專利名稱：一種電源系統(tǒng)及混合上下電控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電源技術領域，尤其涉及通信用基站電源系統(tǒng)及其上下電的控制方法。
背景技術：
通信用組合電源是為整個基站中的通信設備提供電源的設備。應用場景要求此類設備必須具有高可靠性，能夠不間斷供電，因此基站電源一般都配有多組電池以實現(xiàn)不間斷供電的目的，整流器、負載和電池均連接至系統(tǒng)公共端(母排)。在市電正常時，組合電源主要作為電能轉(zhuǎn)換設備，把市電轉(zhuǎn)換后供給通信設備(后稱負載)同時給電池充電儲能；在市電異常時則由電池放電，供給電能給負載，電源系統(tǒng)此時主要作為監(jiān)控設備，用以保護成本較高的電池不會因過度放電而影響使用壽命。目前，普遍采取的保護措施為當電池電壓下降到一定程度時就切斷電池與負載的通路，即所謂的“下電”。行業(yè)中根據(jù)切斷電池供電回路的位置不同又分為“下負載”與 “下電池”兩種方式下負載是指系統(tǒng)執(zhí)行下電操作時，將負載與系統(tǒng)母排的連接斷開而保留系統(tǒng)母排與電池的連接；相應地，下電池則是斷開電池與系統(tǒng)母排的連接而保留電池與負載的連接。但不論是下負載方式還是下電池方式，一般的下電控制條件都是在電池放電至電壓低于某個閾值時斷開、在交流供電正常且系統(tǒng)輸出電壓高于此閾值時連接。但在實際應用中，此類下電控制方法很容易出現(xiàn)以下問題一是當系統(tǒng)下負載后，由于電池在停止大電流放電后它的端電壓會有一定幅度的反彈，可能使得下電后電池電壓階躍升高到下電閾值之上，系統(tǒng)檢測到母排電壓或電池電壓高于下電閾值后就會恢復上電，電池一放電馬上又下電，這將導致系統(tǒng)震蕩；二是下電池后交流恢復正常，恢復電池連接時如果電池電壓與母排電壓壓差稍大，吸合電池的瞬間會有非常大的電流產(chǎn)生，容易造成吸合裝置損壞或引發(fā)其它事故；三是下電池后交流正常，可能配置整流器的輸出功率僅能滿足負載需求，此時吸合電池后還要分出較多功率給電池充電，導致整流器輸出電壓下降使系統(tǒng)再次下電池，下電池后整流器輸出電壓提升又吸合電池，致使系統(tǒng)震蕩反復上下電。因此，需要改進現(xiàn)有通信用組合電源中的上下電控制方式，以便能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)安全的下電以及交流恢復后能安全上電，及時保障通信設備的不間斷供電及用電安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種電源系統(tǒng)及上下電控制方法，用于解決下電后上電恢復時電流過大，易造成系統(tǒng)震蕩，易損害裝置，危害用電安全的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種混合上下電方法，在僅允許下負載的配置下，若在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載切換到負載斷開狀態(tài)；若在負載斷開狀態(tài)下，檢測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值與上電回差之和，則吸合負載并切換到正常狀態(tài)。本發(fā)明還提供另一種混合上下電方法，在僅允許下電池的配置下，若在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為期望輸出電壓，若檢測母排電壓達到期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為恢復電壓，若檢測母排電壓達到恢復電壓，則吸合電池并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)。所述期望輸出電壓，是最小電池電壓加期望壓差Vl之和。所述期望輸出電壓小于電源系統(tǒng)的強制上電約束值。所述恢復電壓，是最小電池電壓減去一個恢復壓差V2所得之差。本發(fā)明還提供另一種混合上下電方法，在允許下負載且允許下電池的配置下，在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載，切換到負載斷開狀態(tài)；在負載斷開狀態(tài)下，若檢測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值與上電回差之和，則吸合負載并切換到正常狀態(tài)；若檢測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池切換到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為期望輸出電壓，若檢測母排電壓達到期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為恢復電壓，若檢測母排電壓達到恢復電壓且負載已斷開，則吸合電池并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)。所述期望輸出電壓，是最小電池電壓加期望壓差Vl之和。所述期望輸出電壓小于電源系統(tǒng)的強制上電約束值。所述恢復電壓，是最小電池電壓減去一個恢復壓差V2所得之差。本發(fā)明還提供一種電源系統(tǒng)，包括整流器組，控制單元，負載及電池組，整流器組對交流輸入進行整流后送到母排連接上；負載通過第一斷路器連接到母排；電池組與母排通過第二斷路器連接，電池組通過母排充電，或者在沒有交流輸入時通過母排向負載供電；控制單元，用于監(jiān)測母排電壓，控制整流器組的輸出，以及控制第一、第二斷路器的導通與關閉。所述負載包括用于在下負載時斷電的一級負載，和用于在下電池時斷電的二級負載，所述一級負載通過第一斷路器與母排連接。控制單元在正常狀態(tài)監(jiān)測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；若否，則保持當前的正常狀態(tài)不變?？刂茊卧谪撦d斷開狀態(tài)下，若監(jiān)測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值加上電回差之和，則吸合負載并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)；否則，檢測母排電壓是否小于電池下電電壓閾值，若是，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)。
控制單元在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓加期望壓差Vl 之和，即期望輸出電壓，監(jiān)測到母排電壓達到整流器的期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓減恢復壓差V2的差值，即恢復電壓；檢測母排電壓是否達到恢復電壓，若是則吸合電池并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；否則， 保持當前的預恢復狀態(tài)不變?？刂茊卧谡顟B(tài)監(jiān)測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓加期望壓差Vl之和，即期望輸出電壓，監(jiān)測到母排電壓達到整流器的期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓減恢復壓差V2的差值，即恢復電壓；檢測母排電壓是否達到恢復電壓，若是則吸合電池，實現(xiàn)上電池。本發(fā)明的電源系統(tǒng)及混合上下電控制方法，將電源系統(tǒng)下電分為下負載與下電池兩級控制，并能夠通過參數(shù)設置實現(xiàn)單獨一種下電控制或者下負載與下電池混合控制，具有很好的通用性；另外通過上電回差、電池吸合前先調(diào)高整流器輸出電壓后再降低輸出電壓等方法，解決了實際應用中出現(xiàn)的系統(tǒng)反復上下電、電池吸合時的大瞬間電流等問題，具有很好的可靠性。


圖1是本發(fā)明的上下電控制方法的總流程圖；圖2是本發(fā)明的上下電控制過程中狀態(tài)遷移圖；圖3是僅允許下負載方式的上下電控制過程中狀態(tài)遷移圖；圖4是僅允許下電池方式的上下電控制過程中狀態(tài)遷移圖；圖5是允許下負載和允許下電池方式的上下電控制過程中狀態(tài)遷移圖；圖6是具體實施例中上下電控制的流程圖；圖7是本發(fā)明的電源系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細說明。本發(fā)明涉及到電池下電或者電池與負載混合上下電方式，通過下電后以及上電前所采取的安全穩(wěn)定的調(diào)壓策略，保證了上下電控制過程的高可靠性。本發(fā)明在現(xiàn)有的負載、 電池上下電控制方法的基礎上，通過更加安全、有效的設計措施，徹底解決了實際應用中出現(xiàn)的系統(tǒng)震蕩、吸合瞬間大電流沖擊等問題，并整合下負載與下電池的控制過程，是一種混合控制、可靠性高的上下電控制的技術方案。本發(fā)明可以實現(xiàn)通用的負載與電池的混合上下電控制?；痉桨溉缦聵嫿梢匀我馀渲玫亩壪码娍刂苹芈罚_保電池電壓下降到設定閾值時，能夠切斷負載或電池回路，保護電池；為了安全而高效地實現(xiàn)上下電控制，增加了多項機制來保證安全的下電、及時地上電例如電池預恢復判斷機制，回差機制。本發(fā)明的上下電控制方案的核心關鍵點，包括
(1)支持任意配置的負載、電池的兩級下電控制，確保電池電壓下降到設定閾值時，能夠切斷負載或電池回路，以安全地保護電池；(2)以電池預恢復判斷機制來避免因整流器容量不足而導致電池反復下電的可能性；C3)通過回差機制，確保上電條件允許時的系統(tǒng)的安全上電。本發(fā)明的上下電控制方案在具體實現(xiàn)時，具有如下特點a)下負載與下電池兩級下電控制過程均擁有獨立的下電電壓閾值、允許/禁止參數(shù)，下負載控制中有上電回差參數(shù)；b)對于既有下負載又有下電池需要的系統(tǒng)，可以同時允許兩級下電實現(xiàn)下負載與下電池的混合控制，且必須滿足下負載先于下電池的約束，即負載下電電壓閾值要高于電池下電電壓閾值；c)對于只有單獨下負載或者下電池需求的系統(tǒng)，可以通過禁止相對的下電方式和屏蔽相應的告警實現(xiàn)單獨的下電控制；d)下負載和下電池方式的下電條件為，母排電壓下降至上述下電電壓閾值時，啟動下電過程；e)下電過程中判斷允許/禁止參數(shù)是否為允許狀態(tài)，是則執(zhí)行下電指令，否則不予執(zhí)行。其中，下負載方式的上電條件為，系統(tǒng)有電，并且檢測母排電壓大于上述負載下電電壓閾值加上述上電回差時，恢復負載上電，否則不予恢復。其中，下電池方式的上電條件為，調(diào)節(jié)并檢測整流器輸出電壓比最小電池電壓高 Δ VI，即達到期望輸出電壓時啟動恢復過程，進入預恢復狀態(tài)，否則不予恢復；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)并檢測整流器輸出電壓比最小電池電壓低AV2，即達到恢復電壓時執(zhí)行上電池的上電指令。如圖2所示，本發(fā)明將電源系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)劃分為四種正常狀態(tài)、負載斷開狀態(tài)、電池斷開狀態(tài)和預恢復狀態(tài)。電源系統(tǒng)進行系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時需經(jīng)過多次判定一致才能確實切換狀態(tài)。本發(fā)明根據(jù)電源系統(tǒng)對下負載與下電池的配置方式，提出了上下電的技術方案， 包括如下三種第一種，僅允許下負載的配置方式；第二種，僅允許下電池的配置方式；第三種，允許下負載且允許下電池的配置方式。下面結合圖1及圖3、圖4、圖5分別進行詳細說明。第一種，對于僅允許下負載的配置方式，若在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載切換到負載斷開狀態(tài)；若在負載斷開狀態(tài)下，檢測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值與上電回差之和，則吸合負載并切換到正常狀態(tài)。如圖3所示，給出了僅允許下負載方式時上下電過程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。正常狀態(tài)下系統(tǒng)啟動時，初始化進入正常狀態(tài)，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為浮充或均充電壓。如果允許下負載，檢測母排電壓是否小于負載下電電壓閾值，若是，則斷開負載并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；若否，則保持當前的正常狀態(tài)不變。負載斷開狀態(tài)下調(diào)節(jié)整流器期望輸出電壓為均充或浮充電壓；系統(tǒng)有電，并檢測母排電壓是否大于或等于負載下電電壓閾值加上電回差之和，若是，則吸合負載并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)；否則，保持當前的負載斷開狀態(tài)不變。此處，由于下負載后，一般電池停止放電后端電壓會有一定的反彈上升。本發(fā)明中，要求母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值加上電回差之和，就可以避免電源系統(tǒng)因為電池電壓反彈所造成的誤上電，保護系統(tǒng)不產(chǎn)生震蕩。第二種，對于僅允許下電池的配置方式，若在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為期望輸出電壓，若檢測母排電壓達到期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為恢復電壓， 若檢測母排電壓達到恢復電壓，則吸合電池并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)。如圖4所示，給出了僅允許下電池方式時上下電過程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。正常狀態(tài)下系統(tǒng)啟動時，初始化進入正常狀態(tài)。調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為浮充或均充電壓；如果僅允許下電池，檢測母排電壓是否小于電池下電電壓閾值，若是，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；否則，保持當前的正常狀態(tài)不變。電池斷開狀態(tài)下調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓加期望壓差Vl之和，即期望輸出電壓，該期望輸出電壓小于強制上電約束值。其中，強制上電約束值使用在配備有硬件強制上電裝置的系統(tǒng)中，沒有配備的系統(tǒng)則不使用。強制上電裝置獨立于軟件控制過程，它檢測到母排電壓大于某個電壓值(即強制上電約束值)時會強制吸合電池，目的是為了防止軟件錯誤導致下電后無法恢復上 H1^ ο檢測母排電壓是否達到期望輸出電壓，若是，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；否則，保持當前的電池斷開狀態(tài)不變。其中，由于此狀態(tài)下電池仍與母排斷開，母排若有電壓則一定是交流恢復了供電， 如果母排電壓能夠上升到期望電壓，說明整流器的功率在為當前負載供電的前提下還能保持電壓比電池最小電壓高約Vl (期望壓差)，證明整流器還有額外的能力給電池充電。此時再恢復電池上電的話，就可避免系統(tǒng)因整流器容量不足導致上電池后又下電池的誤動作。預恢復狀態(tài)下調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓減去一個恢復壓差V2所得之差，即恢復電壓，并約束輸出電壓在整流器的標稱輸出范圍內(nèi)；檢測母排電壓是否達到恢復電壓，若是，則吸合電池并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)；否則，保持當前的預恢復狀態(tài)不變，結束。其中，母排電壓能夠達到恢復電壓，說明母排電壓已經(jīng)調(diào)節(jié)到最小電池電壓，此時再吸合電池時，母排電壓與電池電壓不會有較大壓差，也就不會產(chǎn)生吸合瞬間的大電流，避免損壞吸合裝置和其它因為瞬間大電流可能引起的事故。第三種，對于在允許下負載且允許下電池的配置下，在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載，切換到負載斷開狀態(tài)；在負載斷開狀態(tài)下，若檢測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值與上電回差之和，則吸合負載并切換到正常狀態(tài)；若檢測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池切換到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為期望輸出電壓，若檢測母排電壓達到期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為恢復電壓，若檢測母排電壓達到恢復電壓且負載已斷開，則吸合電池并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)。如圖5所示，給出了既允許下負載又允許下電池方式時上下電過程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。正常狀態(tài)下系統(tǒng)啟動時，初始化進入正常狀態(tài)，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為浮充或均充電壓；如果允許下負載，檢測母排電壓是否小于負載下電電壓閾值，若是，則斷開負載并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；若否，則保持當前的正常狀態(tài)不變。此處，先檢查是否允許下負載保證了下負載方式優(yōu)先于下電池方式；實際應用中， 下電池方式下電后所有負載都不能工作而下負載方式下電后仍可保留部分重要負載工作， 所以從負載的重要性方面考慮，一般是先下負載后下電池。負載斷開狀態(tài)下調(diào)節(jié)整流器期望輸出電壓為均充或浮充電壓；若系統(tǒng)有電，檢測母排電壓是否大于或等于負載下電電壓閾值加上電回差之和， 若是，則吸合負載并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)；否則，檢測母排電壓是否小于電池下電電壓閾值，若是， 則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；若母排電壓大于電池下電電壓閾值且小于負載下電電壓閾值加上電回差之和，則保持當前的負載斷開狀態(tài)不變。電池斷開狀態(tài)下調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓加期望壓差Vl之和，即期望輸出電壓，該期望輸出電壓小于強制上電約束值。其中，強制上電約束值使用在配備有硬件強制上電裝置的系統(tǒng)中，沒有配備的系統(tǒng)則不使用。強制上電裝置獨立于軟件控制過程，它檢測到母排電壓大于某個電壓值(即強制上電約束值)時會強制吸合電池，目的是為了防止軟件錯誤導致下電后無法恢復上 H1^ ο檢測母排電壓是否達到整流器的期望輸出電壓，若是，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；否則， 保持當前的電池斷開狀態(tài)不變。其中，由于此狀態(tài)下電池仍與母排斷開，母排若有電壓則一定是交流恢復了供電， 如果母排電壓能夠上升到期望電壓，說明整流器的功率在為當前負載供電的前提下還能保持電壓比電池最小電壓高約Vl (期望壓差)，證明整流器還有額外的能力給電池充電。此時再恢復電池上電的話，就可避免系統(tǒng)因整流器容量不足導致上電池后又下電池的誤動作。預恢復狀態(tài)下調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓減恢復壓差V2的差值，即恢復電壓，并約束輸出電壓在整流器的標稱輸出范圍內(nèi)；檢測母排電壓是否達到恢復電壓，若是則吸合電池并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；否則，保持當前的預恢復狀態(tài)不變，結束。其中，母排電壓能夠達到恢復電壓，說明母排電壓已經(jīng)調(diào)節(jié)到最小電池電壓，此時再吸合電池時，母排電壓與電池電壓不會有較大壓差，也就不會產(chǎn)生吸合瞬間的大電流，避免損壞吸合裝置和其它因為瞬間大電流可能引起的事故。實施例1 假設實際應用時，某個直流通信電源系統(tǒng)的配置如下系統(tǒng)浮充電壓為53. 5V，均充電壓為56. 4V，整流器輸出電壓53. 5V，一組蓄電池電壓53V，系統(tǒng)次要負載連接在下負載端，重要負載直連在母排上；允許下負載，負載下電閾值47V ；允許下電池，電池下電閾值46V ；上電回差為5V。另外，假設系統(tǒng)擁有硬件上電裝置且強制上電電壓為52. 5V。電池斷開狀態(tài)的期望壓差Vl為2V，預恢復狀態(tài)的恢復壓差V2為0. 2V。實施例1的上下電控制流程圖如附圖6所示。開始系統(tǒng)處于正常狀態(tài)當系統(tǒng)交流輸入故障時，整流器停止輸出，系統(tǒng)母排電壓由電池電壓決定，電池開始放電且電壓緩慢下降，但還是高于47V ；控制過程檢查負載下電允許，檢測母排電壓大于負載下電閾值；檢查電池下電允許，母排電壓大于電池下電閾值。此過程中系統(tǒng)還是處在正常狀態(tài)。當電池放電使得電池電壓降至47V時，上下電控制過程檢查負載下電允許，檢測母排電壓低于47V，滿足負載下電條件，即執(zhí)行斷開負載操作，切換到負載斷開狀態(tài)。切斷負載后，電池僅給重要負載供電，電壓可能稍有上升，至47. 2V。(如果沒有重要負載，電池電壓最多可能上升2V，使得排上電壓為49V，也不會造成負載上電的誤判斷。)在負載斷開狀態(tài)，系統(tǒng)檢測交流供電異常，檢差允許電池下電，檢測母排電壓高于46V，則繼續(xù)保持負載斷開狀態(tài)。當電池繼續(xù)放電讓電池電壓降至46V時，系統(tǒng)檢測交流供電異常，檢差允許電池下電，檢測母排電壓低于46V，即斷開電池，并切換到電池斷開狀態(tài)。斷開電池后，電池停止大電流放電，電池電壓在斷開后可能有一定上升，至47. 5V。在電池斷開狀態(tài)，調(diào)節(jié)整流器輸出的電壓為49. 5V，并檢查49. 5V小于硬件強制上電電壓52. 5V ；然后檢測母排電壓為0V，繼續(xù)保持電池斷開狀態(tài)。一小時后，交流供電正常，整流器開始工作， 并且輸出電壓由低往49. 5V的目標電壓調(diào)節(jié)，開始給重要負載供電。由于配備的整流器容量足夠，整流器電壓有能力上升至49. 5V。在電池斷開狀態(tài)，系統(tǒng)對整流器的調(diào)節(jié)還是為49. 5V，同時檢測母排電壓為 49. 5V，則切換到預恢復狀態(tài)。(如果母排電壓不能上升至49V附近，說明整流器的能力不能夠帶負載的同時還給電池充電，這種情況合上電池馬上又會造成電池下電。)預恢復狀態(tài)下，系統(tǒng)調(diào)節(jié)整流器輸出電壓至47. 3V，然后檢測母排電壓慢慢降至47. 8V時，檢查允許負載下電，則吸合電池，并切換到負載斷開狀態(tài)。(整流器輸出47. 8V與電池電壓47. 3V 壓差不大，吸合電池不會造成大的吸合電流。)吸合電池后，在負載斷開狀態(tài)下，系統(tǒng)調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為56. 4V，但此時整流器除給重要負載供電外還要給電池充電，為了使充電電流平緩，限制整流器輸出為48. 5V。 那么檢測母排電壓低于負載下電電壓47V加回差5V，保持負載斷開狀態(tài)不變。
隨著電池充電容量恢復，電池電壓緩慢上升，整流器的限制電壓也緩慢升高，某時刻升高至52V。負載斷開狀態(tài)下，系統(tǒng)調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為56. 4V，充電限制整流器輸出為52V ；然后檢測母排電壓大于負載下電電壓47V加回差5V，則切換到正常狀態(tài)。正常狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器電壓為均浮充電壓。如圖7所示，給出了采用本發(fā)明的上下電控制方法的電源系統(tǒng)的結構示意圖，包括整流器組，控制單元，負載及電池組，負載又可分為一級負載和二級負載。整流器組，用于接入交流電，對交流輸入進行整流后送到母排連接上；負載連接到母排，從母排獲得輸入；負載可通過第一斷路器連接到母排。電池組與母排通過第二斷路器連接，電池組可通過母排充電，或者在沒有交流輸入時通過母排向負載供電。控制單元，用于監(jiān)測母排電壓，控制整流器組的輸出，以及控制第一、第二斷路器的導通與關閉?？刂茊卧谡顟B(tài)監(jiān)測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；若否，則保持當前的正常狀態(tài)不變。負載斷開狀態(tài)下，若監(jiān)測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值加上電回差之和，則吸合負載并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)；否則，檢測母排電壓是否小于電池下電電壓閾值，若是，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；電池斷開狀態(tài)下，控制單元調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓加期望壓差Vl 之和，即期望輸出電壓，該期望輸出電壓小于強制上電約束值。監(jiān)測到母排電壓達到整流器的期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；預恢復狀態(tài)下電池仍與母排斷開，母排若有電壓則一定是交流恢復了供電，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓減恢復壓差V2的差值，即恢復電壓，并約束輸出電壓在整流器的標稱輸出范圍內(nèi)；檢測母排電壓是否達到恢復電壓，若是則吸合電池并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；否則，保持當前的預恢復狀態(tài)不變，結束。對于負載，通常為通信設備，負載可以分為兩類，一類可以下負載，稱為一級負載， 另一類不可下負載，稱為二級負載。在下負載時僅需對一級負載進行下負載，而二級負載通常為較重要設備，可在下負載后，繼續(xù)利用電池對二級負載供電，而在達到下電池條件后再執(zhí)行下電池操作。因而，可僅將第一斷路器與一級負載相連接即可。該電源系統(tǒng)中，針對僅允許下負載或者僅允許下電池的應用場景，可依據(jù)下負載條件，及下電池條件直接進行上下電控制即可。即控制單元在正常狀態(tài)監(jiān)測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；負載斷開狀態(tài)下，若監(jiān)測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值加上電回差之和，則吸合負載并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)?？刂茊卧谡顟B(tài)監(jiān)測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；上電時，在達到期望輸出電壓后，進入預恢復狀態(tài)，在預恢復狀態(tài)母排電壓達到恢復電壓時，吸合電池，實現(xiàn)上電池。本發(fā)明集成了負載下電與電池下電的控制過程，構建了可以任意配置的二級下電控制回路，確保電池電壓下降到設定閾值時，能夠切斷負載或電池回路；為了安全而高效地實現(xiàn)上下電控制，增加了多項機制來保證安全的下電、及時地上電電池預恢復判斷機制， 回差機制。這樣克服了常用系統(tǒng)中的振蕩、瞬間大電流沖擊等嚴重實用問題，使得本方法安全、通用、可靠，除了更好地保護電池外，也能更大程度地恢復負載供電。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種混合上下電方法，其特征在于，在僅允許下負載的配置下，若在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載切換到負載斷開狀態(tài)；若在負載斷開狀態(tài)下，檢測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值與上電回差之和，則吸合負載并切換到正常狀態(tài)。
2.一種混合上下電方法，其特征在于，在僅允許下電池的配置下，若在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為期望輸出電壓，若檢測母排電壓達到期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為恢復電壓，若檢測母排電壓達到恢復電壓，則吸合電池并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述期望輸出電壓，是最小電池電壓加期望壓差Vl之和。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述期望輸出電壓小于電源系統(tǒng)的強制上電約束值。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述恢復電壓，是最小電池電壓減去一個恢復壓差V2所得之差。
6.一種混合上下電方法，其特征在于，在允許下負載且允許下電池的配置下，在正常狀態(tài)下，檢測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載，切換到負載斷開狀態(tài)；在負載斷開狀態(tài)下，若檢測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值與上電回差之和，則吸合負載并切換到正常狀態(tài)；若檢測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池切換到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為期望輸出電壓，若檢測母排電壓達到期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為恢復電壓，若檢測母排電壓達到恢復電壓且負載已斷開，則吸合電池并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述期望輸出電壓，是最小電池電壓加期望壓差Vl之和。
8.如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述期望輸出電壓小于電源系統(tǒng)的強制上電約束值。
9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述恢復電壓，是最小電池電壓減去一個恢復壓差V2所得之差。
10.一種電源系統(tǒng)，包括整流器組，控制單元，負載及電池組，整流器組對交流輸入進行整流后送到母排連接上；負載通過第一斷路器連接到母排； 電池組與母排通過第二斷路器連接，電池組通過母排充電，或者在沒有交流輸入時通過母排向負載供電；控制單元，用于監(jiān)測母排電壓，控制整流器組的輸出，以及控制第一、第二斷路器的導通與關閉。
11.如權利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述負載包括用于在下負載時斷電的一級負載，和用于在下電池時斷電的二級負載， 所述一級負載通過第一斷路器與母排連接。
12.如權利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于控制單元在正常狀態(tài)監(jiān)測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，則斷開負載并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；若否，則保持當前的正常狀態(tài)不變。
13.如權利要求12所述的電源系統(tǒng)，其特征在于控制單元在負載斷開狀態(tài)下，若監(jiān)測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值加上電回差之和，則吸合負載并轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)；否則，檢測母排電壓是否小于電池下電電壓閾值， 若是，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)。
14.如權利要求13所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，控制單元在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓加期望壓差Vl之和，即期望輸出電壓，監(jiān)測到母排電壓達到整流器的期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓減恢復壓差V2的差值，即恢復電壓；檢測母排電壓是否達到恢復電壓，若是則吸合電池并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)；否則，保持當前的預恢復狀態(tài)不變。
15.如權利要求10所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，控制單元在正常狀態(tài)監(jiān)測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池并轉(zhuǎn)到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓加期望壓差Vl之和，即期望輸出電壓，監(jiān)測到母排電壓達到整流器的期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為最小電池電壓減恢復壓差V2的差值，即恢復電壓；檢測母排電壓是否達到恢復電壓，若是則吸合電池，實現(xiàn)上電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源系統(tǒng)及混合上下電控制方法，在允許下負載且允許下電池的配置下，在正常狀態(tài)下檢測到母排電壓小于負載下電電壓閾值，斷開負載，切到負載斷開狀態(tài)；負載斷開狀態(tài)下，若檢測到母排電壓大于或等于負載下電電壓閾值與上電回差之和，吸合負載并切到正常狀態(tài)；若檢測到母排電壓小于電池下電電壓閾值，則斷開電池切換到電池斷開狀態(tài)；在電池斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為期望輸出電壓，若檢測母排電壓達到期望輸出電壓，則轉(zhuǎn)到預恢復狀態(tài)；在預恢復狀態(tài)下，調(diào)節(jié)整流器輸出電壓為恢復電壓，若檢測母排電壓達到恢復電壓且負載已斷開，則吸合電池并轉(zhuǎn)到負載斷開狀態(tài)。本發(fā)明解決了系統(tǒng)反復上下電、電池吸合時的大瞬間電流等問題。
文檔編號H02J7/02GK102480138SQ20101055645
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權日2010年11月22日
發(fā)明者王迪, 鄧梁 申請人:中興通訊股份有限公司