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开关电源模块休眠技术在节能降耗中的实际应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-09-30   浏览次数:47988
1 概述  在中国,很多通信设备采用开关电源直流供电方式,出于对通信电源系统的安全、可靠性考虑,开关电源系统容量采取整流模

1 概述
  在中国,很多通信设备采用开关电源直流供电方式,出于对通信电源系统的安全、可靠性考虑,开关电源系统容量采取整流模块冗余配置,且预留的蓄电池充电容量在正常工作时并不使用,造成整流模块长期处于低负载率工作,转换效率低下,极大地浪费了能源。目前,各大通信电源供应商都在加强技术研发的力度,加大节能环保的设计投入,通过技术革新,不断提高通信开关电源模块系统的转换效率,降低开关电源模块系统自身的功耗。其中,开关电源整流模块休眠技术就是最近发展起来的一项安全可靠、简便易行的节能技术。


2 开关电源模块休眠节能原理
开关电源整流模块的能量消耗包括输出功耗、带载损耗、空载损耗3个部分,其中输出功耗是根据负载电流大小决定的,无法降低能耗;带载损耗取决于整流模块的工作效率,当负载率在合理范围(40%~80%)内时,工作效率较高,可通过提高电源模块工作效率降低带载损耗;空载损耗是负荷未达额定容量造成的,可通过降低整流模块的工作数量、提高负载率而降低。
开关电源整流模块休眠技术就是根据负载电流大小,与系统的实配模块数量和容量相比较,通过智能“软开关”技术,来自动调整工作整流模块的数量,使部分模块处于休眠状态,把整流模块调整到最佳负载率下工作,从而降低系统的带载损耗和空载损耗,实现节能目的。
休眠状态的整流模块电源数量可根据负载的变化而动态调整,当负载增大到一定值时,可自动唤醒休眠模块,保证整体输出容量。同时还可以通过软件设置整流模块电源的休眠时间和休眠次序,使各整流模块轮换休眠,维持各整流模块工作时长的平均,提高各模块的使用寿命。
使用开关电源模块休眠节能技术必须采取必要的安全措施,以保证特殊情况下的系统工作可靠。如系统应至少保证两块整流模块工作,当系统出现整流模块故障、控制器失效、市电异常、电池均充等情况时,系统应自动取消模块休眠功能;当异常情况消失,系统处于浮充状态时,再启动模块休眠功能,从而保证系统的安全稳定运行。


3 节能效果分析
3.1测试案例
对巢湖移动清溪和花集两个基站的开关电源模块进行休眠节能测试,在问等条件下,对比休眠前后消耗的电能。清溪基站的负载为15A,后备蓄电池组500AH两组,配置6个整流模块;花集基站的负载为14A,后备蓄电池组500AH两组.配置6个整流模块
检测中美没有遇到一个整流模块相邻第次的试验中休H民.也没有遇到多个整流模块住i卡H交流电源中的不平衡保打、1在开关电源模块休眠功能的安全保护性能测试中,当模拟交流停电、模块故障、蓄电池充放电等异常情况时,开关电源均可临时关休眠功能,保征系统安全工作在可靠条件下。
3.2节能分析
配置容量数定(如6个整流模块)时负载率与节电率父系:开启模块数一定的情况下,随营负载电流的增大,负载率增大,进入休眠的模块数越少,节电量和节电率逐渐降低负载电流一定(1受15A)时,负载率与节点率系:在负载电流一定的情况F,随着开启模块数的增力u,进入休眠的模块数越多,节电量和节电率逐渐增加.但是总输入功率呈卜升趋势,此时节电量的提高是由于系统无效耗能增加弓I起的,因此整流模块数量配置应合理冗余,不能盲目增人配置。
休眠前后零线电流对比:休眠后对比显示,当模块休眠后T作模块数为相平街数3个,对应负载电流75A情况)时,零线电流减小,否则零线电流会有一定增大,土要是由于整流模块的单相供电引起三相不平衡而造成的,三市H供电模式的整流模块应不受影响。零线电流增大会有一定负面影响,从测试结果来看,增大值较小,负面影响不大。


4 效益分析
据了解,开关电源模块的休眠功能技术改造成本均在1000元以下,以100元计算,假定回收期为3年,则节电量应为10000÷3÷365÷24=38W,即休眠前后输入功率降低38W以上即可在3年以内收回成本。当基站负载电流在100A以上时,节能效果已较差,投资幽收期较长,不宜实行模块休眠节能;如负载电流小于100A,应采模块休眠功能节能。当模块按标准冗余方案配置时,在各种直流负载情况下,每个基站节电量平均约为70W,则每个基站一年可节电0.07×24×365=613.2kW·h,以安徽移动全省1000个基站计算,全省一年可节电6.132×104kW·h,节约电赞约550万元。
从另一个角度分析,模块休眠可平均减少各模块的工作时间,降低模块故障率,提高设备使用寿命,lhJ接减少空洲耗能和人工维护成本,提高通信企业的投资效益。如实施开关电源休眠节能措施,每年仅基站开关电源凶自身损耗就可以节电4.38×105kW·h。从全范围来看,目前运行在各电信运营商网络的基站电源有儿十万套,如果都能采取技术措施实施休眠节能,则一年可节省的用电量达到几亿千瓦时,节电量可观。因此,不管是从全球能源面临枯竭的紧张局势,还是从企业运行成本来考虑,推行基站开关电源休眠节能技术部是必要的。

 
 
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