CN107453590A - 通信电源系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了通信电源系统和装置，包括：高频开关电源模块、输入开关和输出开关；输入开关的输入端输入多路第一电压电源，输入开关的输出端与高频开关电源模块的输入端相连接，高频开关电源模块的第一输出端与输出开关的输入端相连接，输出开关的输出端与负载相连接；高频开关电源模块，用于将多路第一电压电源转换为多路第二电压电源；输出开关，用于将第二电压电源输出至所述负载。本发明提供的通信电源系统和装置，具有电源轻型化、高功率密度和一体化设计的优点，融合电源与配电部分，对解决目前变电站的通信电源问题极具现实意义。

Description

通信电源系统和装置

技术领域

本发明涉及通信电源技术领域，尤其是涉及通信电源系统和装置。

背景技术

通信电源系统是通信系统的心脏，稳定可靠的通信电源供电系统，是保证通信系统安全、可靠运行的关键，一旦通信电源系统故障引起对通信设备的供电中断，通信设备就无法运行，就会造成通信电路中断、通信系统瘫痪，从而造成极大的经济和社会效益损失。因此，通信电源系统在通信系统中占据十分重要的位置。

现役配网设备与传输网设备大多沿用DC-48V直流通信电源系统，传统的通信电源设备占用面积大，空间浪费严重，功率密度小，给220KV变电站与110KV变电站电源系统容量扩容造成实际困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供通信电源系统和装置，具有电源轻型化、高功率密度和一体化设计的优点，融合电源与配电部分，对解决目前变电站的通信电源问题极具现实意义。

第一方面，本发明实施例提供了通信电源系统，包括：高频开关电源模块、输入开关和输出开关；

所述输入开关的输入端输入多路第一电压电源，所述输入开关的输出端与所述高频开关电源模块的输入端相连接，所述高频开关电源模块的第一输出端与所述输出开关的输入端相连接，所述输出开关的输出端与负载相连接；

所述高频开关电源模块，用于将所述多路第一电压电源转换为多路第二电压电源；

所述输出开关，用于将所述第二电压电源输出至所述负载。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括监控器、输入接线端子和输出接线端子；

所述监控器，与所述高频开关电源模块的第二输出端相连接，用于监测并控制所述通信电源系统，并对所述通信电源系统进行设置、调试和操作；

所述输入接线端子，与所述输入开关相连接，用于将所述输入接线端子的输出端与所述输入开关的输入端相连接以提供电源进线接点；

所述输出接线端子，与所述输出开关相连接，用于将所述输出接线端子的输入端与所述输出开关的输出端相连接以提供负载分路输出接点。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述高频开关电源模块至少与两路所述输入开关相连接，且至少与十路所述输出开关相连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述高频开关电源模块包括若干整流模块，所述整流模块之间以及所述整流模块与监控器之间均通过CAN总线进行通信。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，每个所述输入开关分别与两个所述整流模块相连接，每个所述整流模块均与所述十路所述输出开关相连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第一电压电源为交流电或直流电中的任一种，且所述第一电压电源的输入电压为110V-240V，所述通信电源系统的容量为-48V/160A。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述高频开关电源模块为热插拔数字控制开关电源。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，每路所述输出分路均配有抗冲击磁吹断路器保护，每路输入分路均配有短路磁吹断路器保护。

第二方面，本发明实施例提供了通信电源装置，包括如上所述的通信电源系统，还包括用于安装并保护内部元件的电源系统壳体，所述电源系统壳体的高度不大于3U。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括用于将所述通信电源系统固定在所述电源系统壳体内部的可更换安装挂耳。

本发明提供了通信电源系统和装置，包括：高频开关电源模块、输入开关和输出开关；输入开关的输入端输入多路第一电压电源，输入开关的输出端与高频开关电源模块的输入端相连接，高频开关电源模块的第一输出端与输出开关的输入端相连接，输出开关的输出端与负载相连接；高频开关电源模块，用于将多路第一电压电源转换为多路第二电压电源；输出开关，用于将第二电压电源输出至所述负载。本发明提供的通信电源系统和装置，具有电源轻型化、高功率密度和一体化设计的优点，融合电源与配电部分，对解决目前变电站的通信电源问题极具现实意义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的通信电源系统示意图；

图2为本发明实施例提供的另一通信电源系统示意图；

图3为本发明实施例提供的整流模块示意图；

图4为本发明实施例提供的监控器示意图；

图5为本发明实施例提供的另一整流模块示意图。

图标：

10-高频开关电源模块；11-变换器；12-驱动器；13-脉宽调制电路；14-比较放大器；20-输入开关；30-输出开关；40-监控器；41-微处理器；42-存储芯片；43-监测模块；44-CAN总线接口；45-USB串口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现役配网设备与传输网设备大多沿用DC-48V直流通信电源系统，传统的通信电源设备占用面积大，空间浪费严重，功率密度小，给220KV变电站与110KV变电站电源系统容量扩容造成实际困难。基于此，本发明实施例提供的通信电源系统和装置，具有电源轻型化、高功率密度和一体化设计的优点，融合电源与配电部分，对解决目前变电站的通信电源问题极具现实意义。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的通信电源系统进行详细介绍。

老旧变电站通信电源设备改造主要有两种手段，一种是更换整台电源屏柜，另一种是加装小型电源变换器与电源分配装置。采用第一种更换整台通信电源设备的做法看似无可厚非，然而大部分中小型变电站内已无机柜预留空位，无法实现可靠的电源割接作业，而且电源设备浪费宝贵的安装机柜位置与柜内空间的问题也没有得到解决；采用加装小型电源变换器与电源分配装置的做法要略强于更换整台电源设备柜的做法，但是这种做法也存在不完美的地方，比如：电源设备体积还有压缩空间；还需要安装附属的电源分配装置；电源设备与分配装置之间还需要电气连接；两个设备之间要预留走线空间，与相应的电气安全间隙。以上两种做法都存在浪费人力物力，不能最大化屏柜安装空间使用效率等问题，为此，本发明实施例提供了一款小型化的容量最大可达DC-48V/160A的结构小于3U，可安装于19/21英寸标准机柜内的通信电源系统，该系统自身具备配电输出分路不少于10路。

图1为本发明实施例提供的通信电源系统示意图。

参照图1，通信电源系统包括高频开关电源模块10、输入开关20和输出开关30；

输入开关20的输入端输入多路第一电压电源，输入开关20的输出端与高频开关电源模块10的输入端相连接，高频开关电源模块10的第一输出端与输出开关的输入端相连接，输出开关30的输出端与负载相连接；

高频开关电源模块10，用于将多路第一电压电源转换为多路第二电压电源；

输出开关30，用于将第二电压电源输出至负载。

具体地，本发明提供的通信电源系统具备同时接入两路电源的能力，因此任意一路电源输入中断，不得影响传输设备正常运行。两路输入电源可任意接入交流或直流，并且满足宽电压设计,要求输入电压范围在110V～240V(交流或直流)。集成电源与电源分配单元于一体，总体积高度不大于3U，满足19英寸与21英寸标准机柜安装，因此体积轻型。

根据本发明的示例性实施例，还包括监控器30、输入接线端子和输出接线端子；

监控器30，与高频开关电源模块10的第二输出端相连接，用于监测并控制通信电源系统，并对通信电源系统进行设置、调试和操作；

输入接线端子，与输入开关20相连接，用于将输入接线端子的输出端与输入开关20的输入端相连接以提供电源进线接点；

输出接线端子，与输出开关30相连接，用于将输出接线端子的输入端与输出开关30的输出端相连接以提供负载分路输出接点。

具体地，本发明实施例提供的高频开关电源模块10可采用型号为EITEK-2000的电源模块，该EITEK整流模块是热插拔数字控制开关电源；该模块用于向蓄电池充电和向通信设备提供高质量的直流电源及类似的用途。整流模块可以单独工作也可以与其它整流模块一起并联均流工作，整流模块之间或整流模块与Smartpack监控器可以通过CAN总线进行通信。EITEK直流电源系统可以安装1U 21”或19”电源框(插5个或4个整流模块；或是2个EITEKDual整流模块)。

需要说明的是，主从控制程序均采用DSP数字控制技术，赋予监控器杰出的监测与控制特征。此技术的运用使元器件的数量减少了40％，并因此大大提高了其可靠性，使用寿命也大为增加，减少了故障率的发生。如图4所示，监控器40包括微处理器41、存储芯片42和监测模块43；存储芯片42，与微处理器相连接，用于将获取到的用户自定义信息进行存储，并将用户自定义信息发送给微处理器；监测模块43，与微处理器相连接，用于对电网、电源和负载进行状态监测得到状态监测信息，并将状态监测信息发送给微处理器；微处理器41，与告警装置相连接，用于根据状态监测信息判断电网、电源和负载的状态是否安全，并在不安全的情况下向告警装置发送告警信息。除此之外，监控器还包括拨码开关和CAN总线接口44；拨码开关，与微处理器相连接，用于设置监控器的CAN总线上的ID地址；CAN总线接口45，与微处理器相连接，用于通过CAN总线与高频开关电源模块中的整流模块进行通讯。为满足本地操作，监控器还包括USB串口45，与微处理器相连接，用于与其他计算机进行通讯以进行本地操作。

监测模块43包括电池监测模块、负载检测模块和系统监测模块；电池监测模块，与通信电源相连接，用于对电池的温度、电流进行测量得到电池状态信息，并将电池状态信息发送给处理器；负载监测模块，与负载接点相连接，用于对与电源连接的负载电流进行测量得到负载状态信息，并将负载状态信息发送给处理器；系统监测模块，用于测量通信电源系统的电压和电流得到系统状态信息，并将系统状态信息发送给处理器。

根据本发明的示例性实施例，如图2所示，高频开关电源模块10至少与两路输入开关20相连接，且至少与十路输出开关30相连接。

具体地，高频开关电源模块10利用了共谐振拓扑技术使得模块效率得到有效提升，因此使得整流模块的外形尺寸更紧凑小巧。本发明实施例提供的通信电源系统结构高度为3U，系统容量-48V/160A，并且集成有10个负载输出分路，是目前市场上没有过的高度集成化，高功率密度的集成式一体化通信电源系统。

根据本发明的示例性实施例，高频开关电源模块10包括若干整流模块，整流模块之间以及整流模块与监控器之间均通过CAN总线进行通信。

具体地，EITEK整流模块连接到CAN总线网上与控制器和其他的整流模块进行通信。如图3所示，整流模块包括变换器11、驱动器12、脉宽调制电路13和比较放大器14；变换器11，分别与电网和负载相连接，用于将电网接入的多路第一电压转换为多路第二电压输出以进行电压转换；比较放大器14，通过采样电路和负载相连接，用于检测第二电压变化，并将第二电压的变化与基准电压相比较得到误差电压，将误差电压经过放大发送给脉宽调制电路；脉宽调制电路13，与驱动器相连接，用于根据放大后的误差电压向比较放大器发送控制信号；比较放大器14，与变换器相连接，用于根据控制信号改变功率器件的占空比以调整第二电压的输出大小。这里，变换器11为方波脉宽调制PWM变换器或谐振型变换器。图5为一种实现方式，DC/DC变换器将电网接入的多路第一电压转换为多路第二电压输出以进行电压转换；PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)为脉宽调制电路13，图5中U_r为基准电压，R₁、R₂为采样电路。

本发明实施例提供的通信电源系统实现了即插即用连接系统，降低了安装成本，节省了安装时间。EITEK整流模块符合CE、UL要求，满足NEBS(Network Equipment-BuildingSystem，网络设备构建系统)认证，可以在全球范围安装使用，应用广泛。

需要说明的是，整流模块在首次热插入电源框的情况下，接受监控器下发的ID地址并进行保存，以使得再次插入后的所述ID地址不变。具体而言，当某个整流模块被第一次热插进电源机框中，Smartpack监控模块会分配下一个有效的的ID给此整流模块，ID编号从“01”开始。该ID编号(或总线地址)和整流模块的序列号被存储在整流模块和监控模块中。当某一个先前安装过的(热插的)整流模块再次插入电源机框中，Smartpack监控模块因“识别”该模块，会分配和以前同样的ID给整流模块。换句话说，即使将整流模块拔出或重新插入电源机框，该监控器和整流模块会“记得”被分配的ID和序列号。为了获得正确的ID，一次只能热插一个整流模块到相应的位置，并且按照ID的顺序开始，例如1，2，3等。该顺序编号在ID#6后就不是非常重要。

需要说明的是，由于Smartpack监控模块总是使用整流模块ID为01，02和03去分别监控交流电的相位L1、L2和L3的电压，因此该对应关系很重要。如果这些整流模块发生故障，整流模块ID为04，05和06将会自动取代之前的模块进行交流电压的监测。例如：如果将一个身份号码为02的整流模块插入相位L1里，将会造成监控模块误将L1当做L2去监控。因此会造成相位2的故障会上报为相位1的故障，产生告警混乱。

这里，监控器采用电池对称检测的方法检测-48V系统，电池对称检测是自动检测电池块之间不均衡的的一个电池监控方法。一个48V电池串的对称检测可以用以下三个不同的方法来实现：电池块测量，检测每个电池块电压；中点测量，检测每个电池串的中点到末端的电压；双中点测量，检测电池串的中点到两端的电压。中点测量法每个电池串需要有两根对称检测线；双中点测量法每个电池串需要有三根对称检测线，而电池块测量法每个电池串需要有五根对称检测线。如果组合式直流电源系统(48V)内有1-8串，每串为4个12V的电池块的话，就可以用电池对称检测功能来实现电池块之间的电压不平衡告警。告警电压是可以设置的。告警检测方法会根据不同的电池组数选择，也可以根据要求选择。

根据本发明的示例性实施例，每个输入开关20分别与两个整流模块相连接，每个整流模块均与十路输出开关30相连接。

根据本发明的示例性实施例，第一电压电源为交流电或直流电中的任一种，且第一电压电源的输入电压为110V-240V，通信电源系统的容量为-48V/160A。

根据本发明的示例性实施例，高频开关电源模块10为热插拔数字控制开关电源。

具体地，高频开关电源模块10为拥有热效管理的能力，前置两个高效的长的寿命保证气流从前向后流动，将散热器直接装配在铝合金机框内壁和两个互为独立的从前向后直通式风道设计使模块可以适应宽范围的工作环境，并因此使系统解决方案实现更为容易方便。

根据本发明的示例性实施例，每路输出分路均配有抗冲击磁吹断路器保护，每路输入分路均配有短路磁吹断路器保护。

本发明实施例提供了通信电源系统，具备10路分路输出功能，每路输出均具有抗冲击磁吹断路器保护功能；具有4支高频开关电源模块2+2冗余设计，支持在线热插拔，任意一支模块损坏不影响系统运行；具备同时接入两路电源的能力，两路电源任意接入交流或直流110～240V电压，输入分路配有放短路磁吹断路器保护；符合IEC标准19/21英寸的机柜安装需求，高度3U。本发明提供的通信电源系统和装置，具有电源轻型化、高功率密度和一体化设计的优点，融合电源与配电部分，对解决目前变电站的通信电源问题极具现实意义。

通信电源装置包括如上所述的通信电源系统，还包括用于安装并保护内部元件的电源系统壳体，电源系统壳体的高度不大于3U。

根据本发明的示例性实施例，还包括用于将通信电源系统固定在电源系统壳体内部的可更换安装挂耳。

本发明实施例提供的通信电源装置，与上述实施例提供的通信电源系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的通信电源系统和装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种通信电源系统，其特征在于，包括：高频开关电源模块、输入开关和输出开关；

所述输入开关的输入端输入多路第一电压电源，所述输入开关的输出端与所述高频开关电源模块的输入端相连接，所述高频开关电源模块的第一输出端与所述输出开关的输入端相连接，所述输出开关的输出端与负载相连接；

所述高频开关电源模块，用于将所述多路第一电压电源转换为多路第二电压电源；

所述输出开关，用于将所述第二电压电源输出至所述负载。

2.根据权利要求1所述的通信电源系统，其特征在于，还包括监控器、输入接线端子和输出接线端子；

所述监控器，与所述高频开关电源模块的第二输出端相连接，用于监测并控制所述通信电源系统，并对所述通信电源系统进行设置、调试和操作；

所述输入接线端子，与所述输入开关相连接，用于将所述输入接线端子的输出端与所述输入开关的输入端相连接以提供电源进线接点；

所述输出接线端子，与所述输出开关相连接，用于将所述输出接线端子的输入端与所述输出开关的输出端相连接以提供负载分路输出接点。

3.根据权利要求1所述的通信电源系统，其特征在于，所述高频开关电源模块至少与两路所述输入开关相连接，且至少与十路所述输出开关相连接。

4.根据权利要求3所述的通信电源系统，其特征在于，所述高频开关电源模块包括若干整流模块，所述整流模块之间以及所述整流模块与监控器之间均通过CAN总线进行通信。

5.根据权利要求4所述的通信电源系统，其特征在于，每个所述输入开关分别与两个所述整流模块相连接，每个所述整流模块均与所述十路所述输出开关相连接。

6.根据权利要求1所述的通信电源系统，其特征在于，所述第一电压电源为交流电或直流电中的任一种，且所述第一电压电源的输入电压为110V-240V，所述通信电源系统的容量为-48V/160A。

7.根据权利要求2所述的通信电源系统，其特征在于，所述高频开关电源模块为热插拔数字控制开关电源。

8.根据权利要求3所述的通信电源系统，其特征在于，每路所述输出分路均配有抗冲击磁吹断路器保护，每路输入分路均配有短路磁吹断路器保护。

9.一种通信电源装置，其特征在于，包括权利要求1-权利要求8任一项所述的通信电源系统，还包括用于安装并保护内部元件的电源系统壳体，所述电源系统壳体的高度不大于3U。

10.根据权利要求9所述的通信电源装置，其特征在于，还包括用于将所述通信电源系统固定在所述电源系统壳体内部的可更换安装挂耳。