一种高压直流远供系统的制作方法

1.本发明涉及电力传输领域，更具体地，涉及一种高压直流远供系统。


背景技术：

2.随着科学技术的飞速发展、电子器件的逐渐成熟，电子产品的生产成本大幅度下降，处于偏远，居住人群少的地区多存在远程供电不便的情况，中大功率远供电力传输系统存在着巨大的市场前景。也随着通讯行业5g网络建设持续推进，通讯基站的站点数量和整体功耗大幅度增长，为降低5g拉远基站建设投资，本着“集中供电，分布用电”的供电模式，电力远供系统就应运而生，早期400v等级的直流远供系统在通信行业得到了广泛的应用，但是其由于传输电压低，会造成线路损耗高，电力传输距离短，经济性差等问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种高压直流远供系统，解决了现有系统传输电压低，造成线路损耗高，电力传输距离短的问题。
4.本发明提供了一种高压直流远供系统，包括：局端设备和远端设备，所述局端设备和所述远端设备通过电缆连接；
5.所述局端设备，包括：与交流输入线连接的局端输入端抗电磁干扰；所述局端输入端抗电磁干扰的输出端分别与局端三相维也纳功率因数校正和局端功率因数校正采样连接，所述局端三相维也纳功率因数校正的输出端分别与局端正母线正向输入端和局端负母线负向输入端连接，所述局端功率因数校正采样的输出端与局端基于数字控制的有源功率因数校正芯片连接，所述局端正母线正向输入端的输出端与局端一级辅电和局端第一谐振电路连接，所述局端负母线负向输入端的输出端与所述局端一级辅电连接，所述局端一级辅电的输出端与局端二级辅电连接，所述局端第一谐振电路的输出端与局端第一二极管整流模块和局端第二谐振电路连接，所述局端第二谐振电路的输出端分别与所述局端第一谐振电路和局端第二二极管整流模块连接，所述局端第一二极管整流模块的输出端和所述局端第二二极管整流模块的输出端分别与局端输出端抗电磁干扰连接，所述局端输出端抗电磁干扰的输出端与局端直流输出电缆和局端直流输入输出电压电流采样连接，所述局端直流输入输出电压电流采样的输出端与局端基于数字控制的直流变换电路芯片连接，所述局端基于数字控制的直流变换电路芯片的输出端分别与局端谐振电路驱动、局端容耦和局端光耦连接，所述局端容耦的输出端与局端串行通信协议连接，所述局端光耦的输出端分别与所述局端基于数字控制的有源功率因数校正芯片和所述局端基于数字控制的直流变换电路芯片连接，所述局端基于数字控制的有源功率因数校正芯片的输出端分别与所述局端功率因数校正驱动和所述局端光耦连接，所述局端功率因数校正驱动的输出端与所述局端三相维也纳功率因数校正连接，所述局端谐振电路驱动的输出端分别与所述局端第一谐振电路和所述局端第二谐振电路连接；
6.所述远端设备，包括：与高压输入线连接的远端第一输入端抗电磁干扰和与低压
输入线连接的远端第二输入端抗电磁干扰，所述远端第二输入端抗电磁干扰的输出端与远端第二辅助源连接，所述远端第一输入端抗电磁干扰的输出端分别与远端大功率整流电路的功率因数校正和远端辅助电路连接，所述远端大功率整流电路的功率因数校正的输出端分别与远端全桥谐振直流变换器和远端第一辅助源连接，所述远端第一辅助源的输出端与所述远端第二辅助源连接，所述远端全桥谐振直流变换器的输出端与远端整流模块连接，所述远端整流模块的输出端与远端输出端抗电磁干扰连接，所述远端输出端抗电磁干扰的输出端与低压输出和远端直流输入输出电压电流采样连接，所述远端直流输入输出电压电流采样的输出端与远端基于数字控制的直流变换电路芯片连接，所述远端基于数字控制的直流变换电路芯片的输出端与远端直流输入输出电压电流驱动、远端第一容耦和远端第二容耦连接，所述远端直流输入输出电压电流驱动的输出端与所述远端全桥谐振直流变换器连接，所述远端第一容耦的输出端与所述远端基于数字控制的直流变换电路芯片和远端基于数字控制的有源功率因数校正芯片连接，所述远端第二容耦的输出端与远端串行通信协议连接，所述远端基于数字控制的有源功率因数校正芯片的输出端分别与所述远端第一容耦和远端脉宽调制发生电路连接，所述远端脉宽调制发生电路的输出端与所述远端大功率整流电路的功率因数校正连接，所述远端辅助电路的输出端与所述远端基于数字控制的有源功率因数校正芯片连接。
7.可选的，所述局端设备的功率模块和监控模块为热插拔接口。
8.可选的，所述远端设备为多个，多个所述远端设备并联连接通过电缆与所述局端设备连接。
9.可选的，所述远端设备包括电池接口，所述电池接口连接有电池组。
10.可选的，所述远端设备还包括通讯端口，所述通讯端口连接有无线基站智能动环监控单元。
11.可选的，所述远端设备的输入端和/或输出端设有防浪涌器件。
12.可选的，所述远端设备采用直流变换器。
13.可选的，所述远端设备采用逆变器。
14.与现有技术相比，本发明提供的一种高压直流远供系统，至少实现了如下的有益效果：
15.本发明提供的一种高压直流远供系统的传输电压等级为dc750v，输出电压范围宽可达到dc200-800v，以应用于不同应用，输出电压范围宽可以适应不同传输距离，传输距离长，线路压降大，从而在受电端所能提供的电压就低，进而保证了满足受电端正常工作。电压等级的提高可以使传输距离增加一倍以上，而且线路损耗降低一倍以上，其经济性大幅度提高。
16.当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
17.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
18.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
19.图1是本实施例提供的一种高压直流远供系统的局端设备结构示意图；
20.图2是本实施例提供的一种高压直流远供系统的远端设备结构示意图；
21.图3是本实施例提供的一种高压直流远供系统的一次系统结构示意图。
具体实施方式
22.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
23.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
24.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
25.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
27.参见图1、图2和图3所示，图1是本实施例提供的一种高压直流远供系统的局端设备结构示意图；图2是本实施例提供的一种高压直流远供系统的远端设备结构示意图；图3是本实施例提供的一种高压直流远供系统的一次系统结构示意图。本实施例提供一种高压直流远供系统，包括：局端设备和远端设备，局端设备和远端设备通过电缆连接；
28.局端设备，包括：与交流输入线连接的局端输入端抗电磁干扰1；局端输入端抗电磁干扰1的输出端分别与局端三相维也纳功率因数校正2和局端功率因数校正采样11连接，局端三相维也纳功率因数校正2的输出端分别与局端正母线正向输入端3和局端负母线负向输入端4连接，局端功率因数校正采样11的输出端与局端基于数字控制的有源功率因数校正芯片13连接，局端正母线正向输入端3的输出端与局端一级辅电15和局端第一谐振电路5连接，局端负母线负向输入端4的输出端与局端一级辅电15连接，局端一级辅电15的输出端与局端二级辅电16连接，局端第一谐振电路5的输出端与局端第一二极管整流模块8和局端第二谐振电路7连接，局端第二谐振电路7的输出端分别与局端第一谐振电路5和局端第二二极管整流模块9连接，局端第一二极管整流模块8的输出端和局端第二二极管整流模块9的输出端分别与局端输出端抗电磁干扰10连接，局端输出端抗电磁干扰10的输出端与局端直流输出电缆和局端直流输入输出电压电流采样19连接，局端直流输入输出电压电流采样19的输出端与局端基于数字控制的直流变换电路芯片17连接，局端基于数字控制的直流变换电路芯片17的输出端分别与局端谐振电路驱动6、局端容耦18和局端光耦14连接，局端容耦18的输出端与局端串行通信协议20连接，局端光耦14的输出端分别与局端基于数字控制的有源功率因数校正芯片13和局端基于数字控制的直流变换电路芯片17连接，局端基于数字控制的有源功率因数校正芯片13的输出端分别与局端功率因数校正驱动12和局端光耦14连接，局端功率因数校正驱动12的输出端与局端三相维也纳功率因数校正2连接，局端谐振电路驱动6的输出端分别与局端第一谐振电路5和局端第二谐振电路7连接；其中，l1、l2、l3为三相交流输入，输入emi为输入端抗电磁干扰，pe为接地线，pfc为功率因数校正
(有源)，dsp_pfc为基于数字控制的有源功率因数校正，vp、vn为正向输入端p代表positive，负向输入端negetive，llc为通过控制开关频率(频率调节)来实现输出电压恒定的谐振电路，dsp_dcdc为基于数字控制的直流变换电路，sci总线为一种通用异步通信接口，dcdc采样为直流输入输出电压、电流采样，can总线为一种串行通信协议；三电平boost为一种大功率整流电路的功率因数校正；boost采样为该电路的辅助电路；llc_dcdc为全桥llc谐振直流变换器；boost驱动为脉宽调制发生电路；boost驱动电路为完成同步整流功能时使用的是mos管，mos管不能独立完成，需要辅助电路进行驱动其控制极，才能使漏极和源极的电流进行流动；dc-dc为直流变换器；dc-ac为逆变器；boost电路是行业内非常典型的一种电路结构，最终实现升压的目的。
29.本实施例提供的局端设备的直流输出采用正负极不接地悬浮方式，次级线圈经过整流滤波之后直接输出，正负极均不接地，即为悬浮方式供电；功率模块具有并机扩容能力，可以根据客户要求放大输出功率需求；功率模块支持热插拔功能，所有功率模块均挂接在主母线排上，一个模块功率是5kw，多并接上一个模块，总功率就增加5kw，从而实现了在线扩容；局端设备还具有温度过高保护功能；局端设备还具有开路、过载、短路、漏电流保护、电力搭接保护、防雷模块失效告警、电源功率模块故障告警、门禁、烟感、水淹等告警功能；局端设备还实现遥控系统开关机功能，遥测输入电压、电流，输出电压、输出电流、电能计量等，具有485端口、tcp/ip端口，modbus等协议。
30.远端设备，包括：与高压输入线连接的远端第一输入端抗电磁干扰21和与低压输入线连接的远端第二输入端抗电磁干扰31，远端第二输入端抗电磁干扰31的输出端与远端第二辅助源32连接，远端第一输入端抗电磁干扰21的输出端分别与远端大功率整流电路的功率因数校正22和远端辅助电路26连接，远端大功率整流电路的功率因数校正22的输出端分别与远端全桥谐振直流变换器23和远端第一辅助源30连接，远端第一辅助源30的输出端与远端第二辅助源32连接，远端全桥谐振直流变换器23的输出端与远端整流模块24连接，远端整流模块24的输出端与远端输出端抗电磁干扰25连接，远端输出端抗电磁干扰25的输出端与低压输出和远端直流输入输出电压电流采样36连接，远端直流输入输出电压电流采样36的输出端与远端基于数字控制的直流变换电路芯片34连接，远端基于数字控制的直流变换电路芯片34的输出端与远端直流输入输出电压电流驱动28、远端第一容耦33和远端第二容耦35连接，远端直流输入输出电压电流驱动28的输出端与远端全桥谐振直流变换器23连接，远端第一容耦33的输出端与远端基于数字控制的直流变换电路芯片34和远端基于数字控制的有源功率因数校正芯片29连接，远端第二容耦35的输出端与远端串行通信协议37连接，远端基于数字控制的有源功率因数校正芯片29的输出端分别与远端第一容耦33和远端脉宽调制发生电路27连接，远端脉宽调制发生电路27的输出端与远端大功率整流电路的功率因数校正22连接，远端辅助电路26的输出端与远端基于数字控制的有源功率因数校正芯片29连接。
31.本实施例提供的远端设备具有分路电量计量功能，模块内部对输出电压、电流采样电路，通过计算可以实现分路电量计量；
32.本实施例提供的一种高压直流远供系统，由于传输电压提高，可以大幅度降低线路损耗、大幅度增加电力传输距离。远端负载功率为5kw，以局端为800v、典型值dc750v输出，线路使用35mm2铝线缆传输，压降设计为≤50v，传输距离为4500m，经计算线路损耗仅为
359.84w。如果远端负载功率为5kw，以局端为400v、典型值dc380v输出，线路使用35mm2铝线缆传输，传输距离为4500m，远端负载端受电电压仅为161v，线路损耗为3655.25w。
33.通过上述实施例可知，本实施例提供的一种高压直流远供系统，至少实现了如下的有益效果：
34.本实施例提供的一种高压直流远供系统的传输电压等级为dc750v，输出电压范围宽可达到dc200-750v，以应用于不同应用，输出电压范围宽可以适应不同传输距离，传输距离长，线路压降大，从而在受电端所能提供的电压就低，进而保证了满足受电端正常工作。电压等级的提高可以使传输距离增加一倍以上，而且线路损耗降低一倍以上，其经济性大幅度提高。
35.在一些可选的实施例中，继续参见图1所示，局端设备还包括柜体，柜体的宽度为482mm。
36.本实施例提供局端设备的柜体为482mm，小于482.6mm，即小于19英寸，因此能够满足19英寸标准机柜的安装要求，具有较强的通用性能。
37.在一些可选的实施例中，继续参见图1所示，局端设备的功率模块和监控模块39为热插拔接口。
38.本实施例的局端设备的功率模块和监控模块39可以采用热插拔接口，可以保证在在线情况下并入或者脱离系统，而局端设备不被损坏。多个功率模块并联，提高了设备的稳定性和可靠性。监控模块的作用为协调不同的功率模块间的输出一致性和对外通讯功能。
39.在一些可选的实施例中，继续参见图2所示，远端设备为多个，多个远端设备并联连接通过电缆与局端设备连接。
40.本实施例提供的远端设备具有并机扩容功能，可以多台远端设备进行通讯并机，从而实现输出容量增大功能。
41.在一些可选的实施例中，继续参见图2所示，远端设备包括电池接口(图上未示出)，电池接口连接有电池组，电池接口直接并接在低压输出端口处。
42.本实施例提供的远端设备具有电池管理功能，远端设备具有电池接口，对电池接口具有限流功能，可以外接锂电池组，实现备电功能。当远端设备为dc48v输出时，在输出端接驳电池组。
43.在一些可选的实施例中，继续参见图2所示，远端设备还包括通讯端口(图上未示出)，所述通讯端口连接有无线基站智能动环监控单元(图上未示出)。
44.本实施例中的fsu为通讯基站智能动环监控单元，是一个全时段的监控装置，用在铁塔、电信、移动、联通等通信公司的基站中，主要功能有遥测、遥信、遥调、遥控，是辅助基站监控、组网管理的现场采集监控硬件。本实施例的远端设备中可以内置无线fsu，具有无线通讯功能，实现无线遥控、遥测功能。
45.在一些可选的实施例中，继续参见图2所示，远端设备的输入端和/或输出端设有防浪涌器件。
46.本实施例的远端设备的输入端和/或输出端设有防浪涌器件，使远端设备具有防雷功能。浪涌是指的雷击浪涌电流，当设备遭雷击的时候会有巨大的感应电流产生，防浪涌器件可以将雷击浪涌电流快速泄入大地，从而保护用电设备不受雷击，从而保护设备和人身安全。防浪涌器件可以为浪涌保护器38，浪涌保护器38为市售产品。本实施例的远端设备
可以只有输入端设置防浪涌器件，也可以只有输出端设置防浪涌器件，还可以输入端和输出端都设置防浪涌器件，远端设备中防浪涌器件的布设位置和数量可以根据实际情况进行设计，本实施例对此不进行具体限定。
47.在一些可选的实施例中，继续参见图2所示，远端设备采用直流变换器。
48.本实施例的远端设备的输入端为直流电压输入，输出端为直流电压输出，dc直流端的电压可以为48v。
49.本实施例的远端设备对于通信场景中可以实现远端备电，这样可以大幅度减少线路损耗。远端dc-dc电源模块为直流电压输入，直流电压输出可调的dc-dc模块。模块采用dsp数字控制、谐振软开关、三电平boost技术。模块具有高功率密度、宽输入电压范围、宽温度范围、高效率、耐振动、emc性能优等特点，内置各种保护功能如输入过欠压告警与保护、输出过流告警与保护、输出过压保护、输出短路保护、过温告警与保护，并预留了多模块并机功能。
50.在一些可选的实施例中，继续参见图2所示，远端设备采用逆变器。
51.本实施例的远端设备的输入端为直流电压输入，输出端为交流电压输出，ac交流端的电压可以为220v。
52.下表为本实施例提供的一种高压直流远供系统的各项参数统计表。
[0053][0054]
通过上述实施例可知，本发明提供的一种高压直流远供系统，至少实现了如下的有益效果：
[0055]
本发明提供的一种高压直流远供系统的传输电压等级为dc750v，输出电压范围宽可达到dc200-800v，以应用于不同应用，输出电压范围宽可以适应不同传输距离，传输距离长，线路压降大，从而在受电端所能提供的电压就低，进而保证了满足受电端正常工作。电压等级的提高可以使传输距离增加一倍以上，而且线路损耗降低一倍以上，其经济性大幅
度提高。
[0056]
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。