CN101847890B - 提高通信电源单相交流电网适应能力的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高通信电源单相交流电网适应能力的控制方法，用于具有直流配电单元、电池组、监控单元、多个相互并联的整流模块的通信电源***，所述控制方法是，当通信电源***启动时，在所述监控单元的控制下，保持一个所述整流模块运行、其它整流模块进入待机状态；整流模块的输出电压从电池组电压开始输出，保持一段时间，再逐渐升高。只保持一个整流模块运行，可提高通信电源***的效率，降低交流输入电流；整流模块输出电压从电池组开始输出，且保持一段时间再逐渐升高，可达到减小交流冲击电流的目的。通过上述手段，可大幅提高通信电源***对于单相交流电网的适应能力，使其在极其恶劣的单相交流电网环境下仍然能够正常启动和运行。

Description

提高通信电源单相交流电网适应能力的控制方法

技术领域

本发明涉及通信电源技术领域，尤其是一种提高通信电源***对于单相交流电网适应能力的控制方法。

背景技术

在交流电网环境恶劣时，通信电源***可能无法正常工作。通常表现为，交流来电后，整流模块反复启动，无法正常输出。此时，电池作为备用电源会不断放电，而当电池能量耗尽时，就会出现有市电而通信设备断电的事故，进而会导致通信的中断。

通信电源领域对于提高单相交流电网适应能力的传统做法是，在交流来电时，使整流模块从电池电压开始输出，逐渐升高输出电压，进入充电限流状态。

但是，采用了上述控制方法的通信电源***在部分地区还是不能正常工作。原因是当地单相市电电压较低且不稳定，现有控制方法还不足以保证电源***正常启动和运行。研究表明单相交流供电线路上理论等效电阻超过10欧姆时，现有通信电源***不能保证可靠启动和稳定运行。

因此，提高通信电源***对单相交流电网的适应能力，具有非常现实的意义。

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单相交流电网适应能力的控制方法，做到在单相市电环境十分恶劣时，通信电源***也能为通信设备供电。

本发明所采用的技术手段是：一种提高通信电源单相交流电网适应能力的控制方法，用于具有直流配电单元、电池组、监控单元、多个相互并联的整流模块的通信电源***，各整流模块的输入端连接至单相交流电网、输出端连接至直流配电单元，直流配电单元与所述的电池组以及通信设备连接，所述控制方法首要的是确保通信电源***能够正常启动，所采用的控制方法是：当通信电源***启动时，监控单元保持一个所述整流模块运行、其它整流模块进入待机状态，待机状态是指整流模块的直流输出关闭；整流模块的输出电压从电池组电压开始输出，保持一段时间，再逐渐升高。

优选的，当整流模块的输出电压开始升高时，对整流模块进行限流控制。详细来说，所述监控单元具有：用于设定负载保护电流值的参数设定软件模块，所述监控单元根据负载保护电流值对整流模块进行限流控制，所述负载保护电流与电池组的标称容量关联，且大于所述通信设备实际运行所需电流，同时当前单相交流电网能够支持此负载保护电流值所对应的功率。所述负载保护电流值为电池组标称容量的0.05C₁₀～0.50C₁₀之间。对整流模块进行限流控制时，整流模块的最大允许输出电流＝负载保护电流值×电池组额定电压/电池组当前电压。采用上述手段，可以保持整流模块的直流功率稳定，从而确保交流电流稳定，避免由于整流模块功率过高而出现的***振荡失调。

优选的，所述控制方法还包括：通信电源***运行过程中，当各整流模块出现反复启动现象时，降低各整流模块的输出电压为电池组的电压，且对各整流模块进行限流控制。

综上所述，本发明所具有的优点是：当通信电源***启动和在恶劣市电环境长期运行时，只保持一个整流模块运行，可以提高通信电源***的效率，降低交流输入电流；当通信电源***启动或者受干扰而反复启动时，整流模块输出电压从电池组开始输出，避免出现交流冲击电流；当通信电源***启动时，整流模块输出电压先在电池组电压保持一段时间再逐渐升高，也起到进一步减小交流冲击电流的目的。通过上述手段，可大幅提高通信电源***对于单相交流电网的适应能力，使其在极其恶劣的单相交流电网环境下仍然能够正常启动和运行。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为实施例中通信电源***的结构示意图；

图2为通信电源***启动时，电池组上的电压控制方案原理图。

具体实施方式

本实施例所针对的通信电源***1，可以参见附图1，主要由以下部分构成：多个相互并联的整流模块11，各整流模块11的输入端分别与交流配电单元10连接并通过交流配电单元10连接至单相交流电网(即市电)，各整流模块11的输出端分别连接至直流配电单元12，直流配电单元12与通信设备13、电池组14相连并使得整流模块11向所述通信设备13及电池组14供电；与各整流模块11连接的监控单元15；所述监控单元15内具有：用于设定负载保护电流值的参数设定软件模块16，该参数设定软件模块16是以软件程序的方式写入监控单元15内。所述负载保护电流值设定的目的是控制整流模块11的直流输出功率在允许范围内，通常来说，该负载保护电流值与电池组14的标称容量相关联，且大于所述通信设备13实际运行所需电流，同时当前交流环境能够支持此负载保护电流值所对应的功率，工程师可根据实际情况合理设定，例如可以为电池组14标称容量的0.05C₁₀～0.50C₁₀之间。

在单相市电电网环境恶劣时，通信电源***1可能无法正常工作，因此需要对其控制方法进行改进，本实施例主要从以下角度进行优化：

(一)要确保通信电源***1正常运行，首先要确保在交流启动时，整流模块能正常启动。本实施例所采用的方法是，在交流启动时，监控单元15仅保留一个整流模块11工作，其它整流模块11进入待机状态；整流模块11的直流输出电压从电池组电压开始输出，保持一段时间，再逐渐升高整流模块11的输出电压。

参考图2，以时间为横坐标、电池组14上的电压为纵坐标绘制的控制方案原理图。在T1时刻，交流断电，电池组14进入放电状态、保证通信设备13的运行；T2时刻，交流启动，监控单元15控制一个整流模块11开始工作，且整流模块11的直流输出电压与此时电池组14的电压V2相等，电池组14不充电；经过一段时间，例如20～100秒，到达T3，整流模块11的电压开始升高，电池组14开始充电。

实验发现当交流电网的线阻较大时，例如大于10欧姆时，交流电网无法支持多个整流模块11同时进入工作状态。即假设直流配电单元12需要的总电流为6A，采用本实施例的1个整流模块输出6A可以运行，然而2个并联的整流模块各输出3A就不能启动。原因是当有多个整流模块工作时，在市电电压很低的情况下，各整流模块均处于转换效率很低的区间，而仅有1个整流模块工作的话可以具有相对较高的转换效率，两种情况下同样的直流输出功率所对应的交流输入功率有差别，这就导致仅有1个整流模块工作时能够启动。

因此，在T2时刻，只保留1个整流模块11运行，其它整流模块11关闭，可以提高通信电源***1的转换效率；在T2时刻，整流模块11从电池组14的电压开始输出且保持一段时间再升高，保证T2～T3的启动阶段不出现充电电流，进而达到减小对市电冲击的目的。采用上述手段可以提高整流模块11启动成功的概率。

(二)整流模块成功启动之后，需要对其进行限流控制，以保证整流模块的输出功率可控。参数设定软件模块16内设定有负载保护电流值，整流模块11的最大允许输出电流可以是动态调整值，即整流模块11的最大允许输出电流＝负载保护电流值×电池组额定电压/电池组当前电压。限流控制的方法为：图2中T3时刻开始升高整流模块11的输出电压、开始对电池组14进行充电之后，即对整流模块11的输出电流进行监控，并且动态调整整流模块11的最大允许输出电流，保证整流模块11的输出功率可控，由此可以确保交流电流的稳定，提高通信电源***1对恶劣单相交流环境的适应能力。

待电池组14开始充电之后，监控单元15对单相市电进行监控，当监测到市电的环境较理想时，即市电电压较高、等效阻值较低时可以逐渐启动其它整流模块11进入工作状态。

(三)通信电源***运行过程中，当监控单元监测到整流模块11出现反复启动现象时，降低整流模块11的输出电压为电池组14的电压，且对整流模块11的输出电流进行限流。由此使得该通信电源***1对于干扰具有自恢复能力。

整流模块11反复启动的原因可能是市电受到干扰后大幅振荡，也可能是市电频繁跳电，由此整流模块11进入反复启动状态，例如当整流模块11连续3次启动时就判断其为反复启动。此时，将整流模块11的电压降低至电池组14的电压，可以减小整流模块11重新启动时的交流电流，降低整流模块启动时的交流冲击电流，提高整流模块重新启动成功的概率。

降低整流模块11的输出电压之后，待整流模块11再次启动时，可保持整流模块11的输出电压一段时间内不变化，之后再逐渐提高输出电压，并且对整流模块进行限流调节，使输出功率保持恒定。

下面，以一组具体的实验数据来验证本控制方法的有益效果。

单相市电异常的原因一般有2种，一是交流线路过长且线径不足，造成线上损耗过大；二是前端变压器容量不足。根据客户反应，在几公里长的220V单相交流线路上接入多套通信电源***时，会出现设备异常的情况，因此采取在220V单相交流供电电路上串入电阻的方法来模拟实验。

实验器材：使用两个并联的整流模块；配标称容量65Ah电池组，电池组空载电压为48.36V(额定电压为53.5V)；通信设备的负载为3A；整流模块接单相交流市电。

对比实验方法一：调节交流线阻为12欧姆，启动单相交流市电时同时启动两个整流模块，且启动两个整流模块时就对电池组进行充电。

实验结果：整流模块反复振荡，无法启动。原因是：因为交流电不稳定，加上整流模块启动时就给电池充电，直流功率很大，相应交流输入电流大，由于线路损耗大，造成交流电压迅速下跌。整流模块由于输入电压过低进入保护状态，以后不断振荡，始终无法启动。

实验方法一：调节交流线阻为20欧姆，启动单相交流市电时只启动一个整流模块、另一个处于待机状态；取单个整流模块的负载保护电流值为电池组标称容量的0.1C₁₀(即电池组标称容量除以10小时的1倍，6.5A)；整流模块启动时电压为48.36V，且保持40秒之后再逐渐升高整流模块电压，在升高整流模块电压时对整流模块进行限流、恒功率调节。

实验结果：整流模块刚启动时，输出电流保持在3A；通信电源***运行100秒之后，输出模块的输出电流在6.8A左右，输出电压49.45V，直流输出功率约336W，交流输入电压为169.9V，输入电流为2.53A。

对比实验方法二：通信电源***的两个整流模块均工作稳定之后干扰单相交流市电，突然断电并接通。整流模块仍然保持断电之前的输出电压。

实验结果：整流模块先开始输出，接着由于交流电压的跌落，整流模块进入保护；接着整流模块又开始输出，交流电压的跌落，整流模块进入保护；整流模块反复启动7次仍无法进入正常工作。

实验方法二：在对比实验方法二的基础上，使得整流模块的输出电压降低到当前电池电压。

实验结果：整流模块启动成功，进入正常工作状态。

对比实验方法三：在实验方法二的基础上，未采用限流控制。

实验结果：随着电池组充电电压逐渐升高，交流电流变大，之后交流电压突然下降，整流模块无法继续工作。

实验方法三：在实验方法二的基础上，采用限流控制，取两个整流模块的负载保护电流值为电池组标称容量的0.15C₁₀(即电池组标称容量除以10小时，再乘以1.5倍，结果为9.75A)，且两个整流模块的最大允许输出电流＝负载保护电流值×53.5V/电池组当前电压。

实验结果：在直流电压为46V时，模块限流值为11.3A，最大直流输出功率约510W；在直流电压为53.5V时，模块限流值为9.7A，最大直流输出功率约508W，两种情况下交流输入电流基本一致，***可长期稳定运行。

对于上述实验器材，采用了本实施例提出的控制方法之后，即使进一步增加单相交流电网的等效电阻，通信电源***仍然能工作。例如，在线路等效电阻为33欧姆时，整流模块可以输出195W的直流功率。配合新式高效率整流模块(该新式整流模块相对现有普通整流模块具有更高的转换效率)时，可以做到在线路等效电阻为38欧姆时，整流模块可以输出200W的直流功率。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种提高通信电源单相交流电网适应能力的控制方法，用于具有直流配电单元、电池组、监控单元、多个相互并联的整流模块的通信电源***，各整流模块的输入端连接至单相交流电网、输出端连接至直流配电单元，直流配电单元与所述的电池组以及通信设备连接，其特征在于所述控制方法包括：当通信电源***启动时，在所述监控单元的控制下，保持一个所述整流模块运行、其它整流模块进入待机状态；整流模块的输出电压从电池组电压开始输出，保持一段时间，再逐渐升高。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：当整流模块的输出电压开始升高时，对整流模块进行限流控制。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述监控单元具有用于设定负载保护电流值的参数设定软件模块，所述监控单元根据负载保护电流值对整流模块进行限流控制，所述负载保护电流值与电池组的标称容量关联，且大于所述通信设备实际运行所需电流，同时当前单相交流电网能够支持此负载保护电流值所对应的功率。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述负载保护电流值为电池组标称容量的0.05C₁₀～0.50C₁₀之间。

5.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于：对整流模块进行限流控制时，整流模块的最大允许输出电流＝负载保护电流值×电池组额定电压/电池组当前电压。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：通信电源***运行过程中，当各整流模块出现反复启动现象时，降低各整流模块的输出电压为电池组的电压，且对各整流模块进行限流控制。

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