CN204835956U - 具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，包括交流配电与交流电能计量模块，交流配电与交流电能计量模块由市电供电，交流配电与交流电能计量模块经过EMC滤波模块滤波后连接整流模块，整流模块串联分路电能计量模块后连接直流配电模块，对电能的计量结果都送给监控模块；直流配电模块为锂电池组提供充电接口，且锂电池组在市电停电的情况下通过直流配电模块为负载提供电能；监控模块通过通讯模块与动力环境监控主机进行通讯。交流输入电能计量功能实现了电源系统总电量的采集，输出电能分路计量模块配有六路电能计量装置，可同时对三家运营商负载用电情况进行电能计量和能耗管理。

Description

具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统

技术领域

本实用新型涉及通信用高频开关电源技术领域，尤其涉及具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统。

背景技术

中国通信设施服务有限公司的成立有利于减少电信行业内铁塔以及相关基础设施的重复建设，提高行业投资效率，进一步提高电信基础设施共建共享水平，缓解企业选址难的问题，增强企业集约型发展的内生动力，从机制上进一步促进节约资源和环境保护。同时有利于降低中国移动的总体投资规模，有效盘活资产，节省资本开支，优化现金使用，聚焦核心业务运营，提升市场竞争能力，加快转型升级。主要是为了节省资源，减少电信行业内铁塔以及相关基础设施的重复建设，提高行业投资效率，担高电信设施共享水平。

通信用高频开关电源系统也作为基础设施的一部分，也由原来三家运营商分开采购采购，变为现在一家公司统一采购，这就要求电源集成度大大提高。集成后的通信用高频开关电源系统同时给三家运营商的设备供电，现有设备无法对开关电源输入、各路输出进行精确的电能计量，无法进行能耗分析。同时，三家运营商电费如何分配的问题也无法解决。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供了一种具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，它体积小巧、集成度高、可实时监控、计量三家运营商用电情况，和系统总用电情况，同时对总体能效进行分析。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，包括交流配电与交流电能计量模块，交流配电与交流电能计量模块由市电供电，所述交流配电与交流电能计量模块经过EMC滤波模块的滤波后连接整流模块的输入端，整流模块接受监控模块的控制并给监控模块供电，监控模块对整流模块的参数进行监测；整流模块的输出端串联分路电能计量模块后连接直流配电模块，分路电能计量模块对整流模块输出的电能进行计量并将计量结果送给监控模块，同时交流配电与交流电能计量模块也将计量数据送给监控模块；所述直流配电模块为锂电池组提供充电接口，且锂电池组在市电停电的情况下通过直流配电模块为负载提供电能；所述监控模块通过通讯模块与动力环境监控主机进行通讯。

所述整流模块包括EMI及浪涌抑制电路，所述EMI及浪涌抑制电路的输入端连接EMC滤波模块的输出端，输出端连接输入整流电路，经过输入整流电路整流后的电能输送到PFC功率因数校正模块进行功率因数校正，所述PFC功率因数校正模块的输出端连接全桥变换模块的输入端，全桥变换模块的输出端连接输出整流滤波，输出整流滤波的输出端连接直流配电模块；

输入信号采集模块采集输入整流电路的交流电压信号送到整流模块控制模块，所述整流模块控制模块通过PFC控制模块控制PFC功率因数校正模块进行功率因数的校正；

所述整流模块控制模块通过全桥变换控制模块对全桥变换模块进行输出电压控制；所述整流模块控制模块与监控模块进行通信，接受监控模块的调压和开关机控制。

所述监控模块包括中央处理器，

所述中央处理器与整流模块连接，整流模块通过通讯模块给所述中央处理器上传有无开机、输出电压、电流或风机故障状态；中央处理器通过通讯模块控制整流模块的输出电压或限流状态；

所述中央处理器与市电电压检测模块连接，市电电压检测模块通过安装在交流配电与交流电能计量模块之前的电压互感器采集市电状态并送给所述中央处理器；

所述中央处理器与放电电流检测模块连接，放电电流检测模块通过采集安装在锂电池组空开与负载空开的电流分流器两端的电压实现对放电状态的监控；

所述中央处理器与干接点监控模块连接、熔丝状态检测模块、时钟电路、LCD显示模块及直流接触器连接，中央处理器通过控制直流接触器实现控制锂电池组与负载的通断。

所述整流模块为220V变直流-48V的模块式高频开关电源。

5.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述监控模块采用Cortex-M3内核单片机。

所述EMC滤波模块为交流220V滤波模块。

所述交流配电与交流电能计量模块配备有1路单相交流输入回路。

所述输出电能分路计量模块配有六路电能计量装置，能同时对三家运营商负载用电情况进行电能计量和能耗管理。

所述直流配电模块配备有两路蓄电池输入回路和多路直流负载输出回路，其中负载输出回路又分为一次下电输出回路及二次下电输出回路。

所述通讯模块为RS485通讯电路，监控模块通过RS485通讯电路与动力环境监控主机连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过功能和资源的整合，实现该系统高度集成，提升维护和管理的效率，节约有限资源和避免重复采购造成的浪费。通过各种功能的集成、硬件的设计、通信与传输的兼容，实现了三家运营商供电设备统一管理，使得系统可靠性大大增加，减少了维护和建设成本，节约了空间资源。交流输入电能计量功能实现了电源系统总电量的采集，分路电能计量模块实现了三家运营商用电情况精确计量，并进行能耗管理。使用设备能实现上述功能，同时可以把设备的工作状态和数据信息通过基站内的动力环境监控主机上传到监控中心，实现用户对设备的远程监控和管理。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型整流模块结构示意图；

图3为本实用新型监控模块结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：

如图1-3所示，具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，包括交流配电与交流电能计量模块，交流配电与交流电能计量模块由市电供电，交流配电与交流电能计量模块经过EMC滤波模块的滤波后连接整流模块的输入端，整流模块接受监控模块的控制并给监控模块供电，监控模块对整流模块的参数进行监测；整流模块的输出端串联分路电能计量模块后连接直流配电模块，分路电能计量模块对整流模块输出的电能进行计量并将计量结果送给监控模块；同时交流配电与交流电能计量模块也将计量数据送给监控模块；直流配电模块为锂电池组提供充电接口，且锂电池组在市电停电的情况下通过直流配电模块为负载提供电能；监控模块通过通讯模块与动力环境监控主机进行通讯。通讯模块为RS485通讯电路，监控模块通过RS485通讯电路与动力环境监控主机连接。

整流模块包括EMI及浪涌抑制电路，EMI及浪涌抑制电路的输入端连接EMC滤波模块的输出端，输出端连接输入整流电路，经过输入整流电路整流后的电能输送到PFC功率因数校正模块进行功率因数校正，PFC功率因数校正模块的输出端连接全桥变换模块的输入端，全桥变换模块的输出端连接输出整流滤波，输出整流滤波的输出端连接直流配电模块；

输入信号采集模块采集输入整流电路的交流电压信号送到整流模块控制模块，整流模块控制模块通过PFC控制模块控制PFC功率因数校正模块进行功率因数的校正；

整流模块控制模块通过全桥变换控制模块对全桥变换模块进行输出电压控制；整流模块控制模块与监控模块进行通信，接受监控模块的调压和开关机控制。

监控模块包括中央处理器，中央处理器与整流模块连接，整流模块通过通讯模块给中央处理器上传有无开机、输出电压、电流或风机故障状态；中央处理器通过通讯模块控制整流模块的输出电压或限流状态；

中央处理器与市电电压检测模块连接，市电电压检测模块通过安装在交流配电与交流电能计量模块之前的电压互感器采集市电状态并送给中央处理器；

中央处理器与放电电流检测模块连接，放电电流检测模块通过采集安装在锂电池组空开与负载空开的电流分流器两端的电压实现对放电状态的监控；

中央处理器与干接点监控模块连接，干接点监控模块包括系统紧急告警，系统非紧急告警，高低温告警，门禁告警，烟雾告警，水禁告警；其中系统紧急告警包括交流停电告警、整流模块告警及LVD脱离告警；系统非紧急告警包括交流过欠压告警、直流过欠压告警、负载熔断和电池熔断告警及电池欠压告警；

中央处理器与熔丝状态检测模块、时钟电路、LCD显示模块及直流接触器连接，当负载或者锂电池组熔丝熔断时为监控模块产生告警；中央处理器通过控制直流接触器实现控制锂电池组与负载的通断。

整流模块或锂电池组为监控模块提供工作电源；时钟电路为监控模块提供时钟，并配有锂电池，市电断电为时钟电路提供电源；LCD显示模块显示各种信息；RS485模块与动力环境监控主机通讯，监控模块，通过RS485通讯，实现远程监控；

整流模块为220V变直流-48V50A的模块式高频开关电源。监控模块采用Cortex-M3内核单片机。EMC滤波模块为交流220V滤波模块。交流配电与交流电能计量模块配备有1路单相交流输入回路。

输出电能分路计量模块配有六路电能计量装置，能同时对三家运营商负载用电情况进行电能计量和能耗管理。直流配电模块配备有两路蓄电池输入回路和多路直流负载输出回路，其中负载输出回路又分为一次下电输出回路及二次下电输出回路。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，包括交流配电与交流电能计量模块，交流配电与交流电能计量模块由市电供电，所述交流配电与交流电能计量模块经过EMC滤波模块的滤波后连接整流模块的输入端，整流模块接受监控模块的控制并给监控模块供电，监控模块对整流模块的参数进行监测；整流模块的输出端串联分路电能计量模块后连接直流配电模块，分路电能计量模块对整流模块输出的电能进行计量并将计量结果送给监控模块，同时交流配电与交流电能计量模块也将计量数据送给监控模块；所述直流配电模块为锂电池组提供充电接口，且锂电池组在市电停电的情况下通过直流配电模块为负载提供电能；所述监控模块通过通讯模块与动力环境监控主机进行通讯。

2.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述整流模块包括EMI及浪涌抑制电路，所述EMI及浪涌抑制电路的输入端连接EMC滤波模块的输出端，输出端连接输入整流电路，经过输入整流电路整流后的电能输送到PFC功率因数校正模块进行功率因数校正，所述PFC功率因数校正模块的输出端连接全桥变换模块的输入端，全桥变换模块的输出端连接输出整流滤波，输出整流滤波的输出端连接直流配电模块；

输入信号采集模块采集输入整流电路的交流电压信号送到整流模块控制模块，所述整流模块控制模块通过PFC控制模块控制PFC功率因数校正模块进行功率因数的校正；

所述整流模块控制模块通过全桥变换控制模块对全桥变换模块进行输出电压控制；所述整流模块控制模块与监控模块进行通信，接受监控模块的调压和开关机控制。

3.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述监控模块包括中央处理器，

所述中央处理器与整流模块连接；所述中央处理器与市电电压检测模块连接，市电电压检测模块通过安装在交流配电与交流电能计量模块之前的电压互感器采集市电状态并送给所述中央处理器；

所述中央处理器与放电电流检测模块连接，放电电流检测模块通过采集安装在锂电池组空开与负载空开的电流分流器两端的电压实现对放电状态的监控；

所述中央处理器还与干接点监控模块、熔丝状态检测模块、时钟电路、LCD显示模块及直流接触器连接，中央处理器通过控制直流接触器实现控制锂电池组与负载的通断。

4.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述整流模块为220V变直流-48V的模块式高频开关电源。

5.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述监控模块采用Cortex-M3内核单片机。

6.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述EMC滤波模块为交流220V滤波模块。

7.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述交流配电与交流电能计量模块配备有1路单相交流输入回路。

8.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述输出电能分路计量模块配有六路电能计量装置，能同时对三家运营商负载用电情况进行电能计量和能耗管理。

9.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述直流配电模块配备有两路蓄电池输入回路和多路直流负载输出回路，其中负载输出回路又分为一次下电输出回路及二次下电输出回路。

10.如权利要求1所述的具有交流输入和直流输出电能计量的高频开关电源系统，其特征是，所述通讯模块为RS485通讯电路，监控模块通过RS485通讯电路与动力环境监控主机连接。