当前位置 > 首页 > 网站建设学院 > > 通信电源

有线电视的网管UPS电源设计

2/14/2005来源:通信电源人气:12271

有线电视的网管UPS电源设计 【摘要】介绍一种有线电视网管不间断电源(UPS)的设计。这种UPS电源采用 微处理器智能测控技术,具有通信接口,通过网络监控中心的计算机可实现对整个 CATV网UPS电源的网络化管理。采用这种UPS电源可提高CATV网的供电质量,确保CA TV信号传输的可靠性。 【关键词】有线电视网;不间断供电电源;单片机;网络化管理 1 引言 在CATV网络中采用UPS电源供电对于确保CATV信号的可靠传输是很重要的,特 别是当前CATV正逐渐向交互式的综合业务宽带网络方向发展的情况下,提高网络的 供电质量,尤为重要。在国外,各大著名公司研制的CATV网的网络管理系统,将网 络前端、放大器等环节纳入网络化管理,大大提高了网络中信号传输的可靠性。作 为CATV网中重要部分的UPS电源,也要求纳入网络化管理,以提高网络的供电质量, 保证网络运行的可靠性。但是,在国内外的各种CATV网络管理系统中,尚没有提到 将UPS电源纳入网络管理系统。因此,研究设计CATV网络中的UPS电源具有重要意义。 下面介绍一种后备式CATV网专用的网管UPS电源的设计,系统的近程通信样机 制作调试已经全部完成。CATV的网管UPS电源的研制,除具有当前CATV网UPS电源的 特点外,还具有以下新的特点:(1)能实时监测网络中UPS电源的运行情况,自动 显示监测参数;(2)能设定电网供电安全输入电压范围,蓄电池充放电电压等参 数,UPS运行参数超过设定值时报警,并完成相应的切换控制;(3)有通信接口, 可与网管中心监控计算机相连,实现网络化管理。 2 系统构成原理 CATV网管UPS电源采用8098单片机智能测控技术,利用微处理器实时采集CATV 网络中UPS电源运行状况信息并对电源进行实时控制,网络管理中心监控计算机可 随时与运行干网络中的UPS电源联络,实现电源的网络化管理。系统由两部分组成: (1)UPS电源部分;(2)微处理器监控系统。 2.1UPS电源部分 同网管UPS电源相比,以前的UPS电源主要由功率变换用逆变器、蓄电池组充 放电电路、静态开关和恒压变压器等几部分组成。对于后备式的CATV网UPS电源来 说,基本工作原理是:在电网供电正常时,对电网电源净化后供给CATV网;当电 网断电时,蓄电池电源经逆变器逆变后供给CATV网,实现网络供电的不间断。 2.2微处理器监控系统 网管UPS电源以Intel公司的MCS-96系列单片机8098为核心,由单片机和相应 的功能模块组成电源的监控系统。监控系统能准确获取UPS电源的运行参数,监控 电源的运行情况,接受监控中心计算机的访问,实现网络化管理。其中,UPS电源 运行参数的准确获取,在电源的网络化管理中具有重要意义。 2.2.1参数测量 系统对输入电压、输出电压、电池电压、输出电流和环境温度等参数进行测 量。在满足系统测量精度和控制要求的条件下,先分别采用分压电阻串和电流传 感器电路将输入电压、输出电压、电池电压和输出电流等转换到A/D转换器输入 电压范围内,然后将直流量直接送入A/D转换器,交流量送入有效值/直流转换 器。 CATV网UPS电源不同于一般UPS电源的特点之一就是输出60V的梯形波形(又 称准方波)电压。为准确测量输出电压、输出电流等参数的值,确保系统测量控 制操作的准确性,对交流量的测量采用真有效值测量法,即直接根据有效值的定 义测量交流量的有效值,而不是光测得电压平均值,再利用正弦波有效值与平均 值的关系转换为有效值。这一方法对非正弦波会引起较大的理论误差。系统采用 AD公司的AD536A芯片,实现被测量电压有效值/直流的转换。各交流量经多路模 拟开关CD4051选通后送入AD536A实现交流有效值/直流转换后,最后送入8098单 片机的ACH4通道进行A/D转换。 环境温度的测量。环境温度对UPS的工作稳定性影响很大,监控UPS的工作温 度对延长蓄电池的寿命更显得重要。系统采用AD590半导体集成温度传感器,将 温度信号转换为电信号后送人A/D转换器。 2.2.2状态来集 UPS电源的状态通常可分为:电网供电状态、电池逆变供电的逆变状态、电 池电压低的欠压状态和负载过流的过流状态。前两种为UPS的正常状态,后两种 为异常状态。状态采集电路准确获取电源的工作状态后送人8098单片机的高速 输入口。 2.2.3 UPS电源保护电路 为避免异常情况发生对电源的损坏,系统设计了两种保护电路:(1)蓄电 池欠压保护,防止过放电对电池的损坏;(2)短路过流保护,防止误操作或负 载故障引起输出短路损坏电源。保护电路的切换值可以根据电源工作环境等因 素随时设定。 2.2.4通信接口 网管UPS电源具有通信接口,可实现监控计算机对电源的集中网络化管理。 在这里,只讨论UPS和计算机之间通过RS-232C串行口的近程通信。远程通信可 通过应答器、调制解调器等设备或因特网经过有线电视网络或电话网等方法实 现,将另文讨论。 3 单片机系统软件设计 为了保证系统测量和控制动作的迅速准确,单片机软件全部用8098单片机 汇编语言编写,采用模块化、结构化设计以增加程序的可读性与易维护性,便 于系统功能扩充。软件分为6个模块:参数采集和转换模块、数据计算处理模 块、显示模块、参数设定。切换控制模块和通信模块。 (1)参数采集和转换模块。通过控制选择不同的A/D转换通道和相应通 道对CD4051多路开关的切换,实现UPS运行参数的采集和转换。 (2)数据计算和处理模块。系统采用SICE仿真器内的三字节浮点数函数 子程序对A/D转换结果进行处理,确保系统参数的测量精度。 (3)显示模块。系统将UPS电源输入电压等参数和电网供电等状态信息送 LED数码管显示电路,实现UPS电源运行参数的实时显示。 (4)参数设定。根据UPS运行状况和工作环境,可以通过网管中心计算机 对电源的输入电压范围。电池欠压保护值和输出电源范围等参数进行设定。 (5)切换保护模块。系统测量结果时刻与设定参数比较,判断是否与设 定参数一致,如果不一致,将实现切换保护操作,完成UPS电源的状态切换, 防止异常情况对系统的损坏。这是UPS电源的软保护。 (6)通信模块。系统可将UPS电源的各种运行参数信息由通信接口传送线 网络管理中心监控计算机,也可以接收监控计算机传送来的命令和参数。在系 统设计中为了区分不同的UPS电源,必须为每台电源赋于一个唯一的机号。UPS 电源接收到监控计算机发送的机号后,进行机号匹配,若匹配成功,发确认信 息,监控计算机接收到确认信息后,紧接着发命令字节,命令包括:(1)监 控计算机向UPS传送数据;(2)UPS向监控计算机传送数据。然后二者开始传 送数据,首先传送数据个数。数据传送完毕,发一个结束符,本次通信完毕。 4 监控计算机软件设计 监控计算机软件用C语言编写,实现对UPS电源的网络化管理。PC的软件设 计可分为两部分:(1)通信程序;(2)界面程序设计。 4.1通信程序设计 监控计算机和UPS电源之间的通信遵循主从原则,每次通信都由计算机发起。 监控计算机按照协议数据单元格式发送数据呼叫UPS,建立连接。系统设计中, 监控计算机采用9 600波特的波特率以查询方式发送和接受数据。 4.2界面设计 监控计算机的人机交互操作界面由4个选单条组成,分别是显示窗口、存档 窗口、设定窗口和维修记录窗口,各选单条又由相应的子选单条组成。 显示窗口实现的功能是:随时设定监控计算机要显示的UPS电源机号,显示 内容以及显示内容刷新时间间隔。 存档窗口实现的功能是:选择存储UPS电源的运行状况信息,并可调出查阅 和打印等,以了解UPS的历史工作状况。 参数设定窗口实现的功能是:可根据UPS的工作环境和运行状况对输入电压 范围、电池欠压值和输出电流大小进行设定,当参数不在设定范围时,发出报 警信号。 维修记录窗口实现的功能是:进入编辑器,记录UPS的维修情况,包括UPS 机号、维修日期、维修部件以及维修人等信息。 该设计的样机系统经长期试用,运行状况良好。