CN202679050U

CN202679050U - 通信基站集中供电系统

Info

Publication number: CN202679050U
Application number: CN 201220285894
Authority: CN
Inventors: 陈心刚; 张成泰
Original assignee: SHENZHEN QINGYA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN QINGYA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-06-09
Filing date: 2012-06-09
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-06-09

Abstract

一种通信基站集中供电系统，其包括一智能充电模块，转换交流输入电压为直流信号，并传输该直流信号给至少一电池充电，亦提供给至少一基站设备，该智能充电模块包括一充电模块与一监控模块，该充电模块与该监控模块电性相连。相较于现有技术，本实用新型通信基站集中供电系统减少了交直流转换次数提高了交直流转换效率，采取了大电流快速充电的方式保证了电池容量。

Description

通信基站集中供电系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种通信基站集中供电系统，特别涉及一种具有高交直流转换效率的通信基站集中供电系统。

【背景技术】

移动通信经过近二十年的发展，尤其是2009年3G牌照的发放，使得移动通信的基站建设得以大幅度加速。但是，室外基站与设备的供电与防雷等问题，始终没有较好地解决，更多地是采用1至2台1-3K伏的不间断电源(uninterruptible power system，简称：UPS)加以串接使用。UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的不间断电源。当市电正常时，UPS将市电稳压、稳频后供负载使用，同时向机内电池充电；当市电中断时(异常时)，UPS立即在4-10毫秒内或“零”中断时间内将蓄电池的电源通过逆变转换的方式向负载继续供应电力，使负载维持正常的工作，以便保存资料并保护负载的软硬件不受损坏。从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备。

如图1与图2所示，图1为现有室外基站供电模式连接电路图，图2为现有室外基站供电模式能量转换示意图所示，当220V交流电正常时，市电直接进入系统，通过配电箱101与宽范围稳压器102输入到UPS电源模块104，UPS电源模块104将电源信号一路传送给二组电池106蓄电，一路传送给分别与其串联连接的供应给各基站设备的Switch power supply(简称：SPS)电源108。

而现有UPS电源模块104由于是串接在收发信设备前端，故加大了用电设备的节点故障率。根据统计用电设备，75％的掉电均来自前端的UPS电源模块104。同时，如图2所示，在交流正常时，220V的交流输入至UPS电源模块104，并通过第一次交直流转换给36V，48V或72V的二组电池106充电，再由第二次交直流转换将电池106存储的电源信号转换为220V交流电信号进行传输，传输给SPS电源108，再由SPS电源108通过第三次交直流转换将220V交流电信号转换为24V直流电信号供各基站设备，如：2G微蜂窝站，2G直放站，2G传输设备，2G室内分布电路。在本次的电信号传送过程中，交流电要经过三次转换才能转换成设备所需的低压直流。同时，在交流异常时，电池也要经过两次转换才能转换成设备所需的低压直流。这样，交直流转换次数多、转换效率低，极大地浪费了电力资源，不符合国家节能减耗、低碳排放的要求。

【实用新型内容】

为克服现有基站设备供电系统交直流转换效率低的问题，本实用新型特别提供一种交直流转换效率高的通信基站集中供电系统。

本实用新型解决技术问题的技术方案是：提供一种通信基站集中供电系统，其包括一智能充电模块，转换交流输入电压为直流信号，并传输该直流信号给至少一电池充电，亦提供给至少一基站设备，该智能充电模块包括一充电模块与一监控模块，该充电模块与该监控模块电性相连。

优选地，进一步包括一防雷单元，其接收交流输入电压，并传输给该智能充电模块。

优选地，进一步包括至少一个USPS电源模块，该USPS电源模块电性连接于该智能充电模块与基站设备间。

优选地，进一步包括一通风配电箱，其收容该防雷单元，该智能充电模块与该至少一个USPS电源模块。

优选地，该监控模块设置充电限流值，当充电电流大于等于该值时，该智能充电模块将自动进入限流均充状态，此时系统工作在恒流均充状态，电压逐步上升至设置的均充电压，当电压达到均充电压值时，系统进入恒压均充状态，当充电电流小于等于设置的转换电流时，系统进入浮充状态，均衡充电状态结束。

优选地，该充电模块包括一输入EMI滤波器，一浪涌限制电路，一FPC控制电路，一PWM控制电路及一输出EMI滤波器，交流输入电压经过输入EMI滤波器滤除高频杂波尖峰，再经过浪涌限制电路进入高压桥式整流变成直流，尔后经过FPC有源功率因数校正电路产生预稳定的400V直流高压，直流高压经由PWM脉宽调制控制电路，将高压直流转换为高压高频交流，再经变压器高频降压后，并通过输出EMI滤波器高频整流滤波变为低压直流48V。

优选地，该充电模块进一步包括一温度检测控制器，设置于输入EMI滤波器处，当机内散热器温度高温度高于55℃时，自动启动风机工作，当温度降低后，风机停止工作，一旦风机失效，机内散热器温度高于85℃时，该充电模块自动关机保护，当温度降低后，该充电模块自动恢复工作。

优选地，该充电模块在输入EMI滤波器与浪涌限制电路之间设置一辅助电源及一交流电压检测保护电路，交流输入电压≤154±5VAC时该充电模块自动关机，当交流输入电压恢复至正常时，充电模块自动恢复工作，恢复点回差为7～13VAC。交流输入电压≥290±5VAC时充电模块自动关机，当交流输入电压恢复正常时，充电模块自动恢复工作，恢复点回差为10～20VAC。

优选地，该监控模块监控交流输入电压、电池电压、电池电流、充电模块电流。

相较于现有技术，本实用新型通信基站集中供电系统减少了交直流转换次数提高了交直流转换效率，采取了大电流快速充电的方式保证了电池容量；同时，本实用新型通信基站集中供电系统采用了智能通风配电柜解决了供电充电散热问题；又，取消了现有技术供电系统中的外置UPS与基站设置中的内置SPS，因此减少了电源设备自身功率损耗；再，本实用新型通信基站集中供电系统采取了交直流双输入互补在线式减少了供电回路单点故障率；另，本实用新型通信基站集中供电系统的智能充电模块具有实时管理、温度补偿、监控调节和自保护功能。

【附图说明】

图1是现有室外基站供电模式的电路示意图。

图2是现有室外基站供电模式能量转换模式意图。

图3是本实用新型交流型通信基站集中供电系统结构图。

图4是本实用新型交流型通信基站集中供电系统之智能充电模块之充电模块的电路示意图。

图5是本实用新型交流型通信基站集中供电系统之智能充电模块之监控模块的电路示意图。

图6是本实用新型交流型通信基站集中供电系统用于室外基站供电之电路示意图。

图7是本实用新型交流型通信基站集中供电系统用于室外基站供电之交直流转换模式示意图。

图8是本实用新型交流型通信基站集中供电系统用于室内基站供电之交直流转换模式示意图。

图9是本实用新型直流型通信基站集中供电系统结构图。

图10是本实用新型直流型通信基站集中供电系统用于室外基站供电之电路示意图。

图11是本实用新型直流型通信基站集中供电系统之智能充电模块之充电模块的电路示意图。

图12是本实用新型直流型通信基站集中供电系统之智能充电模块之监控模块的电路示意图。

图13是本实用新型直流型通信基站集中供电系统用于室外基站供电之交直流转换模式示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图3至图8所示，图3是本实用新型交流型通信基站集中供电系统结构图，图4是本实用新型交流型通信基站集中供电系统之智能充电模块之充电模块的电路示意图，图5是本实用新型交流型通信基站集中供电系统之智能充电模块之监控模块的电路示意图，图6是本实用新型交流型通信基站集中供电系统用于室外基站供电之电路示意图，图7是本实用新型交流型通信基站集中供电系统用于室外基站供电之交直流转换模式示意图，图8是本实用新型交流型通信基站集中供电系统用于室内基站供电之交直流转换模式示意图。本实用新型通信基站集中供电系统200包括一通风配电箱201，一防雷单元202，一智能充电模块206，二USPS电源模块208，电池组207。该防雷单元202，智能充电模块206，二USPS电源模块208，及电池组207收容于该通风配电箱201，其中，该智能充电模块206与二USPS电源模块208放置于该通风配电箱201的上侧，该电池组207设置于该通风配电箱201的下侧。该通风配电箱201的左右两侧均设置有多个通风口，用于产品的散热。

该智能充电模块206包括一充电模块2061与一监控模块209，该充电模块2061与该监控模块209通过RS232串行接口进行连接。该充电模块2061包括一输入EMI滤波器2062，一温度检测控制器2067，一辅助电源2063，一交流电压检测保护电路2069，一浪涌限制电路2064，一FPC控制电路(有源功率因数校正控制电路)2065，一PWM控制电路2066及一输出EMI滤波器2068。通过防雷单元202的220V交流输入电压先经过输入EMI滤波器2062滤除高频杂波尖峰，再经过浪涌限制电路2064进入高压桥式整流变成直流，尔后经过FPC电路2065产生预稳定的400V直流高压，直流高压经由PWM控制电路2066，将高压直流转换为高压高频交流，再经变压器高频降压后，并通过输出EMI滤波器2068高频整流滤波变为低压直流48V。在输入EMI滤波器2062处设置一温度检测控制器2067，当机内散热器温度高于55℃时，自动启动风机工作，当温度降低后，风机停止工作，一旦风机失效，机内散热器温度高于85℃时，该充电模块2061自动关机保护，当温度降低后，该充电模块2061自动恢复工作。且该充电模块2061在输入EMI滤波器2062与浪涌限制电路2064之间设置一辅助电源2063及一交流电压检测保护电路2069。交流输入电压≤154±5VAC时该充电模块2061自动关机，当交流输入电压恢复至正常时，充电模块2061自动恢复工作，恢复点回差为7～13VAC。交流输入电压≥290±5VAC时充电模块2061自动关机，当交流输入电压恢复正常时，充电模块2061自动恢复工作，恢复点回差为10～20VAC。

该监控模块209与上位机(图未示)，如面板键盘、后台电脑、远端监控等通过一个RS-232接口或10M/100M网口，按照有关电源设备监控的通讯协议进行通讯。该上位机与监控模块209是一种主从关系，除了告警信息是由监控模块209主动上报外，其它所有的读取、设置和控制过程都由上位机来启动，监控模块209一直处于从动状态，没有上位机的正确命令，监控模块209不主动上报其它数据给上位机。上位机可以从监控模块209获取的模拟数据有：交流输入电压、输出母排电压、电池电压、蓄电池电流、负载总电流、模块电流等。上位机可以从监控模块209获取的状态开关量有：市电有无状态、四个电源模块的故障状态、蓄电池组的空气开关状态、电源系统限流输出状态、电池组均充状态。上位机可以从监控模块209获取的告警状态有：无市电告警、输入过欠压保护告警、四个整流模块各自的故障告警、蓄电池组空开断告警、负载空开断告警、市电异常告警、直流输出欠压告警、电池组异常告警。监控模块209根据监测的某些量值或根椐上位机发送的控制命令给出控制信号，实现根据电池充电电流和电池管理规定，改变整流模块的输出电流。也可以根据市电停电时间，电池放电电压，电池充电电流和电池管理规定来改变充电模块2061均浮充状态。如交流停电后，由电池207给负载供电，市电恢复充电模块2061将自动进入均充状态。监控模块209根据设置的充电限流值，确定是否进入限流均充状态，当充电电流大于等于该值时，智能充电模块2061将自动进入限流均充状态，此时系统工作在恒流均充状态，电压逐步上升设置为均充电压，当电压达到均充电压值时，系统进入恒压均充状态，当充电电流小于等于设置的转换电流时，系统进入浮充状态，均衡充电状态结束。为了避免电池207出现过充，监控模块209还可以设置均充时间限制，当均充时间达到这个时间时，强行返回浮充状态。交流停电后，电池207电压放电至43.5V时，系统将电池207回路切断，切断方式为零电流消耗。

如图6与图7所示，当该通信基站集中供电系统200用于室外基站供电时，提供一220V交流电压，当该220V交流正常时，市电通过防雷单元202进入该通信基站集中供电系统200，一路输入到二USPS电源模块208，在此过程中，通过一次交直流转换直接给基站设备供电；如2G微蜂窝216，2G直放站210，2G传输设备212及2G分布系统214。另一路输入到智能充电模块206通过一次交直流转换直接给电池207充电，两路交直流的转换效率均达到了90％以上。当220V交流异常时，电池207放电并通过USPS电源模块208进行一次直流转换后直接给基站设备供电，而直流的转换效率也达到了85％以上。当该通信基站集中供电系统200用于室外基站交流型供电时，其交直流转换只需要1次转换即可。

如图8所示，当该通信基站集中供电系统300用于室内基站交流型供电时，提供一220V交流电压，当该220V交流正常时，市电通过防雷单元(图未示)进入该通信基站集中供电系统300，一路输入到二USPS电源模块308，在此过程中，通过一次交直流转换直接给基站设备供电；如GSM900/1800316，WCDM2100310，SDH314及动力环境监控312。另一路输入到智能充电模块306通过一次交直流转换直接给电池307充电，两路交直流的转换效率均达到了90％以上。当220V交流异常时，电池307放电并通过USPS电源模块308进行一次直流转换后直接给基站设备供电，而直流的转换效率也达到了85％以上。当该通信基站集中供电系统300用于室外基站交流型供电时，其交直流转换只需要1次转换即可。

请参阅图9至图12，图9是本实用新型直流型通信基站集中供电系统结构图，图10是本实用新型直流型通信基站集中供电系统用于室外基站供电之电路示意图，图11是本实用新型直流型通信基站集中供电系统之智能充电模块之充电模块的电路示意图，图12是本实用新型直流型通信基站集中供电系统之智能充电模块之监控模块的电路示意图，图13是本实用新型直流型通信基站集中供电系统用于室外基站供电之交直流转换模式示意图。

本实用新型通信基站集中供电系统200包括一通风配电箱401，一防雷单元402，二智能充电模块406，电池组407。该防雷单元402，二智能充电模块406，及电池组407收容于该通风配电箱401，其中，该二智能充电模块406放置于该通风配电箱401的上侧，该电池组407设置于该通风配电箱401的下侧。该通风配电箱401的左右两侧均设置有多个通风口，用于产品的散热。

该智能充电模块406包括一充电模块4061与一监控模块409，该充电模块4061与该监控模块409通过RS232串行接口进行连接。该充电模块4061包括一输入EMI滤波器4062，一温度检测控制器4067，一辅助电源4063，一交流电压检测保护电路4069，一浪涌限制电路4064，一FPC控制电路(有源功率因数校正控制电路)4065，一PWM控制电路4066及一输出EMI滤波器4068。通过防雷单元402的220V交流输入电压先经过输入EMI滤波器4062滤除高频杂波尖峰，再经过浪涌限制电路4064进入高压桥式整流变成直流，尔后经过FPC电路4065产生预稳定的400V直流高压，直流高压经由PWM控制电路4066，将高压直流转换为高压高频交流，再经变压器高频降压后，并通过输出EMI滤波器4068高频整流滤波变为低压直流48V。在输入EMI滤波器4062处设置一温度检测控制器4067，当机内散热器温度高于55℃时，自动启动风机工作，当温度降低后，风机停止工作，一旦风机失效，机内散热器温度高于85℃时，该充电模块4061自动关机保护，当温度降低后，该充电模块4061自动恢复工作。且该充电模块4061在输入EMI滤波器4062与浪涌限制电路4064之间设置一辅助电源4063及一交流电压检测保护电路4069。交流输入电压≤154±5VAC时该充电模块4061自动关机，当交流输入电压恢复至正常时，充电模块4061自动恢复工作，恢复点回差为7～13VAC。交流输入电压≥290±5VAC时充电模块4061自动关机，当交流输入电压恢复正常时，充电模块4061自动恢复工作，恢复点回差为10～20VAC。

该监控模块409与上位机(图未示)，如面板键盘、后台电脑、远端监控等通过一个RS-232接口或10M/100M网口，按照有关电源设备监控的通讯协议进行通讯。该上位机与监控模块409是一种主从关系，除了告警信息是由监控模块409主动上报外，其它所有的读取、设置和控制过程都由上位机来启动，监控模块409一直处于从动状态，没有上位机的正确命令，监控模块409不主动上报其它数据给上位机。上位机可以从监控模块409获取的模拟数据有：交流输入电压、输出母排电压、电池电压、蓄电池电流、负载总电流、模块电流等。上位机可以从监控模块409获取的状态开关量有：市电有无状态、四个电源模块的故障状态、蓄电池组的空气开关状态、电源系统限流输出状态、电池组均充状态。上位机可以从监控模块409获取的告警状态有：无市电告警、输入过欠压保护告警、四个整流模块各自的故障告警、蓄电池组空开断告警、负载空开断告警、市电异常告警、直流输出欠压告警、电池组异常告警。监控模块409根据监测的某些量值或根椐上位机发送的控制命令给出控制信号，实现根据电池充电电流和电池管理规定，改变整流模块的输出电流。也可以根据市电停电时间，电池放电电压，电池充电电流和电池管理规定来改变充电模块4061均浮充状态。如交流停电后，由电池407给负载供电，市电恢复充电模块4061将自动进入均充状态。监控模块409根据设置的充电限流值，确定是否进入限流均充状态，当充电电流大于等于该值时，智能充电模块4061将自动进入限流均充状态，此时系统工作在恒流均充状态，电压逐步上升设置为均充电压，当电压达到均充电压值时，系统进入恒压均充状态，当充电电流小于等于设置的转换电流时，系统进入浮充状态，均衡充电状态结束。为了避免电池407出现过充，监控模块409还可以设置均充时间限制，当均充时间达到这个时间时，强行返回浮充状态。交流停电后，电池407电压放电至43.5V时，系统将电池407回路切断，切断方式为零电流消耗。

如图13所示，当该通信基站集中供电系统400用于室外基站供电时，提供一220V交流电压，当该220V交流正常时，市电通过防雷单元402进入该通信基站集中供电系统400的智能充电模块406，在此过程中，电信号通过一次交直流转换一路直接给基站设备供电；如微蜂窝416，直放站410，传输设备412及分布系统414，另一路给电池407充电，该交直流的转换效率均达到了90％以上。当220V交流异常时，电池407放电并进行一次直流转换后直接给基站设备供电，而直流的转换效率也达到了85％以上。

相较于现有技术，本实用新型通信基站集中供电系统200，400减少了交直流转换次数提高了交直流转换效率，采取了大电流快速充电的方式保证了电池容量；同时，本实用新型通信基站集中供电系统200，400采用了智能通风配电柜201解决了供电充电散热问题；又，取消了现有技术供电系统中的外置UPS与基站设置中的内置SPS，因此减少了电源设备自身功率损耗；再，本实用新型通信基站集中供电系统200，400采取了交直流双输入互补在线式减少了供电回路单点故障率；另，本实用新型通信基站集中供电系统200，400的智能充电模块206，406具有实时管理、温度补偿、监控调节和自保护功能。

本实用新型并不限于以上实施方式，如交流型通信基站集中供电系统200可根据要求提供24V、36V、48V电池组配置；又可以提供两组电池配置以增加电池容量，也可以根据需要对交，直流型通信基站集中供电系统200，400用于室外时设置不同的智能充电模块206，406，如：15A、20A、30A，用于室内时智能充电模块，如：30A、40A、50A；另，直流型通信基站集中供电系统400可根据放电时长要求提供不同容量的电池组；再，该交直流型通信基站集中供电系统200，400可根据要求配置不同容量的防雷单元202，402；

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种通信基站集中供电系统，其包括一种通信基站集中供电系统，其包括一智能充电模块，其转换交流输入电压为直流信号，一路传输给至少一电池充电，一路提供给至少一基站设备，其特征在于：该智能充电模块包括一充电模块与一监控模块，该充电模块与该监控模块电性相连。

2.如权利要求1所述的通信基站集中供电系统，其特征在于：进一步包括一防雷单元，其接收交流输入电压，并传输给该智能充电模块。

3.如权利要求2所述的通信基站集中供电系统，其特征在于：进一步包括至少一个USPS电源模块，该USPS电源模块电性连接于该智能充电模块与基站设备间。

4.如权利要求3所述的通信基站集中供电系统，其特征在于：进一步包括一通风配电箱，其收容该防雷单元，该智能充电模块与该至少一个USPS电源模块。

5.如权利要求1所述的通信基站集中供电系统，其特征在于：该监控模块设置充电限流值，当充电电流大于等于该值时，该智能充电模块将自动进入限流均充状态，此时系统工作在恒流均充状态，电压逐步上升至设置的均充电压，当电压达到均充电压值时，系统进入恒压均充状态，当充电电流小于等于设置的转换电流时，系统进入浮充状态，均衡充电状态结束。

6.如权利要求1所述的通信基站集中供电系统，其特征在于：该充电模块包括一输入EMI滤波器，一浪涌限制电路，一FPC控制电路，一PWM控制电路及一输出EMI滤波器，交流输入电压经过输入EMI滤波器滤除高频杂波尖峰，再经过浪涌限制电路进入高压桥式整流变成直流，尔后经过FPC有源功率因数校正电路产生预稳定的400V直流高压，直流高压经由PWM脉宽调制控制电路，将高压直流转换为高压高频交流，再经变压器高频降压后，并通过输出EMI滤波器高频整流滤波变为低压直流48V。

7.如权利要求6所述的通信基站集中供电系统，其特征在于：该充电模块进一步包括一温度检测控制器，设置于输入EMI滤波器处，当机内散热器温度高温度高于55℃时，自动启动风机工作，当温度降低后，风机停止工作，一旦风机失效，机内散热器温度高于85℃时，该充电模块自动关机保护，当温度降低后，该充电模块自动恢复工作。

8.如权利要求1所述的通信基站集中供电系统，其特征在于：该充电模块在输入EMI滤波器与浪涌限制电路之间设置一辅助电源及一交流电压检测保护电路，交流输入电压≤154±5VAC时该充电模块自动关机，当交流输入电压恢复至正常时，充电模块自动恢复工作，恢复点回差为7～13VAC ；交流输入电压≥290±5VAC时充电模块自动关机，当交流输入电压恢复正常时，充电模块自动恢复工作，恢复点回差为10～20VAC。

9.如权利要求1所述的通信基站集中供电系统，其特征在于：该监控模块监控交流输入电压、电池电压、电池电流、充电模块电流。