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開關電源模塊休眠技術在節能降耗中的發展趨勢

時間:2009-11-20

來源:中國傳動網

導語:我國,大多數通信設備采用開關電源直流供電方式,出于對通信電源系統的安全、可靠性考慮,開關電源系統容量采取整流模塊冗余配置。

1 概述   在我國,大多數通信設備采用開關電源直流供電方式,出于對通信電源系統的安全、可靠性考慮,開關電源系統容量采取整流模塊冗余配置,且預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載率工作,轉換效率低下,極大地浪費了能源。目前,各大通信電源供應商都在加強技術研發的力度,加大節能環保的設計投入,通過技術革新,不斷提高通信開關電源系統的轉換效率,降低開關電源系統自身的功耗。其中,開關電源整流模塊休眠技術就是最近發展起來的一項安全可靠、簡便易行的節能技術。 2 開關電源休眠節能原理   開關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負載電流大小決定的,無法降低能耗;帶載損耗取決于整流模塊的工作效率,當負載率在合理范圍(40%~80%)內時,工作效率較高,可通過提高模塊工作效率降低帶載損耗;空載損耗是負荷未達額定容量造成的,可通過降低整流模塊的工作數量、提高負載率而降低。   開關電源整流模塊休眠技術就是根據負載電流大小,與系統的實配模塊數量和容量相比較,通過智能“軟開關”技術,來自動調整工作整流模塊的數量,使部分模塊處于休眠狀態,把整流模塊調整到最佳負載率下工作,從而降低系統的帶載損耗和空載損耗,實現節能目的,如圖1所示。
  休眠狀態的整流模塊數量可根據負載的變化而動態調整,當負載增大到一定值時,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。   使用開關電源模塊休眠節能技術必須采取必要的安全措施,以保證特殊情況下的系統工作可靠。如系統應至少保證兩塊整流模塊工作,當系統出現整流模塊故障、控制器失效、市電異常、電池均充等情況時,系統應自動取消模塊休眠功能;當異常情況消失,系統處于浮充狀態時,再啟動模塊休眠功能,從而保證系統的安全穩定運行。 3 節能效果分析 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電源進行休眠節能測試,在問等條件下,對比休眠前后消耗的電能。開關電源型號:DUM—48/50C;整流模塊型號為DZY—48150C,其中,清溪基站的負載為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在開關電源模塊休眠功能的安全保護性能測試中,當模擬交流停電、模塊故障、蓄電池充放電等異常情況時,開關電源均可臨時關休眠功能,保征系統安全工作在可靠條件下。 3.2節能分析   配置容量數定(如6個整流模塊)時負載率與節電率父系:開啟模塊數一定的情況下,隨營負載電流的增大,負載率增大,進入休眠的模塊數越少,節電量和節電率逐漸降低負載電流一定(1受15A)時,負載率與節點率系:在負載電流一定的情況F,隨著開啟模塊數的增力u,進入休眠的模塊數越多,節電量和節電率逐漸增加.但是總輸入功率呈卜升趨勢,此時節電量的提高是由于系統無效耗能增加弓I起的,因此整流模塊數量配置應合理冗余,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,當模塊休眠后T作模塊數為相平街數3個,對應負載電流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不受影響。零線電流增大會有一定負面影響,從測試結果來看,增大值較小,負面影響不大。 4 效益分析   據了解,開關電源模塊的休眠功能技術改造成本均在1000元以下,以l00元計算,假定回收期為3年,則節電量應為10000÷3÷365÷24=38W,即休眠前后輸入功率降低38W以上即可在3年以內收回成本。當基站負載電流在l00A以上時,節能效果已較差,投資幽收期較長,不宜實行模塊休眠節能;如負載電流小于l00A,應采模塊休眠功能節能。當模塊按標準冗余方案配置時,在各種直流負載情況下,每個基站節電量平均約為70W,則每個基站一年可節電0.07×24×365=6l3.2kW·h,以安徽移動全省1000個基站計算,全省一年可節電6.132×104kW·h,節約電贊約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,提高設備使用壽命,lhJ接減少空洲耗能和人工維護成本,提高通信企業的投資效益。如實施開關電源休眠節能措施,每年僅基站開關電源兇自身損耗就可以節電4.38×105kW·h。從全范圍來看,目前運行在各電信運營商網絡的基站電源有兒十萬套,如果都能采取技術措施實施休眠節能,則一年可節省的用電量達到幾億千瓦時,節電量可觀。因此,不管是從全球能源面臨枯竭的緊張局勢,還是從企業運行成本來考慮,推行基站開關電源休眠節能技術部是必要的。
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