CN110943534A - 一种户外通信设备供电系统和供电方法 - Google Patents

一种户外通信设备供电系统和供电方法 Download PDF

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Abstract

一种户外通信设备供电系统和供电方法，包括各自独立成为一个部件的AC‑DC电源模块（10）、DC‑DC隔离电源模块（20）和通信信号处理设备（30），所述AC‑DC电源模块（10）包括AC配电模块（11）和与之连接的PFC电源模块（12），PFC电源模块（12）与DC‑DC隔离电源模块（20）连接。其优点是安装、维护方便且费用低。寿命大幅比传统电源供电方案延长。重量很轻与传统的方案相比，节省了AC‑DC电源模块到电池包的双向功率线缆，信号线缆的连接,尤其是IP65防水等级的大电流电缆连接,节省成本。跟传统的方案相比，减少了一个功能电路，成本降低、可靠性提高。

Description

一种户外通信设备供电系统和供电方法
技术领域
本发明涉及电源变换，涉及交流功率输入变换为直流功率输出以及直流功率输入变换为直流功率输出，尤指一种户外通信设备供电系统和供电方法。
背景技术
参见图2，现有技术的户外通信设备供电系统，包括AC配电模块1和AC-DC电源模块2，AC-DC电源模块2将AC配电模块1送来的交流电转换成-36－-58V DC供给通信信号处理设备3使用。一般还可以有充/放电电源4、电池包5等。AC-DC电源模块2通常包括输入电路、防雷电路、整流电路、EMI滤波器电路、功率因数校正电路、DC-DC 隔离变换电路等，把90～300V AC 变换成 -36～-58V DC。现有技术的这种户外通信设备供电系统中的AC-DC电源模块，电池包, 充/放电电源均相邻架空安装于高处。因而不可避免会产生如下缺点：
1，由于通信信号处理设备的功率要求比较大，一般在1000～3000W, 从AC 配电1到AC–DC电源模块2的距离受限制，一般不能超过70米，否则线的损耗过大，且配电线的成本会比较高。
2，AC-DC电源模块2与电池包5的合计重量可达30～50KG（主要是防水与自然散热的考虑导致体积无法做小，重量无法做轻）, 架空高空安装，拆卸、维护都很不方便。
3，AC-DC电源2模块平时要利用充/放电源4对电池包5的电池充电，当AC掉电时利用充/放电源4对电池包5的电池放电给通信信号处理设备供电； 所以AC-DC电源、电池包、通信信号处理设备之间会很多的功率线缆、信号线缆连接。AC-DC电源、电池包、通信信号处理设备都要做IP65的防水防护，所以防水处理不好做。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种户外通信设备供电系统和供电方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供一种户外通信设备供电系统，其特征在于：包括各自独立成为一个部件的AC-DC电源模块、DC-DC隔离电源模块和通信信号处理设备，所述AC-DC电源模块包括AC配电模块和与之连接的PFC电源模块，PFC电源模块与DC-DC隔离电源模块连接，所述PFC电源模块将AC配电来的交流电转换成电压350～800V DC，所述DC-DC隔离电源模块将350～800V DC转换成-36～-58V DC供给通信信号处理设备使用。
所述AC配电模块输入电压可以是单相交流电或三相交流电。相应的，其输出电压分别是350～450V DC或450～800V DC。
进一步地：
所述PFC电源模块包括输入电路、防雷电路、整流电路、EMI滤波器、辅助电源电路和功率因数校正电路。
所述DC-DC隔离电源模块包括防雷电路、辅助电源电路、变压器功率变换电路和整流滤波电路。
一、所述AC-DC电源模块10可以包括电池13及与之连接的电池BMS 14和电池充/放电模块15，电池充/放电模块15通过第三开关与PFC电源模块及DC-DC隔离电源模块20连接，且AC配电模块11通过第一开关与PFC电源模块12连接。
二、在上述系统的基础上，所述AC-DC电源模块亦可以包括有第二开关，第二开关连接PFC电源模块和电池充/放电模块15。
三、所述AC-DC电源模块还可以包括电池及与之连接的电池BMS 和电池充电模块，电池通过第四开关与PFC电源模块连接，PFC电源模块通过第五开关与电池充电模块连接，并且AC配电模块通过第一开关与PFC电源模块连接。
所述的三个开关可以是机械开关，也可以是电子开关, 开关可以以组合的形式存在。
所述DC-DC隔离电源模块将350～800V DC转换成-36～-58V DC是通过变压器隔离变换电路转换。
针对上述一种户外通信设备供电系统，本发明提供一种户外通信设备供电方法：
一．将AC-DC电源模块做成一个部件，DC-DC隔离电源模块做成另一部件；
二．将AC-DC电源模块安装在低处（地面）；一般是安装在AC 配电柜里面；
三．将DC-DC隔离电源模块架空安装在高处（亦可直接安装到通信信号处理设备里面）；
四．将AC-DC电源模块与DC-DC隔离电源模块使用线缆连接；
五．将DC-DC隔离电源模块与通信信号处理设备连接；
六．将电池、电池BMS和电池充/放电模块放置于与电网有直接电气连接的电网侧；
七．连接相关的电气线路，即可开始供电。
本发明的有益效果是：
1)本方案的电池包，PFC电源模块，电池的充电电源都是落地安装或者安装在低处。安装、维护方便且费用低。
2)DC-DC 隔离电源可以做到无电解电容设计，寿命大幅比传统电源供电方案延长。
3)DC-DC 隔离电源的体积可以做到很小，重量轻，甚至可以设计安装到通信信号处理设备里面。
4)与传统的方案相比，节省了AC-DC 电源模块到电池包的双向功率线缆，信号线缆的连接,尤其是IP65防水等级的大电流电缆连接,节省成本。
5)PFC电源模块还可以当作电池包的放电电源，跟传统的方案相比，减少了一个功能电路，成本可以降低，提高可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是本发明第一实施例的电气结构方框图。
图2是本发明第二实施例的电气结构方框图。
图3是本发明第三实施例的电气结构方框图。
图4是现有技术的户外通信设备供电系统电气结构方框图。
具体实施方式
参见图1、图2、图3，本发明一种户外通信设备供电系统，其特征在于：包括各自独立成为一个部件的AC-DC电源模块10、DC-DC隔离电源模块20和通信信号处理设备30，所述AC-DC电源模块10包括AC配电模块11和与之连接的PFC电源模块12，PFC电源模块12与DC-DC隔离电源模块20连接，所述PFC电源模块12将AC配电11来的交流电转换成电压350～800VDC，所述DC-DC隔离电源模块20将350～800V DC转换成-36～-58V DC供给通信信号处理设备30使用。
所述AC配电模块11输入电压可以是单相交流电或三相交流电。相应的，其输出电压分别是350～450V DC或450～800V DC。
在本发明的实施例中：
所述PFC电源模块12包括输入电路、防雷电路、整流电路、EMI滤波器、辅助电源电路和功率因数校正电路。
一、参见图1，在本发明的第一实施例中：
所述AC-DC电源模块10包括电池13及与之连接的电池BMS 14和电池充/放电模块15，电池充/放电模块15通过第三开关K3与PFC电源模块12及DC-DC隔离电源模块20连接，且AC配电模块11通过第一开关K1与PFC电源模块12连接。
工件原理：
1） 有AC电时，开关K1、K3闭合，PFC电源模块12把AC 转换成350～450V DC通过线缆送到DC-DC隔离电源模块20，DC-DC隔离电源模块20把350～450V DC 经变压器隔离变换，输出-36～-58V的DC 给通信信号处理设备30供电；电池充/放电模块15把350～450V DC直流电压变换为电池13所需要的电压与电流给电池13充电。
2）无AC电时，开关K1断开，K3闭合，电池充/放电模块15把电池13的电压变换成350～450V DC通过线缆送到DC-DC隔离电源模块20, DC-DC隔离电源模块20把350-450V DC 经变压器隔离变换，输出-36～-58V的DC 给通信信号处理设备30供电。
二、参见图2，在本发明的第二实施例中：
所述AC-DC电源模块10包括电池13及与之连接的电池BMS 14和电池充/放电模块15，电池充/放电模块15通过第二开关K2与PFC电源模块12连接，并通过第三开关K3与DC-DC隔离电源模块20连接，且AC配电模块11通过第一开关K1与PFC电源模块12连接。
工作原理如下：
1） 有AC电时，开关K1、K3闭合，K2 断开，PFC电源模块12把AC 转换成350～450V DC通过线缆送到DC-DC隔离电源模块20，DC-DC隔离电源模块20把350～450V DC 经变压器隔离变换，输出-36～-58V的DC 给通信信号处理设备30供电；电池充/放电模块15把350～450VDC直流电压变换为电池13所需要的电压与电流给电池13充电。
2） 无AC电时，开关K1、K3断开，K2闭合，电池充/放电模块15把电池13的电压变换成某一电压值后送入PFC 电源模块12，PFC电源模块输出350～450V DC通过线缆送到DC-DC隔离电源模块20, DC-DC隔离电源模块20把350-450V DC 经变压器隔离变换，输出-36～-58V的DC 给通信信号处理设备30供电。
参见图3，在本发明的第三实施例中：
所述AC-DC电源模块10包括电池13及与之连接的电池BMS 14和电池充电模块16，电池13还通过第四开关K4与PFC电源模块12连接，PFC电源模块12通过第五开关K5与电池充电模块16连接，并且AC配电模块11通过第一开关K1与PFC电源模块12连接。
工作原理如下：
1） 有AC电时，K1、K5闭合，K4 断开，PFC电源模块12把AC 转换成350～450V DC通过线缆送到DC-DC隔离电源模块20，DC-DC隔离电源模块20把350～450V DC 经变压器隔离变换，输出-36～-58V的DC 给通信信号处理设备30供电；电池充电模块16把350～450V DC直流电压变换为电池13所需要的电压与电流给电池13充电。
2） 无AC电时，K1、K5断开，K4闭合，PFC电源模块12当作电池13的放电电源，把电池13的电压变换成350～450V DC通过线缆送到DC-DC隔离电源模块20, DC-DC隔离电源模块20把350-450V DC 经变压器隔离变换，输出-36～-58V的DC 给通信信号处理设备30供电。
所述开关K1、K2、K3、K4、K5可以是机械开关，也可以是电子开关。
所述DC-DC隔离电源模块20将350～800V DC转换成-36～-58V DC是通过变压器隔离变换电路转换。
针对上述一种户外通信设备供电系统，本发明提供一种户外通信设备供电方法：
一．将AC-DC电源模块10做成一个部件，DC-DC隔离电源模块20做成另一部件；
二．将AC-DC电源模块10安装在低处（地面）；一般是安装在AC 配电柜里面；
三．将DC-DC隔离电源模块20架空安装在高处（亦可直接安装到通信信号处理设备里面）；
四．将AC-DC电源模块10与DC-DC隔离电源模块20使用线缆连接；
五．将DC-DC隔离电源模块20与通信信号处理设备30连接；
六．将电池13、电池BMS 14和电池充/放电模块15放置于与电网有直接电气连接的电网侧；
七．连接相关的电气线路，即可开始供电。
PFC电源模块12、电池BMS14、电池13、电池充/放电模块15和电池充电模块16是按照功能模块区分的。在实际的产品应用中，可以某几个功能模块设计到一起，任意组合，可以删除某些功能，也可以增加某些功能。
DC-DC隔离电源20内含防雷电路、辅助电源电路、变压器功率变换电路和整流滤波电路是按照功能模块区分的。在实际的产品应用中，可以某几个功能模块设计到一起，任意组合，可以删除某些功能，也可以增加某些功能。
当PFC电源模块12输入是单相交流电时，其输出电压是350～ 450V DC，当PFC电源模块12的输入是三相交流电时，其输出电压是450～800V DC。

Claims (8)

1.一种户外通信设备供电系统，其特征在于：包括各自独立成为一个部件的AC-DC电源模块（10）、DC-DC隔离电源模块（20）和通信信号处理设备（30），所述AC-DC电源模块（10）包括AC配电模块（11）和与之连接的PFC电源模块（12），PFC电源模块（12）与DC-DC隔离电源模块（20）连接，所述PFC电源模块（12）将AC配电（11）来的交流电转换成电压350～800V DC，所述DC-DC隔离电源模块（20）将350～800V DC转换成-36～-58V DC供给通信信号处理设备（30）使用。
2.根据权利要求1所述的一种户外通信设备供电系统，其特征在于：所述AC-DC电源模块（10）包括有电池（13）及与之连接的电池BMS （14）和电池充/放电模块（15），电池充/放电模块（15）通过第三开关（K3）与PFC电源模块（12）及DC-DC隔离电源模块（20）连接，并且AC配电模块（11）通过第一开关（K1）与PFC电源模块（12）连接。
3.根据权利要求2所述的一种户外通信设备供电系统，其特征在于：所述AC-DC电源模块（10）还包括有第二开关（K2），电池充/放电模块（15）通过第二开关（K2）与PFC电源模块（12）连接，并通过第三开关（K3）与DC-DC隔离电源模块（20）连接，并且AC配电模块（11）通过第一开关（K1）与PFC电源模块（12）连接。
4.根据权利要求1所述的一种户外通信设备供电系统，其特征在于：所述AC-DC电源模块（10）包括有电池（13）及与之连接的电池BMS （14）和电池充电模块（16），电池（13）通过第四开关（K4）与PFC电源模块（12）连接，PFC电源模块（12）通过第五开关（K5）与电池充电模块（16）连接，并且AC配电模块（11）通过第一开关（K1）与PFC电源模块（12）连接。
5.根据权利要求1所述的一种户外通信设备供电系统，其特征在于：所述开关（K1、K2、K3、K4、K5）是机械开关或是电子开关。
6.根据权利要求1所述的一种户外通信设备供电系统，其特征在于：所述PFC电源模块（12）包括输入电路、防雷电路、整流电路、EMI滤波器和功率因数校正电路。
7.根据权利要求1所述的一种户外通信设备供电系统，其特征在于：所述DC-DC隔离电源模块（20）将350～800V DC转换成-36～-58V DC是通过变压器隔离变换电路转换。
8.根据权利要求1所述的一种户外通信设备供电系统的供电方法，其特征在于包括如下步骤：
一．将AC-DC电源模块（10）做成一个部件，DC-DC隔离电源模块（20）做成另一部件；
二．将AC-DC电源模块（10）安装在低处；
三．将DC-DC隔离电源模块（20）架空安装在高处；
四．将AC-DC电源模块（10）与DC-DC隔离电源模块（20）使用线缆连接；
五．将DC-DC隔离电源模块（20）与通信信号处理设备（30）连接；
六．将电池（13）、电池BMS（14）和电池充/放电模块（15）放置于与电网有直接电气连接的电网侧；
七．连接相关的电气线路，即可开始供电。
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