有50A模塊3個(gè)，實(shí)際負(fù)載約為10～20A左右，蓄電池容量300Ah×2組。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如所示。在開(kāi)啟整流模塊的同時(shí)開(kāi)啟排風(fēng)扇、日光燈等感性負(fù)載后，電壓波形就變好，功率因數(shù)提高，峰值電壓大幅下降，面板顯示的電壓亦下降。

用純電阻性負(fù)載測(cè)試時(shí)，汽油機(jī)能在其額定功率范圍內(nèi)從容工作，輸出電壓和頻率等均符合指標(biāo)。

3.3、測(cè)試結(jié)論

(1)隨著整流模塊容性負(fù)載的增加，汽油發(fā)電機(jī)輸出電壓也隨之升高;電壓波形明顯變差，峰值電壓大幅升高。當(dāng)整流模塊容性負(fù)載進(jìn)一步增大(在額定功率范圍內(nèi))，汽油發(fā)電機(jī)輸出電壓就會(huì)不穩(wěn)定并產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象;(2)中達(dá)開(kāi)關(guān)電源面板顯示的電壓是通過(guò)采樣峰值電壓計(jì)算而得：U=峰值電壓 ×0.707，其值隨著峰值電壓的變化而變化，所以當(dāng)電壓波形變差時(shí)，其顯示面板就產(chǎn)生交流輸入高壓告警;(3)汽油發(fā)電機(jī)輸出電壓與其它各項(xiàng)指標(biāo)、負(fù)載類(lèi)型以及負(fù)載大小密切相關(guān)。

3.4、原因分析

(1)由于汽油發(fā)電機(jī)的功率較小，我們一般常用的也只有5～6kW，當(dāng)整流模塊容性負(fù)載大于汽量的70%時(shí)，整流器產(chǎn)生的高次諧波電流流過(guò)汽油發(fā)電機(jī)定子繞阻，汽油發(fā)電機(jī)輸出的電壓波形就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，峰值電壓大幅增加。在這種情況下，若長(zhǎng)時(shí)間工作，會(huì)造成兩方面不良影響，引起汽油發(fā)電機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)械振動(dòng)。

諧波電流造成電機(jī)過(guò)熱，加速電機(jī)絕緣老化，不但對(duì)汽油發(fā)電機(jī)有害，同時(shí)會(huì)影響電源系統(tǒng)其它設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，即目前遇到的振蕩問(wèn)題。

(2)同步發(fā)電機(jī)外特性曲線(xiàn)可以看出，汽油發(fā)電機(jī)輸出電壓與負(fù)載類(lèi)型以及負(fù)載大小密切相關(guān)。

容性負(fù)載時(shí)，輸出電壓隨著電流的增加而增大;電阻性負(fù)載時(shí)，輸出電壓隨著電流的增加基本不變;感性負(fù)載時(shí)，輸出電壓隨著電流的增加而減小。綜上所述，隨著整流模塊容性負(fù)載的增加，汽油發(fā)電機(jī)輸出電壓也隨著增大。

3.5、解決方案：

(1)當(dāng)汽油機(jī)供電時(shí)，盡量開(kāi)啟一些感性負(fù)載如風(fēng)扇、日光燈等;(2)用汽油機(jī)供電時(shí)，應(yīng)對(duì)負(fù)載大小有一限制，對(duì)于容性負(fù)載，若要長(zhǎng)時(shí)間工作，所帶負(fù)載好不要超過(guò)汽油機(jī)額定功率的70%;(3)在實(shí)際使用過(guò)程中，對(duì)于一般基站的負(fù)載電流較小(50A以下)，我們規(guī)定只開(kāi)一個(gè)模塊就足夠了(較長(zhǎng)時(shí)間停電后，一般工作在55A限流狀態(tài))。

結(jié)束語(yǔ)：由于移動(dòng)通信基站分布廣、數(shù)量多，在目前全國(guó)性的電荒形勢(shì)下，小汽油發(fā)電機(jī)以其便攜性在為移動(dòng)基站的應(yīng)急供電系統(tǒng)中發(fā)揮了較重大作用，但小汽油發(fā)電機(jī)組又由于自身的缺點(diǎn)：功率低，供電質(zhì)量低等，造成對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源供電時(shí)出現(xiàn)一些不穩(wěn)定現(xiàn)象，只要我們能夠認(rèn)真分析原因，并找出解決方案，小汽油發(fā)電基站在抗電荒的斗爭(zhēng)中仍能夠充分發(fā)揮作用，從而保證我們的移動(dòng)通信基站永不斷電，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)永遠(yuǎn)暢通。