CN201312129Y - 一种移动边际基站电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动边际基站电源系统，主要应用于移动通信领域，包括直流供电系统和交流供电系统，直流供电系统和交流供电系统并联接入边际基站设备，用于基站供电。本实用新型的移动边际基站电源系统，提高了移动通信边际基站设备运行的安全性、稳定性，降低了日常维护的工作量，同时最大程度延长了移动通信基站蓄电池组放电时间和使用寿命。

Description

一种移动边际基站电源系统

技术领域

本实用新型涉及一种电源系统，特别涉及一种移动边际基站电源系统。

背景技术

目前绝大多数的边际基站采用交流转直流或直流转交流的单路供电方式，解决边际基站设备类型对供电品质及设备配置和环境的不同要求，相关技术大体可以分为如下两类：

1.当现场配有220V交流市电，无-48V蓄电池组的情况，选用主机及电池柜一体化UPS系列的户外电源；

2.当现场有220V交流市电同时又有-48V蓄电池组时，选用逆变器系列的户外电源。

上述两类户外电源都是在线互动式的电源设备，在市电正常的情况下，经过磁饱和变压器稳压后直接供给基站负载，在市电不正常的情况下，蓄电池组通过逆变器输出正弦波220V电压供给基站负载。

上述技术经过多年的运行发现，存在以下问题：

1.交流电通过UPS/逆变器给负载供电，对市电进行滤波、稳压和稳频调整后，提供给负载稳定的电源，同时，UPS通过充电器把电能转变为化学能储存在电池中。当UPS侦测到市电异常时，切换到电池供电，通过逆变器把化学能转变为交流电能，供给负载，以保证对负载的不间断电力供应，但是UPS整流器的效率却仅为88％左右。由于这个转换过程效率相对低下而造成蓄电池放电时间短，电流不稳定，不能满足高稳定性电流需求的边际基站设备需求。

2.交流电通过UPS对负载进行持续而稳定的电力供应，此时UPS只相当于一个整流器的作用，逆变器不工作；当市电电压出现UPS无法承受的异常时，后备式UPS的逆变器立刻变为工作状态，将储存的化学能转换为220伏的交流电，输送给负载以支持设备的持续运行。从逆变器的空闲到工作的状态变化，有一个小于10ms的操作时间，这段时间设备中止供电。在实际应用中，往往由于这10ms的供电电压不稳定造成通信设备频繁重启而导致设备损坏等情况发生。

3.理想的UPS/逆变器对电网应当是呈现纯阻性，即UPS/逆变器的功率性因数最好是1，这样对于电网就没有任何的污染。但现实情况是，UPS普遍采用了50Hz的低频可控硅整流器，对市电产生了大量的谐波反馈污染，进而对整个电网造成了不同程度的污染。

4.边际基站使用UPS/逆变器采用旁路节能模式，它的原理是如果旁路电压在一定范围内，UPS/逆变器直接通过旁路供电，此时UPS/逆变器效率非常高，但在使用旁路节能模式时UPS整流逆变器不工作，即UPS/逆变器失去其隔离作用，导致电网中的各种瞬态干扰直达通信设备，对基站通信设备安全存在隐患。

发明内容

本实用新型的目的是公开一种移动边际基站电源系统，以解决现有技术中单路交流供电的一系列问题。

本实用新型所述的移动边际基站电源系统，包括直流供电系统和交流供电系统，直流供电系统和交流供电系统并联接入边际基站设备，用于基站供电。

上述技术方案中，直流供电系统包括串联连接的开关电源组件和整流器：开关电源组件，用于将外界交流电压转换为第一直流电压供给整流器；整流器，用于将开关电源组件供给的第一直流电压转换为第二直流电压，供给边际基站设备。

上述技术方案中，开关电源组件包括串联连接的开关电源、蓄电池组和蓄电池组管理模块：开关电源，用于将外界交流电压转换为第一直流电压供给整流器和蓄电池组；蓄电池组，用于将开关电源提供的第一直流电压的电能转换为化学能储存起来；蓄电池组管理模块，用于当蓄电池组供电时，监控并控制蓄电池组。

上述技术方案中，蓄电池组管理模块监控并控制蓄电池组具体包括：蓄电池组管理模块自动测量蓄电池组的充放电电流，控制开关电源对蓄电池组进行浮充和均充充电。

上述技术方案中，蓄电池组管理模块监控并控制蓄电池组具体还包括：当蓄电池组供电时，有声光告警，并根据负载的重要程度，将负载分两组切离。

上述技术方案中，两组切离分别为：当蓄电池组供电电压低于一次下电电压时，发出声光告警，并切断次要负载；当蓄电池组供电电压低于二次下电电压时，发出声光告警，并切断重要负载。

上述技术方案中，开关电源组件还提供多级防雷装置、多路交流辅助输出和直流应急照明；外界交流电压具体为交流220伏，第一直流电压具体为直流48伏，第二直流电压具体为直流24伏。

本实用新型的移动边际基站电源系统，提高移动通信边际基站设备运行的安全性、稳定性，降低了日常维护的工作量，同时最大程度延长了移动通信基站蓄电池组放电时间和使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型移动边际基站电源系统示意图；

图2是本实用新型移动边际基站电源系统方框图；

图3是本实用新型移动边际基站电源系统电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1和图2所示，本实用新型移动边际基站电源系统包括两路供电系统，一路为交流供电系统3，将交流220V市电设备1直接与边际基站设备2连接，为边际基站设备2供电，边际基站设备2内有交直流转换器，可以将交流220V转化为直流24V为边际基站设备2提供直流工作电压，这是目前现有技术普遍采用的供电系统；另一路为直流供电系统4，包括串联连接的开关电源组件和整流器8，开关电源组件一端与交流220V市电设备1连接，另一端与整流器8连接，用于将交流220V市电转化为第一直流电压即直流48V为整流器8供电；整流器8将开关电源组件提供的直流48V进行转换变为第二直流电压即直流24V，为边际基站设备2内的主设备供电。

开关电源组件包括串联连接的开关电源5、蓄电池组6和蓄电池组管理模块7，开关电源5将交流220V市电转化为直流48V后分成两路，一路为整流器8供电，一路为蓄电池组6供电，蓄电池组6共有24组蓄电池单元串联连接，蓄电池组6的充电电压和放电电压都为直流48V，因此每个蓄电池单元的充电电压和放电电压都为2V。

蓄电池组管理模块7用于当蓄电池组6为整流器8供电时，监控并控制蓄电池组6，蓄电池组管理模块7能自动测量蓄电池组6充放电电流的大小，以便控制对蓄电池组6的充电时间，同时，蓄电池组管理模块7能选择性的控制开关电源5对蓄电池组6进行浮充和均充，延长了蓄电池组6的使用寿命。当蓄电池组6开始对整流器8供电时，蓄电池组管理模块7会发出声光告警，并根据负载的重要程度，将负载分组切离；当蓄电池组6供电电压低于一次下电电压时，蓄电池组管理模块7还会发出声光告警，并切断次要负载，以保证重要负载有较长的工作时间；当蓄电池组6供电电压低于二次下电电压时，蓄电池组管理模块7也会发出声光告警，并切断重要负载，以防止因电池过度放电而损坏电池。

开关电源组件还包括多级防雷装置，采用了多级防雷技术，使整机具有很高的可靠性；同时，开关电源组件还提供了多路交流辅助输出，并在交流供电系统停止工作时提供直流应急照明。

整流器8将开关电源5和蓄电池组6的48V直流电压转换成24V直流电压，整流器8输出接入边际站设备，与边际基站设备2机柜的220V交直流转换器输出的24V接线端子并接，可以直接为边际基站设备2提供直流工作电压，在本具体实施方式中，边际基站设备2的直流工作电压具体为直流24V；同时，确保整流器8输出电压低于边际基站设备2直流工作电压1-1.5V，从而保证蓄电池组6不会给边际基站设备2供电。设置整流器8的主要目的是通过转换供电方式将开关电源5及蓄电池组6与边际基站设备进行软隔离保护，防止电源设备和蓄电池组出现短路故障烧毁边际基站设备；当交流供电系统3停止工作后，整流器8可以根据负载直流电压的变化情况，不需要任何切换时间自动投入运行，从而实现二路交直流混合供电方式。

本实用新型的工作方式具体为：在正常情况下，由交流供电系统3为边际基站设备供电；由于外界各种环境的变化或工作状态的影响，交流供电系统3停止工作后，直流供电系统4开始供电，蓄电池组6将化学能转化为电能，开始放电，为整流器8提供直流48V电压，整流器8将直流48V电压转换为直流24V电压为边际基站设备2供电，虽然此时整流器提供的直流电压可能要低于边际基站设备直流工作电压1-1.5V，但该直流电压在允许的范围内，并不影响边际基站设备2的正常工作。此时，蓄电池组6的放电深度由蓄电池组管理模块7控制，当蓄电池组的输出电压下降到43.2V即每组蓄电池单元输出电压下降到1.8V时，蓄电池组管理模块7自动切离边际站设备，防止蓄电池组因深度放电而损坏，延长了蓄电池组的使用寿命。

在蓄电池组放电的过程中，将储存的化学能转换为48V的直流电，从空闲状态到工作状态只有0ms的操作时间，实现了无等待操作时间，避免了供电电压不稳造成通信设备频繁重启而导致设备损坏等情况发生。

本实用新型在保持原边际基站设备供电方式不变的情况下，放弃使用UPS/逆变器等设备，采用整流器和通信专用的一体化组合开关电源，另增加一路直流供电方式，由过去的交流供电改为交直流混合供电方式，使得在电网谐波污染严重时仍能在市电状态工作，避免频繁的蓄电池组供电，保证纯正的正弦波电压输出给负载基站，隔离电网中的各种瞬态干扰直达通信设备，保障设备安全运行。

本实用新型的边际基站采用后备式开关电源蓄电池组组配模式，使整套电源系统高效率运行，能量效率转换可达到98％，并同时保证通信设备的安全；本实用新型开关电源设备对电网呈现纯阻性，功率性因数为0.98，不会产生大量的谐波污染，对电网没有任何的污染。

以上公开的仅为本实用新型的一个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种移动边际基站电源系统，其特征在于，包括直流供电系统和交流供电系统，所述直流供电系统和交流供电系统并联接入边际基站设备，用于基站供电。

2.根据权利要求1所述的移动边际基站电源系统，其特征在于，所述直流供电系统包括串联连接的开关电源组件和整流器：

所述开关电源组件，用于将外界交流电压转换为第一直流电压供给所述整流器；

所述整流器，用于将所述开关电源组件供给的第一直流电压转换为第二直流电压，供给所述边际基站设备。

3.根据权利要求2所述的移动边际基站电源系统，其特征在于，所述开关电源组件包括串联连接的开关电源、蓄电池组和蓄电池组管理模块：

所述开关电源，用于将所述外界交流电压转换为第一直流电压供给所述整流器和所述蓄电池组；

所述蓄电池组，用于将所述开关电源提供的所述第一直流电压的电能转换为化学能储存起来；

蓄电池组管理模块，用于当所述蓄电池组供电时，监控并控制所述蓄电池组。

4.根据权利要求3所述的移动边际基站电源系统，其特征在于，所述蓄电池组管理模块监控并控制所述蓄电池组具体包括：

所述蓄电池组管理模块自动测量所述蓄电池组的充放电电流，控制所述开关电源对所述蓄电池组进行浮充和均充充电。

5.根据权利要求3所述的移动边际基站电源系统，其特征在于，所述蓄电池组管理模块监控并控制所述蓄电池组具体还包括：

当所述蓄电池组供电时，有声光告警，并根据负载的重要程度，将负载分两组切离。

6.根据权利要求5所述的移动边际基站电源系统，其特征在于，所述两组切离分别为：

当所述蓄电池组供电电压低于一次下电电压时，发出声光告警，并切断次要负载；

当所述蓄电池组供电电压低于二次下电电压时，发出声光告警，并切断重要负载。

7.根据权利要求2至5中任意一项所述的移动边际基站电源系统，其特征在于，所述开关电源组件还提供多级防雷装置、多路交流辅助输出和直流应急照明。

8.根据权利要求2至5中任意一项所述的移动边际基站电源系统，其特征在于，所述外界交流电压具体为交流220伏，所述第一直流电压具体为直流48伏，所述第二直流电压具体为直流24伏。

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