專利名稱：一種通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，具體是指一種通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通信基站呈小型化和廣覆蓋發(fā)展，移動(dòng)通信基站的選址越來(lái)越困難。其中電 力解決方案顯得尤為突出，特別是遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)。這些地區(qū)，有些已建了 移動(dòng)通信基站，但給基站供電的電網(wǎng)不穩(wěn)定，時(shí)不時(shí)出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，電網(wǎng)質(zhì)量有待完善，也 有些因?yàn)殡娏鉀Q方案的困難，移動(dòng)通信至今還未輻射到。節(jié)能減排是中國(guó)及全球各個(gè)國(guó)家的需求，以中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通為代表 的運(yùn)營(yíng)商積極響應(yīng)政府的號(hào)召推行節(jié)能減排政策。以風(fēng)補(bǔ)網(wǎng)，從長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)來(lái)看，可以大大節(jié) 省移動(dòng)基站電源系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)，移動(dòng)通信基站電力解決方案主要有兩種， 一種是給新建通信基站上風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，這種方案一期投入成本相對(duì)較高，但從長(zhǎng)期 運(yùn)營(yíng)角度考慮，其經(jīng)濟(jì)效益非常高；另一種方案是在現(xiàn)有基站電源系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改建升 級(jí)，上風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；這種系統(tǒng)相比較于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，一期投入成本較低，適合 舊基站電源系統(tǒng)改建。本發(fā)明主要是針對(duì)風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)當(dāng)風(fēng)資 源情況比較豐富情況下，盡可能地使用風(fēng)電給系統(tǒng)供電，而不用網(wǎng)電供電，減少網(wǎng)電長(zhǎng)距離 運(yùn)輸電能時(shí)的線路損耗；當(dāng)電網(wǎng)不穩(wěn)定，出現(xiàn)停電現(xiàn)象時(shí)，如果這時(shí)風(fēng)資源較好，風(fēng)電可以 繼續(xù)給系統(tǒng)供電，延長(zhǎng)基站電源的持續(xù)供電時(shí)間。目前通信用的風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)系統(tǒng)比較少，其中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器變換成 直流，連到輔助蓄電池組上，再經(jīng)一個(gè)逆變器變成220V交流輸出；逆變器的輸出與市電輸 入同時(shí)作為網(wǎng)電監(jiān)測(cè)切換模塊的輸入。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率比較大時(shí)，網(wǎng)電監(jiān)測(cè)模塊 將逆變器的輸出連到基站原有開關(guān)電源系統(tǒng)，利用風(fēng)電通道給48V蓄電池組充電和負(fù)載供 電；當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率不足時(shí)，網(wǎng)電監(jiān)測(cè)模塊切入市電輸入，逆變器的輸出和市電輸 入同時(shí)連到基站原有開關(guān)電源系統(tǒng)，一起給蓄電池組充電和負(fù)載供電；當(dāng)無(wú)風(fēng)或風(fēng)電通道 故障時(shí)，網(wǎng)電監(jiān)測(cè)模塊只切入市電輸入，此時(shí)原有開關(guān)電源系統(tǒng)供電只有市電?，F(xiàn)有的一些風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)利用風(fēng)力資源發(fā)電，達(dá)到了節(jié)能減排的需求，但也 存在一些問題，風(fēng)機(jī)控制器的中間變換電路環(huán)節(jié)太多，風(fēng)機(jī)控制器自身轉(zhuǎn)換效率不高，導(dǎo)致 風(fēng)能利用效率不高，同時(shí)因增加了輔助蓄電池組和逆變器，投入成本較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)存風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)系統(tǒng)的不足之處，提出一種高效可靠的通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ) 發(fā)電裝置。本發(fā)明主要是從提高風(fēng)機(jī)控制器自身轉(zhuǎn)換效率，降低系統(tǒng)投入成本角度出發(fā)而設(shè) 計(jì)的。利用本發(fā)明中的風(fēng)機(jī)控制器組成的風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)系統(tǒng)，風(fēng)能利用效率可以得到明顯的提
3高，同時(shí)還可以降低整個(gè)風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)系統(tǒng)的投入。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的一種通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置，它包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)控制器、卸荷電阻、市 電輸入、基站原有開關(guān)電源、負(fù)載組成，其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器控制，其特征在 于風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器控制，給48V蓄電池組充電和負(fù)載供電，構(gòu)成風(fēng)電 通道；市電輸入經(jīng)基站原有開關(guān)電源變換給48V蓄電池組充電和負(fù)載供電，構(gòu)成網(wǎng)電通 道；其中，風(fēng)電通道的DC/DC降壓電路采用交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路；DC/DC降壓電路由輸入端接口、輸出端接口、輸入電壓傳感器、輸出電流傳感器、輸 出電壓傳感器、輸入濾波電容、輸出濾波電容、功率開關(guān)、續(xù)流二極管、儲(chǔ)能電感、防止輸出 反灌二極管組成；DC/DC降壓電路的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈寬大小相等，相位相差180度。作為優(yōu)選，上述發(fā)電裝置中的風(fēng)電通道的輸出電壓設(shè)定值比網(wǎng)電通道的輸出電壓
設(shè)定值高。作為優(yōu)選，上述發(fā)電裝置中所述的風(fēng)電通道帶有MPPT效率跟蹤裝置。作為優(yōu)選，上述發(fā)電裝置中的風(fēng)電通道的泄荷驅(qū)動(dòng)電路采用PWM無(wú)級(jí)泄荷方式的 驅(qū)動(dòng)電路。作為優(yōu)選，上述發(fā)電裝置中的48V蓄電池組上連接有油機(jī)。本發(fā)明利用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行最大功率跟蹤控制，與控制器配套的風(fēng) 力發(fā)電機(jī)額定輸出電壓要高于蓄電池電壓。風(fēng)機(jī)輸出經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器的轉(zhuǎn)換，直接輸出到48V 的蓄電池組和負(fù)載，市電輸入和基站原有開關(guān)電源構(gòu)成的系統(tǒng)作為一個(gè)后備電源系統(tǒng)。當(dāng) 風(fēng)資源比較豐富時(shí)，風(fēng)電通道給蓄電池組和負(fù)載供電，當(dāng)風(fēng)資源欠缺不足以給系統(tǒng)供電時(shí)， 網(wǎng)電通道補(bǔ)充供電，此時(shí)風(fēng)電通道的輸出電壓設(shè)定值會(huì)比網(wǎng)電通道的輸出電壓設(shè)定值高。 風(fēng)電通道直接利用本發(fā)明的風(fēng)機(jī)控制器，可以使系統(tǒng)輸出電壓電流的紋波更小，對(duì)負(fù)載供 電和對(duì)蓄電池充電更加穩(wěn)定。本發(fā)明中的風(fēng)機(jī)控制器由DC/DC降壓電路、AC/DC整流電路、 數(shù)字化控制單元、蓄電池接口、油機(jī)接口、直流負(fù)載接口、顯示器、通信接口、鍵盤、風(fēng)力發(fā)電 機(jī)接口組成。本發(fā)明的DC/DC降壓電路采用交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路，交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路由兩 路Buck電路并聯(lián)而成，但是又與單純的Buck并聯(lián)電路有所區(qū)別，兩路Buck電路共用一個(gè) 輸入電容和一個(gè)輸出電容，并且兩路開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)相差180度。交錯(cuò)并聯(lián)雙Buck電路可以 減小開關(guān)管的電流應(yīng)力，大大減小輸出紋波電流，大大縮小輸出濾波電容容量和體積。交錯(cuò) 并聯(lián)雙buck電路包含兩個(gè)功率開關(guān)管、一個(gè)輸入濾波電容、一個(gè)輸出濾波電容、兩個(gè)電感 和兩個(gè)功率二極管。對(duì)于每一路，當(dāng)功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感器存儲(chǔ)電能，電容器處于充電 狀態(tài)，當(dāng)功率開關(guān)管斷開時(shí)，電感器經(jīng)功率二極管給輸出濾波電容器放電。有益效果本發(fā)明發(fā)電裝置具有節(jié)能、環(huán)保，結(jié)構(gòu)合理、發(fā)電效率穩(wěn)定、電流平穩(wěn)， 設(shè)備投資少等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明工作結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是本發(fā)明的風(fēng)機(jī)控制器工作結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明的交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路的工作結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路輸出電流波形；圖5是蓄電池充電控制曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)1、風(fēng)機(jī)控制器2、泄荷負(fù)載4、48V蓄電池組 3、油機(jī)5、市電輸入6、基站原有開關(guān)電源7、負(fù)載8。風(fēng)力發(fā)電機(jī)1輸出經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器2的轉(zhuǎn)換，直接輸出到48V蓄電池組3和負(fù)載7， 構(gòu)成風(fēng)電通道；市電輸入6和基站原有開關(guān)電源7構(gòu)成的系統(tǒng)作為一個(gè)后備電源系統(tǒng)，構(gòu)成 網(wǎng)電通道。當(dāng)風(fēng)資源比較豐富時(shí)，風(fēng)電通道給蓄電池組和負(fù)載供電；當(dāng)風(fēng)資源欠缺不足以給 系統(tǒng)供電時(shí)，網(wǎng)電通道補(bǔ)充供電。其中本發(fā)明的風(fēng)機(jī)控制器如圖2所示，由風(fēng)機(jī)輸出接口 9、AC/DC整流器10、DC/DC 降壓電路11、直流輸出接口 12、泄荷負(fù)載接口 13、泄荷驅(qū)動(dòng)電路14、顯示器15、鍵盤16、通 信接口 17、數(shù)字化控制單元18組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)1輸出經(jīng)AC/DC整流器10整流，再經(jīng)DC/ DC降壓電路11變換，到直流輸出接口 12 ；DC/DC降壓電路控制信號(hào)和泄荷負(fù)載控制信號(hào)均 有數(shù)字化控制單元18給出；用戶可以根據(jù)需要通過鍵盤更改控制器的相關(guān)參數(shù)，風(fēng)機(jī)控制 器的工作狀態(tài)可通過顯示器觀測(cè)到，也可以通過通信接口在PC機(jī)等設(shè)備上觀測(cè)到。其中風(fēng)機(jī)控制器中的DC/DC降壓電路，如圖3所示，包括輸入端接口 19、輸出端 接口 32、輸入電壓傳感器20、輸出電流傳感器30、輸出電壓傳感器29、輸入濾波電容21、輸 出濾波電容28、功率開關(guān)22、25，續(xù)流二極管23、26，儲(chǔ)能電感24、27，防止輸出反灌二極管 31。輸入端接口 19與風(fēng)電通道的AC/DC整流器10的輸出端相連接；輸出端接口 32經(jīng)配電 單元與直流負(fù)載或蓄電池相連接。輸入電壓傳感器20用來(lái)檢測(cè)變換器的輸入電壓大小；輸 出電壓傳感器28用來(lái)檢測(cè)輸出電壓大小；輸出電流傳感器39用來(lái)檢測(cè)變換器的總輸出電 流，傳感器檢測(cè)的信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化控制單元18的數(shù)模轉(zhuǎn)換用于對(duì)系統(tǒng)的控制。輸入濾波電 容21用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行濾波；輸出濾波電容28用于對(duì)輸出電壓的濾波。功率開關(guān)22、 25選用全控型電力電子器件，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行降壓斬波，工作時(shí)這兩個(gè)功率開關(guān)的驅(qū) 動(dòng)脈寬一樣大小，相位相差180度。續(xù)流二極管23、26用于降壓斬波時(shí)對(duì)儲(chǔ)能電感24、27 的續(xù)流，二極管31用于防止輸出反灌。本發(fā)明中的DC/DC降壓變換器采用交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路，工作時(shí)功率開關(guān)22和 功率開關(guān)25的驅(qū)動(dòng)脈寬一樣大小，相位相差180度，這樣處理后變換器的輸出電流波動(dòng)頻 率是單buck電路開關(guān)頻率的2倍，可以大大減小開關(guān)管的電流應(yīng)力，大大減小輸出紋波電 流，大大減小輸出濾波電容的容量和體積。與單buck電路相比較，如果得到同樣的紋波電 流，雙buck交錯(cuò)并聯(lián)的濾波電感值和體積將會(huì)小很多。
權(quán)利要求
一種通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置，它包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1)、風(fēng)機(jī)控制器(2)、泄荷負(fù)載(4)、市電輸入(6)、基站原有開關(guān)電源(7)、負(fù)載(8)組成，其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1)輸出經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器(2)控制，其特征在于風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1)輸出經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器(2)控制，給48V蓄電池組(3)充電和負(fù)載(8)供電，構(gòu)成風(fēng)電通道；市電輸入(6)經(jīng)基站原有開關(guān)電源(7)變換給48V蓄電池組(3)充電和負(fù)載(8)供電，構(gòu)成網(wǎng)電通道；其中，風(fēng)電通道的DC/DC降壓電路(11)采用交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路；DC/DC降壓電路(11)由輸入端接口(19)、輸出端接口(32)、輸入電壓傳感器(20)、輸出電流傳感器(30)、輸出電壓傳感器(29)、輸入濾波電容(21)、輸出濾波電容(28)、功率開關(guān)(22、25)、續(xù)流二極管(23、26)、儲(chǔ)能電感(24、27)、防止輸出反灌二極管(31)組成；DC/DC降壓電路(11)的功率開關(guān)(22、25)的驅(qū)動(dòng)脈寬大小相等，相位相差180度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置，其特征在于，風(fēng)電通道的輸出 電壓設(shè)定值比網(wǎng)電通道的輸出電壓設(shè)定值高。
3.如權(quán)利要求1所述的一種通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置，其特征在于，風(fēng)電通道帶有 MPPT效率跟蹤裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置，其特征在于，風(fēng)電通道的泄荷 驅(qū)動(dòng)電路(14)采用PWM無(wú)級(jí)泄荷方式的驅(qū)動(dòng)電路。
5.如權(quán)利要求1所述的一種通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置，其特征在于，48V蓄電池組(3) 上連接有油機(jī)(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)電裝置，具體是指一種高效可靠的通信用風(fēng)網(wǎng)互補(bǔ)發(fā)電裝置。本發(fā)明包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)控制器、泄荷負(fù)載、負(fù)載等組成，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器、的轉(zhuǎn)換，直接輸出到48V蓄電池組、和負(fù)載，構(gòu)成風(fēng)電通道；市電輸入、和基站原有開關(guān)電源等作為一個(gè)后備電源系統(tǒng)，構(gòu)成網(wǎng)電通道。風(fēng)電通道的降壓DC/DC電路采用交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路，交錯(cuò)并聯(lián)雙buck電路由兩路Buck電路并聯(lián)而成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是具有節(jié)能、環(huán)保，結(jié)構(gòu)合理、發(fā)電效率穩(wěn)定、電流平穩(wěn)，設(shè)備投資少等。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種野外、山區(qū)等條件艱苦區(qū)域。
文檔編號(hào)H02J9/04GK101800437SQ20101012916
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者修磊, 張才忠, 李文炳, 章岳剛, 趙富鑫, 酈月飛, 陳寶勇, 陳海 申請(qǐng)人:杭州東冠通信建設(shè)有限公司