CN112332466A - 一种供电设备及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种供电设备及控制方法,供电设备包括第一AC/DC单元和第二AC/DC单元,第一AC/DC单元的输入端和第二AC/DC单元的输入端连接至交流输入母线,第一AC/DC单元的输出端连接至第一直流输出母线,第一AC/DC单元为稳定输出的,第二AC/DC单元的输出端连接至第二直流输出母线;通过多个AC/DC单元输出至多条直流输出母线分别为不同负载供电,可以针对不同负载配置相应的母线电压,满足不同负载升压需求。供电设备还包括双向DC/DC单元和备电单元,双向DC/DC单元连接于各直流输出母线之间,备电单元输出端连接至第一直流输出母线,能够实现统一备电,统一管理。
Description
技术领域
本申请实施例涉及供电领域,并且更具体地,涉及供电设备及控制方法。
背景技术
随着第五代(5th generation,5G)系统通信技术的发展,站点的更深度覆盖和更多热点覆盖导致站点数量猛增,加上5G通讯设备功耗较大,站点电源系统的快速简单部署和节能降耗成为两大挑战。
大功率基站设备存在拉远能力不足、线缆损耗大等问题,现有技术通常通过提升供电母线的电压解决上述问题,然而,不同拉远负载的升压需求存在差异,现有的电源系统不能针对不同输出负载单独调压,导致供电母线的升压空间受限,供电效率不高。
发明内容
本申请实施例提供一种供电设备及控制方法,能够分别为不同的负载供电,优化端对端效率。
第一方面,提供了一种供电设备,包括:第一交流/直流AC/DC单元,所述第一AC/DC单元的输入端连接至交流输入母线,所述第一AC/DC单元的输出端连接至第一直流输出母线;第二AC/DC单元,所述第二AC/DC单元的输入端连接至所述交流输入母线,所述第二AC/DC单元的输出端连接至第二直流输出母线。
根据本申请实施例的方案,通过多个AC/DC单元输出至多条直流输出母线,多条直流输出母线能够独立输出,分别为不同类型负载供电,这种多母线供电方案可以针对不同类型负载配置相应的直流输出母线电压。
同时,对于远距离的负载而言,提升电压能够降低线损。而不同的负载的升压需求不同,这种多母线方案能够满足不同负载的升压需求,降低线损,实现端对端效率优化,提升拉远能力。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一直流输出母线与所述第二直流输出母线的电压不同。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第二AC/DC单元是输出可调的,以及所述供电设备还包括第一控制器,所述第一控制器用于确定所述第二直流输出母线上的直流电压,并根据所述直流电压调节所述第二AC/DC单元。
根据本申请实施例的方案,通过输出可调的AC/DC单元,能够根据需要灵活配置对应的直流输出母线电压,在负载发生变化时,能够及时调整直流输出母线电压,降低线损,提升拉远能力。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述供电设备还包括:双向直流/直流DC/DC单元,所述双向DC/DC单元连接于所述第一直流输出母线和所述第二直流输出母线之间。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述供电设备还包括第二控制器,所述第二控制器用于在确定所述第一AC/DC单元故障时,使能所述双向DC/DC单元,以通过第二直流输出母线向第一直流输出母线供电。
根据本申请实施例的方案,通过控制双向DC/DC单元,能够实现各直流输出母线之间的故障补位,进一步提高了供电的可靠性。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述供电设备还包括第三控制器,所述第三控制器用于在确定所述第一直流输出母线供电能力小于负载需求时,使能所述双向DC/DC单元,以控制所述第一直流输出母线和所述第二直流输出母线之间的功率补偿。
根据本申请实施例的方案,通过控制双向DC/DC单元,能够实现各直流输出母线间的能量调度,解决在现有站点上设备功率配置利用率不足的问题,实现小概率峰值场景的功率互补,实现单路配置低功率,降低设计成本,且功率调度可以提升单点故障容错率,提升供电可靠性。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一AC/DC单元为稳定输出的AC/DC单元,以及所述供电设备还包括:备电单元,所述备电单元的直流输出端与所述第一直流输出母线相连。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述供电设备还包括第四控制器,所述第四控制器用于在确定所述双向DC/DC单元故障时,控制第二AC/DC单元,以使第二直流输出母线的直流电压与第一直流输出母线的电压相等。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述供电设备还包括第五控制器,所述第五控制器用于在确定所述交流输入母线故障时,使能所述双向DC/DC单元,以使所述备电单元为所述第二直流输出母线供电。
根据本申请实施例的方案,各直流输出母线能够共用一套备电单元,通过控制双向DC/DC单元可以实现统一备电,统一管理,节约占地面积。
所述第一控制器、第二控制器、第三个控制器、第四控制器和第五控制器可以为同一个控制器。
第二方面,提供了一种供电设备的控制方法,所述供电设备包括第一AC/DC单元、第二AC/DC单元、双向直流/直流DC/DC单元和备电单元,所述第一AC/DC单元的输入端连接至交流输入母线,所述第一AC/DC单元的输出端连接至第一直流输出母线,所述第一AC/DC单元为稳定输出的AC/DC单元,所述第二AC/DC单元的输入端连接至所述交流输入母线,所述第二AC/DC单元的输出端连接至第二直流输出母线,所述第二AC/DC单元是输出可调的,所述双向DC/DC单元连接于第一直流输出母线和第二直流输出母线之间,所述备电单元的直流输出端与第一直流输出母线相连,
所述方法包括:
确定所述第一AC/DC单元故障;
使能所述双向DC/DC单元,以通过所述第二直流输出母线向所述第一直流输出母线供电。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述方法还包括:
确定所述第二AC/DC单元故障;
使能所述双向DC/DC单元,以通过所述第一直流输出母线向所述第二直流输出母线供电。
根据本申请实施例提供的方案,通过多个AC/DC单元输出至多条直流输出母线,多条直流输出母线能够独立输出,分别为不同类型负载供电,这种多母线供电方案可以针对不同类型负载配置相应的直流输出母线电压。
同时,对于远距离的负载而言,提升电压能够降低线损。而不同的负载的升压需求不同,这种多母线方案能够满足不同负载的升压需求,降低线损,实现端对端效率优化,提升拉远能力。
此外,通过控制双向DC/DC单元,能够实现各直流输出母线间的故障补位,进一步保证稳定供电。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述方法还包括:确定所述第一直流输出母线供电能力小于负载需求;使能所述双向DC/DC单元,以控制所述第一直流输出母线和所述第二直流输出母线之间的功率补偿。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述方法还包括:确定所述第二直流输出母线供电能力小于负载需求;使能所述双向DC/DC单元,以控制所述第一直流输出母线和所述第二直流输出母线之间的功率补偿。
根据本申请实施例提供的方案,通过控制双向DC/DC单元,能够实现各直流输出母线间的能量调度,解决在现有站点上设备功率配置利用率不足的问题,实现小概率峰值场景的功率互补,实现单路配置低功率,降低设计成本,且功率调度可以提升单点故障容错率,提升供电可靠性。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述方法还包括:确定所述双向DC/DC单元故障;旁路所述双向DC/DC单元;调节所述第二AC/DC单元,以使第二直流输出母线的直流电压与第一直流输出母线的直流电压相同。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述方法还包括:确定所述交流输入母线故障;使能所述双向DC/DC单元,以使所述备电单元为所述第二直流输出母线供电。
根据本申请实施例的方案,各直流输出母线能够共用一套备电单元,通过控制双向DC/DC单元可以实现统一备电,统一管理,节约占地面积。
附图说明
图1是单母线供电设备的示意图。
图2是升压供电设备的示意图。
图3是本申请一个实施例的供电设备的示意图。
图4是本申请另一实施例的供电设备的示意图。
图5是本申请另一实施例的供电设备的示意图。
图6是根据本申请的一个实施例的供电设备与单母线供电设备叠加的示意图。
图7是本申请一个实施例的控制方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
本申请实施例的技术方案可以应用于同时对需要不同电压的负载独立供电的系统,例如未来的第五代(5th generation,5G)系统新建或叠加场景。
第2代系统(2nd generation,2G)/第3代系统(3rd generation,3G)/第4代系统(4th generation,4G)的电源系统为单母线供电设备。图1示出了单母线供电设备100的架构示意图。
如图1所示,交流输入母线110经浪涌保护器120(surge protective device,SPD)与多个交流/直流(alternative current/direct current,AC/DC)变换器130相连。SPD120也可以称为防雷盒。多个AC/DC变换器130并联输出,与备电单元140合路到直流输出母线150上。经配电单元170(power distribution unit,PDU)为所有负载供电。单母线供电设备可以由系统管理单元160(system management unit,SMU)进行管理。
在部署5G电源系统时,由于5G功耗大,为降低线损一般会采用升压供电。
对于单母线供电设备容量足够的场景,可以直接在单母线供电设备的直流输出母线上增加升压电路以用于为5G设备供电。图2示出了一种单母线升压供电设备200的示意图,升压设备200是在单母线供电设备100的基础上增加直流升压单元180(boostedvoltage direct current,BVDC),串联在AC/DC变换器130输出和配电单元PDU 170之间。BVDC 180将直流输出母线150电压升压到需要的电压。
对于单母线供电设备容量不够的场景,则在单母线供电设备上叠加AC/DC变换器和BVDC,也就是说不在母线上升压,得到一套较高直流输出母线电压的单母线供电设备。直流输出母线电压会高于2/3/4G电源系统的-48V直流输出母线电压。
然而,所有负载由同一根母线供电,不能针对不同类型负载单独调压,只能统一升压,升压空间受限,不利于降低线损,无法达到较优的单负载端对端效率。此外,通过BVDC180串联在直流输出母线150上给5G设备供电,会在直流输出母线150上增加一个故障点,降低供电的可靠性,且增加了BVDC模块本身的损耗和成本。
图3示出了本申请一个实施例的供电设备300的示意图。图3的供电设备300包括第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320。第一AC/DC单元310的输入端连接至交流输入母线110。第一AC/DC单元310的输出端连接至第一直流输出母线340。第二AC/DC单元320的输入端连接至交流输入母线110。第二AC/DC单元320的输出端连接至第二直流输出母线350。
其中,第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320可以为能够实现交流转直流的任意单元,例如,AC/DC变换器。另外,本申请实施例对每个AC/DC单元内所包括的AC/DC变换器的数目不作限制。例如,AC/DC单元可以包括单个AC/DC变换器,也可以由多个AC/DC变换器并联组成。
需要说明的是,本申请实施例的方案中并不仅限于两个AC/DC单元,还可以包括其他AC/DC单元。其他AC/DC单元可以类似于第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320,其输入端可以连接至交流输入母线,输出端连接至各自不同的直流输出母线。例如,该供电设备300还可以包括第三AC/DC单元330,第三AC/DC单元330的输入端连接至交流输入母线110,第三AC/DC单元330的输出端连接至第三直流输出母线360。
各直流输出母线可以分别连接对应的配电单元PDU或负载,也就是说各直流输出母线可以直接为负载供电或经过配电单元PDU为负载供电。
根据本申请实施例的方案,通过多个AC/DC单元输出至多条直流输出母线,多条直流输出母线能够独立输出,分别为不同类型负载供电,这种多母线供电方案可以针对不同类型负载配置相应的直流输出母线电压。
同时,对于远距离的负载而言,提升电压能够降低线损。而不同的负载的升压需求不同。例如对拉远负载而言,为降低线损,其升压需求较高。在单母线供电的方案中,升压空间受限,例如受到某一负载的耐压值限制。升压空间受限也就无法更好地降低线损。本申请实施例的这种多母线方案能够满足不同负载的升压需求,不受其他直流输出母线上负载的限制,能够较好地降低线损,实现端对端效率优化,提升拉远能力。
此外,相对于需要在母线上引入升压单元的升压方式,本申请实施例的方案没有在母线上引入其他单元,也就没有在母线上引入新的故障点,保证了供电的可靠性,降低了设计成本。在母线上没有引入新的故障点,保证了供电的可靠性,降低了设计成本。
应理解,第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320的输入端连接至交流输入母线110,其连接关系不限于AC/DC单元与交流输入母线110直接相连,还可以为交流输入母线110经由其他模块输出至AC/DC单元。例如,交流输入母线可以经过SPD 120连接至各AC/DC单元。图3中SPD 120的位置关系仅为示意,例如,浪涌保护器120也可以设置在供电设备300内部。
第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320的输出端分别连接至两条直流输出母线,其连接关系不限于AC/DC单元与直流输出母线直接相连,也可以为AC/DC单元经由其他模块与直流输出母线相连。
该第一直流输出母线340与第二直流输出母线350的电压可以根据负载的不同进行配置,也就是说第一直流输出母线340的输出电压与第二直流输出母线350的输出电压可以相同,也可以不同。
AC/DC单元可以包括稳定输出的AC/DC单元和/或输出可调的AC/DC单元。例如,第一AC/DC单元310可以为稳定输出的AC/DC单元,第二AC/DC单元320可以为输出可调的AC/DC单元。该供电设备还可以包括第一控制器,该第一控制器可以用于控制该第二AC/DC单元,需要说明的是,该第一控制器和第二AC/DC单元320可以为分别单独设置的,也可以集成在一起,例如,该第一控制器集成于第二AC/DC单元320内。该第一控制器可以用于确定第二直流输出母线350上的直流电压,并根据直流电压调节第二AC/DC单元320。如果该供电设备还包括第三AC/DC单元330,第三AC/DC单元330可以为输出可调的AC/DC单元。第一控制器也可以用于控制第三AC/DC单元330。第一控制器可以用于确定第三直流输出母线360上的直流电压,并根据该直流电压调节第三AC/DC单元330。当然,也可以由其他控制器控制第三AC/DC单元330。
作为示例而非限定,该第一控制器可以根据第二直流输出母线350上的负载发送的信号确定第二直流输出母线350的直流电压。例如负载发送的信号包括该负载的耐压值,该第一控制器可以确定第二直流输出母线350的直流电压为该负载的耐压值,进而调节第二AC/DC单元320的输出使其输出达到该耐压值。当然,该第一控制器也可以根据其他方式确定第二直流输出母线350的直流电压,例如根据预设算法确定第二直流输出母线350的直流电压。
根据本申请实施例的方案,通过输出可调的AC/DC单元,能够根据需要灵活配置对应的直流输出母线电压,在负载发生变化时,能够及时调整直流输出母线电压,降低线损,提升拉远能力。
单母线供电设备功率必须按所有负载峰值功率之和以上配置,也就是说配置的AC/DC变换器的总功率需要大于所有负载峰值功率之和。而现网设备大部分工作在50%额定功率以下,各个负载设备只会有非常小概率的时间工作在峰值功率,所以会造成AC/DC的配置存在一定“冗余”。
因此,图4示出了本申请一个实施例的供电设备400的示意图,在供电设备300的基础上,本申请实施例的方案还包括:双向直流/直流(direct curren/direct current,DC/DC)单元470,该双向DC/DC单元470连接于第一直流输出母线340和第二直流输出母线350之间。本申请实施例的供电设备400还可以包括其他AC/DC单元以及多个双向DC/DC单元,则双向DC/DC单元分别可以连接于第一直流输出母线和其他直流输出母线之间。例如,如图4所示,本申请实施例的供电设备400还可以包括第三AC/DC单元330和双向DC/DC单元480。第三AC/DC单元330的输入端连接至交流输入母线110,第三AC/DC单元330的输出端连接至第三直流输出母线360。双向DC/DC单元480连接于第一直流输出母线340和第三直流输出母线360之间。当然,多个双向DC/DC单元也可以分别连接于第二直流输出母线和其他直流输出母线之间,也就是说多条直流输出母线可以通过多个双向DC/DC单元实现连接。
需要说明的是,双向DC/DC单元可以为能够实现双向直流变换的任意器件,例如,该双向DC/DC单元可以为双向DC/DC变换器。另外,本申请实施例对每个双向DC/DC单元内所包括的双向DC/DC变换器的数量不作限制。例如,双向DC/DC单元可以包括单个双向DC/DC变换器,也可以由多个双向DC/DC变换器并联组成。
本申请实施例的供电设备400还可以包括第二控制器,该第二控制器可以用于控制双向DC/DC单元以实现各直流输出母线之间故障补位。进一步说,任一AC/DC单元故障时(若为该AC/DC单元为多个AC/DC变换器并联时,则该AC/DC单元的所有AC/DC变换器均故障时),可以隔离故障的AC/DC单元,使能与故障的AC/DC单元相连的双向DC/DC单元,使与该双向DC/DC单元相连的其他直流输出母线经双向DC/DC单元为该故障的AC/DC单元对应的直流输出母线上的负载提供功率。
以供电设备400包括第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320为例进行说明。第二控制器在确定第一AC/DC单元310或第二AC/DC单元320故障时,使能双向DC/DC单元470,以通过未发生故障的AC/DC单元所连接的直流输出母线向发生故障的AC/DC单元所连接的直流输出母线供电。例如,第二控制器在确定该第一AC/DC单元310故障时,隔离第一AC/DC单元310,使能双向DC/DC单元470,以通过第二直流输出母线350向第一直流输出母线340供电。再例如,第二控制器在确定第二AC/DC单元320故障时,隔离第二AC/DC单元320,使能双向DC/DC单元470,以通过第一直流输出母线340向第二直流输出母线350供电。
再以供电设备400还包括第三AC/DC单元330为例进行说明。如图4所示,第二控制器在确定第三AC/DC单元330故障时,隔离第三AC/DC单元330,使能双向DC/DC单元480,以通过第一直流输出母线330向第三直流输出母线360供电。再例如,第二控制器在确定第一AC/DC单元310故障时,隔离第一AC/DC单元310,使能双向DC/DC单元470或使能双向DC/DC单元480,以通过第二直流输出母线350或第三直流输出母线360向第一直流输出母线330供电。
根据本申请实施例的方案,通过控制双向DC/DC单元,能够实现各直流输出母线之间的故障补位,进一步提高了供电的可靠性。
该供电设备还可以包括第三控制器,第三控制器可以用于控制双向DC/DC单元以实现各直流输出母线之间的功率补偿。进一步说,直流输出母线多出的功率可以通过控制双向DC/DC单元提供给其他直流输出母线。任一直流输出母线功率不足时,也就是说该直流输出母线上的供电能力小于负载需求,此时该直流输出母线上的直流电压会下跌,第三控制器使能该直流输出母线所连接的双向DC/DC单元,由被使能的双向DC/DC单元所连接的其他直流输出母线通过双向DC/DC单元补偿功率给功率不足的直流输出母线。
以该供电设备包括第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320为例进行说明。第三控制器在确定某一直流输出母线供电能力小于负载需求时,使能该双向DC/DC单元470,以控制第一直流输出母线340和第二直流输出母线350之间的功率补偿。作为示例而非限定,该第三控制器在确定第二直流输出母线350供电能力小于负载需求时,例如第三控制器监测到第二AC/DC单元320的输出电压下跌,使能双向DC/DC单元470,以控制该第一直流输出母线340向第二直流输出母线350输送能量,进行功率补偿。
再以供电设备400还包括第三AC/DC单元330为例进行说明。如图4所示,该第三控制器在确定第一直流输出母线340供电能力小于负载需求时,例如第三控制器监测到第一AC/DC单元310的输出电压下跌,使能双向DC/DC单元470或使能双向DC/DC单元480,以控制该第二直流输出母线350或第三直流输出母线360向第一直流输出母线340输送能量,进行功率补偿。
根据本申请实施例的方案,解决在现有站点上设备功率配置利用率不足的问题,各母线之间的能量可以互相调度,实现小概率峰值功率场景的功率互补,实现单路配置低功率,降低设计成本,而且通过功率调度可以提升单点故障容错率,提升供电的可靠性。
此外,如上所述,2/3/4G电源系统的备电单元的输出电压为-48V,对于单母线供电设备容量不够的场景时,提供了一套高于单母线供电设备的直流电压的供电设备,此时无法使用单母线供电设备的备电单元,需要独立备电、独立管理。对于包含不同直流输出母线电压的电源设备,若独立备电、独立管理,各成一套系统,也就是为每条直流输出母线配置备电单元,则会导致叠加或新建站时部件多、占地空间大。
如图4所示,本申请实施例可以包括备电单元490,备电单元490可以与任一直流输出母线相连,例如,第一AC/DC单元310为稳定输出的AC/DC单元时,备电单元490的直流输出端可以和第一直流输出母线340相连,其余直流输出母线分别与第一直流输出母线340通过双向DC/DC单元相连。备电单元490的输出电压可以和第一直流输出母线340的直流电压相同,直接为第一直流输出母线340备电,并通过双向DC/DC单元为其他直流输出母线备电。再例如,第二AC/DC单元320为输出可调的AC/DC单元时,备电单元可以通过另外增设的双向DC/DC单元与第二直流输出母线相连,其余直流输出母线可以分别与第二直流输出母线通过双向DC/DC单元相连。备电单元490可以通过双向DC/DC单元为不同的直流输出母线备电。
因此,各直流输出母线可以共用一套备电单元,通过控制双向DC/DC单元可以实现统一备电,统一管理。
该供电设备还可以包括第四控制器。以该供电设备400包含第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320为例进行说明,第一直流输出母线340可以为稳定输出的(也可以说第一AC/DC单元310为稳定输出的),该备电单元490可以和第一直流输出母线340相连,该第四控制器可以用于在确定双向DC/DC单元470故障时,旁路双向DC/DC单元470,控制第二AC/DC单元320,以使第二直流输出母线350的直流电压与第一直流输出母线340的电压相等。作为示例而非限定,当该供电设备还包括其他AC/DC单元和多个双向DC/DC单元时,第一直流输出母线340可以为稳定输出的(也可以说第一AC/DC单元310为稳定输出的),备电单元490可以和第一直流输出母线340相连,其他直流输出母线可以通过多个双向DC/DC单元分别与第一直流输出母线相连,在出现双向DC/DC单元故障时,可以旁路该双向DC/DC单元,并通过调节AC/DC单元使得与该双向DC/DC单元相连的直流输出母线的电压和第一直流输出母线的电压相同,并保持恒定,从而使得发生故障的双向DC/DC单元对应的直流输出母线仍能共用备电单元,提高了供电的稳定性。
再以供电设备400还包括第三AC/DC单元330为例进行说明。如图4所示,第一直流输出母线340可以为稳定输出的(也可以说第一AC/DC单元310为稳定输出的),该备电单元490可以和第一直流输出母线340相连,该第四控制器可以用于在确定双向DC/DC单元480故障时,旁路双向DC/DC单元480,控制第三AC/DC单元330,以使第三直流输出母线360的直流电压与第一直流输出母线340的直流电压相等,并保持恒定,从而使得发生故障的第三直流输出母线仍能共用备电单元,提高了供电的稳定性。
该供电设备还可以包括第五控制器,第五控制器用于在确定所述交流输入母线故障时,使能双向DC/DC单元,以使备电单元能够为各直流输出母线供电。
以该供电设备400包含第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320为例进行说明,第一直流输出母线340可以为稳定输出的(也可以说第一AC/DC单元310为稳定输出的),该备电单元490可以和第一直流输出母线340相连。该第五控制器可以用于在确定交流输入母线110故障时,使能双向DC/DC单元470,以使备电单元490能够为所述第二直流输出母线350供电。当然,此时备电单元490可以直接为第一直流输出母线340供电。作为示例而非限定,当该供电设备还包括其他AC/DC单元和多个双向DC/DC单元时,第一直流输出母线340可以为稳定输出的(也可以说第一AC/DC单元310为稳定输出的),备电单元490可以和第一直流输出母线340相连,其他直流输出母线可以通过多个双向DC/DC单元分别与第一直流输出母线相连,在出现交流输入母线故障时,可以使能所有双向DC/DC单元,从而备电单元经由各双向DC/DC单元为各直流输出母线供电。
根据本申请实施例的方案,各直流输出母线能够共用一套备电单元,通过控制双向DC/DC单元可以实现统一备电,统一管理,节约占地面积。
应理解,本申请实施例的方案中,第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和第五控制器可以为同一控制器,也可以为不同的控制器。作为示例而非限定,该AC/DC单元、双向DC/DC单元和控制器均可以插到插框中,通过插框的背板传输信号。该AC/DC单元、双向DC/DC单元可以通过背板向控制器传输电压电流信号、告警信息等,控制器可以通过背板向AC/DC单元、双向DC/DC单元传达调压、开关等命令。
以下,为了便于理解和说明,以多个直流输出母线共用一套备电单元的供电设备为例,对本申请实施例的供电设备以及控制方法进行详细说明,图5示出了本申请的另一个实施例的一种供电设备500的示意图。
供电设备500包括多个AC/DC单元,交流输入母线110经防雷盒SPD 120后分成多路到各AC/DC单元。第一AC/DC单元为图中M个稳定输出的AC/DC变换器510并联,M≥2,M为正整数。该第一AC/DC单元的输出端连接至直流输出母线A(即,第一直流输出母线的一例)。第二AC/DC单元为输出可调的AC/DC变换器520,其输出端连接至直流输出母线B1(即,第二直流输出母线的一例)。该供电设备还包括其他AC/DC单元,如图5中的输出可调的AC/DC变换器530,其输出端连接至直流输出母线BN;各条直流输出母线分别连接至对应的配电单元PDU或负载,备电单元590与直流输出母线A相连,直流输出母线A与其他直流输出母线之间分别通过一个双向DC/DC单元连接。例如,直流输出母线A与直流输出母线B1之间通过双向DC/DC单元570连接;直流输出母线A与直流输出母线BN之间通过双向DC/DC单元580连接。监控单元SMU 540(即,控制器的一例)负责管理系统内各模块工作,例如,输出可调的AC/DC变换器和双向DC/DC单元均可以通过监控单元SMU 540控制,也就是说监控单元SMU 540可以同时用作第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和第五控制器。
其中,直流输出母线A的电压可以为2/3/4G电源系统的-48V母线电压,为传统通信电源供电,例如可以接基带单元(baseband unit,BBU)、2\3\4G等传统通信设备,该备电单元可以为备电电池;其他直流输出母线可以分别为独立的基站设备供电。
监控单元SMU 540管理供电设备内各模块工作,具体可以包括:
(1)控制输出可调的AC/DC变换器的输出电压,以优化对应的直流输出母线上端到端效率。
(2)控制各双向DC/DC单元,实现各直流输出母线之间的功率补偿、故障补位和备电等功能。
各直流输出母线之间的功率补偿具体为,直流输出母线A的输出功率不足时,直流输出母线B1-BN多出的功率可以通过双向DC/DC单元提供给直流输出母线A;直流输出母线B1-BN中任一直流输出母线功率不足时,可以由直流输出母线A通过双向DC/DC单元补偿功率给该功率不足的直流输出母线。
各直流输出母线之间的故障补位具体包括:除直流输出母线A上的AC/DC变换器510外,其他任一AC/DC变换器故障时,可以隔离故障,使能与故障的AC/DC变换器相连的双向DC/DC单元,改由直流输出母线A经双向DC/DC单元给发生故障AC/DC变换器所连接的直流输出母线上的负载提供功率;当直流输出母线A上的M个AC/DC变换器510都故障了,可以使能任一双向DC/DC单元,由其他直流输出母线通过双向DC/DC单元给直流输出母线A上的负载提供功率。
(3)控制各双向DC/DC单元和AC/DC变换器,实现统一备电。
统一备电即为各直流输出母线共用一套备电单元。备电单元590连在直流输出母线A上直接给直流输出母线A备电,经过各双向DC/DC单元给其他直流输出母线备电。
进一步说,DC/DC单元故障时,控制旁路该双向DC/DC单元,并调节与该双向DC/DC单元相连的AC/DC变换器(非连接备电单元侧的AC/DC变换器)的输出电压,使其与直流输出母线A的直流电压保持一致,以保证该直流输出母线能够共用备电单元。
另外,交流输入母线故障时,使能双向DC/DC单元,以使备电单元为各直流输出母线供电。
本申请实施例中的供电设备可以取代单母线供电设备,即可以利用电压直流输出母线A为传统通信设备供电,其他直流输出母线为其他扩展的基站设备供电。当然,也可以保留单母线供电设备,用于为直流输出母线A供电,在此基础上增设多个AC/DC单元和双向DC/DC单元,例如增设上述第二AC/DC单元、第三AC/DC单元等,分别输出至不同的直流输出母线,针对不同的负载分别供电。此外,本申请实施例中的供电设备也可以与单母线供电设备叠加。例如,电压直流输出母线A可以作为扩展端口,在单母线供电设备叠加本申请实施例的供电设备实现功率叠加,并共用备电单元。该备电单元可以为单母线供电设备原有的备电单元,也就是说,单母线供电设备叠加本申请实施例的供电设备实现功率叠加时,不额外引入其他备电单元。图6示出了本申请的一个实施例的供电设备与单母线供电设备叠加的示意图。单母线供电设备600的直流输出母线A与备电单元690相连,该备电单元690可以为单母线供电设备600原有的备电单元690,在此基础上,将上述本申请实施例的供电设备(即图中的多母线供电设备700和多母线供电设备800)的直流输出母线A与单母线供电设备600的直流输出母线A并联,也就是说,单母线供电设备600的输入端和本申请实施例的多母线供电设备700和多母线供电设备800的输入端连接至同一交流输入母线110,本申请实施例的多母线供电设备700的直流输出母线A和多母线供电设备800的直流输出母线A与单母线供电设备600的直流输出母线A作为同一直流输出母线输出,由此实现供电设备的快速叠加,得到直流输出母线A、直流输出母线B1至直流输出母线BN以及直流输出母线C1至直流输出母线CL等。当然,上述方式也可以实现多个本申请实施例的供电设备之间的叠加。
根据本申请实施例的方案,支持与单母线供电设备或多个本申请实施例的供电设备的快速叠加、扩容,能够支持所有供电设备统一备电、统一管理,可以应用于5G新建或叠加场景,利用单母线供电设备的备电电池,同时可以实现免直流配电改造的快速叠加、扩容,对后续演进扩容5G或2/3/4G场景都适用。本申请实施例的方案既可以满足5G供电需要的调压节能,又可以保留2/3/4G供电设备,系统间功率可以互相调度,统一管理、统一备电,实现了节能降耗、快速简单部署。
若供电设备包括第一AC/DC单元和第二AC/DC单元,供电设备的控制方法包括:确定AC/DC单元故障,可以隔离故障的AC/DC单元,使能双向DC/DC单元,以通过未发生故障的AC/DC单元所连接的直流输出母线向发生故障的AC/DC单元所连接的直流输出母线供电。
若供电设备包括多个AC/DC单元,供电设备的控制方法包括:确定任一AC/DC单元故障(若为该AC/DC单元为多个AC/DC变换器并联时,则该AC/DC单元的所有AC/DC变换器均故障时),可以隔离故障的AC/DC单元;使能与故障的AC/DC单元相连的双向DC/DC单元,使与该双向DC/DC单元相连的其他直流输出母线经双向DC/DC单元为该故障的AC/DC单元对应的直流输出母线上的负载提供功率。
图7示出本申请一个实施例的供电设备的控制方法900示意图。结合图4,以供电设备400包括第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320为例说明供电设备的控制方法900,控制方法900包括:
步骤910,确定第一AC/DC单元310故障,隔离第一AC/DC单元310;
步骤920,使能双向DC/DC单元470,以通过第二直流输出母线350向第一直流输出母线340供电。应理解,上述控制方法900也可以包括:步骤910,确定第二AC/DC单元320故障,隔离第二AC/DC单元320;使能双向DC/DC单元470,以通过第一直流输出母线340向第二直流输出母线350供电。
再以供电设备400还包括第三AC/DC单元330为例进行说明。如图4所示,确定第三AC/DC单元330故障,隔离第三AC/DC单元330;使能双向DC/DC单元480,以通过第一直流输出母线330向第三直流输出母线360供电。再例如,确定第一AC/DC单元310故障,隔离第一AC/DC单元310;使能双向DC/DC单元470或使能双向DC/DC单元480,以通过第二直流输出母线350或第三直流输出母线360向第一直流输出母线330供电。
根据本申请实施例提供的方案,通过多个AC/DC单元输出至多条直流输出母线,多条直流输出母线能够独立输出,分别为不同类型负载供电,这种多母线供电方案可以针对不同类型负载配置相应的直流输出母线电压。
同时,对于远距离的负载而言,提升电压能够降低线损。而不同的负载的升压需求不同,这种多母线方案能够满足不同负载的升压需求,降低线损,实现端对端效率优化,提升拉远能力。
此外,通过控制双向DC/DC单元,能够实现各直流输出母线间的故障补位,进一步保证稳定供电。
供电设备的控制方法900还可以包括:确定所述第一直流输出母线或第二直流输出母线供电能力小于负载需求;使能所述双向DC/DC单元,以控制所述第一直流输出母线和所述第二直流输出母线之间的功率补偿。
若供电设备包括多个AC/DC单元,供电设备的控制方法900包括:确定任一直流输出母线功率不足,也就是说该直流输出母线上的供电能力小于负载需求,此时该直流输出母线上的直流电压会下跌;使能该直流输出母线所连接的双向DC/DC单元,由被使能的双向DC/DC单元所连接的其他直流输出母线通过双向DC/DC单元补偿功率给功率不足的直流输出母线。
结合图4,以该供电设备包括第一AC/DC单元310和第二AC/DC单元320为例进行说明。确定某一直流输出母线供电能力小于负载需求时,使能该双向DC/DC单元470,以控制第一直流输出母线340和第二直流输出母线350之间的功率补偿。作为示例而非限定,确定第二直流输出母线350供电能力小于负载需求时,例如监测到第二AC/DC单元320的输出电压下跌,使能双向DC/DC单元470,以控制该第一直流输出母线340向第二直流输出母线350输送能量,进行功率补偿。
再以供电设备400还包括第三AC/DC单元330为例进行说明。如图4所示,确定第一直流输出母线340供电能力小于负载需求时,例如监测到第一AC/DC单元310的输出电压下跌,使能双向DC/DC单元470或使能双向DC/DC单元480,以控制该第二直流输出母线350或第三直流输出母线360向第一直流输出母线330输送能量,进行功率补偿。
根据本申请实施例提供的方案,通过控制双向DC/DC单元,能够实现各直流输出母线间的能量调度,解决在现有站点上设备功率配置利用率不足的问题,实现小概率峰值场景的功率互补,实现单路配置低功率,降低设计成本,且功率调度可以提升单点故障容错率,提升供电可靠性。
供电设备包括第一AC/DC单元和第二AC/DC单元,备电单元和第一直流输出母线相连时,供电设备的控制方法900还可以包括:确定双向DC/DC单元故障;旁路发生故障的双向DC/DC单元;调节第二AC/DC单元,以使第二直流输出母线的直流电压与第一直流输出母线的直流电压相同。
结合图4对供电设备的控制方法900进行说明,确定双向DC/DC单元470故障,旁路双向DC/DC单元470,控制第二AC/DC单元320,以使第二直流输出母线350的直流电压与第一直流输出母线340的电压相等。
作为示例而非限定,当该供电设备还包括其他AC/DC单元和多个双向DC/DC单元时,备电单元和第一直流输出母线相连,其他直流输出母线可以通过多个双向DC/DC单元分别与第一直流输出母线相连。供电设备的控制方法900包括:确定双向DC/DC单元故障,旁路该双向DC/DC单元,并调节AC/DC单元使得与该双向DC/DC单元相连的直流输出母线的电压和第一直流输出母线的电压相同,并保持恒定,从而使得发生故障的双向DC/DC单元对应的直流输出母线仍能共用备电单元,提高了供电的稳定性。
再以供电设备400还包括第三AC/DC单元330为例进行说明。如图4所示,该备电单元490可以和第一直流输出母线340相连。本申请实施例的供电设备900的控制方法包括:确定双向DC/DC单元480故障,旁路双向DC/DC单元480,控制第三AC/DC单元330,以使第三直流输出母线360的直流电压与第一直流输出母线340的电压相等。
供电设备的控制方法900还可以包括:确定交流输入母线故障,使能双向DC/DC单元,以使所述备电单元为各直流输出母线供电。
根据本申请实施例的方案,各直流输出母线能够共用一套备电单元,通过控制双向DC/DC单元可以实现统一备电,统一管理,节约占地面积。
本申请实施例提供的供电设备既支持2/3/4G系统供电,也支持新型5G系统供电,且5G供电的多母线独立输出可调,能够灵活配置,对5G大功耗场景,可以通过调节母线电压,有效降低线损,提高拉远能力,优化端到端效率。各直流输出母线之间的功率调度,可以补偿单母线在小概率峰值功率场景的功率需求,以降低单路功率刚需配置,降低设计成本。统一备电,统一网管减少了叠加或新建站时系统部件和占地面积,支持快速叠加、扩容,叠加场景免直流界面改造,可实现5G站点电源的快速部署。
上述实施例,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时,上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
应理解,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。此外,本文中术语“……中的至少一个”或“……中至少一种”或类似表述,表示所列出的各项的任意组合,例如,A、B和C中的至少一个(或者A、B或C中的至少一个),可以表示:单独存在A,单独存在B,单独存在C,同时存在A和B,同时存在A和C,同时存在B和C,同时存在A、B和C这七种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应理解,在本申请的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。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、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。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,本申请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)执行本申请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、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种供电设备,其特征在于,包括:
第一交流/直流AC/DC单元,所述第一AC/DC单元的输入端连接至交流输入母线,所述第一AC/DC单元的输出端连接至第一直流输出母线;
第二AC/DC单元,所述第二AC/DC单元的输入端连接至所述交流输入母线,所述第二AC/DC单元的输出端连接至第二直流输出母线。
2.根据权利要求1所述的供电设备,其特征在于,所述第一直流输出母线与所述第二直流输出母线的电压不同。
3.根据权利要求1或2所述的供电设备,其特征在于,所述第二AC/DC单元是输出可调的,以及
所述供电设备还包括第一控制器,所述第一控制器用于确定所述第二直流输出母线上的直流电压,并根据所述直流电压调节所述第二AC/DC单元。
4.根据权利要求1至3任一项所述的供电设备,其特征在于,所述供电设备还包括:
双向直流/直流DC/DC单元,所述双向DC/DC单元连接于所述第一直流输出母线和所述第二直流输出母线之间。
5.根据权利要求4所述的供电设备,其特征在于,所述供电设备还包括:
第二控制器,所述第二控制器用于在确定所述第一AC/DC单元故障时,使能所述双向DC/DC单元,以通过所述第二直流输出母线向所述第一直流输出母线供电。
6.根据权利要求4或5所述的供电设备,其特征在于,所述供电设备还包括:
第三控制器,所述第三控制器用于在确定所述第一直流输出母线供电能力小于负载需求时,使能所述双向DC/DC单元,以控制所述第一直流输出母线和所述第二直流输出母线之间的功率补偿。
7.根据权利要求4至6任一项所述的供电设备,其特征在于,所述第一AC/DC单元为稳定输出的AC/DC单元,以及
所述供电设备还包括:备电单元,所述备电单元的直流输出端与所述第一直流输出母线相连。
8.根据权利要求7所述的供电设备,其特征在于,所述供电设备还包括:
第四控制器,所述第四控制器用于在确定所述双向DC/DC单元故障时,旁路所述双向DC/DC单元,调节所述第二AC/DC单元,以使第二直流输出母线的直流电压与第一直流输出母线的直流电压相同。
9.根据权利要求7或8所述的供电设备,其特征在于,所述供电设备还包括:
第五控制器,所述第五控制器用于在确定所述交流输入母线故障时,使能所述双向DC/DC单元,以使所述备电单元为所述第二直流输出母线供电。
10.一种供电设备的控制方法,其特征在于,所述供电设备包括第一AC/DC单元、第二AC/DC单元、双向直流/直流DC/DC单元和备电单元,所述第一AC/DC单元的输入端连接至交流输入母线,所述第一AC/DC单元的输出端连接至第一直流输出母线,所述第一AC/DC单元为稳定输出的AC/DC单元,所述第二AC/DC单元的输入端连接至所述交流输入母线,所述第二AC/DC单元的输出端连接至第二直流输出母线,所述第二AC/DC单元是输出可调的,所述双向DC/DC单元连接于第一直流输出母线和第二直流输出母线之间,所述备电单元的直流输出端与第一直流输出母线相连,
所述方法包括:
确定所述第一AC/DC单元故障;
使能所述双向DC/DC单元,以通过所述第二直流输出母线向所述第一直流输出母线供电。
11.根据权利要求10所述的控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
确定所述第一直流输出母线供电能力小于负载需求;
使能所述双向DC/DC单元,以控制所述第一直流输出母线和所述第二直流输出母线之间进行功率补偿。
12.根据权利要求10或11所述的控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
确定所述双向DC/DC单元故障;
旁路所述双向DC/DC单元,调节所述第二AC/DC单元,以使第二直流输出母线的直流电压与第一直流输出母线的直流电压相同。
13.根据权利要求10至12任一项所述的控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
确定所述交流输入母线故障;
使能所述双向DC/DC单元,以使所述备电单元为所述第二直流输出母线供电。
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