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1、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
2、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
3、 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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、 ，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
9、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
10、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
11、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、 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。
