CN107769188B - 开关电源并机系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关电源并机系统，包括：至少两个直流电源系统，其中，每个直流电源系统至少包括：切断保护单元、并机接入单元以及监控管理单元，所述至少两个直流电源系统通过各自的并机接入单元连接，其中，所述切断保护单元，用于检测负载的电流和将发生异常的直流电源系统从开关电源并机系统中断开保护；所述并机接入单元，用于输出负48V直流电；所述监控管理单元，用于信号采集和对所述切断保护单元、所述并机接入单元进行控制管理，解决了相关技术中电源并机系统在电源系统之间通讯中断时，容易出现多台系统给一组电池充电造成电池无法限流而损坏的问题，降低了电池损坏的可能性。

Description

开关电源并机系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种开关电源并机系统。

背景技术

现有通讯基站的供电能源包括市电、发电机、太阳能、风能、电池等，这些能源的转换和管理都是通过直流电源系统完成的，图1是根据相关技术中的直流电源系统的示意图，如图1所示，各种输入能源通过直流电源系统转换为负48V直流电，为负载供电和电池充电。所述直流电源系统包括：监控管理单元，功率输入分配单元，功率变换单元，功率输出分配单元。功率输入分配单元实现对不同输入能源进行接入、防护和分配，功率变换单元可以是AC/DC或者DC/DC单元，将输入能源转换为通讯基站用负48V直流电，功率输出分配单元实现负48V直流电的输出分配并接入电池和负载，监控管理单元收集功率输入分配单元、功率变换单元、功率输出分配单元的信息，并对他们进行管理控制。

现有的直流电源系统可以利用多种能源，包括市电、发电机、风能、太阳能、电池等，而且支持多种能源同时接入系统，如采用发电机和市电供电的油电系统，采用太阳能和发电机供电的光油系统，采用太阳能和发电机和风能供电的风光油系统。

现有的直流电源系统采用模块化设计，功率输入分配单元、功率变换单元、功率输出分配单元，都采用标准19英寸插箱设计，可以方便的接入和移除系统，特别的，功率变换单元采用模块化设计，且可以并联使用，在输入能源足够时，只需增加功率变换单元数量，即可提高系统的带载能力。

现有的直流电源系统还支持扩展的能源输入接入，如采用市电供电的系统，只需在系统中增加DC/DC功率变换单元，同时配置太阳能极板即可在不增加系统的基础上实现对太阳能的利用。在系统中再加入AC/DC单元，同时配置风机，即可在不增加系统的基础上实现对风能的利用。

目前，通讯基站存在的一个问题是：某些站点在前期建设完成后，后期需要增加负载，因此需要在利用旧电源系统的基础上，提供更大的带载能力。特别是对于以发电机为能源输入的站点，在进行负载扩容时，如果发电机功率不足且站点不方便利用太阳能和风能，或者站点原有电源系统受到系统空间、散热设备能力等限制，无法进行扩容，则需要额外增加发电机及电源系统，即需要两台或多台电源系统进行并机。多台电源系统并机，当相互之间通讯断时，容易出现多台系统给一组电池充电，从而造成电池无法限流而损坏。

因此，相关技术中电源并机系统在电源系统之间通讯中断时，容易出现多台系统给一组电池充电造成电池无法限流而损坏的问题，尚未提出解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种开关电源并机系统，以至少解决相关技术中电源并机系统在电源系统之间通讯中断时，容易出现多台系统给一组电池充电造成电池无法限流而损坏的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种开关电源并机系统，包括：至少两个直流电源系统，其中，每个直流电源系统至少包括：切断保护单元、并机接入单元以及监控管理单元，所述至少两个直流电源系统通过各自的并机接入单元连接，其中，

所述切断保护单元，所述切断保护单元的输出端与所述并机接入单元连接，用于检测负载的电流和将发生异常的直流电源系统从开关电源并机系统中断开保护；

所述并机接入单元，所述并机接入单元的输入端与所述切断保护单元连接，用于输出负48V直流电；

所述监控管理单元，分别与所述切断保护单元、所述并机接入单元连接，用于信号采集和对所述切断保护单元、所述并机接入单元进行控制管理。

优选地，所述每个直流电源系统还包括：功率输入分配单元、功率变换单元以及功率输出分配单元，其中，

所述功率输入分配单元，所述功率输入分配单元的输入端与能源输入连接，输出端与所述功率变换单元连接，用于对所述能源输入进行接入、防护和分配；

所述功率变换单元，所述功率变换单元的输入端与所述功率输入分配单元连接，输出端与所述功率输出分配单元连接，用于将所述能源输入转换为负48V直流电；

所述功率输出分配单元，所述功率输出分配单元的输入端与所述功率变换单元和电池连接，输出端与负载和所述切断保护单元连接，用于对负48V直流电的输出进行分配以及短路或过压保护。

优选地，所述功率输出分配单元的输出端包括负载空开、防护器件和电池空开，用于连接负载和电池，对所述负载进行供电和为所述电池充电。

优选地，所述切断保护单元包括分流器和接触器，用于检测负载的电流和将发生异常的直流电源系统从开关电源并机系统中断开保护。

优选地，所述监控管理单元还包括两路后台组网接口，用于后台组网，通过后台对直流电源系统进行监控管理。

优选地，所述监控管理单元，还包括一路通讯接口，用于所述至少两台直流电源系统并机时进行通讯。

优选地，所述监控管理单元，用于在电池完成充电后，控制所述功率输入分配单元断开所述能源输入，由所述电池为所述负载供电。

优选地，所述监控管理单元，用于当电池放电到电压低于预定值时，控制所述功率输入分配单元接入所述能源输入，通过所述能源输入对所述负载进行供电和为所述电池充电。

优选地，所述监控管理单元，用于当所述电池放电到电压低于所述预设值且所述能源输入不足时，根据预先设置的负载的优先级按照从低到高依次断开所述负载。

优选地，所述功率变换单元为AC/DC单元或者DC/DC单元。

通过本发明，开关电源并机系统，包括：至少两个直流电源系统，其中，每个直流电源系统至少包括：切断保护单元、并机接入单元以及监控管理单元，所述至少两个直流电源系统通过各自的并机接入单元连接，其中，所述切断保护单元，所述切断保护单元的输出端与所述并机接入单元连接，用于检测负载的电流和将发生异常的直流电源系统从开关电源并机系统中断开保护；所述并机接入单元，所述并机接入单元的输入端与所述切断保护单元连接，用于输出负48V直流电；所述监控管理单元，分别与所述切断保护单元、所述并机接入单元连接，用于信号采集和对所述切断保护单元、所述并机接入单元进行控制管理，解决了相关技术中电源并机系统在电源系统之间通讯中断时，容易出现多台系统给一组电池充电造成电池无法限流而损坏的问题，降低了电池损坏的可能性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术中的直流电源系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的两台电源系统并机的示意图；

图3是根据本发明优选实施例的两台电源系统并机的示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本发明实施例，提供了一种开关电源并机系统，图2是根据本发明实施例的两台电源系统并机的示意图，如图2所示，包括：至少两个直流电源系统，其中，每个直流电源系统至少包括：切断保护单元、并机接入单元以及监控管理单元，该至少两个直流电源系统通过各自的并机接入单元连接，其中，

该切断保护单元，该切断保护单元的输出端与该并机接入单元连接，用于检测负载的电流和将发生异常的直流电源系统从开关电源并机系统中断开保护；

该并机接入单元，该并机接入单元的输入端与该切断保护单元连接，用于输出负48V直流电；

该监控管理单元，分别与该切断保护单元、该并机接入单元连接，用于信号采集和对该切断保护单元、该并机接入单元进行控制管理。

图3是根据本发明优选实施例的两台电源系统并机的示意图，如图3所示，该每个直流电源系统还包括：功率输入分配单元、功率变换单元以及功率输出分配单元，其中，

该功率输入分配单元，该功率输入分配单元的输入端与能源输入连接，输出端与该功率变换单元连接，用于对该能源输入进行接入、防护和分配；

该功率变换单元，该功率变换单元的输入端与该功率输入分配单元连接，输出端与该功率输出分配单元连接，用于将该能源输入转换为负48V直流电；

该功率输出分配单元，该功率输出分配单元的输入端与该功率变换单元和电池连接，输出端与负载和该切断保护单元连接，用于对负48V直流电的输出进行分配以及短路或过压保护。

优选地，该功率输出分配单元的输出端包括负载空开、防护器件和电池空开，用于连接负载和电池，对该负载进行供电和为该电池充电。

优选地，该切断保护单元包括分流器和接触器，用于检测负载的电流和将发生异常的直流电源系统从开关电源并机系统中断开保护。

优选地，该监控管理单元还包括两路后台组网接口，用于后台组网，通过后台对直流电源系统进行监控管理。

优选地，该监控管理单元，还包括一路通讯接口，用于该至少两台直流电源系统并机时进行通讯。

优选地，该监控管理单元，用于在电池完成充电后，控制该功率输入分配单元断开该能源输入，由该电池为该负载供电。

优选地，该监控管理单元，用于当电池放电到电压低于预定值时，控制该功率输入分配单元接入该能源输入，通过该能源输入对该负载进行供电和为该电池充电。

优选地，该监控管理单元，用于当该电池放电到电压低于该预设值且该能源输入不足时，根据预先设置的负载的优先级按照从低到高依次断开该负载。

优选地，该功率变换单元为AC/DC单元或者DC/DC单元。

对于以发电机为能源输入的站点，在进行负载扩容时，当需要利旧电源，而发电机功率不足且站点不方便利用太阳能和风能，或者站点原有电源系统受到系统空间、散热设备能力等限制，无法进行扩容时，就需要另外的电源系统与其并机，提高基站电源系统带载能力。

本发明在传统直流电源系统中增加切断保护单元和并机接入单元，实现电源系统的并机。多台电源系统采用主从机制，通过RS485通讯，实现系统的统一管理、均流等，且当任一系统发生异常时，可以断开该系统，保证其他系统继续正常供电。如图3所示，每台电源系统包括监控管理单元、功率输入分配单元、功率变换单元、功率输出分配单元、切断保护单元、并机接入单元，每台电源系统还接有电池和负载，下面对各个单元进行详细说明。

该监控管理单元，分别接功率输入分配单元、功率变换单元、功率输出分配单元、切断保护单元，进行信号采集、电池管理、系统控制。监控管理单元包括一个RS485通讯接口，用于多台电源系统并机时进行通讯；还包括一个以太网接口和一个RS232接口，用于电源系统后台组网。

该功率输入分配单元，实现对不同输入能源的接入和分配。其输入端包含多路交流输入空开和防护器件及切换开关，还包含多路直流输入空开，用于接市电、发电机、太阳能、风能等能源输入，其输出端包含功率接口板，用于接功率变换单元。

该功率变换单元，包含AC/DC单元和DC/DC单元，可以将输入能源转换为通讯基站用负48V直流电。其输入端接功率输入分配单元，其输出端接功率输出分配单元。

该功率输出分配单元，实现负48V直流电的输出分配并接入电池和负载。其输入端接功率变换单元，其输出端包含负载空开、防护器件、电池空开，用于接负载和电池，还接切断保护单元。

该切断保护单元，包括分流器和接触器，用于实现负载电流检测和将异常电源系统从整个并机系统中断开保护。其输入端接功率输出分配单元，其输出端接并机接入单元。

该并机接入单元，用于实现负48V直流输出和多台电源系统的并机连接。其输入端接切断保护单元，其输出端用于多台电源系统的并机。

单台电源系统可以独立工作：市电、发电机、太阳能、风能等一种或者多种能源通过功率输入分配单元的输入空开及切换开关接入功率变换单元，经过AC/DC和DC/DC转化为负48V直流电，负48V直流电经过功率输出分配单元的空开接到负载和电池，为负载供电和电池充电。

当电池充满后，监控管理单元控制电源系统断开能源输入，由电池为负载供电，当电池放电到低电压时，监控管理单元控制电源系统接入能源输入，为负载供电和电池充电。电池参与能源循环，减少了发电机的运行时间，提高了发电机的带载率，减少了油耗；同时电池可以在太阳能充足时储存多余的太阳能，在太阳能不足时，电池放电，从而最大限度的使用太阳能资源。

当电池放电到低电压且能源输入不足时，电源系统可以按照负载重要程度进行下电保护，依次断开负载从而保护电池。

以上所有信息的采集、电池的管理、系统的控制都是通过监控管理单元实现的，监控管理单元还有1路以太网接口和1路RS232接口，用于实现后台组网，从而可以通过后台更方便的实现电源系统的监控和管理。

当单台电源系统受制于发电机容量或者系统空间、散热设备能力等，无法满足基站负载需求时，需要采用两台或者多台系统并机，电源系统的并机只需通过并机接入单元将两台或者多台系统的输出并连即可。

多台电源系统并机时，采用主从机制，即包括一台主机和多台从机，每台电源系统都有独立的发电机等能源输入，还有独立的负载和电池，主从机之间通过RS485通讯。

以发电机供电的两台直流电源系统的并机为例，两台电源系统一台是主机，另外一台是从机，主从机通过并机接入单元并连，主从机分别接有负载和电池，主从机监控管理单元通过RS485通讯，主机监控管理单元通过以太网或者RS232实现后台组网，可以在后台实时监控管理主机和从机相关信息。

在信息采集和控制方面：从机将采样的电源系统信息传给主机，主机根据收集到的信息，统一下发所有功率变换单元的输出电压和限流信号、油机的启停控制信号、电池管理信号和系统的上下电信号等，从机监控管理单元收到下发命令后，控制执行相关操作。

并机系统工作原理与单机系统类似：发电机输出的交流电通过各并机系统的功率输入分配单元，输出到功率变换单元，从而将能源转化为负48V直流电，负48V直流电通过功率输出分配单元接到负载和电池，为负载供电和电池充电，负48V直流电还可以通过并机接入单元的并连，输出到其他系统，为其他系统的负载供电和电池充电。

主机根据收集的本机信息和从机上传的从机信息，当负载电流和电池电流较大时，控制同时开启两台发电机；当负载电流和电池电流较小时，轮换控制开启一台发电机；当电池充满时，可以控制关闭两台发电机，利用电池为负载供电，当电池放电到低电压时，监控管理单元控制开启发电机，为负载供电和电池充电，从而减少发电机的运行时间，提高发电机的带载率，节约能源；还可以轮换利用两台发电机，避免一台发电机运行时间过长，减少维护成本。

当电池电压较低，且发电机异常时，为保护电池，主机根据主从机的负载的重要程度，可以分多次下电，断开负载，保护电池。

当主从机通讯异常时，各个电源系统按照单机工作模式，独自工作和控制管理，且当任一系统发生异常，特别是电池充电电流过大时，可以通过切断保护单元脱离系统，保证其他系统继续正常工作。

本发明实施例实现了多台直流电源系统的并机，提高基站电源系统带载能力和工作可靠性，还可以实现站点的负载扩容，且并机系统通讯断时，当某台系统出现电池过流等异常，可以断开该系统，保证其他系统继续正常工作。

本发明实施例的并机系统并不仅局限于2台系统的并机，本发明可以扩展应用到多台电源系统的并机。另外，本发明实施例的并机系统能源输入也并不局限于发电机，每台电源系统的能源输入都可以包含市电、发电机、太阳能、风能中的一种或者多种。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种开关电源并机系统，其特征在于，包括：至少两个直流电源系统，其中，每个直流电源系统至少包括：切断保护单元、并机接入单元以及监控管理单元，所述至少两个直流电源系统通过各自的并机接入单元连接，其中，

所述切断保护单元，所述切断保护单元的输出端与所述并机接入单元连接，用于检测负载的电流和将发生异常的直流电源系统从开关电源并机系统中断开保护；

所述并机接入单元，所述并机接入单元的输入端与所述切断保护单元连接，用于输出负48V直流电；

所述监控管理单元，分别与所述切断保护单元、所述并机接入单元连接，用于信号采集和对所述切断保护单元、所述并机接入单元进行控制管理；

其中，所述切断保护单元包括分流器和接触器，用于检测负载的电流和将发生异常的直流电源系统从开关电源并机系统中断开保护；

其中，所述每个直流电源系统还包括：功率输入分配单元、功率变换单元以及功率输出分配单元，其中，

所述功率输入分配单元，所述功率输入分配单元的输入端与能源输入连接，输出端与所述功率变换单元连接，用于对所述能源输入进行接入、防护和分配；

所述功率变换单元，所述功率变换单元的输入端与所述功率输入分配单元连接，输出端与所述功率输出分配单元连接，用于将所述能源输入转换为负48V直流电；

所述功率输出分配单元，所述功率输出分配单元的输入端与所述功率变换单元和电池连接，输出端与负载和所述切断保护单元连接，用于对负48V直流电的输出进行分配以及短路或过压保护；

所述监控管理单元，还包括一路通讯接口，用于所述至少两个直流电源系统并机时进行通讯；

所述监控管理单元，用于在电池完成充电后，控制所述功率输入分配单元断开所述能源输入，由所述电池为所述负载供电；还用于当电池放电到电压低于预定值时，控制所述功率输入分配单元接入所述能源输入，通过所述能源输入对所述负载进行供电和为所述电池充电；以及用于当所述电池放电到电压低于预设值且所述能源输入不足时，根据预先设置的负载的优先级按照从低到高依次断开所述负载。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述功率输出分配单元的输出端包括负载空开、防护器件和电池空开，用于连接负载和电池，对所述负载进行供电和为所述电池充电。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控管理单元还包括两路后台组网接口，用于后台组网，通过后台对直流电源系统进行监控管理。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，

所述功率变换单元为AC/DC单元或者DC/DC单元。