吳麗娟 蔡杰 南通市通州區(qū)廣播電視臺(tái)

電臺(tái)直播車電源設(shè)計(jì)及應(yīng)用

吳麗娟 蔡杰 南通市通州區(qū)廣播電視臺(tái)

電源系統(tǒng)是電臺(tái)直播車各種設(shè)備的動(dòng)力，它的設(shè)計(jì)及使用好壞將直接影響電臺(tái)直播的安全，是不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文介紹了電臺(tái)直播車電源系統(tǒng)的要求，以及直播車電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

電源 供、配電 UPS

一、前言

隨著廣播電視事業(yè)的迅速發(fā)展，廣播節(jié)目競爭壓力增大，電臺(tái)直播車作為一個(gè)重要的技術(shù)裝備，是電臺(tái)直播和宣傳的必要手段。通州電臺(tái)根據(jù)自身的實(shí)際使用需求和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，購置了一臺(tái)高性價(jià)比的電臺(tái)直播車。電源系統(tǒng)是直播車工作過程中最為重要的基礎(chǔ)保障，它的穩(wěn)定性、可靠性直接影響轉(zhuǎn)播車內(nèi)其他設(shè)備的工作狀態(tài)，因此合理設(shè)計(jì)電源設(shè)備，是電臺(tái)直播車順利運(yùn)行的重要保證。

二 、現(xiàn)場直播電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求

（1）作為直播車，供電系統(tǒng)應(yīng)該至少有兩路獨(dú)立的電源互為備份，并配置在線不間斷電源UPS，以便對系統(tǒng)中的重要設(shè)備進(jìn)行不間斷供電，以提高電源的可靠性、穩(wěn)定性。

（2）直播車在現(xiàn)場接市電時(shí)應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的電源開關(guān)，避開空調(diào)等用電開關(guān)柜；車內(nèi)裝漏電檢測告警裝置；各設(shè)備電源接線最好采用接線端子方式，不宜采用一般的民用接線板，以避免因車輛振動(dòng)造成個(gè)別設(shè)備電源插頭虛接而出現(xiàn)故障。在設(shè)計(jì)直播車時(shí)要特別注意對電源各部分配件的品質(zhì)要求，盡量減少因設(shè)計(jì)施工造成系統(tǒng)缺陷。

（3）直播工作區(qū)內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)噪聲應(yīng)低于40db。汽車行駛過程中，采用汽車自帶空調(diào)系統(tǒng)對駕駛區(qū)、直播工作區(qū)提供冷暖；在固定場所使用時(shí)，采用頂置2匹空調(diào)（由市電供電）對駕駛區(qū)、直播工作區(qū)提供冷暖。

三 供、配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

供、配電作為整個(gè)直播車的核心，根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)市電直通、UPS、蓄電池逆變?nèi)N供電方式，本電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有采用2套UPS互備主要是考慮減輕車體的承重，而且也節(jié)約了經(jīng)費(fèi)。

（1）市電直通

主要在現(xiàn)場直播和擴(kuò)音時(shí)使用。此路電源由隔離變壓器保障用電安全，同時(shí)接入了車內(nèi)頂置空調(diào)和功放、車頂外照明燈等用電量大的設(shè)備。采用220VAC 50HZ輸入模式，并配備電動(dòng)電源線纜盤及電源接頭作為市電輸入線纜?？稍诂F(xiàn)場周邊80米的距離內(nèi)借用市電給車上所有電器設(shè)備供電，同時(shí)可對車上的蓄電池充電。

（2）電池組和ups組成的電源組

作為直播車在移動(dòng)播出時(shí)對直播和車載擴(kuò)音系統(tǒng)進(jìn)行供電的主要電源。

（3）車載電池和逆變器組成的備用電源

采用車載電池和逆變器提供220V交流電作為備用電源。直播車電源系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 直播車電源系統(tǒng)框圖

實(shí)際使用過程中，電源選擇開關(guān)操作面板如圖2所示。

圖2 選擇開關(guān)

（1）在行駛過程中，開關(guān)如圖2所示，打到1（UPS/逆變電源）上，保障直播車首先通過UPS供電，然后是逆變電源供電，保證直播不間斷。

（2）停車情況下，采用市電供電，打到2（直通）上，將市電引入車內(nèi)，經(jīng)過隔離變壓器，通過UPS對系統(tǒng)供電。

（3）在轉(zhuǎn)播車使用完畢后，把開關(guān)打到0上。

三 、各主要設(shè)備選型及使用

3.1 UPS 電源

由于受車體空間以及工作環(huán)境的限制，在轉(zhuǎn)播車UPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選擇體積小重量輕、有良好散熱效果等要求的UPS，同時(shí)在線不間斷UPS除了考慮各性能指標(biāo)外，還需考慮切換時(shí)間滿足設(shè)備的要求，外電斷電時(shí)UPS電池組的續(xù)航能力要足夠等。

根據(jù)這些要求，我臺(tái)選用山特機(jī)架式RACK 3KS電源。此UPS的額定容量為3kVA，額定功率為2400W，額定電壓是220VAC，頻率為50/60Hz，配沈陽松下12V65AH電池一組（8塊）確保不小于4小時(shí)正常播音的用電。

此系列UPS為在線式架構(gòu)，正弦波輸出，采用DSP數(shù)字控制技術(shù)，有源輸入功率因數(shù)校正技術(shù)（PFC），寬輸入電壓頻率范圍。市電不穩(wěn)定時(shí)，UPS供電模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間為零，有效保證了負(fù)載運(yùn)行的安全性和可靠性?？蛇x擇安裝Winpower CMC監(jiān)控卡、SNMP卡、RS485、AS400卡、EMD環(huán)境監(jiān)測器。使用UPS時(shí)需注意以下事項(xiàng)：

（1）保證UPS工作在良好的通風(fēng)環(huán)境中，遠(yuǎn)離陽光的直射、遠(yuǎn)離熱源。在低溫下，未使用的UPS出現(xiàn)水凝現(xiàn)象時(shí)，需要等UPS內(nèi)部完全干燥后再開機(jī)運(yùn)作，否則有電擊危險(xiǎn)。避免水或任何異物進(jìn)入U(xiǎn)PS。

（2）如果UPS長期處于未使用狀態(tài)，建議每隔四到六個(gè)月對UPS充電一次；在高溫地區(qū)，電池每隔二個(gè)月充、放電一次，連續(xù)充電時(shí)間不小于12小時(shí)。須帶50%以上的負(fù)載進(jìn)行放電，避免深度放電而損壞電池。

（3）使用UPS時(shí)，要注意它的開機(jī)和關(guān)機(jī)的順序，否則會(huì)降低UPS的使用壽命，甚至造成UPS電源損壞。UPS務(wù)必空載啟動(dòng)，接著打開負(fù)載，避免在UPS啟動(dòng)時(shí)電流沖擊對電源造成損害；關(guān)機(jī)時(shí)，要先關(guān)閉負(fù)載再關(guān)閉UPS電源。

（4）UPS不能過載運(yùn)行

（5）UPS周圍環(huán)境溫度務(wù)必保持在0-40攝氏度，溫度過高或過低將損壞UPS。

3.2 逆變電源

車載逆變電源是一種把DC/12V直流電轉(zhuǎn)換為AC/220V/50Hz交流電的車用電源轉(zhuǎn)換器。它的具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高和抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)具備無電池啟動(dòng)功能，可以在電池存放250天的情況下仍可啟動(dòng)逆變電源。逆變電源必須在直播車點(diǎn)火發(fā)動(dòng)后方可啟動(dòng)，以避免車體電池過放電，影響行車安全。

本系統(tǒng)采用日不落SPT-3000逆變電源作為廣播直播設(shè)備的備份電源，輸出功率為3000W,切換時(shí)間為8ms,保證純正弦輸出，含有市電旁路、市電充電、逆變、UPS四種功能，并可耐受3倍額定功率啟動(dòng)，帶載能力卓越。車輛行駛過程中，利用原車電瓶及備用電瓶為移動(dòng)直播、調(diào)頻設(shè)備供電，同時(shí)可以為UPS充電。逆變電源的控制板在控制面板上，只要將控制開關(guān)按下（打到ON上）即可打開設(shè)備。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)即可為設(shè)備供電。

直播車同時(shí)配備200AH松下免維護(hù)蓄電池作為備份電源。備用的200AH電池可以利用原車發(fā)電機(jī)組對其充電，同時(shí)配備充電機(jī)在市電接入時(shí)為其充電。配備電瓶隔離器對原車電瓶進(jìn)行保護(hù)，輸入輸出完全隔離的設(shè)計(jì)可保證最大限度的濾除雜波，起到穩(wěn)壓濾波的作用。當(dāng)啟動(dòng)原車后，電壓值大于13.5V后隔離器吸合。原車電瓶和備用電池組合在一起，當(dāng)?shù)陀?2.9V時(shí)隔離器斷開，備用電池單獨(dú)為設(shè)備供電，保護(hù)原車電瓶。

3.3 電源切換器

當(dāng)打開UPS和逆變電源后，可通過雙電源切換器進(jìn)行手動(dòng)切換。其中UPS接在雙電源切換器的第一路上，逆變電源接在雙電源切換器的第二路上。雙電源切換器的操作如下：

（1）打開第一個(gè)開關(guān)，即把推子MASTER UPS1推上去，表示使用主路,切換器切換到第一路UPS上。

（2）打開第二個(gè)開關(guān)，即把推子SLAVE UPS2推上去，表示使用備用，切換器切換到逆變電源供電。

（3）打開第三個(gè)開關(guān)，即把推子OUTPUT推上去，表示閉合切換器的輸出開關(guān)，即雙電源切換輸出。

當(dāng)?shù)谝宦泛偷诙烽_關(guān)都打開時(shí)主路優(yōu)先。主路的電源無輸出時(shí)，自動(dòng)切換到備用電源上。此時(shí)可以對應(yīng)打開設(shè)備、車內(nèi)燈和插座開關(guān)。

逆變電源和UPS的功能相同，實(shí)現(xiàn)冗余備份的功能。當(dāng)其中的一條鏈路無法供電時(shí)，開關(guān)可以自動(dòng)切換到另一路（確保本路是打開狀態(tài)下），實(shí)現(xiàn)冷備份。

3.4 配電箱

為了保證電源設(shè)備的安全操作與運(yùn)行，方便對各類電源進(jìn)行有效集中的控制與監(jiān)測，轉(zhuǎn)播車內(nèi)應(yīng)設(shè)立一個(gè)配電箱。配電箱的位置一般安裝在技術(shù)區(qū)邊緣的位置，這樣既可以方便工程人員操作，又不會(huì)被其他人員誤碰。

配電箱要求用全鋼板包圍起來，以避免對其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。對電源系統(tǒng)各部分的監(jiān)測與操作，均可以通過對配電箱面板上裝置的操作來實(shí)現(xiàn)。

3.5 外接輸入、輸出配電接口

外接輸入面板位于副司機(jī)一側(cè)后門處，包括電源輸入、交流輸出和避雷器。使用時(shí)將電源輸入接口接入220V市電即可。輸出接口在打開UPS或逆變電源后可以輸出交流220V。直流設(shè)備包括支腿、應(yīng)急照明燈等利用原車電瓶供電。