节能高效的通信电源“呼吸式”管理方案

“呼吸式”功率管理通过跟踪负载的变化，控制功率模块的开通与休眠，使系统尽量在最佳效率点附近进行工作，将功率模块的备份方式从热备份变为冷备份和半冷备份，减少处于轻载和超轻载状态下运行的模块。对于整个动力系统而言，减少电力使用，节省电费，提升运营商TCO。

从通信机房整体看，“呼吸式”功率管理仅仅是在不到10%的效率上做文章，但对于电源自身而言，从轻载的85%效率提升到92%左右的高效率，电源设备自身节能则接近50%。

呼吸式功率管理的实现方法

呼吸式功率管理实现的方法主要有三方面：

（1） 通过跟随负载功率 控制功率模块的开启和休眠，使系统工作于最佳效率区域，实现效率的最优化和节能的最大化。以通信电源为例，其工作的最佳效率段在50%～80%的负载段（见图1），通过最佳效率跟踪，避免多模块开启导致的长期轻载工作。

图1 通信电源最佳效率段

（2） 降低休眠功率 为更深入的节能，需进一步降低功率模块的休眠功耗。传统软关断模式，休眠功率约为15W～20W，3～4个模块的休眠功率也达到50W～80W，占通信电源节能的比例较大。因此，中兴新一代通信电源将整流模块的休眠功耗降低到5W以下，在功率模块开关的基础上，锦上添花，进一步强化节能效果。

（3）通过节能模式的变化实现满足不同客户需求的节能 呼吸式功率管理，采用安全、节能、错峰、自由四种模式相结合的控制方式，节能功能需求不同的客户可根据现网条件，针对现有局站、新建局站在改造和新建采用不同的控制模式，并结合动力环境监控，实现最优化的控制。

式功率管理的软硬件容错设计

动力设备作为基础网络产品，其可靠性是第一位的。呼吸式功率管理本质上是通过软件对硬件的控制实现能耗的管理，某种程度上存在一定的可靠性风险，必须在通过软硬件的容错设计给予可靠性的确保，其主要措施如下。

（1）工作与休眠的功率模块定期切换（见图2），确保不同模块的工作时间保持基本的一致，避免少数模块长期工作而另一部分模块长期休眠导致的可靠性隐患。

图2 功率模块定期切换

（2）对功率模块的冗余备份数量的控制，通过结合软件计算和人工菜单定义，既确保节能效果，又确保冗余备份模块满足现场运行要求。

（3）“先开后关”、“先开先关”的控制机制，确保整流器切换期间负载的可靠运行。

（4）超轻载状态下对功率模块开启关闭数量的针对性计算和控制机制，确保备份模块少或无备份模块条件下的运行可靠性。

（5）交流市电断电、蓄电池故障、功率模块及监控单元故障条件下的针对性控制机制，按照优先确保可靠性再考虑节能的思路确保系统的稳定可靠运行。

结语

该方案主要介绍了在工业上的电源管理的“呼吸式功率管理”这种可行的方法。当然这仅仅是通信动力系统节能工作迈步而前的一小步，旨在提倡“节能减排”的思想及愿望。至于发展，后面还需要完成的工作很多，需要运营商、设备厂商、行业内的专家共同不懈的努力。