一種多能源供電的通信電源及其控制方法
2023-07-25 04:28:01
專利名稱：一種多能源供電的通信電源及其控制方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種多能源供電的通信電源及其控制方法。
背景技術：
通信電源在通信設備中發揮著非常重要的作用發電機發出的電能通過高壓輸電線的遠距離傳輸，到了用戶端再經過逐級降壓，轉換成Iiov或者220V電壓等級的交流電能，但是，通信設備所需的電壓通常為MV、48V或60V三種直流電壓等級，因此，通信電源負責將IlOV或者220V電壓等級的交流電能變換成MV、48V或者60V電壓等級的直流電能供通信設備使用。目前，在沙漠、戈壁、海島等區域，由於通信基建建設普遍面臨缺少交流電能供電、 油機發電運維成本高、常規礦物能源供應不穩定等問題，因此，尋求清潔的可再生能源成為當今世界的一個重要課題。隨著風能、太陽能等可再生能源應用技術的不斷成熟，多能源供電的通信電源產品也越來越多。同時支持風能、太陽能、交流電能、柴油發電機及後備蓄電池等多能源的供電解決方案，在通信電源行業方興未艾。這些通信電源的結構一般如圖 1所示，例如，風力發電設備所產生的電能輸入對應的風能功率變換模塊，太陽能極板等太陽能匯集設備所產生的電能輸入對應的太陽能功率變換模塊，油機發電機產生的電能輸入對應的油機功率變換模塊，然後，各個功率變換模塊再將進行功率變換後的電能提供給能源輸出模塊。這種通信電源在供電時，由於不同能源所產生的電能的電壓輸入範圍不同，因此，需要不同的功率變換模塊進行功率轉換。由此可以看出，現有技術主要存在如下缺陷不同能源的輸入分配、功率變換等模塊無法共用，而且多種能源不能實現統籌管理。
發明內容
本發明提供了一種多能源供電的通信電源及其控制方法，用以解決現有技術中不同能源的輸入分配、功率變換等模塊無法共用，而且多種能源不能實現統籌管理的問題。一種多能源供電的通信電源，包括輸入單元、分配單元、功率變換單元、輸出單元和監控單元，其中，輸入單元，用於接收至少兩種電能，並將所述至少兩種電能提供給分配單元；分配單元，用於根據監控單元的控制，將所述監控單元確定的所述至少兩種電能中的至少一種電能分配給功率變換單元；功率變換單元，用於將分配單元分配的至少一種電能進行功率轉換後，提供給輸出單元，由輸出單元為外接負載供電。進一步地，所述的通信電源，其中，所述輸入單元還用於根據功率變換單元的電壓輸入範圍，對接收的每種電能分別進行信號調理。進一步地，所述的通信電源，其中，所述監控單元，用於獲取輸入單元輸入的每種電能的強度以及輸出單元的外接負載所需的負載電流；
根據所述每種電能的強度以及所述負載電流，確定所述至少兩種電能中能夠提供所需負載電流的電能；從能夠提供所需負載電流的電能中，確定至少一種電能，由分配單元分配給功率變換單元。進一步地，所述的通信電源，其中，所述監控單元，還用於獲取預設的每種電能的優先級，從能夠提供所需負載電流的電能中，根據所述優先級的順序，確定所述至少一種電能。進一步地，所述的通信電源，其中，所述功率變換單元包括多個功率變換子模塊， 所述多個功率變換子模塊可以由同種電能供電，也可以由不同種類的電能供電。進一步地，所述的通信電源，還包括蓄電池，與輸出單元相連，用於根據所述控制單元的控制進行充電或放電。一種多能源供電的控制方法，包括接收至少兩種電能，並從所述至少兩種電能中選擇至少一種電能；將所述至少一種電能進行功率轉換後提供給外接負載。進一步地，所述的控制方法，其中，從所述至少兩種電能中選擇至少一種電能，具體包括獲取每種電能的強度以及外接負載所需的負載電流；根據所述每種電能的強度以及所述負載電流，確定所述至少兩種電能中能夠提供所需負載電流的電能；從能夠提供所需負載電流的電能中，選擇至少一種電能。進一步地，所述的控制方法，其中，所述接收至少兩種電能的步驟之後，進一步包括對接收的每種電能分別進行信號調理。進一步地，所述的控制方法，其中，所述從能夠提供所需負載電流的電能中，選擇至少一種電能，具體包括獲取預設的每種電能的優先級，從能夠提供所需負載電流的電能中，根據所述優先級的順序，選擇至少一種電能。本發明實施例中通過採用統一的輸入單元以及功率變換單元，並且通過監控單元的控制，使得不同能源的輸入分配、功率變換等模塊可以共用，而且多種能源可以實現統籌管理。
圖1為現有技術中多能源供電的通信電源結構；圖2為本發明實施例中多能源供電的通信電源的結構示意圖；圖3為本發明實施例中多能源供電的通信電源中輸入單元的結構示意圖；圖4為本發明實施例中多能源供電的控制方法的流程圖；圖5為本發明另一實施例中多能源供電的控制方法的流程圖。
具體實施例方式本發明實施例提供了一種多能源供電的通信電源及其控制方法，用以解決現有技術中不同能源的輸入分配、功率變換等模塊無法共用，而且多種能源不能實現統籌管理的問題。本發明實施例提供了一種多能源供電的通信電源，如圖2所示，包括輸入單元 21、分配單元22、功率變換單元23、輸出單元M和監控單元25，其中，輸入單元21，用於接收至少兩種電能，並將所述至少兩種電能提供給分配單元 22 ；分配單元22，用於根據監控單元25的控制，將所述監控單元25確定的所述至少兩種電能中的至少一種電能分配給功率變換單元23 ；功率變換單元23，用於將分配單元22分配的至少一種電能進行功率轉換後，提供給輸出單元24，由輸出單元M為外接負載供電。通過採用本發明實施例提供的通信電源，使得不同能源的輸入分配、功率變換等模塊可以共用，而且多種能源可以實現統籌管理。較佳的，所述輸入單元21還用於根據功率變換單元23的電壓輸入範圍，對接收的每種電能分別進行過電保護和電壓調節，這時，輸入單元21的具體結構如圖3所示，輸入單元21對於輸入的每種電能分別進行信號調理，使之符合功率變換模塊輸入電能的要求，然後輸出給功率變換模塊，其中，信號調理主要包括防護和調理，防護主要包括過壓保護、欠壓保護以及過流保護等，調理主要包括頻率調節、電壓調節等。較佳的，所述監控單元25，用於獲取輸入單元21輸入的每種電能的強度以及輸出單元的外接負載所需的負載電流；根據所述每種電能的強度以及所述負載電流，確定所述至少兩種電能中能夠提供所需負載電流的電能；從能夠提供所需負載電流的電能中，確定至少一種電能，由分配單元22分配給功率變換單元23。其中，所述監控單元25，從能夠提供所需負載電流的電能中，確定至少一種電能時，可採用如下方式獲取預設的每種電能的優先級，從能夠提供所需負載電流的電能中，根據所述優先級的順序，確定所述至少一種電能。較佳的，所述功率變換單元23包括多個功率變換子模塊，所述多個功率變換子模塊可以由同種電能供電，也可以由不同種類的電能供電。較佳的，所述通信電源，還包括蓄電池，與輸出單元M相連，用於根據所述控制單元25的控制進行充電或放電。下面詳細介紹一下上述通信電源中各個單元的具體作用輸入單元21用於完成不同能源的輸入、防護、調理，將輸入能源的電壓、電流、頻率信號進行變換，變換後的不同能源均適合於通用的功率變換單元的輸入範圍。分配單元22用於在監控單元25的命令指示下，閉合或者斷開多種能源的每一路輸入與每一個功率變換子模塊之間的供電迴路，實現多能源供電的優先級選擇，使得每一個功率變換子模塊，在一個選定的時刻，只可以接通一種能源的供電輸入迴路，當然，也可以不接通任何一種能源的供電迴路。對於多能源供電的通信電源而言，在一個選定的時刻， 可以只有一種能源給所有的功率變換子模塊供電，也可以同時有多種能源分別給不同的功率變換子模塊供電。功率變換單元23由多個通用的功率變換子模塊組成，功率變換子模塊將輸入電能變換成符合負載要求的直流電能，多個功率變換子模塊並聯工作，其輸出連接到公共的匯流母線上。通用的各個功率變換子模塊均具有相同的物理、電氣、信號或軟體協議接口。
輸出單元M實現負載分配和後備蓄電池的接入，實現負載保護和蓄電池保護。監控單元25用於實現多能源供電的通信電源能量輸入和輸出的統籌管理，協調各單元協同工作，確保多能源的合理使用。監控單元25按照功能還可以細分為以下幾個組成部分能源輸入監控子單元251、能源分配監控子單元252、功率變換監控子單元253、能源輸出監控子單元254。本發明實施例還提供了一種多能源供電的控制方法，如圖4所示，包括以下步驟S401 接收至少兩種電能，並從所述至少兩種電能中選擇至少一種電能。S402 將所述至少一種電能進行功率轉換後提供給外接負載。其中，從所述至少兩種電能中選擇至少一種電能，具體包括獲取每種電能的強度以及外接負載所需的負載電流；根據所述每種電能的強度以及所述負載電流，確定所述至少兩種電能中能夠提供所需負載電流的電能；從能夠提供所需負載電流的電能中，選擇至少一種電能。並且，所述從能夠提供所需負載電流的電能中，選擇至少一種電能的步驟可以採用如下方式實現獲取預設的每種電能的優先級，從能夠提供所需負載電流的電能中，根據所述優先級的順序，選擇至少一種電能。較佳的，所述接收至少兩種電能的步驟之後，還可以進一步包括對接收的每種電能分別進行信號調理，其中，信號調理主要包括防護和調理，防護主要包括過壓保護、欠壓保護以及過流保護等，調理主要包括頻率調節、電壓調節等。通過採用本發明實施例提供的通信電源，使得不同能源的輸入分配、功率變換等模塊可以共用，而且多種能源可以實現統籌管理。下面結合圖2所示的通信電源，詳細介紹一下本發明實施例提供的多能源供電的控制方法，如圖5所示，包括以下步驟S501 監控單元根據輸出單元的外接負載計算該通信電源的輸出功率需求。具體實現時，可由監控單元在供電之前，或供電過程中，直接根據負載的額定電流確定額定輸出功率需求。或者，也可以由監控單元在供電過程中實時獲取輸出單元輸出的負載電流，並根據該負載電流得到該通信電源的實際輸出功率需求，當然，除實時獲取的方式之外，監控單元也可以採用定期或不定期等方式獲取負載電流。而且，當該通信電源進一步包括蓄電池時，還需要結合蓄電池的充放電管理策略來計算蓄電池的充電電流，從而根據負載電流和充電電流得到該通信電源的輸出功率需求。例如假設該通信電源的負載電流為60A，並且配置了兩組500AH的蓄電池，每組蓄電池的充電電流比率是0. 1C，其中，C是電池的容量。因此，兩組蓄電池的電池容量為1000AH，則這兩組蓄電池充電時的最大充電電流為100A。由於功率變換單元包含多個功率變換子模塊，再假設每個功率變換子模塊的額定輸出電流為50A。按照通信電源的配置原則，為了同時滿足負載供電和蓄電池充電，且為了實現各個功率變換子模塊之間的備份，還要對功率變換子模塊進行冗餘配置，因此，該通信電源的功率變換單元中可以配置5個功率變換子模塊。S502:監控單元獲取輸入單元輸入的每種電能的強度，並根據計算得到的該通信電源的輸出功率需求確定能夠滿足輸出功率需求的電能。具體實現時，監控單元可以實時獲取輸入單元輸入的每種電能的強度，也可以定期或不定期的獲取輸入單元輸入的每種電能的強度，根據每種電能的強度，確定能夠滿足輸出功率需求的電能。這裡，輸出功率需求可以是額定輸出功率需求，也可以是實際輸出功率需求。S503 監控單元從能夠滿足輸出功率需求的電能中，確定至少一種電能，由分配單元分配給功率變換單元。這裡，如果能夠滿足輸出功率需求的電能不止一種，則需要根據一定的策略進行選擇，例如，可以根據預先設定的每種電能的優先級的順序，從能夠滿足輸出功率需求的電能中，確定至少一種電能。例如，當輸入單元的輸入的電能包括風力發電設備產生的電能、 太陽能極板產生的電能、柴油發電機產生的電能，且風力發電設備產生的電能的優先級大於太陽能極板產生的電能，太陽能極板產生的電能的優先級大於柴油發電機產生的電能。 假設功率變換單元包括5個功率變換子模塊，則當風力發電設備產生的電能充足，足以滿足5個功率變換子模塊滿載輸出時，則只採用風力發電設備產生的電能對功率變換單元中的5個功率變換子模塊供電；當風力發電設備產生的電能減小，只能滿足兩個功率變換子模塊滿載輸出時，則採用風力發電設備產生的電能對功率變換單元中的兩個功率變換子模塊供電，其餘的三個功率變換子模塊則採用太陽能極板產生的電能進行供電，當太陽能極板產生的電能也不充足時，則會相應的採用柴油發電機產生的電能進行供電。由此可以看出，功率變換單元中的多個功率變換子模塊可以都採用相同的電能供電，也可以分別採用不同的電能供電。S504 功率變換單元對分配單元提供的電能進行功率轉換後提供給輸出單元，由輸出單元為外接負載供電。其中，各個功率變換子模塊對輸入的電能進行必要的功率轉換後，通過公共的匯流母線將轉換後的電能提供給輸出單元，並且，各個功率變換子模塊都具有相同的物理、電氣、信號或軟體協議接口，為了實現這一點，當輸入單元輸入的電能的電壓範圍與功率變換單元的輸入要求不符時，則需要由輸入單元對於輸入的電能進行必要的電壓調節，以符合功率變換單元的電壓輸入範圍。通過採用上述步驟即完成了對於多能源供電的控制，並且，監控單元在供電過程中，需要獲取負載電流，以計算當前的實際輸出功率需求，並獲取輸入單元輸入的每種電能的強度，以判斷各種電能是否能夠滿足當前的實際功率需求，根據判斷結果來控制分配單元分配何種電能。並且，監控單元還可以根據需要，調節功率變換單元以及輸出單元的工作狀態，這種調節包括但不限於調壓或限流，還可以對功率變換單元中的各個功率變換子模塊的工作狀態進行控制，這種控制包括但不限於開機、關機和休眠。通過採用本發明實施例提供的多能源供電的控制方法，通過輸入單元對輸入的電能進行必要的電壓調節，使其符合功率變換單元的輸入電壓範圍，從而可使多種能源產生的電能共用相同的功率變換單元，從而節約了硬體設備，例如，在現有技術的實現方式中， 如圖1所示，每種能源都必須有其對應的若干個功率變換子模塊，不同能源對應的功率變換子模塊無法共用，相互之間也無法備份，而本發明中不同能源對應的功率變換子模塊可以共用，且相互之間可以互為備份，從而減少了功率變換子模塊的硬體成本，且實現了功率變換子模塊的備用。並且，本發明中的控制模塊可以結合負載電流及每種電能的強度以及每種電能的優先級，選擇合適的電能為負載供電，具體實現時，可以優先使用清潔的風能、 太陽能等可再生能源，當可再生能源不足時，再使用柴油發電機產生的交流電，並且，還可以使用蓄電池供電，從而實現了多種能源的統籌管理，提高了能源分配的靈活性。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種多能源供電的通信電源，其特徵在於，包括輸入單元、分配單元、功率變換單元、輸出單元和監控單元，其中，輸入單元，用於接收至少兩種電能，並將所述至少兩種電能提供給分配單元；分配單元，用於根據監控單元的控制，將所述監控單元確定的所述至少兩種電能中的至少一種電能分配給功率變換單元；功率變換單元，用於將分配單元分配的至少一種電能進行功率轉換後，提供給輸出單元，由輸出單元為外接負載供電。
2.如權利要求1所述的通信電源，其特徵在於，所述輸入單元還用於根據功率變換單元的電壓輸入範圍，對接收的每種電能分別進行信號調理。
3.如權利要求1所述的通信電源，其特徵在於，所述監控單元，用於獲取輸入單元輸入的每種電能的強度以及輸出單元的外接負載所需的負載電流；根據所述每種電能的強度以及所述負載電流，確定所述至少兩種電能中能夠提供所需負載電流的電能；從能夠提供所需負載電流的電能中，確定至少一種電能，由分配單元分配給功率變換單元。
4.如權利要求3所述的通信電源，其特徵在於，所述監控單元，還用於獲取預設的每種電能的優先級，從能夠提供所需負載電流的電能中，根據所述優先級的順序，確定所述至少一種電能。
5.如權利要求1所述的通信電源，其特徵在於，所述功率變換單元包括多個功率變換子模塊，所述多個功率變換子模塊可以由同種電能供電，也可以由不同種類的電能供電。
6.如權利要求1所述的通信電源，其特徵在於，還包括蓄電池，與輸出單元相連，用於根據所述控制單元的控制進行充電或放電。
7.一種多能源供電的控制方法，其特徵在於，包括接收至少兩種電能，並從所述至少兩種電能中選擇至少一種電能；將所述至少一種電能進行功率轉換後提供給外接負載。
8.如權利要求7所述的控制方法，其特徵在於，從所述至少兩種電能中選擇至少一種電能，具體包括獲取每種電能的強度以及外接負載所需的負載電流；根據所述每種電能的強度以及所述負載電流，確定所述至少兩種電能中能夠提供所需負載電流的電能；從能夠提供所需負載電流的電能中，選擇至少一種電能。
9.如權利要求7所述的控制方法，其特徵在於，所述接收至少兩種電能的步驟之後，進一步包括對接收的每種電能分別進行信號調理。
10.如權利要求8所述的控制方法，其特徵在於，所述從能夠提供所需負載電流的電能中，選擇至少一種電能，具體包括獲取預設的每種電能的優先級，從能夠提供所需負載電流的電能中，根據所述優先級的順序，選擇至少一種電能。
全文摘要
本發明公開了一種多能源供電的通信電源及其控制方法，該通信電源包括輸入單元、分配單元、功率變換單元、輸出單元和監控單元，其中，輸入單元，用於接收至少兩種電能，並將所述至少兩種電能提供給分配單元；分配單元，用於根據監控單元的控制，將所述監控單元確定的所述至少兩種電能中的至少一種電能分配給功率變換單元；功率變換單元，用於將分配單元分配的至少一種電能進行功率轉換後，提供給輸出單元，由輸出單元為外接負載供電。通過採用本發明實施例提供的通信電源及其控制方法，使得不同能源的輸入分配、功率變換等模塊可以共用，而且多種能源可以實現統籌管理。
文檔編號H02J13/00GK102195344SQ20111003004
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者劉明明, 周保航, 孟燕妮, 滕凌巧, 韋樹旺 申請人:中興通訊股份有限公司