CN104468134A - 通信电源系统效率提升方法 - Google Patents

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刘晓光
宋曦
马乐
苏斌
张帆
洪卫
任超
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State Grid Gansu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种通信电源系统效率提升方法，包括以下步骤：通过AD 转换模块采集电池组电流，判断电池充电状态为浮充；通过AD 转换模块采集开关电源模块实际输出电流，得到系统开关电源模块最大理论输出电流，计算得出电源系统当前负载率；计算当前所需开启模块数量，延时一段时间后进入轮休状态；监控模块下发指令到控制模块开关，调整模块开启数量为上述步骤3计算得到的所需开启模块数量，并开启延时；延时时间到，开启一台新模块，然后关闭一台原有模块，并开启新的延时，实时计算负载率，重新计算需开启的模块数量。达到降低通信电源能耗的目的。

Description

通信电源系统效率提升方法
技术领域
本发明涉及通信电源领域，具体地，涉及一种通信电源系统效率提升方法。
背景技术
通信电源通过近几十年的发展，从相控电源、硬开关高频开关电源，到零电压零电流切换的软开关高频开关电源，再到现在新型拓扑电路的高效率高频开关电源，通信电源的效率一路提升，从早期70%~80%的效率提升到近期的90%再到现在96%的系统效率，节能效果显著，为节能减排做出杰出贡献。近年来，运营商在通信基站中开始批量使用高效率通信电源。
目前，我国的通信网络中有上万百台交换机、几十万个移动基站，随着通信业的不断发展，通信网络设备数量不断增长，所需的电力等能源需求也日益增长。在通信机房中，通信设备用电量最大，其次是空调用电，作为直流通信电源用电量约占10%。通信机房来讲要进行节能减排，最核心部分是通信主设备，通信主设备能耗降低，直流供电系统的供电量也随之降低，空调的用电量随着机房整体发热量下降而随之降低。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种通信电源系统效率提升方法，以降低通信电源能耗的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种通信电源系统效率提升方法，包括以下步骤：
步骤1、通过AD 转换模块采集电池组电流，判断电池充电状态为浮充；
步骤2、通过AD 转换模块采集开关电源模块实际输出电流，得到系统开关电源模块最大理论输出电流，计算得出电源系统当前负载率；
步骤3、调整模块数量，使负载率调整到40%—80%之间，计算当前所需开启模块数量，延时一段时间后进入轮休状态；
步骤4、监控模块下发指令到控制模块开关，调整模块开启数量为上述步骤3计算得到的所需开启模块数量，并开启延时；
步骤5、延时时间到，开启一台新模块，然后关闭一台原有模块，并开启新的延时，重复执行步骤5直到负载率超出40%—80%区间；
步骤6、实时计算负载率，如超出40%—80%区间，则重新计算需开启的模块数量，然后在新的模块数量的条件下，继续以上述步骤4至步骤5的工作，实现轮休。
根据本发明的优选实施例，所述步骤5中开启一台新模块，然后关闭一台原有模块需要遵守先开后关原则，即在轮休状态下要关闭1 台本来开启的模块前，必须先开启1 台本来关闭的模块，并通过单独采集新开启模块的电压，来判断该模块确实开启后，才能关闭原有模块。
根据本发明的优选实施例，上述步骤1至步骤6中必须遵守模块故障跳出的原则、最少模块数原则、充电状态转换原则和交流异常保护原则。
根据本发明的优选实施例，所述故障跳出的原则，发现模块上传故障，或判断模块通讯故障，都要立即结束轮休状态恢复模块浮充状态，发现故障解除则重新倒计时进入新的轮休状态。
根据本发明的优选实施例，所述最少模块数原则，不论何时都要保证处于开启状态的模块数不少于2 台。
根据本发明的优选实施例，所述充电状态转换原则，轮休只有在浮充状态下才进行，当充电状态从浮充转为均充时，立即跳出轮休状态，当充电状态重新转为浮充状态后，重新倒计时进入新的轮休状态。
根据本发明的优选实施例，所述交流异常保护原则，实时监测交流供电状况，当发现交流出现超限、缺相等异常状态时，立即跳出轮休状态。当检测交流电恢复正常，重新倒计时进入新的轮休状态。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案通过电池组电流的采集，并依次为依据控制通信系统中各个模块的休眠和开启，从而降低了直流电量的消耗，达到降低通信电源能耗的目的。
达到提高开关电源效率的目的。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例所述的通信电源系统效率提升方法流程图；
图2本发明实施例所述的通信电源系统硬件的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种通信电源系统效率提升方法，包括以下步骤：
步骤1、通过AD 转换模块采集电池组电流，判断电池充电状态为浮充；
步骤2、通过AD 转换模块采集开关电源模块实际输出电流，得到系统开关电源模块最大理论输出电流，计算得出电源系统当前负载率；
步骤3、调整模块数量，使负载率调整到40%—80%之间，计算当前所需开启模块数量，延时一段时间后进入轮休状态；
步骤4、监控模块下发指令到控制模块开关，调整模块开启数量为上述步骤3计算得到的所需开启模块数量，并开启延时；
步骤5、延时时间到，开启一台新模块，然后关闭一台原有模块，并开启新的延时，重复执行步骤5直到负载率超出40%—80%区间；
步骤6、实时计算负载率，如超出40%—80%区间，则重新计算需开启的模块数量，然后在新的模块数量的条件下，继续以上述步骤4至步骤5的工作，实现轮休。
步骤5中开启一台新模块，然后关闭一台原有模块需要遵守先开后关原则，即在轮休状态下要关闭1 台本来开启的模块前，必须先开启1 台本来关闭的模块，并通过单独采集新开启模块的电压，来判断该模块确实开启后，才能关闭原有模块。
步骤1至步骤6中必须遵守模块故障跳出的原则、最少模块数原则、充电状态转换原则和交流异常保护原则。
故障跳出的原则，发现模块上传故障，或判断模块通讯故障，都要立即结束轮休状态恢复模块浮充状态，发现故障解除则重新倒计时进入新的轮休状态。
最少模块数原则，不论何时都要保证处于开启状态的模块数不少于2 台。
充电状态转换原则，轮休只有在浮充状态下才进行，当充电状态从浮充转为均充时，立即跳出轮休状态，当充电状态重新转为浮充状态后，重新倒计时进入新的轮休状态。
交流异常保护原则，实时监测交流供电状况，当发现交流出现超限、缺相等异常状态时，立即跳出轮休状态。当检测交流电恢复正常，重新倒计时进入新的轮休状态。
通信机房开关电源系统通过整流模块的并联输出，为通信设备提供稳定可靠的能量。出于通信电源系统的安全、可靠性考虑，系统容量采取整流模块冗余配置。开关电源系统容量配置的一般原则主要是根据通信站点现有负载的大小、后备蓄电池容量的大小并考虑系统安全等因数采取N+1 来进行系统容量的配置即整流模块的数量。我们以移动通信基站为例说明通信直流电源系统现状：目前移动现有负载一般在10 至45A 之间，配置两组500AH 蓄电池，蓄电池的充电限流值因供应商不同，其充电电流值也不同，一般为蓄电池组容量的0.1-0.15 倍，那么开关电源的最大输出电流约在195A，并考虑通信站点通信开关电源整流模块N+1 配置原则，大部分通信站点的开关电源系统配置4 至6 个容量为50A 的整流模块。但是，通信站点开关电源给蓄电池充电(均衡充电)的时间占整个运行时间的比例很小，绝大部分时间整流模块是处于仅给负载供电和补充蓄电池浮充运行所消耗的自放电。此时每个整流模块的输出电流很小，长期运行在低效率状态，开关电源自身的能耗比例增大，造成极大的能源浪费。开关电源整流模块的输出电流在其额定电流的40%-80%区间时，能量转换效率最高。利用开关电源整流模块休眠技术，根据系统当前的输出电流大小，自动调整整流模块的实际工作模块数量，使“在工作”的整流模块模块运行在效率高的区间，提高整流模块的能量转换效率，降低自身能量消耗，达到开关电源系统总体工作效率提高的目的。
整流模块硬件方案如图2所示，通过在整流模块内增设直流侧辅助电源，使整流模块在休眠时完全关闭主电路，保留控制电路工作，使整个模块处于休眠待机状态从而达到最佳的节能状态。采用休眠技术的整个模块内AC/DC模块，DC/DC 模块全部处于关闭状态。因此，整个模块休眠后，休眠状态下的模块总能耗只有5~15W,节能效果可提高30%。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种通信电源系统效率提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、通过AD 转换模块采集电池组电流，判断电池充电状态为浮充；
步骤2、通过AD 转换模块采集开关电源模块实际输出电流，得到系统开关电源模块最大理论输出电流，计算得出电源系统当前负载率；
步骤3、调整模块数量，使负载率调整到40%—80%之间，计算当前所需开启模块数量，延时一段时间后进入轮休状态；
步骤4、监控模块下发指令到控制模块开关，调整模块开启数量为上述步骤3计算得到的所需开启模块数量，并开启延时；
步骤5、延时时间到，开启一台新模块，然后关闭一台原有模块，并开启新的延时，重复执行步骤5直到负载率超出40%—80%区间；
步骤6、实时计算负载率，如超出40%—80%区间，则重新计算需开启的模块数量，然后在新的模块数量的条件下，继续以上述步骤4至步骤5的工作，实现轮休。
2.根据权利要求1所述的通信电源系统效率提升方法，其特征在于，所述步骤5中开启一台新模块，然后关闭一台原有模块需要遵守先开后关原则，即在轮休状态下要关闭1 台本来开启的模块前，必须先开启1 台本来关闭的模块，并通过单独采集新开启模块的电压，来判断该模块确实开启后，才能关闭原有模块。
3.根据权利要求1或2所述的通信电源系统效率提升方法，其特征在于，上述步骤1至步骤6中必须遵守模块故障跳出的原则、最少模块数原则、充电状态转换原则和交流异常保护原则。
4.根据权利要求3所述的通信电源系统效率提升方法，其特征在于，所述故障跳出的原则，发现模块上传故障，或判断模块通讯故障，都要立即结束轮休状态恢复模块浮充状态，发现故障解除则重新倒计时进入新的轮休状态。
5.根据权利要求3所述的通信电源系统效率提升方法，其特征在于，所述最少模块数原则，不论何时都要保证处于开启状态的模块数不少于2 台。
6.根据权利要求3所述的通信电源系统效率提升方法，其特征在于，所述充电状态转换原则，轮休只有在浮充状态下才进行，当充电状态从浮充转为均充时，立即跳出轮休状态，当充电状态重新转为浮充状态后，重新倒计时进入新的轮休状态。
7.根据权利要求3所述的通信电源系统效率提升方法，其特征在于，所述交流异常保护原则，实时监测交流供电状况，当发现交流出现超限、缺相等异常状态时，立即跳出轮休状态；
当检测交流电恢复正常，重新倒计时进入新的轮休状态。
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