模块休眠技术与节能实现

模块休眠技术与节能实现1引言在我国高频开关电源模块作为一种主要的直流电源，被广泛地使用在电力、通讯、铁路、化工等行业，为了节约成本，提高开关电源模块的效率就成了一种普遍而迫切的需求。各模块生产厂家也投入大量资金用于研发新的电源模块，极力提高模块转化效率和降低电源模块的自身损耗。而出于安全性和可靠性的考虑，模块的用户通常采用电源模块冗余配置，并且预留蓄电池的容量在正常工作状态下并不使用。这就使开关电源模块长期处于低负载率工作状态，转换效率很低，造成资源的浪费。2节能技术研发背景2.1电力工业是国民经济的基础产业，它一刻不停地向社会提供清洁、高效的能源。随着科技的发展和生产力的不断提高，电力以及和电力相关的运营成本所占的比重正大幅增长。为了提高效率、减少损失、降低运营成本，供电企业和用户对电力系统运行管理的要求也越来越高。在国际能源与气候议题持续进行下，各国大力推动智能电网建设，期望能透过实时控制及需求端管理，来促进电力资源最佳化配置与运行，达到节能减排目标。节能降耗已成为我们的工作重点及专门研究课题。2.2在电力行业，无论在发电厂还是变电站等所有的直流电源系统中，通常高频开关电源设备在采购过程中，都会考虑系统整流模块N+1备份及后期扩容等需求，往往开关电源的容量选型大于当前运行设备实际负载，没有对冗余开关电源模块进行识别、休眠软关断和智能控制功能，结果导致电源实际工作负载率较低，造成能耗的浪费。3高频开关电源模块的节能分析高频开关电源模块转换损耗主要包括输出功耗、带载损耗和空载损耗。输出功耗是根据负载电流大小决定的，无法降低能耗。带载损耗主要决定因素是模块的转换效率，转换效率越高则带载损耗越少。空载损耗则是模块内部各器件的正常工作损耗。高频开关电源模块的效率特性，是在一定区间内效率随负载电流的增加而增加，系统的最佳效率区间一般是负载率在40%—80%之间。所以，我们可以通过调整负载率来提高模块效率，从而降低带载损耗。空载损耗则可以通过采集实际负载大小，计算需要的模块数，关闭适当的模块来降低。根据以上所述，模块休眠技术可以在不增加成本的情况下有效地提高转换效率，实现节能。4高频开关电源模块的休眠技术模块休眠技术是一种基于软件实现的。通过采集实际负载大小，计算负载率和实际需要开启模块数量，由监控下发指令，控制模块定时开启和关闭，把负载率调整到40%—80%之间，从而实现提高模块转换效率的技术。由于模块总是处于一段时间工作和一段时间休息的状态，也可以延长模块的使用寿命。而且由于各模块的工作和休息时间平均，这样可以实现模块的同步老化，从而延长整个直流电源系统的使用寿命。4.1模块休眠技术的软件实现过程（1） 通过AD转换采集电池组电流，判断电池充电状态为浮充。（2） 通过AD转换采集开关电源模块实际输出电流，通过设置得到系统开关电源模块理论最大输出电流，计算得出电源系统当前负载率。（3） 调整模块数量，使负载率调整到40%—80%之间，计算当前所需开启模块数量，延时一段时间后进入轮休状态。（4） 监控下发指令控制模块开关，调整模块开启数量为上一步计算得到的值，并开启延时。（5） 延时时间到，开启一台新模块，然后关闭一台原有模块，并开启新的延时。重复执行步骤5,实现轮休。（6） 实时计算负载率，如果超出40%—80%区间，则重新计算需开启的模块数量，然后在新的模块数量的条件下，继续以上（4）步和（5）步工作，实现轮休。软件实现过程流程图如图1所示。开始-蓄电池电流及充电机电流采集计算得到负

载率图1软件实现轮休过程流程图论休程「予进行图1软件实现轮休过程流程图论休程「予进行4.2高频开关电源模块的休眠技术实现原则为了在提高模块转换效率和节约能源的同时，保证整个直流电源系统的可靠性和安全性，在休眠技术中还应该加入以下原则。（1） 先开后关原则。即在轮休状态下要关闭1台本来开启的模块前，必须先开启1台本来关闭的模块。并通过单独采集新开启模块的电压，来判断该模块确实开启后，才能关闭原有模块。（2） 模块故障跳出原则。发现模块上传故障，或判断模块通讯故障，都要立即结束轮休状态恢复模块浮充状态。发现故障解除则重新倒计时进入新的轮休状态。（3） 最少模块数原则。不论何时都要保证处于开启状态的模块数不少于2台。（4）充电状态转换原则。轮休只有在浮充状态下才进行。当充电状态从浮充转为均充时，立即跳出轮休状态。当充电状态重新转为浮充状态后，重新倒计时进入新的轮休状态。（5）交流异常保护原则。实时监测交流供电状况，当发现交流出现超限、缺相等异常状态时，立即跳出轮休状态。当检测交流电恢复正常，重新倒计时进入新的轮休状态。随着网络智能化的日益普及，电源的智能化已经成为必然的发展方向。智能化的电源不但可诊断自身的各种故障，而且可根据不同的应用场合，自动调整、设定相应的运行模式，以满足不同的需求。九洲电气的JZE-MC-V系列智能监控系统就是一种智能化管理的监控系统。管理人员可以通过参数设置，设置电源模块的工作状态、充电状态转换条件、轮休状态、轮休延时时间等，真正的实现电源的智能化管理。既增加了系统的灵活性又节约了能源。5结束语电力用高频开关电源智能控制节能技术的应用，解决了高频开关电源在实际使用中效率低、浪费能源的现状，平均约提升