1 开关电源休眠节能系统 重庆瑞盾科技发展有限公司 2011年6月 专利产品，商业机密，仿冒必究！请尊重和保护知识产权！ 2 开关电电源节节能装置专专利证书证书 n我司2007年开发了具有 完全自主知识产权 的开关 电源休眠控制系统，并于 当年12月24日向国家知识 产权局申请了实用新型专 利：开关电源节能装置 （专利号：ZL 2007 2 0188633.5）。 n基于我司实用新型专利 的实现方案，国内各开关 电源厂家从2009年开始， 逐步开始推广基于软件升 级的休眠节能技术。 3 开关电电源系统统特点 n系统容量从数十安培到数千安培不等； n由于普遍采用了PWM技术和软开关技术，整流器 峰值能量转换效率可达95%以上； n在负载比率较小时，由于内部元器件的固有损耗 ，导致整流器效率偏低； n由于整流器功率密度较大，因此需要采用强迫风 冷或散热器自然冷却散热。 4 开关电电源系统统的节节能空间间 n机房开关电源整流器配置必须考虑蓄电池充电限 流条件下的最大功率输出； n机房通信设备负 荷在不同时段的波动性； n机房通信设备负 荷在一定时间段的扩容需求； n开关电源系统中整流器需满足N+1冗余配置原则 。 综合上述四点因数，在整流器标准配置的情况下 ，开关电源整流器的实际工作负载率约为20%左 右。 5 开关整流器的负载-效率曲线 效率 1 0.9 0.8 0.6 0.4 0.2 020406080100 110IO/IR(%) 开关电源在40%额定电流 输出区间以下，整流器的效 率比较低，而且输出电流越 小效率越低。但整流器的持 续工作电流过大一旦达到或 者超过额定工作电流，其工 作稳定性要受到影响。 因此，从提高整流器的工作 效率来讲，我们有必要采取 措施确保开关整流器工作在 40%-80%的负载区间内。 6 电电源厂家软软件程序升级实现级实现 休眠节节能 节能控制器（开关电源 厂家通过对监控单元内 部程序升级实现节能控 制） 开关整流器1 开关 电源 监控 单元 开关整流器n 直流输出 直流输出 交流输入 交流输入 开关电源监 控单元实时 采集整流器输 出电流与总 负载电 流， 判断需要工作 的整流器数量 ，然后通过整 流器遥控开/ 关机命令实 现对整流器 的软关机和开 机，达到休眠 节能的目的。 7 厂家程序升级实现级实现 休眠节节能的缺陷 n监监控单单元故障可能影响系统电统电 流输输出能力 处于软件控制休眠节能模式下的开关电源系统， 如监控单元发生故障，部分厂家在休眠模式下的 整流器即使断电复位也不能自动打开，如此时发 生停电故障或其他负载电 流增加的情况，则会直 接影响到开关电源系统的电流输出能力，严重影 响网络运行的安全性！ 8 厂家程序升级实现级实现 休眠节节能的缺陷 n达不到最佳节节能效果。 由于整流器休眠节能是通过系统软关机实现的， 在热备份休眠模式下，整流器在通信接口部分和辅 助电源部分仍有一定的功耗。经检测 ，平均每个 50A的整流器在软关机休眠模式下的损耗约为 2025W。因此，在休眠模块数量越多的情况下， 系模块软关机的固有功耗也越大。 9 厂家程序升级实现级实现 休眠节节能的缺陷 n休眠节节能的可靠性不高。 在监控单元故障情况下，开关电源系统休眠节能 功能会丢失，回到所有整流器工作的情况。因此， 系统休眠节能功能完全依赖于监控与整流器之间 的通信状态，可靠性得不到保证。 10 厂家程序升级实现级实现 休眠节节能的缺陷 n系统统的防雷可靠性得不到提升 在整流器热备份休眠模式下，整流器仅仅被切断了直流输 出，整流器的交流输入部分仍然处于带电状态。因此，在 雷击或持续过电压 冲击的情况下，休眠模式下的整流器仍 可能被雷击或过电压 冲击导致损坏。在严重情况下可能会 导致开关电源系统所有的整流器雷击损坏丧失电流输出能 力，这与处于非节能模式下的开关电源系统一样，防雷性 能得不到任何有效的提升。 11 开关电电源硬件休眠节节能系统实统实 物图图 12 硬件休眠节节能系统统的优势优势 n任何时时候都不会影响开关电电源的电电流输输出 由于硬件休眠节能系统采取的是控制整流器交流 输入电源的通/断，休眠模式的整流器完全处于断 电状态，因此，不存在软关机模式整流器不能自 动打开的情况。此外，整流器前端控制开关采用了 常闭型交流接触器，即便硬件节能系统失效也不 会影响到开关电源系统的电流输出能力，确保了 网络运行的安全性！ 13 硬件休眠节节能系统统的优势优势 n可实现实现 最佳节节能效果。 由于硬件休眠节能系统自身功耗仅5W，采取的是 控制整流器交流输入电源的通/断，休眠模式的整流 器完全处于断电状态，因此，较之软件休眠节能 的情况省去了整流器软关机状态下的固有损耗，平 均每个50A的整流器可节省约为2025W，在休眠 模块数量越多的情况下，节省的功耗也越大。 14 硬件休眠节节能系统统的优势优势 n休眠节节能的可靠性高。 由于硬件休眠节能系统独立于监控单元工作，并在 外围建立了一套完整的数据采集与控制系统，因此 ，只要整流器工作正常，节能系统就能充分发挥效 力，不受监控单元工作状态的影响。 15 硬件休眠节节能系统统的优势优势 n系统统的防雷可靠性大幅提升 由于硬件休眠节能系统采取的是控制整流器交流输 入电源的通/断，休眠模式的整流器完全处于断电 状态，因此，在雷击或持续过电压 冲击的情况下 ，处于冷备份休眠模式下的整流器不会被雷击或过 电压冲击损坏。如主用整流器被雷击损坏，则处 于冷备份模式的休眠整流器自动投入工作，大幅提 高了开关电源系统的防雷击性能，保证了网络运 行的安全性！ 16 硬件休眠节节能系统统的优势优势 n整流模块块工作状态实时监态实时监 控功能 节能控制器提供RS232通信接口，可作为安装调试 设置参数使用，同时提供通信协议可纳入集中监 控范围内，帮助运营商实时监 控整流器是处于休 眠关机状态还是故障关机状态。 在没有实现集中监控的情况下，系统还提供干接 点告警输出功能，帮助运营商通过简易的干接点 监控手段监控整流器是处于休眠节能关机状态还 是故障关机状态。 17 硬件休眠节节能系统统的优势优势 n硬件休眠节节能系统统具有很好的通用性 采用本方案硬件休眠节节能技术术能实现对实现对 所有开关 电电源的第三方休眠节节能，不论电论电 源设备设备 使用年限 ，无需通信协议协议 。 其他厂家只能实现对实现对 本厂的部分产产品实现实现 休眠节节 能升级级。 18 节节能效益分析与实验实验 数据 我们以4台50A整流器组成的-48V/200A、实有负载电 流约40A 的开关电源系统为例做节能系统应用效益分析与实验。 在蓄电池正常浮充状态下，4台整流器每台输出电流为10A， 负载率为20%。此时整流器的工作效率只有约80%，此时整流 器的直流输出功率约为540W，因此，交流输入功率约为 675W，每台整流器的热损耗约为135W，4台整流器总的热损 耗约为540W。 在开关电源节能系统投入使用后，根据负载电 流大小，我们只 采用1台整流器工作、关闭其余3台整流器，因此，该整流器的 负载率为80%，效率可达到90%，直流输出功率约为2160W ，交流输入功率约为2400W，由于此时只有1台整流器工作， 因此系统总的热损耗只有240W。 对比前后两种情况，在使用开关电源节能系统后，该基站开关 电源系统可节省热损耗约为300W。照此计算，在不停电的情 况下每天可节约用电7.2KWH，每月可节约用电216KWH。 19 节节能效益分析与实验实验 数据 通过我们对某国产电源连续三天中午11：30分的电表抄 表数据分析，实验数据与理论分析相符。如下表所示： 时间电表读数 是否起用 节能系统 每日用电 量 日节约用 电量 月节约用 电量 月节约电 费 12月10日 11：30 91290关闭65度7度约210度 （按照每 月30日 算） 约210元 （按照 1.00元/ 度算） 12月11日 11：30 91355 开启58度 12月12日 11：30 91413 注：由于各电源型号与性能的差异，不同电源的实验数据与节能效果可能 会有差异。 20 专专利开关电电源节节能装置的检检索报报告 2008年11月28日，国家知识产权 局对专 利开关电源节能装置完成了实用新型 专利检索报告，报告认为： n 全部权利1-6均具有新颖性； n 权利1-5具有创造性。 以上报告表明：除采用软件升级实现 休 眠节能的方案外，基于本专利基本思想与节 能装置实现的开关电源硬件休眠节能系统， 在本专利有效期内均需获得专利所有人授权 。 21 基站综综合节节能技术术的应应用 基站综合节能技术包括： 载频休眠+开关电源模块休眠+空调节能。 载频（载扇区）休眠技术主要由主设备厂家实施 ； 开关电源模块休眠节能与空调节能可通过第三方 由同一套系统实施，从而更加合理的控制机房设 备工作环境与能耗，更加方便运营商实施节能改 造与管理，更有利于降低节能改造的成本。