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浅谈通信直流电源节能技术0

发布时间:2019-05-13 09:30:50 编辑:笔名

1 引言

通信用高频开关电源是保证通信设备正常运行必不可少的基础供电电源设备,也是通信设备的主要供电设备。随着国民经济和社会的发展,通信络建设规模迅猛发展,高额的电费,已成为通信运营商不容忽视的成本支出,节能降耗已成为通信行业的工作重点及专题研究课题。

2 通信用高频开关电源节能原理

通信用高频开关电源为直流供电设备,是通信供电系统的重要组成部分。在不同的供电状态下,高频开关电源系统的输出功率不同,效率也不同。一般来说,高频开关电源的输出功率接近额定功率时,效率;输出功率远远小于额定功率时,效率会变得很低。通信基站在电源容量的配置上会考虑以下因素:可靠性、模块化结构、采用N+1冗余;后期设备扩容。因此,在实际运行中,电源设备的输出功率会偏小,效率降低,势必会造成浪费。

就目前的设备使用情况,我们通常采用的节能方法是根据实际负载的大小,通信用高频开关电源系统的控制单元自动开启或关闭部分整流模块,使工作模块的实际输出功率接近额定功率,工作在高效率区段。同时,N+1个模块按照一定的周期轮流进行工作和休息,产品寿命不受影响,此方法称为“轮休技术”。整个过程均能在控制单元的协调下,自动进行,从而提高电源转换工作效率,对系统模块采用自动轮换的工作方式,延长通信高频开关电源设备使用寿命,实现节省电能,降低损耗。同时,控制单元自动检测后备蓄电池组的运行性能质量分析,并自动控制系统节能运行模式安全。

在使用节能技术前的高频开关电源系统并没有采用整流模块轮流工作方式。通信电源系统的交流配电通过输出开关将交流电送入整流模块单元的交流配电部分。整流模块单元的交流分配单元通过空气开关将交流电分成N 路分别送给整流模块。整流模块输出的-48V 直流电压汇流到系统内的正、负母排,整流模块单元与直流配电的正、负母牌通过并机排互连,输入到直流配电部分-48V 直流电,供给负载端与电池端。

在使用节能技术后的高频开关电源系统在负载电流较小时,系统会按控制单元设置好的计算公式来计算应让哪些整流模块工作,哪些整流模块进入休眠状态。当负载增加时,会软开一些整流模块,当负载减小时会软关一些整流模块。在恒定负载的条件下,会让休眠模块进入工作状态,让长时间工作模块进入休眠状态来保证整流模块的轮流工作。

在节能模式下,空载时有些系统只会“开”(即启动)一个整流模块。如果是按N+1 的模式设计的系统,少启动两个整流模块。当负载电流增加到系统预先设定值时,系统会再开一个整流模块。同理,负载电流增加到系统下一个预设值时,会开下一个整流模块。系统软关整流模块的道理与软开整流模块的道理相似。

在节能模式下,所有的整流模块都处于工作状态开始,减到系统预设的电流值时系统会关掉一个整流模块,继续减负载电流到另一个整流模块关闭值时再关掉一个整流模块,以此类推。例如系统插入3 个整流模块,且假设当负载电流达到已开整流模块的额定电流总和的80%时开另一个整流模块,当负载电流达到已开整流模块的额定电流总和的40%时关一个整流模块。

通信用高频开关电源的效率是电源设备制造商提供的重要参数,它直接取决于整流模块的效率。根据信息产业部颁规范要求,额定输出功率大于1 500 W的整流模块,其效率要求不小于90%。这个效率是指模块处于额定状态的工作效率,该模块满足相关标准要求,效率点可以达到92.8%。但当该模块输出电流或功率小于40%时,整流模块的效率较低,甚至低于80%;输出功率超过40%额定功率后,效率基本接近,都在92%以上。采用具有模块休眠管理功能的监控模块,不论配置哪种整流模块,均可以达到较高的效率,实现节能降耗。电源能耗直接表现为热量,电源效率提高后,设备发热量减少网站建设公司
,可以降低一定的空调制冷能耗。由于节能功能启动将不必要的模块进入休眠状态,提高了工作模块负载率,休眠模块处于低耗能的待机状态,提高了整体工作效率。系统的负载率越低,节能的效果越明显。根据目前的局站配置来看,系统的负载率基本上都在25%以下;在一些停电频繁或者地位重要的VIP局站,为了保证负载运行的可靠性,负载率低至10%以下。因此,采用节能功能后,可以大大提高系统的效率,实现节能目的。

3 结束语

近年来,随着通信技术的IP化,IT设备得到了大量的应用,作为其主要供电方式的UPS电源也在通信机房中大量应用北京品牌策划公司
。但UPS固有的特点,决定了其具有可靠性差、转换效率低、输入电流谐波大等一系列缺点,大型UPS系统故障造成的通信阻断频繁发生,造成重大的经济损失和社会影响,以至于工业和信息产业部在近年的[2009]315文中列出的3大电源技术故障中,“UPS开关转换失灵”就占据了一席之地。

在此背景下,采用高压直流替代UPS供电的呼声越来越高,部分省市运营商已经在小规模商用试点,主流电源设备厂家已经在推出高压直流供电电源,目前大量使用的UPS主机均为双变换型,在负载率大于50%时,其转换效率与开关电源相近。但一个不容忽视的现实是,为了保证UPS系统的可靠性,UPS主机均采用n+1(n=1、2、3)方式运行,加之受后端负载输入的谐波和波峰因数的影响,UPS主机并不能满足运行,通常UPS单机的设计稳定运行负载率仅为35~53%。而受后端设备虚提功耗和业务发展的影响,很多UPS系统通常在寿命中后期才能达到设计负载率,甚至根本不能达到设计负载率,UPS主机单机长期运行在很低的负载率,其转换效率通常为80%多,甚至更低。

对于直流电源系统而言,因其采用模块化结构,可根据输出负载的大小, 采用与通信电源相同的节能轮休的技术灵活控制模块的开机运行数量,使整流器模块的负载率始终保持在较高的水平,从而使系统的转换效率保持在较高的水平,可以大大节约能耗。

综上所述,通信高频开关电源智能控制节能技术的应用,解决了高频开关电源在实际使用中效率低、浪费能源的现状,平均约提升10%的工作效率点,可以大大降低通信运营企业的运营成本,提高了运营商的竞争力。