CN101436823A

CN101436823A - 提高通信电源交流电网适应性的控制方法及控制设备

Info

Publication number: CN101436823A
Application number: CNA2008101872670A
Authority: CN
Inventors: 刘明明; 孟燕妮; 周保航; 韦树旺
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: CN101436823B

Abstract

本发明涉及一种提高通信电源交流电网适应性的控制方法，包括确定一个预回调电压Vj(V)，以及一个预上调电压Vi(V)；在交流启动时，将整流模块的输出电压在当前蓄电池电压Vbat的基础上回调一个Vj(v)电压；以回调后的电压作为启调点，平稳的将输出电压逐渐上升至Vbat+Vi(V)；从Vabt+Vi开始，快速将电压上升至通信电源浮充电压。本发明还涉及一种提高通信电源交流电网适应性的控制设备。因此，本发明在不增加***成本的前提下，降低通信电源对交流电网供电质量的要求，提高通信电源在恶劣交流供电条件下的适应性。

Description

提高通信电源交流电网适应性的控制方法及控制设备

技术领域

本发明涉及移动通信电源领域，尤其涉及一种提高通信电源交流电网适应性的控制方法及控制设备。

背景技术

通信基站多数建设在电网结构复杂、交流供电条件简陋的偏远地区，远离供电中心，使得通信基站的交流供电条件进一步恶化：低压线路长距离传输引起的交流电压大幅跌落，受到干扰时交流电压宽幅振荡，相角偏移引起的交流三相不对称，由于输电线路较长、线缆逐级复接引起的零线电阻增大等。

通信电源的整流模块是用于完成从AC到DC的能量变换功能，近年来，各通信电源厂家纷纷研发宽电压输入范围的整流模块，以提高通信电源对交流电网电压大幅跌落、交流电压宽幅振荡的适应能力。

放宽整流模块的电压输入范围，很大程度上解决了交流电网电压大幅跌落、交流电压宽幅振荡的适应能力，但是，却不能有效解决交流三相电压相角偏移引起的交流三相不对称，由于输电线路较长、线缆逐级复接引起的零线电阻增大等实际问题。尤其是在交流停电后来电的瞬间，蓄电池的放电电压较低，整流模块输出的能量一部分给负载供电，一部分给蓄电池充电，此时整流模块的输出电流最大，整流模块经常面临不能启动的难题。

在实际应用中，某通信基站机房交流进线约2公里。交流零线中间有连接点，且连接线材为铝线和铜线混合缠绕连接，零线电阻达10欧姆。零线电阻的存在，导致整流模块在交流三相电压不对称，或整流模块重载启动时输入交流电压波动，整流模块不断进入保护状态，通信电源没有输出。

传统的控制方法是在交流启动时，整流模块输出电压以蓄电池当前的电压值+Vi(V)为启调点，以较陡的斜率向上增加；该整流模块输出电压曲线如图1所示。图1中，T1时刻交流停电；T2时刻交流供电恢复；Vbat表明交流停电后电池放电的最低电压；Vbat+Vi表明交流供电恢复后，整流模块输出电压控制以交流停电后电池放电的最低电压+Vi(V)为启调点；以及53.5V为通信电源浮充电压。并且该方法对交流电网供电质量、设备应用条件有严格的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高通信电源交流电网适应性的控制方法及控制设备，解决现有技术中整流模块在交流三相电压不对称，或整流模块重载启动时输入交流电压波动的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高通信电源交流电网适应性的控制方法，该方法包括以下步骤：

确定一个预回调电压Vj(V)，以及一个预上调电压Vi(V)；

在交流启动时，将整流模块的输出电压在当前蓄电池电压Vbat的基础上回调一个Vj(v)电压；

以回调后的电压作为启调点，平稳的将输出电压逐渐上升至Vbat+Vi(V)；

从Vabt+Vi开始，快速将电压上升至通信电源浮充电压。

所述平稳的将输出电压上升至Vbat+Vi(V)的步骤，是以预设步长ΔV，逐渐向上增加。

在电压平稳上升过程中，进一步包括：实时监测蓄电池充电电流，并与允许的最大蓄电池充电电流做比较，根据比较结果，在下一个调整周期内修改ΔV，以防止蓄电池过充。

所述预回调电压Vj(V)和所述预上调电压Vi(V)是分别根据通信基站的交流供电情况和整流模块配置调整的。

本发明还提供了一种提高通信电源交流电网适应性的控制设备，该控制设备包括：

回调模块，用于在交流启动时，将整流模块的输出电压在当前蓄电池电压Vbat的基础上回调一个预设电压Vj(v)；

慢启动模块，用于以回调后的电压作为启调点，平稳的将输出电压逐渐上升至Vbat+Vi(V)；

快启动模块，用于从Vabt+Vi开始，快速将电压上升至通信电源浮充电压。

所述慢启动模块，以预设步长ΔV，逐渐向上增加输出电压。

所述的装置进一步包括：监测模块，用于在电压平稳上升过程中，实时监测蓄电池充电电流，并与允许的最大蓄电池充电电流做比较，根据比较结果，在下一个调整周期内修改ΔV，以防止蓄电池过充。

因此，本发明在不增加***成本的前提下，降低通信电源对交流电网供电质量的要求，提高通信电源在恶劣交流供电条件下的适应性。

附图说明

图1为现有技术中整流模块输出电压曲线图；

图2为本发明一种提高通信电源交流电网适应性的控制方法的流程图；

图3为利用本发明方法后整流模块输出电压曲线图；

图4为现有技术和本发明控制方法下整流模块输出电压曲线对比图。

具体实施方式

本发明的主要思想是：通过提供一种通信电源交流电网适应性的控制方法及控制设备，在通信电源交流启动时增加一个过渡阶段，该阶段的启动控制点是一个低于蓄电池当前电压值的逆向调节电压Vj，然后再以ΔV为步长缓慢调节输出给定，以控制整流模块可靠开启并稳定输出功率，从而降低了通信电源对交流电网三相不对称、零线电阻的敏感度，提高通信电源的交流电网适应能力。

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。如图2所示、为本发明一种提高通信电源交流电网适应性的控制方法的流程图，该控制方法包括如下步骤：

步骤201，确定一个预回调电压Vj(V)也称之为逆向调节电压，以及一个预上调电压Vi(V)；其中该Vj、Vi的大小可以设计为控制参数，该控制参数在设备开通时根据通信基站的交流供电情况、整流模块配置，由用户任意调整，以提高该方法的通用性。

步骤202，在交流启动时，将整流模块的输出电压在当前蓄电池电压Vbat的基础上回调一个Vj(v)电压；

步骤203，以回调后的电压作为启调点，平稳的将输出电压逐渐上升至Vbat+Vi(V)；其中平稳的将输出电压逐渐上升至Vbat+Vi(V)，是以ΔV为步长，逐渐向上增加，确保整流模块在不带负载且冲击最小的前提下，缓慢启动并稳定输出，直至达到Vbat+Vi(V)，此时整流模块完成从不带负载到稳定输出加载的过渡过程。在电压平稳上升过程中，还包括实时监测蓄电池充电电流，并与允许的最大蓄电池充电电流作比较，根据比较结果，在下一个调整周期内修改ΔV，以防止蓄电池过充；

步骤204，从Vabt+Vi开始，快速将电压上升至通信电源浮充电压。

因此，交流启动时，整流模块进入开启状态；调整整流模块的输出控制，以蓄电池当前的电压值-Vj(V)为启调点，以ΔV为步长，逐渐向上增加；实时监测蓄电池充电电流，并与允许的最大蓄电池充电电流作比较，在下一个调整周期内修改ΔV，以防止蓄电池过充；直至整流器输出电压上升至Vbat+Vi(V)，此时整流模块完成从不带负载到稳定输出加载的过渡过程。

即，在通信电源交流启动时增加一个过渡阶段，该阶段的启动控制点是一个低于蓄电池当前电压值的逆向调节电压Vj，而利用该方法的整流模块输出电压曲线如图3所示，交流停电后来电，整流模块输出电压以蓄电池当前的电压值-Vj(V)为启调点，逐渐向上增加；图3中T1时刻交流停电；T2时刻交流供电恢复；T3时刻过渡阶段结束，过渡阶段完成整流模块的缓启动控制；Vbat表明交流停电后电池放电的最低电压；Vbat-Vj表明交流供电恢复后，整流模块输出电压控制以交流停电后电池放电的最低电压-Vj(V)为启调点；Vbat+Vi表明整流模块输出电压控制达到交流停电后电池放电的最低电压+Vi(V)，此时整流模块完成从不带负载到稳定输出加载的过渡过程；53.5V为通信电源浮充电压。

为了更加明显地显示本发明的优点，参见图4，为现有技术和本发明控制方法下整流模块输出电压曲线对比图。图4中，现有技术曲线为1，本发明曲线为2；T1时刻交流停电；T2时刻交流供电恢复；T3时刻过渡阶段结束，过渡阶段完成整流模块的缓启动控制；Vbat表明交流停电后电池放电的最低电压；Vba-Vj表明交流供电恢复后，整流模块输出电压控制以交流停电后电池放电的最低电压-Vj(V)为启调点；Vbat+Vi表明整流模块输出电压控制达到交流停电后电池放电的最低电压+Vi(V)，此时整流模块完成从不带负载到稳定输出加载的过渡过程；53.5V为通信电源浮充电压。与现有技术相比控制整流模块可靠开启并稳定输出功率，从而降低了通信电源对交流电网三相不对称、零线电阻的敏感度，提高通信电源的交流电网适应能力。

下面以一台由6台50A/48V整流模块构成的300A直流供电***为例，结合附图对技术方案进行实验验证，对该方案作详细说明。

实验设备：

1、300A直流供电***，50A/48V整流模块6台(分布在1#～6#槽位)，直流输出53.5V/115.7A，市电输入，电池500AH一组，***机架作联合接地处理。

2、零线中串入滑线变阻器，用于模拟现场交流供电***中可能存在的零线电阻。

实验目的：观察交流停电后来电，整流模块输出电压启调点电压、零线电阻对通信电源工作的影响。

实验方法：先确定滑线变阻器阻值，再加电启动***的方法进行测试，以更加真实地模拟现场应用场景。

实验说明：

1、Vn-pe：零线与地线间电压；测量点：***输入接线端子。

2、Rn：零线N线串入的电阻值(这里仅测试滑线变阻器之间的电阻值，不考虑两端的连接电缆)

实验一：以蓄电池当前的电压值+1V为启调点

实验结果如表一所示：

表一以蓄电池当前的电压值+1V为启调点

序号	Vn-pe(Vac)	Rn(欧姆)	现象
序号	Vn-pe(Vac)	Rn(欧姆)	现象	1	4.6	2	整流模块正常输出
2	6.5	4	整流模块正常输出	1	4.6	2	整流模块正常输出
2	6.5	4	整流模块正常输出	3	电压突然上升200V	6	整流模块均无输出

实验一结果分析：

1、交流供电的情况下，零线电阻Rn<6欧姆时，整流模块均能可靠开启；

2、交流供电的情况下，零线电阻Rn≥6欧姆时，整流模块无法可靠开启；

3、零线电阻达6欧姆时，由于零线电阻的存在，致使整流模块端电压低于工作的最低电压(80V)要求，整流模块无法可靠开启；

4、此结果适用于交流三相供电平衡、交流三相负载配置均衡，由于整流模块启动的先后次序不同、零线电阻的存在对通信电源工作的影响。

实验二：以蓄电池当前的电压值-2V为启调点

实验结果如表二所示：

表二以蓄电池当前的电压值-2V为启调点

实验二结果分析：

1、交流供电的情况下，零线电阻Rn<38欧姆时，整流模块均能可靠开启；

2、交流供电的情况下，零线电阻Rn≥38欧姆时，整流模块无法可靠开启；

3、零线电阻达38欧姆时，由于零线电阻的存在，致使整流模块端电压低于工作的最低电压(80V)要求，整流模块无法可靠开启；

实验结论：

理论分析和实验证明，采取适当的整流模块启动控制方法，以低于蓄电池电压为整流模块启动时的电压启调点，减小整流模块启动时的功率输出，适当放大整流模块从不带负载到带负载的过渡过程，可降低通信电源对交流供电***三相不对称、零线电阻的要求，提高通信电源在复杂、多样交流供电***的适应性。

控制方法通过软件算法实现对整流模块启调点的电压控制，对通讯电源的工作电压范围、工作温度、输入频率要求、防雷能力、直流压降、电话衡重杂音、EMC等产品指标均不会产生影响。

因此，本发明所描述的控制方法，解决了通信电源在复杂、恶劣交流电网无法启动、不能工作的技术难题。与现有技术相比，降低了通信电源对交流电网供电质量的要求，拓宽了通信电源的使用范围。

并且，本发明所描述的控制方法，与传统的放大交流输入范围的方法相比，并未带来***成本的增加。对于通讯电源生产厂家而言，在不增加***成本的前提下，扩大了产品使用范围，提升了产品竞争力，提升了品牌价值；对于在网运行的通信电源产品，可以通过远程下载的方式升级控制模块，降低了在网运行产品技术整改的工程费用，为运营商节约了维护成本，具有重要的经济价值。

相应地，本发明还提供了一种提高通信电源交流电网适应性的控制设备，该设备包括：回调模块，用于在交流启动时，将整流模块的输出电压在当前蓄电池电压Vbat的基础上回调一个预设电压Vj(v)；慢启动模块，用于以回调后的电压作为启调点，平稳的将输出电压逐渐上升至Vbat+Vi(V)；快启动模块，用于从Vabt+Vi开始，快速将电压上升至通信电源浮充电压。

进一步地，所述慢启动模块，以预设步长ΔV，逐渐向上增加输出电压。并且该控制设备还包括：监测模块，用于在电压平稳上升过程中，实时监测蓄电池充电电流，并与允许的最大蓄电池充电电流做比较，根据比较结果，在下一个调整周期内修改ΔV，以防止蓄电池过充。

通过该控制设备可以调整整流模块启动时的功率输出，适当放大整流模块从不带负载到带负载的过渡过程，可降低通信电源对交流供电***三相不对称、零线电阻的要求，提高通信电源在复杂、多样交流供电***的适应性。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案和权利要求的精神和范围。

Claims

1、一种提高通信电源交流电网适应性的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定一个预回调电压Vj(V)，以及一个预上调电压Vi(V)；

从Vabt+Vi开始，快速将电压上升至通信电源浮充电压。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平稳的将输出电压上升至Vbat+Vi(V)的步骤，是以预设步长△???V，逐渐向上增加。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在电压平稳上升过程中，进一步包括：实时监测蓄电池充电电流，并与允许的最大蓄电池充电电流做比较，根据比较结果，在下一个调整周期内修改△???V，以防止蓄电池过充。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预回调电压Vj(V)和所述预上调电压Vi(V)是分别根据通信基站的交流供电情况和整流模块配置调整的。

5、一种提高通信电源交流电网适应性的控制设备，其特征在于，包括：

6、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述慢启动模块，以预设步长△V，逐渐向上增加输出电压。

7、如权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包括：

监测模块，用于在电压平稳上升过程中，实时监测蓄电池充电电流，并与允许的最大蓄电池充电电流做比较，根据比较结果，在下一个调整周期内修改△V，以防止蓄电池过充。