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。