專利名稱：通信電源系統(tǒng)內(nèi)各模塊間智能均衡負載的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供配電或配電的電路或裝置，尤其涉及通信電源系統(tǒng)內(nèi) 各模塊間智能均衡負載的方法以及采用該方法的智能均衡負載通信電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通訊電源系統(tǒng)中的并聯(lián)均流方案，目前的普遍辦法是各個電源模 塊均分負載，但在某些領(lǐng)域，如電力通信應用中，有一部分電源模塊的輸入是交流，即交流 220V或380V，有一部分電源模塊的輸入是直流，即直流IlOV或220V，電力通信設(shè)備的供電 一般采用交流輸入電源模塊和直流輸入電源模塊并聯(lián)使用的方式，所述模塊的輸出負載電 流比例有兩種情況一、交流輸入和直流輸入均正常時，交流輸入電源模塊輸出全部的負載電流，直流 輸入電源模塊處于空載狀態(tài)，即不輸出負載電流，當交流輸入停電時，全部的負載電流才切 換到直流輸入電源模塊輸出。二、交流輸入和直流輸入均正常時，交流輸入電源模塊和直流輸入電源模塊均分 負載電流，即各分擔50%的負載電流，當交流輸入停電時，全部的負載電流才切換到直流輸 入電源模塊輸出。但這兩種輸出負載電流方式都是不夠理想的，如上所述，直流輸入電源模塊的輸 出負載電流大小有兩種情況(1)空載時，即零輸出，所述直流輸入電源模塊是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，內(nèi)部有許多 儲能元件用來作能量的存儲、轉(zhuǎn)換，當某個磁性元件出現(xiàn)飽和狀態(tài)，即失去磁性特性或某個 支撐電容的容量大大下降時，有可能出現(xiàn)電源模塊空載正常，帶載故障的情況，勢必存在故 障隱患，在實際應用中，確實發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的電源的確存在此類故障。(2)和交流輸入電源模塊平均負載電流時，處于重載狀態(tài)，假設(shè)通信設(shè)備需要60 安培的電流時，那么交流輸入電源模塊占30安培，直流輸入電源模塊也占30安培，直流 輸入電源模塊的輸出電流大，那么該直流輸入電源模塊的輸入電流也大，也就是DCllOV或 220V的直流電源供電系統(tǒng)，其輸出電流也大，對該DCl IOV或220V直流電源供電系統(tǒng)的穩(wěn)定 性是有影響的，因此，在市電正常的狀態(tài)下，使用者一般不希望采用這種輸出方案。我們知道，在開關(guān)電源并聯(lián)供電系統(tǒng)中，為了均衡各電源模塊的輸出電流，常采取 均流措施。均流方法很多，目前常用的、效果比較好的方法有兩種平均電流法和最大電流 法。(一)平均電流法如圖5所示，在每個并聯(lián)的開關(guān)電源模塊的電流放大器輸出端分別通過一個電阻 R，接到一條公用母線上，這條母線稱為均流母線或均流信號線。圖中電流放大器的輸出電 壓UIK與該開關(guān)電源模塊的輸出電流IK成正比。PWM是脈寬調(diào)制及驅(qū)動電路；Al是一個電 壓誤差放大器；A2是調(diào)整放大器，電流放大器的輸出電壓UIK與均流信號線電壓Ub作為A2 的差動輸入。這種方法的本質(zhì)，是調(diào)整電源外特性。即通過該電源模塊輸出電流反饋信號來適 當調(diào)整電源模塊輸出電壓，從而調(diào)整了其輸出電流，使各并聯(lián)模塊輸出電流等于總電流的 平均值，進一步地到達到比較精確地均流。
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在圖5中，參考電壓Ur和反饋電壓Uf為電壓放大器的輸入，U' r是參考電壓Ur 和均流控制電壓Uc之和，電壓放大器Al的輸出電壓Ue控制PWM和驅(qū)動器電路。UIK是電 流放大器的輸出電壓信號，它與相應模塊的輸出電流IK成正比，Ub為均流信號線上的電 壓，UIK與Ub是調(diào)整放大器A2的輸入信號，A2輸出一個均流控制電壓Uc0由電路理論可知，均流信號線可以看成是一個廣義節(jié)點。根據(jù)基爾霍夫定律可知， 流入信號線的總電流代數(shù)和為零。于是可得出如下方程式
權(quán)利要求
一種通信電源系統(tǒng)內(nèi)各模塊間智能均衡負載的方法，包括步驟A.將所述各模塊分開為電源模塊I組(100)和電源模塊II組(200)，以其中的模塊(101，102，...，10n)和模塊(201、202，...，20m)的直流電力輸出端分別互相并聯(lián)，再將所述電源模塊I、II組兩組(100，200)的直流電力輸出端互相并聯(lián)后連接至負載，同時為所述電源模塊I、II組兩組(100，200)分別設(shè)置各自的均流信號線(110，210)，該兩均流信號線(110，210)均只連接各該同一組各模塊電流反饋控制電路，而與所述各電源模塊之間電力電路不相連接；B.設(shè)置兩均流信號線(110，210)之間的耦合電路(300)，用以按照給定的規(guī)律分配I、II兩組電源模塊(100，200)的負載，即在正常運行時，電源模塊II組(200)始終只承擔不大于設(shè)定值的小部分負載，其余的大部分負載都由電源模塊I組(100)承擔；C.所有各電源模塊(101，...，10n，201，...，20m)都設(shè)置有自己的輸出電流、電壓反饋環(huán)節(jié)，以及輸出電壓、電流調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)，從而令所述各電源模塊輸出電流受各自均流信號線(110，210)對地電位的控制；D.所述電源模塊I組(100)的均流信號線(110)做常規(guī)應用，即對地懸空，從而該組內(nèi)各模塊(101，...，10n)輸出電流受該組各模塊均流信息號線(110)對地電位的調(diào)節(jié)，隨著總負載加重而更加增大，其輸出電壓相應地略顯調(diào)高；所述電源模塊II組(200)的均流信號線(210)對地電位被鉗制在某個設(shè)定的值，其輸出電壓僅有很小的范圍的調(diào)整，當總負載加重時，該組內(nèi)各模塊(201、...，20m)輸出電壓基本不變，輸出電源自然也增加很少，總負載之大部分都由電源模塊I組(100)的各模塊(101，...，10n)承擔；以上所述各步驟中引用的標號，其中n和m均為正的自然數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的通信電源系統(tǒng)內(nèi)各模塊間智能均衡負載的方法，其特征在于在實施所述步驟B時，所述耦合電路(300)通過二極管D2和/或D3連接模塊I組的 均流信號線(110)和模塊II組的均流信號線(210)，所述兩二極管順序串聯(lián)，并且陽極連接 模塊II組的均流信號線(210)，從而使均流信號線(110)電位可以自由上升，而均流信號線 (210)的電位則受到均流信號線(110)的鉗制，同時，所述耦合電路(300)連接均流信號線 (210)的一端正向?qū)Φ剡B接二極管D4，即將所述二極管D4的陽極連接均流信號線(210)，使 之鉗位在略高于地電位的值。
3.按照權(quán)利要求2所述的通信電源系統(tǒng)內(nèi)各模塊間智能均衡負載的方法，其特征在于所述耦合電路(300)內(nèi)，在鉗位二極管D4陰極和地之間還串聯(lián)有可電阻VR3，用于微調(diào) 均流信號線(210)的對地電位。
4.按照權(quán)利要求3所述的通信電源系統(tǒng)內(nèi)各模塊間智能均衡負載的方法，其特征在于所述耦合電路(300)還通過電阻Rl串聯(lián)二極管D1，將均流信號線(110)和均流信號線 (210)連接起來，所述二極管Dl的陰極連接均流信號線(210)，并同時對地連接電阻R2，R1 > R2，D4-VR3支路故障斷開時，Rl-Dl和R2也形成通路，保證均流信號線(110)的電位可 以自由上升并永遠高于均流信號線(210)的對地電位。
5.按照權(quán)利要求1所述的通信電源系統(tǒng)內(nèi)各模塊間智能均衡負載的方法，其特征在于所述各電源模塊(101，...，10n，201，...，20m)是開關(guān)電源裝置，所述輸出電壓、電流 調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)是脈沖寬度調(diào)制PWM電路。
6.按照權(quán)利要求1所述的通信電源系統(tǒng)內(nèi)各模塊間智能均衡負載的方法，其特征在于所述電源模塊I組(100)的各模塊(101，. . .，IOn)，都有交流輸入電壓和整流、濾波電路。
7.一種設(shè)有耦合電路的智能均衡負載通信電源系統(tǒng)，有著普通通信電源系統(tǒng)的基本結(jié) 構(gòu)，其特征在于所述系統(tǒng)中的電源模塊各分為電源模塊I組(100)和電源模塊II組(200)，以其中的 模塊(101，102，... , IOn)和模塊(201,202, · · ·，20m)的直流電力輸出端分別互相并聯(lián)，再 將所述電源模塊I、II組兩組(100，200)的直流電力輸出端互相并聯(lián)后連接至負載，同時為 所述電源模塊Ι、ΙΙ組兩組(100，200)分別設(shè)置各自的均流信號線(110，210)，該兩均流信 號線(110，210)均只連接各該同一組各模塊電壓或電流反饋控制電路，而與所述各源模塊 之間電力電路不相連接；所述的η和m均為正的自然數(shù)；在兩均流信號線(110，210)之間設(shè) 置有耦合電路(300)，所述耦合電路(300)通過二極管D2和/或D3連接模塊I組的均流 信號線(110)和模塊II組的均流信號線(210)，所述兩二極管順序串聯(lián)，并且陽極連接模 塊II組的均流信號線(210)，從而使均流信號線(110)電位可以自由上升，而均流信號線 (210)的電位則受到均流信號線(110)的鉗制，同時，所述耦合電路(300)連接均流信號線 (210)的一端正向?qū)Φ剡B接二極管D4，即將所述二極管D4的陽極連接均流信號線(210)，使 之鉗位在略高于地電位的值。
8.按照權(quán)利要求8所述的設(shè)有耦合電路的智能均衡負載通信電源系統(tǒng)，其特征在于 所述耦合電路(300)內(nèi)，在鉗位二極管D4陰極和地之間還串聯(lián)有可電阻VR3，用于微調(diào)均流信號線(210)的對地電位。
9.按照權(quán)利9要求所述的設(shè)有耦合電路的智能均衡負載通信電源系統(tǒng)，其特征在于 所述耦合電路(300)還通過電阻Rl串聯(lián)二極管D1，將均流信號線(110)和均流信號線(210)連接起來，所述二極管Dl的陰極連接均流信號線(210)，并同時對地連接電阻R2，R1 > R2，D4-VR3支路故障斷開時，Rl-Dl和R2也形成通路，保證均流信號線(110)的電位可 以自由上升并永遠高于均流信號線(210)的對地電位。
全文摘要
一種通信電源系統(tǒng)內(nèi)各模塊間智能均衡負載的方法，將所述各模塊分開為電源模塊I組和電源模塊II組，將所述電源模塊I、II兩組各組內(nèi)模塊的直流電力輸出端互相并聯(lián)，再將所述電源模塊I、II組兩組的直流電力輸出端互相并聯(lián)后連接至負載，同時為所述電源模塊I、II組兩組分別設(shè)置各自的均流信號線，該兩均流信號線均只連接各該同一組各模塊電流反饋控制電路，而與所述各電源模塊之間電力電路不相連接。設(shè)置兩均流信號線之間的耦合電路，用以按照給定的規(guī)律分配I、II兩組電源模塊的負載，即在正常運行時，電源模塊II組始終只承擔不大于設(shè)定值的小部分負載，其余的大部分負載都由電源模塊I組承擔。本發(fā)明的有益效果是能控制其中一組按需求大小輸出負載電流，控制方法簡單可靠、容易實施，而且對電源模塊的內(nèi)部均流控制電路不需要作調(diào)整；由于不需要對電源模塊的內(nèi)部均流控制電路作任何調(diào)整，因此，在設(shè)計或制造有均衡負載輸出比例要求、或是分組電源輸出負載電流大小可控的電源系統(tǒng)時，可直接對現(xiàn)有的電源模塊來組系統(tǒng)，易于實施。
文檔編號H02J1/14GK101958542SQ201010228030
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者丁濤, 葉君華, 李太偉, 李月彬, 羅安祿, 薛舟 申請人:深圳鍵橋通訊技術(shù)股份有限公司