CN104345654A - 不同功率整流器混插系统、及其节能实现方法和装置 - Google Patents

不同功率整流器混插系统、及其节能实现方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不同功率整流器混插系统、及其节能实现方法和装置,属于通信电源技术。本发明方法包括:获取工作相关的输入信息,识别整流器类型;确定各整流器的开关机控制方式;根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启。本发明还公开了一种不同功率整流器混插系及其节能装置。本申请技术方案针对在通信电源中不同功率整流器混插并联供电的应用场景,提出一种新的控制方法,攻克了在该领域最关键的节能轮换控制算法难题。

Description

不同功率整流器混插系统、及其节能实现方法和装置
技术领域
[0001] 本发明属于通信电源技术,特别涉及在通信电源中不同功率整流器混插并联供电技术方案。
背景技术
[0002]自国资委召开中央企业节能减排工作会议以来,节能减排已经成为衡量央企未来发展的重要指标。并且,随着国家节能减排政策的陆续推进,国内的三大运营商对节能需求越来越迫切,并相继启动了通信设备的节能改造,在设备采购上愈发重视产品的节能指标,对运营商而言,节能减排更是一次成本革命。现阶段,国内电信市场日趋平稳、饱和,在缺乏“杀手锏”业务刺激用户消费的情况下,进一步降低能耗、节约成本已经成为电信企业提升利润的有效途径。
[0003] 三大运营商目前在网通信电源数量累计超过100万端,通信网络的主设备、动力系统、机房空调等设备的数量也在日益递增。有的设备已经运行多年,能耗居高不下,逐渐满足不了运营商日益增长的节能减排需求。所以,降低通信电源的能耗,对整个通讯领域的节能减排能起到巨大的推进作用。不仅可以为运营商优化CAPEX,降低0ΡΕΧ,更能体现运营商和所有设备制造商的企业社会责任。
[0004] 随着通信电源技术的发展,整流器模块转换效率得到了巨大的提升,出现了 96%以上转换效率的高效整流器模块。由于供电应用场景的多样性,对高效整流器模块也有不同功率等级的要求,如在BBU+RRU室外供电或普通机房供电的应用场景下,只需要几十到几百安的供电电流即可;而在核心网大电源的应用场景下,就需要通信电源能够提供几千安的供电电流。供电应用场景的多样性,促进了整流器功率等级的系列化,大多数厂家都能够提供一系列的不同功率等级的整流器,以适应这种对供电电流大小的复杂需求。
[0005] 然而,在现网的大多数应用场景下,都是由同一种功率等级的整流器组成一套供电系统,来满足负载供电需求的。这就会出现在某些场景下,实际负载需要的供电电流和供电系统提供的额定输出电流,存在较大的不匹配,造成运营商购买设备资金投入的浪费,同时,也会引起运营维护成本增加、占地费用增加等一系列的投资浪费行为。
[0006] 基于此种情况,运营商为了优化资金投入和回报率,提出了不同功率等级整流器混插并联工作的应用设想。然而此种应用需求,由于技术上还存在较多的难题需要攻克,目前业界尚未看到有完全支持此应用需求的产品投入市场。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题是,提供一种不同功率整流器混插系统的节能实现方法和装置,在保证系统安全可靠的前提下,节能效果的最大化。
[0008] 为了解决上述技术问题,本发明公开了一种不同功率整流器混插系统的节能实现方法,包括:
[0009] 获取工作相关的输入信息,识别整流器类型;
[0010] 确定各整流器的开关机控制方式;
[0011] 根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启。
[0012] 可选地,上述方法中,所述工作相关的输入信息包括但不限于如下信息:
[0013] 相关参数信息、实时数据信息和实时告警信息
[0014] 可选地,上述方法中,根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机的过程如下:
[0015] 选择所要开机或关机的整流器型号;
[0016] 统计交流三相的相电流,以及交流三相上所要开机或关机的整流器已开机时间;
[0017] 根据所述交流三相的相电流及交流三相的整流器已开机时间,对交流三相的整流器进行已开机时间排序;
[0018] 按照已开机时间排序轮换开机或关机控制,其中,关机控制时,将已开机时间排序中已开机时间最长的整流器进行关机操作,开机控制时,将关机状态的整流器中已开机时间排序中已开机时间最短的整流器进行开机操作。
[0019] 可选地,上述方法中,开关机操作前选择整流器型号指:
[0020] 依据不同型号的整流器之间的功率比分配每种功率等级的整流器的工作时间,使整流器的开机机会与整流器的功率成正比。
[0021] 可选地,上述方法中,根据所述交流三相的相电流及交流三相的整流器已开机时间,对交流三相的整流器进行已开机时间排序指:
[0022] 针对轮换开机,首先按每相的相电流从小到大排序,当相电流相等时,按整流器已开机时间从小到大排序;
[0023] 针对轮换关机,首先按每相的相电流从大到小排序,当相电流相等时,按整流器已开机时间从大到小排序。
[0024] 可选地,上述方法中,所述轮换开关机控制中轮换开机过程如下:
[0025] 从第一相位至第三相位,依次查找满足开启条件的设定型号的整流器,直到查找到满足开启条件设定型号的第一个整流器时,开启所查找到的整流器,并结束本次轮换开机过程。
[0026] 可选地,上述方法中,所述轮换开关机控制中轮换关机过程如下:
[0027] 从第一相位至第三相位,依次查找满足关闭条件的设定型号的整流器,直到查找到满足关闭条件的设定型号的第一个整流器时,关闭所查找到的整流器,并结束本次轮换关机过程。
[0028] 可选地,上述方法中,负载变化轮换的过程如下:
[0029] 当负载突然变大时,进行轮换开机控制,在轮换开机控制中相电流统计时不做任何处理;
[0030] 当负载突然变小时,先计算带载率、再根据计算得到的带载率和每个型号的整流器的额定输出电流确定允许关闭的最大型号的整流器,对所确定的允许关闭的最大型号的整流器进行轮换关机操作,其中,带载率计算的分子取整流器输出总电流和负载电流的最大值,带载率计算的分母为正常开机的整流器额定输出电流之和。
[0031] 可选地,上述方法中,周期轮换的过程如下:
[0032] 每当轮换周期到达时,根据关机原则,确定待关机的整流器;
[0033] 根据开机原则开启一个或多个整流器,当开启的整流器输出功率足够后,直接关闭所确定的待关机的整流器。
[0034] 可选地,上述方法中,人工维护检测的过程如下:
[0035] 根据地址顺序依次开关整流器,根据事先确定的整流器开关机控制方式,进行整流器控制,当控制方式为开机或不控制时,强制开启一台整流器;当控制方式为关机时,计算关闭待关机整流器后的带载率,当所述带载率小于设定比率,关闭该整流器,当所述带载率大于等于设定比率,则不关闭该整流器。
[0036] 本发明还公开了一种不同功率整流器混插系统,该系统包括:
[0037] 第一单元,获取工作相关的输入信息,识别整流器类型;
[0038] 第二单元,确定各整流器的开关机控制方式;
[0039] 第三单元,根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启。
[0040] 本发明还公开了一种不同功率整流器混插系统的节能装置,该装置包括嵌入式芯片、总线单元以及继电器,其中:
[0041] 嵌入式芯片通过总线单元获取工作相关的输入信息,识别整流器类型,以及通过总线单元确定各整流器的开关机控制方式,并根据各整流器的开关机控制方式,利用继电器轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启。
[0042] 本申请技术方案针对在通信电源中不同功率整流器混插并联供电的应用场景,提出一种新的控制方法,攻克了在该领域最关键的节能轮换控制算法难题。本申请技术方案采用的全新的节能控制策略,实现在保证系统安全可靠的前提下,节能效果的最大化。另夕卜,本申请技术方案能够实现不同功率的整流器混插管理,在保证负载和电池供电的情况下,使整流器尽量保持在效率高点,同时尽量关掉多余模块,减少空载损耗,实现节能管理。在控制整流器开关机时,首先保证不同功率的整流器都有机会参与轮换,在此基础上保证三相平衡,其次保证每个模块的工作时间尽量均衡,延长模块的使用寿命,提高系统的可靠性。
附图说明
[0043] 图1为本发明关键实现步骤的示意图;
[0044] 图2为轮换开机实现的流程图;
[0045] 图3为轮换关机实现的流程图;
[0046] 图4为负载变化轮换实现的流程图;
[0047] 图5为周期轮换实现的流程图;
[0048] 图6为人工维护检测整流器轮换实现的流程图。
具体实施方式
[0049] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
[0050] 实施例1
[0051] 针对现有技术问题,本发明人考虑到如下四个方面:
[0052] I)可以采用整流器工作时间比的概念,根据整流器的功率比分配每种功率等级的整流器的工作时间,使大功率的整流器可以有更多的机会处于开机状态,而小功率的整流器开机的机会相对少一些。这样做,既能尽量开大功率的整流器,使开启的模块数量尽量少,减少空载损耗,又能使每种功率等级的整流器都有机会参与轮换,使每个1¾块的工作时间尽量均衡,延长模块的使用寿命。
[0053] 2)可以采用每相上额定电流统计的方式,计算三相的带载情况,优先控制系统三相平衡。根据整流器的额定输出情况,而不是每相上的整流器数量,控制三相平衡,可以适应不同功率整流器随意插入任意槽位的情况,不限制整流器插入的槽位。
[0054] 3)负载突变,能够根据不同功率整流器的相对工作时间、三相平衡原则、单个模块工作时间均衡原则,自动控制模块开启和关闭,可以在保证负载和电池供电的情况下,使整流器尽量保持在效率高点,同时保证每个模块的工作时间尽量均衡,延长模块的使用寿命。
[0055] 4)周期轮换时,根据关机原则,首先找到下一个需要关机的模块,然后根据开机原则开启一个或多个模块,当开启的模块输出功率足够后,直接关闭之前找到的需要关机的模块,可以既保证模块能够轮换工作,又保证系统的安全运行。
[0056] 基于上述思想,本实施例提供一种不同功率整流器混插系统的节能实现方法,其实现过程如图1所示,具体包括如下步骤100至600。
[0057] 步骤100,获取工作相关的输入信息,识别整流器类型。
[0058] 此步骤的操作可采用模块化设计思想,首先获取工作相关的输入信息,例如,相关参数信息、实时数据信息、实时告警信息等。而获取输入信息的方法,不仅限于直接信息获取的方式,还可以根据获取的信息进行综合判断,得出更详细的信息。
[0059] 另外,还需要完成不同功率整流器类型的识别,具体可以采用硬件特性信号的方式完成识别,也可以采用软件获取通讯数据的方式完成识别,如软件通过通讯方式获取整流器的厂家信息,然后根据厂家信息完成不同功率整流器的类型识别,记录每个整流器的额定输出电流等信息。
[0060] 步骤200,确定各整流器的开关机控制方式。
[0061] 根据负载电流和电池电流的实时值计算系统需要输出的电流值,然后结合系统中已开启整流器的额定输出电流值,计算得到系统需要补充输出或者减少输出的电流值。如果系统出现异常状况(如电池熔丝断开,电池电流检测异常,交流停电等),或者系统当前输出电流不够,或者已开机的模块数目(即已开机的整流器数目)没有达到最小开机数设置,则可确定整流器的开关机控制方式为开机。如果系统没有异常状况,并且系统输出电流足够,并且已开机的模块数目达到了最小开机数设置,则可确定模块的开关机控制方式为关机。如果不是上述的控制方式为开机或控制方式为关机的情况下,认为整流器的开关机控制方式为不控制。
[0062] 步聚300,根据各整流器的开关机控制方式,实现轮换开关机。
[0063] 本实施例中,开关机控制过程的实现包括如下关键流程:
[0064] 首先,进行开关机前的整流器型号选择。
[0065] 为减少空载损耗,需要使开启的整流器数量尽量少,所以需要尽量开大功率的整流器。同时,需要使每个型号的整流器都有机会参与轮换。本申请在实现上,采用整流器工作时间比的概念,根据整流器的功率比分配每种功率等级的整流器的工作时间,使大功率的整流器可以有更多的机会处于开机状态,而小功率的整流器开机的机会相对少一些,也就是说,依据不同型号的整流器之间的功率比分配每种功率等级的整流器的工作时间,使整流器的开机机会与整流器的功率成正比。这样做,既能尽量开大功率的整流器,使开启的整流器数量尽量少,减少空载损耗,又能使每种功率等级的整流器都有机会参与轮换,使每个整流器的工作时间尽量均衡,延长整流器的使用寿命。
[0066] 本申请中,系统为每个整流器都维护一个开机时间计时,计时间隔可以预先设定好,例如以分钟为单位累加。整流器开机时间在整流器处于正常工作并且开机状态时计时,在整流器通讯断或不在位时清零,在整流器关机或故障状态等其它状态时保持。每个型号的整流器的总工作时间,是该型号所有存在的整流器的开机计时的累加。
[0067] 开关机前的整流器型号选择就是根据每个型号的整流器的平均工作时间进行排序,当某型号的整流器不存在或者该型号没有可开启/可关闭的整流器时,强制将该类整流器排序到最后。否则,根据每个型号的整流器的总工作时间除以该型号正常工作的整流器数量,得到该型号整流器的平均工作时间,然后除以预先设定好的该型号整流器的功率t匕,得到最终的相对开机时间比。最后,根据每个型号整流器的相对开机时间比排序,找到开机时间最短的整流器型号,确定为下个需要开机的整流器型号。找到开机时间最长的整流器型号,确定为下个需要关机的整流器型号。
[0068] 在轮换关机处理中,还需要根据负载率找出允许关闭的最大型号。
[0069] 其次,进行交流三相的相电流统计。
[0070] 分别获取交流三相上的相电流,所述相电流为交流某相上正常工作且开机的整流器的额定输出电流之和。在轮换开机的处理中,负载变化引起的正常轮换情况下,相电流不做任何处理。周期轮换情况下,如果某相上存在在本轮轮换中需要关闭的整流器,则该相的相电流需要减去在本轮轮换中需要关闭的整流器的额定输出电流,以保证轮换后仍然维持二相平衡的状态。
[0071] 在轮换关机的处理中,如果某相上存在需要最优先关机的型号的整流器,且这些整流器中存在处于开机状态的整流器,则将该相的相电流加上一个相对的值,使该相上的整流器更容易在后续的排序中优先关机,解决由于三相平衡原则导致低功率等级的整流器较难关机的问题。所述相电流加上的相对值的选取原则为:不小于当前在线的整流器最大额定输出电流。当所有相上都不存在满足条件的整流器时,不进行相电流的调整,依靠后面的已开机时间统计来辅助完成排序。
[0072] 然后,进行交流三相的整流器已开机时间统计。
[0073] 在轮换开机的处理中,需要获取交流三相上的整流器最短已开机时间。在轮换关机的处理中,需要获取交流三相上的整流器最长已开机时间。
[0074] 分别获取交流三相上的整流器已开机时间,包括以下三个步骤:
[0075] I)在轮换开机处理中,根据支持的整流器型号,分别统计某相上指定型号的处于关机状态的整流器最短已开机时间。在轮换关机处理中,根据支持的整流器型号,分别统计某相上指定型号的处于开机状态的整流器最长已开机时间。
[0076] 2)由于某相上不一定有满足要求的指定型号的整流器,所以交流三相的整流器已开机时间统计还需要根据整流器型号进行调整。根据已确定的整流器型号的优先级,遍历某相上所有型号的整流器,然后调整指定相整流器已开机时间,加上不同的时间基准,使存在指定型号整流器的相位上的相对已开机时间最符合要求。即在轮换开机处理中,存在指定型号整流器的相位上的相对已开机时间最短;在轮换关机处理中,存在指定型号整流器的相位上的相对已开机时间最长。
[0077] 3)输出最终的交流三相上的整流器相对已开机时间。
[0078] 之后,进行交流三相的整流器开关机优先级排序。
[0079] 在轮换开机的处理中,首先按每相的相电流从小到大排序。当相电流相等时,将关机状态的整流器按整流器已开机时间从小到大排序,其中,已开机时间最短的整流器优先进行开机操作。
[0080] 在轮换关机的处理中,首先按每相的相电流从大到小排序。当相电流相等时,将开机状态的整流器按整流器已开机时间从大到小排序,其中,已开机时间最长的整流器优先进行关机操作。
[0081 ] 最后,进行轮换开关机控制。
[0082] 在前面排序的基础上,完成需要控制开关机的整流器寻找。
[0083] 先来介绍轮换开机的处理过程,该过程主要是从第一相位至第三相位,依次查找满足开启条件的设定型号的整流器,直到查找到满足开启条件设定型号的第一个整流器时,开启所查找到的整流器,并结束本次轮换开机过程,具体分为如下几个步骤:
[0084] I)首先选择第一个相位,在第一个相位上找第一个型号的整流器。
[0085] 2)如果找到,则进行开机处理,流程结束。
[0086] 3)如果找不到,则重新在第一个相位上找第二个型号的整流器。直到所有型号的整流器都被寻找。
[0087] 4)如果还找不到,则只能选择第二个相位,然后重复步骤I〜3。
[0088] 5)如果三个相位都找不到,则认为确实没有可开机的整流器,流程结束。
[0089] 下面再介绍轮换关机的处理过程,该过程主要从第一相位至第三相位,依次查找满足关闭条件的设定型号的整流器,直到查找到满足关闭条件的设定型号的第一个整流器时,关闭所查找到的整流器,并结束本次轮换关机过程,具体分为如下几个步骤:
[0090] I)首先选择第一个相位,在第一个相位上找第一个型号小于允许关闭的最大型号的整流器。
[0091] 2)如果找到,则进行关机处理,流程结束。
[0092] 3)如果找不到,重新在第一个相位上找第二个型号小于允许关闭的最大型号的整流器。直到所有型号小于允许关闭的最大型号的整流器都被寻找。
[0093] 4)如果还找不到,则只能选择第二个相位,然后重复步骤I〜3。
[0094] 5)如果三个相位都找不到,则认为确实没有可关机的整流器,流程结束。
[0095] 找到需要控制开关机的整流器后,执行相应的开关机控制即可。
[0096] 步骤四,实现负载变化轮换。负载变化包括负载突然变大和负载突然变小,分别对应前面的轮换开机和轮换关机流程。
[0097] 当负载突然变大(即负载的增加率超过第一设定值),需要开启整流器时,根据前面所述的轮换开机流程找到需要控制开启的整流器,然后控制该整流器开启。需要注意的是,负载变化引起的轮换开机情况下,相电流统计时不做任何处理。
[0098] 当负载突然变小(即负载的减小率超过第二设定值),需要关闭整流器时,由于带载率的限制,不能随便关任意型号的整流器,允许关闭的最大型号需要根据带载率计算得至Li。在整流器的带载率计算时,由于电池可能充电,也可能放电,带载率计算的分子取整流器输出总电流和负载电流的最大值,即把电池放电的情况也考虑进去,保证开关机后整流器的输出能力足够。带载率计算的分母为正常开机的整流器额定输出电流之和。假设80%的带载率计算需要的电流,结合每个型号整流器的额定输出电流,确定允许关闭的最大型号。
[0099] 根据前面所述的轮换关机流程找到需要控制关闭的整流器,然后控制该整流器关闭,即可完成负载变小的轮换过程。
[0100] 步骤五,实现周期轮换开关。
[0101] 周期轮换要求强制开启整流器,并强制关闭整流器,使每个整流器的工作时间尽量均衡,延长整流器的使用寿命。周期轮换时,根据关机原则,首先找到下一个需要关机的整流器,然后根据开机原则开启一个或多个整流器,当开启的整流器输出功率足够后,直接关闭之前找到的需要关机的整流器,可以既保证整流器能够轮换工作,又保证系统的安全运行。所以,周期轮换的实现基础仍然是前面所述的轮换开关机实现。
[0102] 当轮换周期到时,置位周期轮换状态,首先找到下一个需要关机的整流器,然后强制开启一个整流器,启动周期轮换流程。寻找需要关机的整流器时,不受整流器的带载率限制,即可以关闭任意型号的整流器,也即在轮换关机流程中,允许关闭的最大型号不受限制。
[0103] 当周期轮换状态置起后,步聚200中确定模块的开关机控制方式时,系统中已开启整流器的额定输出电流值需减去待关机模块的额定输出电流值,这样系统自动变为需要补充输出电流的状态,直到系统的输出能力足够后,整流器的开关机控制方式才会变为关机,由此可以解决不同功率整流器间轮换时的安全性问题。
[0104] 在轮换开机流程中,周期轮换情况下,如果某相上存在在本轮轮换中需要关闭的整流器,则该相的相电流需要减去在本轮轮换中需要关闭的整流器的额定输出电流,以保证轮换后系统仍然维持三相平衡的状态。
[0105] 在周期轮换的退出上,当开启的整流器输出功率足够后,可以直接关闭之前找到的需要关机的整流器,周期轮换成功退出。当需要开机但是没有可开的整流器时,表示系统再无可开的整流器存在,周期轮换也正常退出。
[0106] 步骤六,实现人工维护检测。
[0107] 人工维护检测是中国移动节能规范要求的一种工作模式,主要是给用户演示整流器轮换用的。在整流器槽位和地址预先设定好一一对应关系的情况下,要求整流器能够按照槽位顺序开关一个周期。人工维护检测时,带载率和三相平衡都是次要的,主要是保证负载供电安全,并能够按照槽位顺序开关整流器。
[0108] 在人工维护检测实现上,进入整流器轮换前,所有整流器处于开机状态。首次进入整流器轮换时,获取需要输出的总电流,结合系统最小开机数设置,从最低地址开始依次保持低地址的整流器开启,直到满足系统输出要求后,其他整流器控制关闭。以此作为人工维护检测整流器轮换的初始状态。
[0109] 进入人工维护检测整流器轮换后,根据地址顺序依次开关整流器。根据步聚200确定的整流器开关机控制方式,进行整流器控制。当控制方式为开机或不控制时,强制开启一台整流器;当控制方式为关机时,计算关闭待关机整流器后的带载率,如果带载率大于等于设定比率(例如80%),则不允许关闭该整流器,如果带载率小于设定比率(例如80%),关闭该整流器。需要说明的是,根据带载率的计算结果判断是否允许关闭,如果允许关闭,才能关;如果不允许关闭,需要继续开,直到满足允许关闭条件为止。
[0110] 而人工维护检测整流器轮换的退出条件为:1)无可开的整流器;或2)所有整流器都已完成开关机轮换。两者为或的关系,即满足其中任意一种情况,即可正常退出人工维护检测整流器轮换。
[0111] 假设某不同功率整流器混插并联供电应用场景采用某公司的电源产品,系统容量为600A,配置4个48V/50A规格的第一功率模块和10个48V/40A规格的第二功率模块,负载大小为120A。
[0112] 下面,就详细地描述一下上述场景下实现不同功率整流器混插系统的节能过程。
[0113] 第一步,获取工作相关的输入信息,完成整流器类型识别。首先需要获取工作相关的输入信息,包括相关参数信息、实时数据信息、实时告警信息等。获取输入信息的方法,不仅包括直接信息获取的方式,还需要根据获取的信息进行综合判断,得出更详细的信息。
[0114] 另外,还需要完成不同功率整流器类型的识别,这里采用软件获取整流器厂家信息的方式完成识别,通过整流器厂家信息字符串的比较,完成不同功率整流器的类型识别,记录每个整流器的额定输出电流等信息。
[0115] 第二步,确定整流器的开关机控制方式。根据负载电流和电池电流的实时值计算系统需要输出的电流值,然后结合系统中已开启整流器的额定输出电流值,计算得到系统需要补充输出或者减少输出的电流值。如果系统出现异常状况(如电池熔丝断开,电池电流检测异常,交流停电等),或者系统当前输出电流不够,或者已开机的模块数目没有达到最小开机数设置,则可确定模块的开关机控制方式为开机。如果系统没有异常状况,并且系统输出电流足够,并且已开机的模块数目达到了最小开机数设置,则可确定模块的开关机控制方式为关机。非上述控制方式为开机或控制方式为关机的情况下,认为模块的开关机控制方式为不控制。
[0116] 第三步,进行轮换开机实现。
[0117] 具体地,轮换开机过程如图2所示,此部分实现的关键流程包括:
[0118] (I)开机前的整流器型号选择。
[0119] 首先根据每个型号的整流器的平均工作时间进行排序,当某型号的整流器不存在或者该型号没有可开启的整流器时,强制将该类整流器排序到最后。否则,根据每个型号的整流器的总工作时间除以该型号正常工作的整流器数量,得到该型号整流器的平均工作时间,然后除以预先设定好的该型号整流器的功率比,得到最终的相对开机时间比。最后,根据每个型号整流器的相对开机时间比排序,找到开机时间最短的整流器型号,确定为下个需要开机的整流器型号。
[0120] (2)交流三相的相电流统计。
[0121] 分别获取交流三相上的相电流,所述相电流为交流某相上正常工作且开机的整流器的额定输出电流之和。在轮换开机的处理中,负载变化引起的正常轮换情况下,相电流不做任何处理。周期轮换情况下,如果某相上存在在本轮轮换中需要关闭的整流器,则该相的相电流需要减去在本轮轮换中需要关闭的整流器的额定输出电流,以保证轮换后仍然维持三相平衡的状态。
[0122] (3)交流三相的整流器已开机时间统计。
[0123] 此流程需要获取交流三相上的整流器最短已开机时间。首先根据支持的整流器型号,分别统计某相上指定型号的处于关机状态的整流器最短已开机时间。然后根据已确定的整流器型号的优先级,遍历某相上所有型号的整流器,调整指定相整流器已开机时间,力口上不同的时间基准,使存在指定型号整流器的相位上的相对已开机时间最短。最后输出最终的交流三相上的整流器相对已开机时间。
[0124] (4)交流三相的整流器开关机优先级排序。
[0125] 首先按每相的相电流从小到大排序。当相电流相等时,按整流器已开机时间从小到大排序。
[0126] (5)轮换开关机控制。
[0127] 在前面排序的基础上,完成需要控制开机的整流器寻找,分为如下几个步骤:
[0128] I)首先选择第一个相位,在第一个相位上找第一个型号的整流器。
[0129] 2)如果找到,则进行开机处理,流程结束。
[0130] 3)如果找不到,则重新在第一个相位上找第二个型号的整流器。直到所有型号的整流器都被寻找。
[0131] 4)如果还找不到,则只能选择第二个相位,然后重复步骤I〜3。
[0132] 5)如果三个相位都找不到,则认为确实没有可开机的整流器,流程结束。
[0133] 第四步,进行轮换关机实现。
[0134] 具体地,轮换关机的过程如图3所示,此部分实现的关键流程包括:
[0135] (I)关机前的整流器型号选择。
[0136] 首先根据每个型号的整流器的平均工作时间进行排序,当某型号的整流器不存在或者该型号没有可关闭的整流器时,强制将该类整流器排序到最后。否则,根据每个型号的整流器的总工作时间除以该型号正常工作的整流器数量,得到该型号整流器的平均工作时间,然后除以预先设定好的该型号整流器的功率比,得到最终的相对开机时间比。最后,根据每个型号整流器的相对开机时间比排序,找到开机时间最长的整流器型号,确定为下个需要关机的整流器型号。
[0137] 并且,在轮换关机处理中,还需要根据负载率找出允许关闭的最大型号。
[0138] (2)交流三相的相电流统计。
[0139] 分别获取交流三相上的相电流,所述相电流为交流某相上正常工作且开机的整流器的额定输出电流之和。在轮换关机的处理中,如果某相上存在需要最优先关机的型号的整流器,且这些整流器中存在处于开机状态的整流器,则将该相的相电流加上一个相对的值,使该相上的整流器更容易在后续的排序中优先关机,解决由于三相平衡原则导致低功率等级的整流器较难关机的问题。所述相电流加上的相对值的选取原则为:不小于当前在线的整流器最大额定输出电流。当所有相上都不存在满足条件的整流器时,不进行相电流的调整,依靠后面的已开机时间统计来辅助完成排序。
[0140] (3)交流三相的整流器已开机时间统计。
[0141] 此流程需要获取交流三相上的整流器最长已开机时间。首先根据支持的整流器型号,分别统计某相上指定型号的处于开机状态的整流器最长已开机时间。然后根据已确定的整流器型号的优先级,遍历某相上所有型号的整流器,调整指定相整流器已开机时间,力口上不同的时间基准,使存在指定型号整流器的相位上的相对已开机时间最长。最后输出最终的交流三相上的整流器相对已开机时间。
[0142] (4)交流三相的整流器开关机优先级排序。
[0143] 首先按每相的相电流从大到小排序。当相电流相等时,按整流器已开机时间从大到小排序。
[0144] (5)轮换开关机控制。
[0145] 在前面排序的基础上,完成需要控制关机的整流器寻找,分为如下几个步骤:
[0146] I)首先选择第一个相位,在第一个相位上找第一个型号小于允许关闭的最大型号的整流器。
[0147] 2)如果找到,则进行关机处理,流程结束。
[0148] 3)如果找不到,重新在第一个相位上找第二个型号小于允许关闭的最大型号的整流器。直到所有型号小于允许关闭的最大型号的整流器都被寻找。
[0149] 4)如果还找不到,则只能选择第二个相位,然后重复步骤I〜3。
[0150] 5)如果三个相位都找不到,则认为确实没有可关机的整流器,流程结束。
[0151] 第五步,进行负载变化轮换实现。
[0152] 负载变化包括负载突然变大和负载突然变小,分别对应前面的轮换开机和轮换关机流程。
[0153] 当负载突然变大,需要开启整流器时,根据前面所述的轮换开机流程找到需要控制开启的整流器,然后控制该整流器开启。具体过程如图4所示。
[0154] 当负载突然变小,需要关闭整流器时,首先按80%的带载率计算需要的电流,结合每个型号整流器的额定输出电流,确定允许关闭的最大型号。然后根据前面所述的轮换关机流程找到需要控制关闭的整流器,最后控制该整流器关闭,即可完成负载变小的轮换过程。
[0155] 第六步,进行周期轮换实现。
[0156] 周期轮换要求强制开启整流器,并强制关闭整流器,使每个整流器的工作时间尽量均衡,延长整流器的使用寿命。
[0157] 具体地,周期轮换过程如图5所示,首先判断是否达到轮换周期,如果未达到,则不启动周期轮换流程。如果达到轮换周期,首先设置允许关闭所有类型的整流器,然后根据轮换关机流程,找到需要关机的整流器。如果找不到合适的整流器,则不启动周期轮换流程。如果找到需要关机的整流器,则记录下该整流器的序号,置位周期轮换状态,然后强制开启一个模块,启动周期轮换流程。
[0158]启动周期轮换流程后,本实施例第二步中确定整流器的开关机控制方式时,系统中已开启整流器的额定输出电流值需减去待关机模块的额定输出电流值,这样系统的控制方式自动变为开机,直到系统的输出能力足够后,控制方式才会变为关机。
[0159] 当控制方式为开机时,根据轮换开机流程,控制整流器开启。如果需要开机但是没有可开启的整流器,表示系统再无可开的整流器存在,清除周期轮换状态,退出周期轮换流程。当控制方式为关机时,直接关闭待关机整流器,然后清除周期轮换状态,退出周期轮换流程。
[0160] 第七步,人工维护检测实现。
[0161] 人工维护检测是中国移动节能规范要求的一种工作模式,主要是给用户演示整流器轮换用的。在整流器槽位和地址预先设定好一一对应关系的情况下,要求整流器能够按照槽位顺序开关一个周期。人工维护检测时,带载率和三相平衡都是次要的,主要是保证负载供电安全,并能够按照槽位顺序开关整流器。
[0162] 具体地,人工维护检测过程如图6所示,进入整流器轮换前,所有整流器处于开机状态。首次进入整流器轮换时,从低地址开始保持需要的整流器开启,其他整流器控制关闭。以此作为人工维护检测整流器轮换的初始状态,之后根据本实施例第二步中确定的整流器开关机控制方式,进行整流器控制。
[0163] 当控制方式为关机时,根据地址顺序,控制整流器依次关机。控制关机前需要计算关闭待关机整流器后的带载率,如果带载率大于设定比率(例如设定比率为80%),则不允许关闭该整流器。如果无可关整流器,或者控制方式为开机或不控制时,根据地址顺序,控制整流器依次开机。
[0164] 人工维护检测整流器轮换的退出条件为:1)无可开的整流器;或2)所有整流器都已完成开关机轮换。两者为或的关系,即满足其中任意一种情况,即可正常退出人工维护检测整流器轮换。
[0165] 实施例2
[0166] 本实施例提供一种不同功率整流器混插系统的节能实现装置,该装置至少包括如下四个单元。
[0167] 第一单元,获取工作相关的输入信息,识别整流器类型;
[0168] 其中,工作相关的输入信息包括但不限于如下信息:
[0169] 相关参数信息、实时数据信息和实时告警信息。
[0170] 第二单元,确定各整流器的开关机控制方式;
[0171] 第三单元,根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启;
[0172] 第四单元,对所有整流器进行人工维护检测。
[0173] 具体地,人工维护检测的过程是:根据地址顺序依次开关整流器,根据事先确定的整流器开关机控制方式,进行整流器控制,当控制方式为开机或不控制时,强制开启一台整流器;当控制方式为关机时,计算关闭待关机整流器后的带载率,当所述带载率小于设定比率,关闭该整流器,当所述带载率大于等于设定比率,则不关闭该整流器。
[0174] 具体地,上述第三单元,根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机的过程如下:
[0175] 选择所要开机或关机的整流器型号,其中,开关机操作前选择整流器型号指:依据不同型号的整流器之间的功率比分配每种功率等级的整流器的工作时间,使整流器的开机机会与整流器的功率成正比。
[0176] 统计交流三相的相电流,以及交流三相上所要开机或关机的整流器已开机时间;
[0177] 根据所述交流三相的相电流及交流三相的整流器已开机时间,对交流三相的整流器进行已开机时间排序;
[0178] 按照已开机时间排序轮换开机或关机控制,其中,关机控制时,将已开机时间排序中已开机时间最长的整流器进行关机操作,开机控制时,将关机状态的整流器中已开机时间排序中已开机时间最短的整流器进行开机操作。
[0179] 上述第三单元,根据交流三相的相电流及交流三相的整流器已开机时间,对交流三相的整流器进行已开机时间排序指:
[0180] 针对轮换开机,首先按每相的相电流从小到大排序,当相电流相等时,按整流器已开机时间从小到大排序;
[0181] 针对轮换关机,首先按每相的相电流从大到小排序,当相电流相等时,按整流器已开机时间从大到小排序。
[0182] 而轮换开关机控制中轮换开机过程如下:
[0183] 从第一相位至第三相位,依次查找满足开启条件的设定型号的整流器,直到查找到满足开启条件的设定型号的第一个整流器时,开启所查找到的整流器,并结束本次轮换开机过程;
[0184] 轮换开关机控制中轮换关机过程如下:
[0185] 从第一相位至第三相位,依次查找满足关闭条件的设定型号的整流器,直到查找到满足关闭条件的设定型号的第一个整流器时,关闭所查找到的整流器,并结束本次轮换关机过程。
[0186] 负载变化轮换的过程如下:
[0187] 当负载突然变大时,进行轮换开机控制,在轮换开机控制中相电流统计时不做任何处理;
[0188] 当负载突然变小时,先计算带载率、再根据计算得到的带载率和每个型号的整流器的额定输出电流确定允许关闭的最大型号的整流器,对所确定的允许关闭的最大型号的整流器进行轮换关机操作,其中,带载率计算的分子取整流器输出总电流和负载电流的最大值,带载率计算的分母为正常开机的整流器额定输出电流之和。
[0189] 周期轮换的过程如下:
[0190] 每当轮换周期到达时,根据关机原则,确定待关机的整流器;
[0191] 根据开机原则开启一个或多个整流器,当开启的整流器输出功率足够后,直接关闭所确定的待关机的整流器。
[0192] 实施例3
[0193] 本实施例介绍一种不同功率整流器混插系统的节能装置,该装置包括嵌入式芯片、总线单元以及继电器,其中:
[0194] 嵌入式芯片通过总线单元获取工作相关的输入信息,识别整流器类型,以及通过总线单元确定各整流器的开关机控制方式,并根据各整流器的开关机控制方式,利用继电器轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启。
[0195] 从上述实施例可以看出,本申请中需要完成不同功率整流器类型的识别,可以采用硬件特性信号的方式完成识别,也可以采用软件获取通讯数据的方式完成识别。根据识别结果,记录每个整流器的额定输出电流等信息。
[0196] 本申请技术方案,可自动确定整流器的开关机控制方式。根据负载电流和电池电流的实时值,以及系统的实际输出情况,确定系统的开关机控制方式。开关机控制方式划分为开机、关机和不控制三种状态。
[0197] 本申请技术方案,采用整流器工作时间比的概念,根据整流器的功率比分配每种功率等级的整流器的工作时间,使大功率的整流器可以有更多的机会处于开机状态,而小功率的整流器开机的机会相对少一些。这样做,既能尽量开大功率的整流器,使开启的整流器数量尽量少,减少空载损耗,又能使每种功率等级的整流器都有机会参与轮换,使每个整流器的工作时间尽量均衡,延长整流器的使用寿命。
[0198] 本申请技术方案,系统为每个整流器都维护一个开机时间计时。整流器开机时间在整流器处于正常工作并且开机状态时计时,在整流器通讯断或不在位时清零,在整流器关机或故障状态等其它状态时保持。每个型号的整流器的总工作时间,是该型号所有存在的整流器的开机计时的累加。
[0199] 本申请技术方案,采用每相上额定电流统计的方式,计算三相的带载情况,优先控制系统三相平衡。根据整流器的额定输出情况,而不是每相上的整流器数量,控制三相平衡,可以适应不同功率整流器随意插入任意槽位的情况,不限制整流器插入的槽位。
[0200] 本申请技术方案,交流三相的整流器已开机时间统计时,首先根据支持的整流器型号,分别统计某相上指定型号指定状态的整流器最短或最长已开机时间,然后根据优先级顺序调整指定相整流器已开机时间,使存在指定型号整流器的相位上的相对已开机时间最符合要求。
[0201] 本申请技术方案,负载突变,能够根据不同功率整流器的相对工作时间、三相平衡原则、单个整流器工作时间均衡原则,自动控制模块开启和关闭,可以在保证负载和电池供电的情况下,使整流器尽量保持在效率高点,同时保证每个整流器的工作时间尽量均衡,延长整流器的使用寿命。
[0202] 本申请技术方案,周期轮换时,根据关机原则,首先找到下一个需要关机的整流器,然后根据开机原则开启一个或多个整流器,当开启的整流器输出功率足够后,直接关闭之前找到的需要关机的整流器,可以既保证整流器能够轮换工作,又保证系统的安全运行。
[0203] 本申请技术方案,人工维护检测整流器轮换时,能够在保证负载供电安全的前提下,按照整流器地址顺序控制整流器依次开关。并且能够保证控制所有整流器轮换一圈,以初始轮换的状态结束人工维护检测整流器轮换,具有较高的用户演示效果。
[0204] 本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成,所述程序可以存储于计算机可读存储介质中,如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地,上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地,上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
[0205] 以上所述,仅为本发明的较佳实例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种不同功率整流器混插系统的节能实现方法,其特征在于,该方法包括: 获取工作相关的输入信息,识别整流器类型; 确定各整流器的开关机控制方式; 根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述工作相关的输入信息包括但不限于如下信息: 相关参数信息、实时数据信息和实时告警信息。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机的过程如下: 选择所要开机或关机的整流器型号; 统计交流三相的相电流,以及交流三相上所要开机或关机的整流器已开机时间; 根据所述交流三相的相电流及交流三相的整流器已开机时间,对交流三相的整流器进行已开机时间排序; 按照已开机时间排序轮换开机或关机控制,其中,关机控制时,将已开机时间排序中已开机时间最长的整流器进行关机操作,开机控制时,将关机状态的整流器中已开机时间排序中已开机时间最短的整流器进行开机操作。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,开关机操作前选择整流器型号指: 依据不同型号的整流器之间的功率比分配每种功率等级的整流器的工作时间,使整流器的开机机会与整流器的功率成正比。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,根据所述交流三相的相电流及交流三相的整流器已开机时间,对交流三相的整流器进行已开机时间排序指: 针对轮换开机,首先按每相的相电流从小到大排序,当相电流相等时,按整流器已开机时间从小到大排序; 针对轮换关机,首先按每相的相电流从大到小排序,当相电流相等时,按整流器已开机时间从大到小排序。
6.如权利要求3至5任一项所述的方法,其特征在于,所述轮换开关机控制中轮换开机过程如下: 从第一相位至第三相位,依次查找满足开启条件的设定型号的整流器,直到查找到满足开启条件设定型号的第一个整流器时,开启所查找到的整流器,并结束本次轮换开机过程。
7.如权利要求3至5任一项所述的方法,其特征在于,所述轮换开关机控制中轮换关机过程如下: 从第一相位至第三相位,依次查找满足关闭条件的设定型号的整流器,直到查找到满足关闭条件的设定型号的第一个整流器时,关闭所查找到的整流器,并结束本次轮换关机过程。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,负载变化轮换的过程如下: 当负载突然变大时,进行轮换开机控制,在轮换开机控制中相电流统计时不做任何处理; 当负载突然变小时,先计算带载率、再根据计算得到的带载率和每个型号的整流器的额定输出电流确定允许关闭的最大型号的整流器,对所确定的允许关闭的最大型号的整流器进行轮换关机操作,其中,带载率计算的分子取整流器输出总电流和负载电流的最大值,带载率计算的分母为正常开机的整流器额定输出电流之和。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,周期轮换的过程如下: 每当轮换周期到达时,根据关机原则,确定待关机的整流器; 根据开机原则开启一个或多个整流器,当开启的整流器输出功率足够后,直接关闭所确定的待关机的整流器。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,人工维护检测的过程如下: 根据地址顺序依次开关整流器,根据事先确定的整流器开关机控制方式,进行整流器控制,当控制方式为开机或不控制时,强制开启一台整流器;当控制方式为关机时,计算关闭待关机整流器后的带载率,当所述带载率小于设定比率,关闭该整流器,当所述带载率大于等于设定比率,则不关闭该整流器。
11.一种不同功率整流器混插系统,其特征在于,该系统包括: 第一单元,获取工作相关的输入信息,识别整流器类型; 第二单元,确定各整流器的开关机控制方式; 第三单元,根据各整流器的开关机控制方式,进行轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启。
12.—种不同功率整流器混插系统的节能装置,其特征在于,该装置包括嵌入式芯片、总线单元以及继电器,其中: 嵌入式芯片通过总线单元获取工作相关的输入信息,识别整流器类型,以及通过总线单元确定各整流器的开关机控制方式,并根据各整流器的开关机控制方式,利用继电器轮换开关机、负载变化轮换以及周期轮换开启。
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