專利名稱：通信基站用混合直流供電電源控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通信基站用混合直流供電電源控制系統，具體地說 是用于無市電供電的通信基站的電源裝置。
技術背景在邊遠地區(qū)或山區(qū)，由于還沒有完全普及220V公共電網，該地的通信 基站一般用內燃發(fā)電機組來供電。內燃發(fā)電機組普遍為同步發(fā)電機組，轉速 為1500轉，電壓為220V。而通信基站用的用電設備都為48V直流蓄電池組 供電，需采用外部等功率的充電器把同步發(fā)電機組的交流轉換成直流電送給 蓄電池組。為了提高通信基站供電的連續(xù)性，采用備用發(fā)電機組的方式供電， 即用二臺發(fā)電機組輪流連續(xù)工作供電。同時由于采用同步發(fā)電機組，輸出電 壓的頻率與發(fā)動機組轉速成正比，發(fā)動機轉速一般固定為1500轉。使用上述采用內燃機發(fā)電機組給通信基站供電的方式存在以下缺點1、全部用燃油的方式發(fā)電，具有較高的發(fā)電成本。2、發(fā)電機組長時間 的輪流連續(xù)工作，且需對機組進行定期的維護，以致通信基站設備的工作可 靠性沒辦法保證。3、同步發(fā)電機組不管是空載，還是滿載都工作在固定的轉 速，發(fā)動機油耗沒辦法得到最佳的控制。4、配用等功率的充電器，在220V 交流轉換成48V直流時，損耗10%左右的功率。5、在選用同步發(fā)電機組功 率時，由于發(fā)電機組是提供給充電器工作的，選用的發(fā)電機組功率需為充電 器功率的1.5倍左右。在發(fā)電量相同的條件下，額定功率大的發(fā)電機組的油 耗比額定功率小的發(fā)電機組的油耗大。
公開日為2006年10月12日，公開號為JP2006-280177A的日本專利申 請公開了一種利用引擎發(fā)電機以及太陽能電池組合在一起給負載供電的電源 裝置。該電源裝置中增加使用了太陽能電池作為負載的電源，提高了能源的 綜合利用率。但是該裝置沒有涉及使用其他能源，比如風能，還有一定的局 限性。 發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種可綜合使用多 種能源、發(fā)電成本低的通信基站用混合直流供電電源控制系統。按照本實用新型提供的技術方案， 一種通信基站用混合直流供電電源控制系統，包括內燃發(fā)電機組、太陽能發(fā)電機組以及蓄電池組，特征是所述 太陽能發(fā)電機組通過通信線與電源管理控制器連接，放電電阻器與放電開關 連接，風力發(fā)電機組通過通信線與電源管理控制器連接，電源管理控制器通 過通信線與內燃發(fā)電機組連接，太陽能發(fā)電機組及風力發(fā)電機組分別與母線 連接排連接，所述母線連接排分別與蓄電池組及用電設備連接，內燃發(fā)電機 組連接母線連接排；所述風力發(fā)電機組與內燃發(fā)電機組、太陽能發(fā)電機組及蓄電池組并聯后 給用電設備供電，所述風力發(fā)電機組、內燃發(fā)電機組以及太陽能發(fā)電機組由 電源管理控制器控制，負責整體能源的管理和分配，進行信息的傳送和命令 的發(fā)送。所述電源管理控制器采用CAN通信協議或RS485通信協議傳送信息。 所述內燃發(fā)電機組包括發(fā)動機、多極永磁發(fā)電機、直流數碼模塊及發(fā)動 機管理控制器，發(fā)動機依次連接多極永磁發(fā)電機及直流數碼模塊，直流數碼 模塊分別與母線連接排及發(fā)動機管理控制器連接，發(fā)動機管理控制器連接發(fā) 動機，所述發(fā)動機管理控制器對所述發(fā)動機、多極永磁發(fā)電機及直流數碼模 塊進行控制。所述太陽能發(fā)電機組包括太陽能電池組及DC-DC轉換器，太陽能電池組 連接DC-DC轉換器，DC-DC轉換器連接放電開關，太陽能電池組發(fā)出電能， 由DC-DC轉換器轉換，通過母線連接排向用電設備供電量。所述風力發(fā)電機組包括風力發(fā)電機及AC-DC轉換器，風力發(fā)電機連接 AC-DC轉換器，所述風力發(fā)電機通過跟蹤風向和風速以及目標的發(fā)電量的工 作模式發(fā)出電能，由AC-DC轉換器轉換，通過母線連接排向用電設備供電量。所述風力發(fā)電機采用直驅式風力發(fā)電機。本實用新型與已有技術相比具有以下優(yōu)點1、 本實用新型采用太陽能發(fā)電機組、風力發(fā)電機組和內燃發(fā)電機組三種 供電方式組合，達到最佳節(jié)能節(jié)排效果。2、 本實用新型優(yōu)先采用太陽能發(fā)電和風力發(fā)電，在太陽能發(fā)電和風力發(fā) 電不滿足發(fā)電量的條件下，才啟動內燃發(fā)電機組，降低了發(fā)電運行成本。3、 若太陽能發(fā)電和風力發(fā)電有剩余，采用蓄電池組進行電能儲能，達到 能源的充分利用。4、 通過降低直流數碼發(fā)電機組的使用頻率，減少了燃油發(fā)電成本。

5圖1為本實用新型的結構原理圖。圖2為本實用新型中的電源管理控制器的原理方框圖。圖3為本實用新型中的發(fā)動機管理控制器的原理方框圖。
具體實施方式
下面本實用新型將結合附圖中的實施例作進一步描述如圖1所示，包括直流數碼發(fā)電機組ll (柴油或汽油發(fā)動機2、多對極永磁發(fā)電機3、直流數碼模塊(型號CSR-3Z-5K) 9、發(fā)動機管理控制器17 芯片型號為ATmega8L);電源管理控制器12;太陽能發(fā)電機組13 (太陽能 電池組1、 DC-DC轉換器4);風力發(fā)電機組14 (風力發(fā)電機5、 AC-DC轉換器6);蓄電池組7;用電設備8;母線連接排10;放電電阻器15;通信線16-1、 16-2、 16-3和放電開關K1等。本實用新型太陽能發(fā)電機組13通過通信線16-1與電源管理控制器12連 接，放電電阻器15與放電開關K1連接，風力發(fā)電機組14通過通信線16-3 與電源管理控制器12連接，電源管理控制器12通過通信線16-2與內燃發(fā)電 機組11連接，太陽能發(fā)電機組13及風力發(fā)電機組14分別與母線連接排10 連接，所述母線連接排10分別與蓄電池組7及用電設備8連接，內燃發(fā)電機 組11連接母線連接排10。所述用電設備主要包括直流供電的基站遠端通信 模塊(BH — 08)，直流供電的基站通信模塊(CDMA2000—1X)。所述風力發(fā)電機組14與內燃發(fā)電機組11、太陽能發(fā)電機組13及蓄電池 組7并聯后給用電設備8供電，所述風力發(fā)電機組14、內燃發(fā)電機組ll以 及太陽能發(fā)電機組13由電源管理控制器12芯片控制。所述電源管理控制器 12采用CAN通信協議或RS485通信協議傳送信息。所述電源管理控制器12，負責整體能源的管理和分配。通過監(jiān)控用電設 備8的用電量W0，監(jiān)測蓄電池組7的現有電量Wl，監(jiān)測風力發(fā)電機組14 的發(fā)電量W2，監(jiān)測太陽能發(fā)電機組13的發(fā)電量W3，監(jiān)測直流數碼發(fā)電機 組11的發(fā)電量W4，進行能源的管理和分配。如圖2所示，電源管理控制器12由芯片(型號C164) 12-1通過導線分 別與CAN通訊12-2、 EEPROM12-3、 LCD顯示12-4、面板-操作按鍵12-5 以及蜂鳴器12-6連接。所述內燃發(fā)電機組11包括發(fā)動機2、多極永磁發(fā)電機3、直流數碼模塊 9及發(fā)動機管理控制器17，發(fā)動機2依次連接多極永磁發(fā)電機3及直流數碼 模塊9，直流數碼模塊9分別與母線連接排10及發(fā)動機管理控制器17連接，發(fā)動機管理控制器17連接發(fā)動機2，所述發(fā)動機管理控制器17對所述發(fā)動 機2、多極永磁發(fā)電機3及直流數碼模塊9進行控制。所述發(fā)動機2為柴油 或汽油發(fā)動機。高效率的多對極永磁發(fā)電機3發(fā)出低壓交流電，通過直流數 碼模塊9可控整流后輸出直流電量。若采用普通的220V同步發(fā)電機，需使 用把220V交流變換成直流的充電器。直流數碼發(fā)電機組11比同功率的普通 的220V同步發(fā)電機組體積小，重量輕，節(jié)省燃料。直流數碼發(fā)電機組ll取 消了充電器，無功率損耗，可以選用較小功率的數碼直流發(fā)電機組。
如圖3所示，發(fā)動機管理控制器17由芯片17-1通過導線分別與燃油量 傳感器17-2、機油壓力傳感器17-3、機油溫度傳感器17-4、水溫傳感器17-5、 轉速傳感器17-6、啟動馬達繼電器17-7、停機繼電器17-8、 CAN通訊17-9 及控制發(fā)動機轉速的步進電機Ml連接，從而控制發(fā)動機2的運轉。
所述太陽能發(fā)電機組13包括太陽能電池組1及DC-DC轉換器4太陽能 電池組1連接DC-DC轉換器4， DC-DC轉換器4連接放電開關K1，太陽能 電池組l發(fā)出電能，由DC-DC轉換器4轉換，通過母線連接排10向用電設 備8供電量。
所述風力發(fā)電機組14包括風力發(fā)電機5及AC-DC轉換器6，風力發(fā)電 機5連接AC-DC轉換器6，所述風力發(fā)電機5通過跟蹤風向和風速以及目標 的發(fā)電量的工作模式發(fā)出電能，由AC-DC轉換器6轉換，通過母線連接排 10向用電設備8供電量。所述風力發(fā)電機5采用直驅式風力發(fā)電機，其在低 風速條件下也能發(fā)電，且其整體效率高。
所述用電設備8即負載由太陽能發(fā)電機組13、風力發(fā)電機組14、蓄電池 組7以及內燃發(fā)電機組11分級供電，當上一級電源電量不足時，依次啟動下 一級電源。當所述太陽能發(fā)電機組13與風力發(fā)電機組14的發(fā)電量大于所述 負載的用電量時，多余的電量用于給所述蓄電池組7充電。當所述蓄電池組 7的電量低于下限值時，啟動所述內燃發(fā)電機組11對所述負載供電以及對所 述蓄電池組7充電。
本實用新型的具體工作過程如下
1、在白天，太陽能發(fā)電機組13發(fā)電量W3〉用電設備8用電量W0，說 明太陽能充足，電源管理控制器12命令太陽能發(fā)電機組13以最大功率跟蹤 的方式工作，讓太陽能發(fā)電機組13發(fā)出最大的電能，通過母線連接排10向 用電設備8供W0電量。設定多余電能為Wxl=W3-W0，把多余的電能Wxl 給蓄電池組7充電，增加蓄電池組7電量Wl值。讓風力發(fā)電機組14發(fā)電量
7W2=0，減少風力發(fā)電機組14的工作時間。
2、 如太陽能發(fā)電機組13發(fā)電量W3〈用電設備8用電量W0，設定風力 發(fā)電機組14發(fā)電量\￥5=用電設備8W0-太陽能發(fā)電機組13發(fā)電量W3，在風 能滿足發(fā)電條件下，電源管理控制器12命令風力發(fā)電機組14發(fā)電量為W5， 風力發(fā)電機組14通過跟蹤風向和風速以及目標的發(fā)電量W5的工作模式發(fā)出 電能W5。
3、 設定蓄電池組7的最大電量為Wmax，最小電量為Wmin。上述第1 和第2項是在蓄電池組7電量WK最大電量Wmax，即蓄電池組7為不滿電 量條件下工作。當蓄電池組7電量Wl=Wmax，電源管理控制器12發(fā)命令給 DC-DC轉換器4，讓K1為工作狀態(tài)，把多余的電能Wxl提供給電阻器15。 4、當(風力發(fā)電機組14發(fā)電量W2+太陽能發(fā)電機組13發(fā)電量W3) <用電 設備8用電量WO時，即太陽能和風能不能滿足用電設備8的用電量WO。 設定不足電量Wx2^用電設備S用電量WO-(風力發(fā)電機組14發(fā)電量W2+ 太陽能發(fā)電機組13發(fā)電量3)，把不足電量Wx2取用蓄電池組7的電量Wl。
5、 上述第4項中，當蓄電池組7電量Wl-Wmin時，即蓄電池組7不能 再放電時，電源管理控制器12命令直流數碼發(fā)電機組11開始工作，直流數 碼發(fā)電機組ll接到啟動命令后，自動啟動發(fā)電機組，送出直流數碼發(fā)電機組 11發(fā)電量W4。設定此時蓄電池組7需要的充電量為Wx3，則直流數碼發(fā)電 機組11發(fā)電量W4=不足電量Wx2+蓄電池組7需要的充電量Wx3。直流 數碼發(fā)電機組11既向用電設備8供電，也向蓄電池組7充電。
6、 上述第5項中，當蓄電池組7電量WlWhWmax時，直流數碼發(fā)電 機組ll通過降低發(fā)動機轉速，降低油耗，降低噪聲，工作在最佳狀態(tài)，滿足 直流數碼發(fā)電機組11發(fā)電量W4W4=不足電量Wx2。
通過以上幾種工作模式，使整個能源管理達到最節(jié)能最有效狀態(tài)，且滿 足能源平衡公式蓄電池組7電量Wl +風力發(fā)電機組14發(fā)電量W2 +太陽 能發(fā)電機組13發(fā)電量W3 +直流數碼發(fā)電機組11發(fā)電量W4W4 =用電設備 8用電量WO。
權利要求1、通信基站用混合直流供電電源控制系統，包括內燃發(fā)電機組(11)、太陽能發(fā)電機組(13)以及蓄電池組(7)，其特征是所述太陽能發(fā)電機組(13)通過通信線(16-1)與電源管理控制器(12)連接，放電電阻器(15)與放電開關(K1)連接，風力發(fā)電機組(14)通過通信線(16-3)與電源管理控制器(12)連接，電源管理控制器(12)通過通信線(16-2)與內燃發(fā)電機組(11)連接，太陽能發(fā)電機組(13)及風力發(fā)電機組(14)分別與母線連接排(10)連接，所述母線連接排(10)分別與蓄電池組(7)及用電設備(8)連接，內燃發(fā)電機組(11)連接母線連接排(10)；所述風力發(fā)電機組(14)與內燃發(fā)電機組(11)、太陽能發(fā)電機組(13)及蓄電池組(7)并聯后給用電設備(8)供電，所述風力發(fā)電機組(14)、內燃發(fā)電機組(11)以及太陽能發(fā)電機組(13)由電源管理控制器(12)控制，負責整體能源的管理和分配，進行信息的傳送和命令的發(fā)送。
2、 根據權利要求1所述的通信基站用混合直流供電電源控制系統，其特 征在于所述電源管理控制器(12)采用CAN通信協議或RS485通信協議傳送"(曰息。
3、 根據權利要求1所述的通信基站用混合直流供電電源控制系統，其特 征在于所述內燃發(fā)電機組(11)包括發(fā)動機(2)、多極永磁發(fā)電機(3)、直 流數碼模塊(9)及發(fā)動機管理控制器(17)，發(fā)動機(2)依次連接多極永磁 發(fā)電機(3)及直流數碼模塊(9)，直流數碼模塊(9)分別與母線連接排(10) 及發(fā)動機管理控制器(17)連接，發(fā)動機管理控制器(17)連接發(fā)動機(2)， 所述發(fā)動機管理控制器(17)對所述發(fā)動機(2)、多極永磁發(fā)電機(3)及直 流數碼模塊(9)進行控制。
4、 根據權利要求1所述的通信基站用混合直流供電電源控制系統，其特 征在于所述太陽能發(fā)電機組(13)包括太陽能電池組(1)及DC-DC轉換器(4)， 太陽能電池組(1)連接DC-DC轉換器(4)， DC-DC轉換器(4)連接放電開 關(K1)，太陽能電池組(1)發(fā)出電能，由DC-DC轉換器(4)轉換，通過母線 連接排(10)向用電設備(8)供電量。
5、 根據權利要求1所述的通信基站用混合直流供電電源控制系統，其特 征在于所述風力發(fā)電機組(14)包括風力發(fā)電機(5)及AC-DC轉換器(6)，風力發(fā)電機(5)連接AC-DC轉換器(6)，所述風力發(fā)電機(5)通過跟蹤風 向和風速以及目標的發(fā)電量的工作模式發(fā)出電能，由AC-DC轉換器(6)轉換， 通過母線連接排(10)向用電設備(8)供電量。
6、根據權利要求5所述的通信基站用混合直流供電電源控制系統，其特 征在于所述風力發(fā)電機(5)采用直驅式風力發(fā)電機。
專利摘要本實用新型涉及一種通信基站用混合直流供電電源控制系統，所述太陽能發(fā)電機組通過通信線與電源管理控制器連接，放電電阻器與放電開關(K1)連接，風力發(fā)電機組通過通信線與電源管理控制器連接，電源管理控制器通過通信線與內燃發(fā)電機組連接，太陽能發(fā)電機組及風力發(fā)電機組分別與母線連接排連接，所述母線連接排分別與蓄電池組及用電設備連接，內燃發(fā)電機組連接母線連接排。本實用新型采用太陽能發(fā)電機組、風力發(fā)電機組和內燃發(fā)電機組三種供電方式組合，達到最佳節(jié)能節(jié)排效果。本實用新型優(yōu)先采用太陽能發(fā)電和風力發(fā)電，在太陽能發(fā)電和風力發(fā)電不滿足發(fā)電量的條件下，才啟動內燃發(fā)電機組，降低了發(fā)電運行成本。
文檔編號H02J7/00GK201332283SQ20082021478
公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權日2008年12月12日
發(fā)明者肖亨琳 申請人:無錫開普動力有限公司