CN219247526U - 一种通信基站用48v直流备用电源的并联均流控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，包括多个并联设置的48V直流备用电源和整流器，48V直流备用电源包括锂电池组、BMS以及DC/DC双向直流变换电源，BMS与锂电池组电连接，用于实时采集锂电池组的电压、温度以及电流外特性参数，对锂电池组内部状态进行估算和监控，DC/DC双向直流变换电源与BMS电连接，DC/DC双向直流变换电源的正极端子和负极端子均分别与整流器的正极端子和负极端子电连接，DC/DC双向直流变换电源和BMS通信连接，BMS均与整流器通信连接，48V直流备用电源之间均相互通信连接。本实用新型的技术方案既实现了对锂电池组的智能充电，又实现了对整流器负载的均流输出，彻底杜绝了锂电池组投入运行时所产生的并机环流危害。

Description

一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置

技术领域

本实用新型涉及新能源领域和电力电子技术领域，特别涉及一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置。

背景技术

4G/5G通信基站是现在人们生活中的重要组成部分，无时无刻不在为人们的通信联系进行服务。无法想象，在移动化、数据化、信息化的时代，通信链接中断抑或是通信信号消失将会对人们的日常生活和工作产生怎样的巨大影响，使人们出现怎样的情绪焦虑。

现阶段，通信基站的供电均是由220V交流市电接入，但公共电网负载端成分复杂，供电质量差、电压波动大，加上基站一般位于环境恶劣的地方，温湿度变化大，雷电、暴风雨天气影响较大，导致了基站供电稳定性较差，断电事故频率较高，基于此，基站配置48V直流备用电源是必不可缺的。同时，高速高带宽高流量的市场需求又催生了基站外挂设备、传输设备以及动环监测设备功率越来越大，这就必然使48V直流备用电源功率越做越大，常规做法是采用多组48V直流备用电源进行并联的方式来增大输出功率，延长备电时间。

图1为目前通信基站供电电源系统广泛采用的拓扑结构，它主要由公共电网引入的交流市电、备用柴油发电机(留有移动油机应急接口)、市电油机切换开关、整流器、降压型直流变换器DC/DC、锂电池组、逆变器以及机房直流负载和交流负载组成。在市电正常时，市电作为主用供电输入为基站提供交流电源，并经整流和直流变换后对锂电池组进行浮充；在市电发生故障时，将启用柴油发电机或将移动油机运至市电故障基站，为站内设备发电供电，在油机缓慢启动过程中或者尚未到达前，机房通信设备由锂电池组进行不间断供电，锂电池组一般选用48V直流电压等级，根据基站功率大小及最大备电时间可配置多个锂电池组直接并联使用。

锂电池组在使用过程中不能过充电，也不能过放电，因此需要电池管理系统(BMS)的控制保护，其内部电路控制原理如图2所示，充电过渡二极管和放电过渡二极管在放电主回路保护断开时可以实现充电自动激活，在充电主回路保护断开时可以实现放电自动激活，实现在放电和充电之间纯在线式切换的无缝过渡。

然而，当多个锂电池组并联使用时，在接触器开关闭合瞬间，高压锂电池组将对低压锂电池组进行充电，两者压差越大，对充电流就会越大，充放电直流接触器短时间内将承受较大的对充环流。而且，对后端直流变换器DC/DC放电时，多个锂电池组之间由于容量和电压差异，将会输出不同的负载电流，锂电池组内部的功率器件将承受不同的电流应力，不能做到并机均流势必会影响供电电源系统的安全稳定性，降低输出效率。

鉴于此，本实用新型提供一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，以消除多个锂电池组之间因功率输出能力不平衡而导致产生较大的并机对充环流所带来的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，以消除多个锂电池组之间因功率输出能力不平衡而导致产生较大的并机对充环流所带来的安全隐患。

为实现上述目的，本实用新型提出的通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，包括多个并联设置的48V直流备用电源和整流器，所述48V直流备用电源包括锂电池组、BMS以及DC/DC双向直流变换电源，所述BMS与所述锂电池组电连接，用于实时采集锂电池组的电压、温度以及电流外特性参数，对锂电池组内部状态进行估算和监控，所述DC/DC双向直流变换电源与所述BMS电连接，所述DC/DC双向直流变换电源的正极端子和负极端子均分别与所述整流器的正极端子和负极端子电连接，所述DC/DC双向直流变换电源和所述BMS通信连接，所述BMS均与所述整流器通信连接，所述48V直流备用电源之间均相互通信连接。

优选地，所述锂电池组由16个磷酸铁锂单体电池串联形成。

优选地，所述磷酸铁锂单体电池的额定容量均为50Ah。

优选地，所述DC/DC双向直流变换电源采用RS485总线与所述BMS通信连接。

优选地，所述BMS采用CAN总线与所述整流器通信连接。

优选地，所述48V直流备用电源之间采用CAN总线通信连接。

优选地，所述锂电池组的电压输出范围为52.5V～54.6V。

优选地，所述DC/DC双向直流变换电源的额定功率为2.5KW。

采用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

1、本实用新型将基站供电电源系统中整流器与锂电池组之间的降压型直流变换器DC/DC改换为DC/DC双向直流变换电源，设计功率2.5KW，并且将其集成到48V直流备用电源内部，既实现了对锂电池组的智能充电，又实现了对整流器负载的均流输出，彻底杜绝了锂电池组投入运行时所产生的并机环流危害；

2、本实用新型提出的DC/DC双向直流变换电源可对锂电池组执行温升降流策略的智能化充电，使电池充电曲线更符合马斯可接受充电电流曲线定律，适用于多种锂电池，使电池温升受控，充电过程安全，充电容量最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为为目前通信基站供电电源系统广泛采用的拓扑结构示意图；

图2为锂电池组内部BMS电路控制原理图；

图3为本实用新型提出的一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置的原理框图；

图4为本实用新型提出的一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置的DC/DC双向直流变换电源执行的温升降流策略流程示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置。

如图3所示，在本实用新型的一实施例中，该通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，包括多个并联设置的48V直流备用电源100和整流器200，所述48V直流备用电源100包括锂电池组101、BMS102以及DC/DC双向直流变换电源103，所述BMS与所述锂电池组电连接，用于实时采集锂电池组的电压、温度以及电流外特性参数，对锂电池组内部状态进行估算和监控，所述DC/DC双向直流变换电源与所述BMS电连接，所述DC/DC双向直流变换电源的正极端子和负极端子均分别与所述整流器的正极端子和负极端子电连接，所述DC/DC双向直流变换电源和所述BMS通信连接，所述BMS均与所述整流器通信连接，所述48V直流备用电源之间均相互通信连接。

图3中只示出了48V直流备用电源在供电电源系统中与整流器的连接部分，它主要包含锂电池组、BMS及DC/DC双向直流变换电源三个部分。锂电池组由16个额定容量为50Ah的磷酸铁锂单体电池串联成组，组成48V电压等级的直流母线系统；BMS通过实时采样电池的电压、电流、温度等外特性参数，采用适当的算法以实现电池内部状态的估算与监控，在正确获取电池的状态后进行有效的热管理、均衡管理、充放电管理、漏电监测和故障报警等操作；DC/DC双向直流变换电源实现锂电池组电压的稳定输出以及并机时均流控制，同时结合环境温度对锂电池组进行智能化充电，其工作过程描述如下：

(1)在待机状态下，锂电池组状态正常，BMS自检无故障，充放电直流接触器均保持正常闭合状态，BMS通过CAN总线将电池电压、温度、电流等模拟量信息以及开关量状态信息定时上送至上级整流器；

(2)在放电状态下，锂电池组正常输出，DC/DC双向直流变换电源将锂电池组总压维持在52.5V～54.6V的电压输出范围并接至-48V直流母线，DC/DC双向直流变换电源和BMS之间采用RS485总线通信方式，DC/DC双向直流变换电源将相关输出数据及告警信息传送至BMS，并接受BMS下发的控制命令；

(3)在充电状态下，整流器通过DC/DC双向直流变换电源对锂电池组进行充电，DC/DC双向直流变换电源执行如图4所示的温升降流策略，确保锂电池安全的条件下将电池充满电；

(4)在多个48V直流备用电源并机状态下，各个并机电源之间通过CAN总线交互通信，协调工作，均流输出，DC/DC双向直流变换电源采用实时均流跟随算法，保证各个并机电源电流输出偏差不大于2％。

本实用新型的技术方案，与现有技术相比，通过将基站供电电源系统中整流器与锂电池组之间的降压型直流变换器DC/DC改换为DC/DC双向直流变换电源，设计功率2.5KW，并且将其集成到48V直流备用电源内部，既实现了对锂电池组的智能充电，又实现了对整流器负载的均流输出，彻底杜绝了锂电池组投入运行时所产生的并机环流危害，提高了基站供电系统的输出效率及安全稳定性，具有较高的应用价值；同时本实用新型提出的DC/DC双向直流变换电源可对锂电池组执行温升降流策略的智能化充电，使电池充电曲线更符合马斯可接受充电电流曲线定律，适用于多种锂电池，使电池温升受控，充电过程安全，充电容量最大化。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，其特征在于，包括多个并联设置的48V直流备用电源和整流器，所述48V直流备用电源包括锂电池组、BMS以及DC/DC双向直流变换电源，所述BMS与所述锂电池组电连接，用于实时采集锂电池组的电压、温度以及电流外特性参数，对锂电池组内部状态进行估算和监控，所述DC/DC双向直流变换电源与所述BMS电连接，所述DC/DC双向直流变换电源的正极端子和负极端子均分别与所述整流器的正极端子和负极端子电连接，所述DC/DC双向直流变换电源和所述BMS通信连接，所述BMS均与所述整流器通信连接，所述48V直流备用电源之间均相互通信连接，所述锂电池组由16个磷酸铁锂单体电池串联形成，所述磷酸铁锂单体电池的额定容量均为50Ah。

2.根据权利要求1所述的通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，其特征在于，所述DC/DC双向直流变换电源采用RS485总线与所述BMS通信连接。

3.根据权利要求1所述的通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，其特征在于，所述BMS采用CAN总线与所述整流器通信连接。

4.根据权利要求1所述的通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，其特征在于，所述48V直流备用电源之间采用CAN总线通信连接。

5.根据权利要求1所述的通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，其特征在于，所述锂电池组的电压输出范围为52.5V～54.6V。

6.根据权利要求1所述的通信基站用48V直流备用电源的并联均流控制装置，其特征在于，所述DC/DC双向直流变换电源的额定功率为2.5KW。

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