開關(guān)電源模塊休眠技術(shù)在節(jié)能降耗中的發(fā)展趨勢

時間:2009-11-20

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:我國,大多數(shù)通信設(shè)備采用開關(guān)電源直流供電方式,出于對通信電源系統(tǒng)的安全、可靠性考慮,開關(guān)電源系統(tǒng)容量采取整流模塊冗余配置。

1 概述   在我國,大多數(shù)通信設(shè)備采用開關(guān)電源直流供電方式,出于對通信電源系統(tǒng)的安全、可靠性考慮,開關(guān)電源系統(tǒng)容量采取整流模塊冗余配置,且預(yù)留的蓄電池充電容量在正常工作時并不使用,造成整流模塊長期處于低負(fù)載率工作,轉(zhuǎn)換效率低下,極大地浪費(fèi)了能源。目前,各大通信電源供應(yīng)商都在加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)的力度,加大節(jié)能環(huán)保的設(shè)計投入,通過技術(shù)革新,不斷提高通信開關(guān)電源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率,降低開關(guān)電源系統(tǒng)自身的功耗。其中,開關(guān)電源整流模塊休眠技術(shù)就是最近發(fā)展起來的一項(xiàng)安全可靠、簡便易行的節(jié)能技術(shù)。 2 開關(guān)電源休眠節(jié)能原理   開關(guān)電源整流模塊的能量消耗包括輸出功耗、帶載損耗、空載損耗3個部分,其中輸出功耗是根據(jù)負(fù)載電流大小決定的,無法降低能耗;帶載損耗取決于整流模塊的工作效率,當(dāng)負(fù)載率在合理范圍(40%~80%)內(nèi)時,工作效率較高,可通過提高模塊工作效率降低帶載損耗;空載損耗是負(fù)荷未達(dá)額定容量造成的,可通過降低整流模塊的工作數(shù)量、提高負(fù)載率而降低。   開關(guān)電源整流模塊休眠技術(shù)就是根據(jù)負(fù)載電流大小,與系統(tǒng)的實(shí)配模塊數(shù)量和容量相比較,通過智能“軟開關(guān)”技術(shù),來自動調(diào)整工作整流模塊的數(shù)量,使部分模塊處于休眠狀態(tài),把整流模塊調(diào)整到最佳負(fù)載率下工作,從而降低系統(tǒng)的帶載損耗和空載損耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的,如圖1所示。
  休眠狀態(tài)的整流模塊數(shù)量可根據(jù)負(fù)載的變化而動態(tài)調(diào)整,當(dāng)負(fù)載增大到一定值時,可自動喚醒休眠模塊,保證整體輸出容量。同時還可以通過軟件設(shè)置整流模塊的休眠時間和休眠次序,使各整流模塊輪換休眠,維持各整流模塊工作時長的平均,提高各模塊的使用壽命。   使用開關(guān)電源模塊休眠節(jié)能技術(shù)必須采取必要的安全措施,以保證特殊情況下的系統(tǒng)工作可靠。如系統(tǒng)應(yīng)至少保證兩塊整流模塊工作,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)整流模塊故障、控制器失效、市電異常、電池均充等情況時,系統(tǒng)應(yīng)自動取消模塊休眠功能;當(dāng)異常情況消失,系統(tǒng)處于浮充狀態(tài)時,再啟動模塊休眠功能,從而保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 3 節(jié)能效果分析 3.1測試案例   2008年6月,對巢湖移動清溪和花集兩個基站的開關(guān)電源進(jìn)行休眠節(jié)能測試,在問等條件下,對比休眠前后消耗的電能。開關(guān)電源型號:DUM—48/50C;整流模塊型號為DZY—48150C,其中,清溪基站的負(fù)載為15A,后備蓄電池組500AH兩組,配置6個整流模塊;花集基站的負(fù)載為14A,后備蓄電池組500AH兩組.配置6個整流模塊。   檢測中美沒有遇到一個整流模塊相鄰第次的試驗(yàn)中休H民.也沒有遇到多個整流模塊住i卡H交流電源中的不平衡保打、1在開關(guān)電源模塊休眠功能的安全保護(hù)性能測試中,當(dāng)模擬交流停電、模塊故障、蓄電池充放電等異常情況時,開關(guān)電源均可臨時關(guān)休眠功能,保征系統(tǒng)安全工作在可靠條件下。 3.2節(jié)能分析   配置容量數(shù)定(如6個整流模塊)時負(fù)載率與節(jié)電率父系:開啟模塊數(shù)一定的情況下,隨營負(fù)載電流的增大,負(fù)載率增大,進(jìn)入休眠的模塊數(shù)越少,節(jié)電量和節(jié)電率逐漸降低負(fù)載電流一定(1受15A)時,負(fù)載率與節(jié)點(diǎn)率系:在負(fù)載電流一定的情況F,隨著開啟模塊數(shù)的增力u,進(jìn)入休眠的模塊數(shù)越多,節(jié)電量和節(jié)電率逐漸增加.但是總輸入功率呈卜升趨勢,此時節(jié)電量的提高是由于系統(tǒng)無效耗能增加弓I起的,因此整流模塊數(shù)量配置應(yīng)合理冗余,不能盲目增人配置。   休眠前后零線電流對比:休眠后對比顯示,當(dāng)模塊休眠后T作模塊數(shù)為相平街?jǐn)?shù)3個,對應(yīng)負(fù)載電流75A情況)時,零線電流減小,否則零線電流會有一定增大,土要是由于整流模塊的單相供電引起三相不平衡而造成的,三市H供電模式的整流模塊應(yīng)不受影響。零線電流增大會有一定負(fù)面影響,從測試結(jié)果來看,增大值較小,負(fù)面影響不大。 4 效益分析   據(jù)了解,開關(guān)電源模塊的休眠功能技術(shù)改造成本均在1000元以下,以l00元計算,假定回收期為3年,則節(jié)電量應(yīng)為10000÷3÷365÷24=38W,即休眠前后輸入功率降低38W以上即可在3年以內(nèi)收回成本。當(dāng)基站負(fù)載電流在l00A以上時,節(jié)能效果已較差,投資幽收期較長,不宜實(shí)行模塊休眠節(jié)能;如負(fù)載電流小于l00A,應(yīng)采模塊休眠功能節(jié)能。當(dāng)模塊按標(biāo)準(zhǔn)冗余方案配置時,在各種直流負(fù)載情況下,每個基站節(jié)電量平均約為70W,則每個基站一年可節(jié)電0.07×24×365=6l3.2kW·h,以安徽移動全省1000個基站計算,全省一年可節(jié)電6.132×104kW·h,節(jié)約電贊約550萬元。   從另一個角度分析,模塊休眠可平均減少各模塊的工作時間,降低模塊故障率,提高設(shè)備使用壽命,lhJ接減少空洲耗能和人工維護(hù)成本,提高通信企業(yè)的投資效益。如實(shí)施開關(guān)電源休眠節(jié)能措施,每年僅基站開關(guān)電源兇自身損耗就可以節(jié)電4.38×105kW·h。從全范圍來看,目前運(yùn)行在各電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的基站電源有兒十萬套,如果都能采取技術(shù)措施實(shí)施休眠節(jié)能,則一年可節(jié)省的用電量達(dá)到幾億千瓦時,節(jié)電量可觀。因此,不管是從全球能源面臨枯竭的緊張局勢,還是從企業(yè)運(yùn)行成本來考慮,推行基站開關(guān)電源休眠節(jié)能技術(shù)部是必要的。
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