适用于多制式基站的模块化电源管理平台及方法与流程

本发明涉及多模块电源管理领域，更具体地说，本发明涉及适用于多制式基站的模块化电源管理平台及方法。

背景技术：

1、随着通信技术的快速发展，移动通信基站在多制式网络环境下的部署需求日益增加。特别是48v直流供电系统在基站、微型数据中心及其他受空间限制的负载场景中广泛应用，为不同制式提供稳定的直流电源供应，确保网络覆盖的连贯性和用户体验的一致性。基于此，模块化电源系统逐渐成为多制式基站供电的重要形式，其以紧凑、灵活的模块化结构实现多个功能模块的组合，为多种负载提供高效、稳定的电能转换，适应多频段网络的需求波动。然而，多模块组合运行的环境中，电源模块间需兼具高效的电流调配和响应性，以满足基站在复杂负载变化下的快速适应能力，确保供电的连续性与高效性。

2、在多模块组合运行的低负载状态下，电源模块间常出现细微的功率回馈效应，即模块在低功率或闲置状态下，部分能量在模块间循环反馈形成不稳定的回流。这一现象在电源系统短时间内运行时或许影响不显著，但在长时间的基站运行过程中，回馈电流逐步积累，逐渐产生局部热量增加、电流波动加剧等问题，进而加速电源模块的老化，降低系统整体的能量转换效率。同时，在高频次的制式切换和负载波动下，回馈效应的不均衡对电源模块的输出稳定性构成隐患，可能导致基站设备的供电质量波动，影响基站网络的长期可靠性。传统电源模块设计未能有效抑制这一回馈现象，缺乏精细化的电流反馈调控机制，使得模块在低负载情况下的运行效能降低，系统稳定性受到威胁。

3、为了解决上述问题，现提供一种技术方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供适用于多制式基站的模块化电源管理平台及方法，通过实时监测回馈电流特征，精准分析回馈频段的频率特征和能量分布，系统能够快速识别并隔离干扰源，降低回馈效应的累积影响。在电源模块运行中，通过主动调节频率避开回馈频段，避免因频率共振导致的系统不稳定性，从而增强了模块运行的可靠性。剩余回馈能量则被智能分流至超级电容，并经由dc-dc降压单元用于系统的低功耗辅助设备，实现了回馈能量的有效再利用，减少了能量浪费。整体方案大幅提高了系统的能效，确保了电源模块在多变负载下的持续平稳运行，延长了模块寿命，为多模块电源系统的安全、高效运行提供了综合性解决方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、s1，采集低负载条件下各模块的微小电流信号，并通过差分放大器与带通滤波器提取回馈频段信号；

4、s2，利用快速傅里叶变换对提取的回馈频段信号进行频谱分析，生成回馈信号的频率峰值、频率稳定度和波动幅度特征数据，并通过构建决策值判断是否生成规避信号；

5、s3，若获得规避信号，则依据回馈信号的频率分布特征，调节模块的功率开关频率和电流响应频率，使各模块工作频段避开回馈频段；

6、s4，通过超级电容对剩余回馈能量进行吸收并暂存，利用dc-dc降压转换单元将储存能量分流至系统辅助用电。

7、在一个优选的实施方式中，步骤s1包括以下内容：

8、s1.1，使用电流传感器阵列，以毫秒级采样间隔对每个模块的电流进行实时采集；传感器阵列将同步记录模块间的电流波动并传输至差分放大器进行初步信号处理；

9、s1.2，差分放大器将各模块的电流信号以电压形式输入，计算模块间的电压差；

10、s1.3，在差分信号放大后，带通滤波器对其进行频段选择性滤波，匹配回馈信号频率，确保仅保留回馈频段内的电流波动信号，过滤掉其他频率的电流信号干扰，最终获得回馈频段信号。

11、在一个优选的实施方式中，步骤s2包括以下内容：

12、s2.1，将从步骤s1提取的回馈频段信号数据按照预设采样时间间隔存储成离散时间序列；回馈频段信号数据按序存储后，去除采集中的高频噪声和直流分量，以防止频谱分析中的偏差；

13、s2.2，预处理后的回馈频段信号数据进入快速傅里叶变换模块，进行频域转换，得到频谱数据；

14、s2.3，对频谱数据进行能量分布计算，以确定各频率成分的强弱；定义频率上的能量为振幅的平方；

15、s2.4，为了定量分析频率的稳定性，构建频率稳定度，通过将信号在主导频段内的能量积分值与全频段的总能量积分值之比，衡量能量在主导频段的集中度，以判断频率的稳定性；

16、s2.5，根据频谱分析结果，确定回馈信号的主导频段，即能量集中的主要频率范围，确保波动幅度的计算聚焦在主要回馈成分上；在选定的主导频段内，通过计算能量的平方根值得到波动幅度。

17、在一个优选的实施方式中，步骤s2还包括以下内容：

18、s2.6，为判断不稳定的回馈电流是否达到需要启动步骤s3的调节模块的程度，基于频率峰值、稳定度和波动幅度综合计算得到决策值；当决策值大于或等于对应阈值时，生成规避信号；

19、s2.7，在获得规避信号的情况下，将各次采集信号的频率峰值、稳定度和波动幅度主要特征参数通过聚类算法分组，形成不同的回馈模式类别；对于每一类回馈模式，存储其主导频率、能量分布和频率稳定度特征，以构成回馈特征数据库。

20、在一个优选的实施方式中，步骤s3包括以下内容：

21、s3.1，若获得规避信号，从步骤s2生成的特征数据库中，提取当前规避信号对应的频率峰值fpeak、稳定度sf和波动幅度af；根据频率峰值和波动幅度决定需要的规避频段[flow,fhigh]，其中：flow＝fpeak-k·(1-sf)·af；fhigh＝fpeak+k·(1-sf)·af；其中，k为增益因子；

22、s3.2，针对计算出的规避频段，调节模块的功率开关频率fswitch，使其偏离规避频段范围；设定目标开关频率fnew满足以下关系：fnew＝fswitch±m·(fhigh-flow)；其中，m为避让因子；

23、s3.3，为保证功率开关频率调整后电流响应的稳定性，同时对模块的电流响应频率fi进行同步调节；根据新的开关频率fnew，计算电流响应频率使其与新的开关频率保持特定倍数关系，公式如下：其中，为电流响应系数；

24、s3.4，调节功率开关频率和电流响应频率后，重新评估因频率变化对电压输出的影响，进行电压摆幅校正；新的电压摆幅vnew根据以下公式进行自适应计算：其中，vbase为初始电压摆幅，为小幅调整系数。

25、在一个优选的实施方式中，步骤s4包括以下内容：

26、采用低功率超级电容作为临时储能元件，通过二极管隔离器将其连接至电源模块的输出端，确保能量传递的单向性；同时，超级电容的充电电流与模块输出电流分开，确保模块在主负载变化时的电压稳定性；

27、在储能电路中配置并行开关控制器，动态控制超级电容的充电过程，避免储能过程中对主负载造成干扰；并行开关控制器实时监控超级电容的充电电压和充电电流，当回馈电流进入储能电路时，开关控制器通过脉宽调制调节充电速率，确保超级电容在稳定的电压范围内逐步吸收回馈能量；

28、当超级电容充电至预设满电阈值时，充满检测电路触发转接信号，启动dc-dc降压转换单元；

29、降压转换后，超级电容中的能量以小电流的方式逐步释放至系统的辅助用电通道。

30、适用于多制式基站的模块化电源管理平台，包括：采集模块、分析模块、调优模块和储能模块；

31、采集模块：采集低负载条件下各模块的微小电流信号，并通过差分放大器与带通滤波器提取回馈频段信号，将回馈频段信号发送至分析模块；

32、分析模块：利用快速傅里叶变换对提取的回馈频段信号进行频谱分析，生成回馈信号的频率峰值、频率稳定度和波动幅度特征数据，并通过构建决策值判断是否生成规避信号，将规避信号发送至调优模块；

33、调优模块：若获得规避信号，则依据回馈信号的频率分布特征，调节模块的功率开关频率和电流响应频率，使各模块工作频段避开回馈频段，并将剩余回馈能量传输至储能模块；

34、储能模块：通过超级电容对剩余回馈能量进行吸收并暂存，利用dc-dc降压转换单元将储存能量分流至系统辅助用电。

35、本发明适用于多制式基站的模块化电源管理平台及方法的技术效果和优点：

36、本发明的多模块电源管理方法通过高效的回馈电流控制和能量消纳机制，实现了在低负载状态下系统稳定性与运行效率的双重提升。首先，通过实时采集和分析回馈信号的频率特征，建立起精确的回馈信号特征数据库，为频率调节提供可靠依据。当回馈信号强度达到设定阈值时，生成规避信号，并据此自动调整模块的功率开关频率和电流响应频率，使工作频段避开回馈频段，确保频率分布合理且无重叠，从而避免因频率共振导致的系统不稳定性。在此基础上，对于不可消除的剩余回馈能量，利用低功率超级电容进行吸收与暂存，并通过dc-dc降压单元将储存能量分流至辅助设备，实现了回馈能量的合理分配和高效利用。各步骤的协同作用下，在低负载环境中实现了对回馈效应的全面管理，显著提升了模块运行的长久稳定性和能效，为多模块电源系统提供了高效、安全的运行保障。