一種通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，包括市電、混合能源、混合能源管理器、DC/DC轉(zhuǎn)換控制器及蓄電池。所述混合能源包括柴油發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能及太陽(yáng)能；所述柴油發(fā)電機(jī)為變頻直流發(fā)電機(jī)組；所述市電及混合能源與所述混合能源管理器的輸入端連接，所述混合能源管理器的輸出端與所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸入端連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸出端與負(fù)載連接，所述蓄電池與所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸出端及負(fù)載連接。本實(shí)用新型的智能油電混合電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變頻直流發(fā)電機(jī)組與可再生能源之間的無(wú)縫切換，使得可再生能源有效利用的同時(shí)，還能減少大氣污染，對(duì)人類環(huán)境保護(hù)具有重大意義。
【專利說(shuō)明】一種通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)【背景技術(shù)】
[0002]目前，無(wú)市電通信基站一般采用柴油發(fā)電機(jī)組供電。在中東、北非、東南亞和我國(guó)西部地區(qū)有十萬(wàn)個(gè)以上的基站是用柴油發(fā)電機(jī)組供電。這些基站通常采用兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)輪流供電的模式。傳統(tǒng)的無(wú)市電基站供電方式由兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組11、12、自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置(ATS) 20、蓄電池30和直流電壓控制柜40組成(如圖1所示)。自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置20控制兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組11、12交替給蓄電池30充電。這種傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)組在通信基站運(yùn)用時(shí)，由于長(zhǎng)期處于低負(fù)載狀態(tài)，相對(duì)能耗較大，效率較低，并且碳排放量大，不利于環(huán)保。
[0003]風(fēng)能和太陽(yáng)能能源是目前技術(shù)開(kāi)發(fā)最成熟的再生能源。但是，風(fēng)力資源的不確定性和太陽(yáng)能的非連續(xù)性導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板輸出的電能功率是脈動(dòng)的和非連續(xù)的，不加以控制無(wú)法直接用于人們的生產(chǎn)和生活用電的需要。因此這些新型能源需要單獨(dú)配置控制器才能接入混合能源系統(tǒng)，成本昂貴。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了變頻直流發(fā)電機(jī)組與可再生能源之間的無(wú)縫切換，使得可再生能源有效利用的同時(shí)，還能減少大氣污染，對(duì)人類環(huán)境保護(hù)具有重大意義。
[0005]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:一種通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，包括市電、混合能源、混合能源管理器、DC/DC轉(zhuǎn)換控制器及蓄電池，其中，所述混合能源包括柴油發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能及太陽(yáng)能；所述柴油發(fā)電機(jī)為變頻直流發(fā)電機(jī)組；所述市電及混合能源與所述混合能源管理器的輸入端連接，所述混合能源管理器的輸出端與所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸入端連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸出端與負(fù)載連接，所述蓄電池與所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸出端及負(fù)載連接；所述混合能源管理器包括風(fēng)能、太陽(yáng)能最大功率點(diǎn)跟蹤裝置、AC/DC轉(zhuǎn)換器和自動(dòng)切換裝置，所述混合能源管理器通過(guò)對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能的最大功率點(diǎn)跟蹤，實(shí)現(xiàn)市電、柴油發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能及太陽(yáng)能的無(wú)縫切換，并能根據(jù)市電的供電質(zhì)量及蓄電池的電壓控制柴油發(fā)電機(jī)組的啟停，還能將市電、風(fēng)能及柴油發(fā)電機(jī)組提供的交流電壓轉(zhuǎn)換為第一直流電壓；所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器用于將所述混合能源管理器提供的第一直流電壓轉(zhuǎn)換為第二直流電壓給所述蓄電池充電并控制所述蓄電池的充放電；所述蓄電池用于儲(chǔ)存所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器提供的第二直流電壓的電能。
[0006]當(dāng)所述風(fēng)能及太陽(yáng)能的最佳輸出功率大于負(fù)載的實(shí)際消耗功率時(shí)，所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器控制所述蓄電池存儲(chǔ)多余的電能；當(dāng)風(fēng)能及太陽(yáng)能的最佳輸出功率小于負(fù)載的實(shí)際消耗功率時(shí)，所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器控制所述蓄電池釋放存儲(chǔ)的電能補(bǔ)充功率差額，蓄電池內(nèi)的電能釋放結(jié)束時(shí)，所述混合能源管理器啟動(dòng)所述柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)蓄電池充電并帶負(fù)載。[0007]上述的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，其中，所述變頻直流發(fā)電機(jī)組包括變頻發(fā)動(dòng)機(jī)、永磁同步電機(jī)和控制模塊。
[0008]上述的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，其中，所述蓄電池為磷酸鐵鋰電池組。
[0009]上述的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，其中，所述第一直流電壓為300V，所述第二直流電壓為48V。
[0010]本實(shí)用新型的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，以變頻直流柴油發(fā)電機(jī)組為核心，將不同的能源通過(guò)統(tǒng)一的控制器加以調(diào)節(jié)調(diào)度，相互補(bǔ)足其發(fā)電缺失，實(shí)現(xiàn)變頻直流發(fā)電機(jī)組與可再生能源之間的無(wú)縫切換，輸出功率可自動(dòng)調(diào)節(jié)為最佳狀態(tài)，使發(fā)電效率得到大大提高，極大地降低了油耗，節(jié)能達(dá)到30%?70%，并且設(shè)備的可靠性得以提高，設(shè)備的使用壽命得以極大增長(zhǎng)，使用過(guò)程中不再需要基站空調(diào)進(jìn)行輔助降溫，不僅設(shè)備的硬件投資成本得以降低，而且日常的維護(hù)成本也得以降低。與傳統(tǒng)的由單一的柴油發(fā)電機(jī)組供電方式比較，除了成本降低外，更可以向客戶端提供高質(zhì)量以及穩(wěn)定的電量，使得可再生能源有效利用的同時(shí)，還減少污染物的排放，對(duì)人類環(huán)境保護(hù)具有重大意義。
[0011]【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的通信基站的電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型的通信基站智能油電混合電源系統(tǒng)的混合能源管理器的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員能更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)其【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明:
[0016]請(qǐng)參閱圖2和圖3，本實(shí)用新型的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，包括市電1、混合能源2、混合能源管理器3、DC/DC轉(zhuǎn)換控制器4及蓄電池5。市電I及混合能源2與混合能源管理器3的輸入端連接，混合能源管理器3的輸出端與DC/DC轉(zhuǎn)換控制器4的輸入端連接，DC/DC轉(zhuǎn)換控制器4的輸出端與負(fù)載6連接，蓄電池5與DC/DC轉(zhuǎn)換控制器4的輸出端及負(fù)載6連接。
[0017]混合能源2包括柴油發(fā)電機(jī)組21、風(fēng)能22及太陽(yáng)能23 ;其中，
[0018]柴油發(fā)電機(jī)組21為變頻直流發(fā)電機(jī)組并包括變頻發(fā)動(dòng)機(jī)、永磁同步電機(jī)和控制模塊，其能根據(jù)負(fù)載功率的變化自動(dòng)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變發(fā)電機(jī)的輸出頻率和功率，使發(fā)電機(jī)組始終工作在最節(jié)能的狀態(tài)；變頻發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換為可變頻率和可變電壓的電源，經(jīng)過(guò)PWM升壓整流環(huán)節(jié)輸出穩(wěn)定的恒壓直流電，即使在非線性負(fù)載和不平衡負(fù)載的情況下，也能輸出持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源；永磁同步電機(jī)采用無(wú)軸承結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)使電機(jī)具有長(zhǎng)壽命，高效率和高可靠性；控制模塊適配RS485、RS232和USB通訊口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控或與PC通訊，完全實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)和遙控功能，可讀、寫機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行；變頻直流發(fā)電機(jī)組的重量小于100公斤，滿足通信運(yùn)營(yíng)商搶修和維護(hù)便于搬運(yùn)的要求；
[0019]風(fēng)能22為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；
[0020]太陽(yáng)能23為光伏發(fā)電組件；[0021]混合能源管理器3包括風(fēng)能、太陽(yáng)能最大功率點(diǎn)跟蹤裝置31、AC/DC轉(zhuǎn)換器32和自動(dòng)切換裝置33 ;通過(guò)對(duì)風(fēng)能22、太陽(yáng)能23的最大功率點(diǎn)跟蹤實(shí)現(xiàn)市電1、柴油發(fā)電機(jī)組21、風(fēng)能22及太陽(yáng)能23的無(wú)縫切換，并能根據(jù)市電的供電質(zhì)量及蓄電池的電壓控制柴油發(fā)電機(jī)組21的啟停，還能將市電1、風(fēng)能22及柴油發(fā)電機(jī)組21提供的交流電壓轉(zhuǎn)換為第一直流電壓300V ；
[0022]DC/DC轉(zhuǎn)換控制器4用于將混合能源管理器3提供的第一直流電壓300V轉(zhuǎn)換為第二直流電壓48V給蓄電池5充電并控制蓄電池5的充放電；
[0023]蓄電池5為磷酸鐵鋰電池組，用于儲(chǔ)存DC/DC轉(zhuǎn)換控制器4提供的第二直流電壓48V的電能；相比傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，鋰離子電池具有更好的溫度適應(yīng)性和充電特性，并且具有體積小、質(zhì)量輕、工作電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)污染以及安全性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。
[0024]當(dāng)風(fēng)能22及太陽(yáng)能23的最佳輸出功率大于負(fù)載6的實(shí)際消耗功率時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換控制器4控制蓄電池5存儲(chǔ)多余的電能；當(dāng)風(fēng)能22及太陽(yáng)能23的最佳輸出功率小于負(fù)載6的實(shí)際消耗功率時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換控制器4控制蓄電池5釋放存儲(chǔ)的電能補(bǔ)充功率差額，蓄電池5內(nèi)的電能釋放結(jié)束時(shí)，混合能源管理器3啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組21對(duì)蓄電池5充電并帶負(fù)載6。
[0025]本實(shí)用新型的用于通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)具有四種工作模式:
[0026]第一種工作模式為風(fēng)能22或太陽(yáng)能23或市電I (單獨(dú)或者組合)給蓄電池5充電模式，時(shí)間為O?24小時(shí)，此時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組21處于停機(jī)待機(jī)狀態(tài)，混合能源管理器3對(duì)風(fēng)能22和太陽(yáng)能23進(jìn)行最大功率跟蹤，以控制風(fēng)能22及太陽(yáng)能23單獨(dú)或協(xié)同工作，最大限度地利用免費(fèi)的風(fēng)能22或太陽(yáng)能23，當(dāng)風(fēng)能22和太陽(yáng)能23疊加的能量不能滿足蓄電池5的充電及負(fù)載6的需要時(shí)，首先檢測(cè)市電I是否正常，如果市電I正常，采用市電I作為風(fēng)能和太陽(yáng)能的補(bǔ)充電源，如果風(fēng)能22或者太陽(yáng)能23輸出均低于起始值，則切換到市電1，由市電I單獨(dú)對(duì)蓄電池5充電并帶負(fù)載6，如果市電I不正?；蛘邤嚯?，則切換到第二種工作模式；
[0027]第二種工作模式為柴油發(fā)電機(jī)組21運(yùn)行給蓄電池5充電模式，運(yùn)行時(shí)間為3?4小時(shí)；此時(shí)混合能源管理器3對(duì)風(fēng)能22及太陽(yáng)能23進(jìn)行最大功率跟蹤，如果風(fēng)能能源22及太陽(yáng)能23有少量能量可以利用，則采用柴油發(fā)電機(jī)組21作為風(fēng)能能源22或太陽(yáng)能23的補(bǔ)充電源，如果風(fēng)能22或太陽(yáng)能23輸出均低于起始值，則由變頻直流發(fā)電機(jī)組21單獨(dú)對(duì)蓄電池5充電并帶負(fù)載6。當(dāng)蓄電池5充電達(dá)到設(shè)定容量的85%?100%并且運(yùn)行了最低充電時(shí)間，或者雖然蓄電池5充電沒(méi)有達(dá)到預(yù)定容量，但是柴油發(fā)電機(jī)組21運(yùn)行時(shí)間已經(jīng)達(dá)到設(shè)定的最長(zhǎng)充電運(yùn)行時(shí)間時(shí)，進(jìn)入第三種工作模式；
[0028]第三種工作模式為蓄電池放電模式，運(yùn)行時(shí)間為12?20小時(shí)；當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組21運(yùn)行了設(shè)定的時(shí)間(3?4小時(shí))，進(jìn)入停機(jī)程序，經(jīng)過(guò)冷卻延時(shí)后停機(jī)進(jìn)入備用模式，此時(shí)負(fù)載6的功率由蓄電池5放電提供，混合能源管理器3對(duì)風(fēng)能22及太陽(yáng)能23進(jìn)行最大功率跟蹤，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)充一部分或者全部負(fù)載能量；
[0029]第四種工作模式是強(qiáng)制柴油發(fā)電機(jī)組21定時(shí)開(kāi)機(jī)模式；當(dāng)風(fēng)能22或太陽(yáng)能23或市電I 一直正常，柴油發(fā)電機(jī)組21長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有機(jī)會(huì)滿負(fù)載運(yùn)行時(shí)，由混合能源管理器3控制柴油發(fā)電機(jī)組21定時(shí)強(qiáng)制開(kāi)機(jī)，此時(shí)強(qiáng)制關(guān)斷或者降低風(fēng)能22、太陽(yáng)能23及市電I的輸出，優(yōu)先保證柴油發(fā)電機(jī)組21能夠滿負(fù)載運(yùn)行并運(yùn)行設(shè)定的最低充電時(shí)間，以檢驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)組21的啟動(dòng)性能和滿負(fù)載帶載能力，并通過(guò)滿負(fù)載運(yùn)行產(chǎn)生的缸內(nèi)高溫，清除缸內(nèi)積碳，杜絕由于柴油發(fā)電機(jī)組21長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有滿負(fù)載運(yùn)行可能產(chǎn)生的排煙管漏油等不良現(xiàn)象，并在對(duì)蓄電池5進(jìn)行充電后，柴油發(fā)電機(jī)組21自動(dòng)停機(jī)；通過(guò)定期帶滿負(fù)載試運(yùn)行的檢驗(yàn)，可以確保柴油發(fā)電機(jī)組21始終維持最佳可用工況。
[0030]本實(shí)用新型的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)中的變頻直流發(fā)電機(jī)組根據(jù)負(fù)載改變輸出功率，從而將不節(jié)能環(huán)保的低負(fù)載工況轉(zhuǎn)換為基本滿載的經(jīng)濟(jì)工況，極大地降低了油耗?；旌夏茉垂芾砥鲗?shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽(yáng)能和柴油發(fā)電機(jī)組的無(wú)縫切換，具備最大功率跟蹤功能，向客戶端輸出穩(wěn)定、持續(xù)的高品質(zhì)電源。實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型的混合電源系統(tǒng)具有很高的可行性，不僅能滿足通信基站的用電要求，而且對(duì)人類的環(huán)保事業(yè)具有重大意義。
[0031]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，包括市電、混合能源、混合能源管理器、DC/DC轉(zhuǎn)換控制器及蓄電池，其特征在于，所述混合能源包括柴油發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能及太陽(yáng)能；所述柴油發(fā)電機(jī)為變頻直流發(fā)電機(jī)組；所述市電及混合能源與所述混合能源管理器的輸入端連接，所述混合能源管理器的輸出端與所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸入端連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸出端與負(fù)載連接，所述蓄電池與所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器的輸出端及負(fù)載連接； 所述混合能源管理器包括風(fēng)能、太陽(yáng)能最大功率點(diǎn)跟蹤裝置、AC/DC轉(zhuǎn)換器和自動(dòng)切換裝置，所述混合能源管理器通過(guò)對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能的最大功率點(diǎn)跟蹤，實(shí)現(xiàn)市電、柴油發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能及太陽(yáng)能的無(wú)縫切換，并能根據(jù)市電的供電質(zhì)量及蓄電池的電壓控制柴油發(fā)電機(jī)組的啟停，還能將市電、風(fēng)能及柴油發(fā)電機(jī)組提供的交流電壓轉(zhuǎn)換為第一直流電壓； 所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器用于將所述混合能源管理器提供的第一直流電壓轉(zhuǎn)換為第二直流電壓給所述蓄電池充電并控制所述蓄電池的充放電； 所述蓄電池用于儲(chǔ)存所述DC/DC轉(zhuǎn)換控制器提供的第二直流電壓的電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻直流發(fā)電機(jī)組包括變頻發(fā)動(dòng)機(jī)、永磁同步電機(jī)和控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池為磷酸鐵鋰電池組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信基站的智能油電混合電源系統(tǒng)，其特征在于，所述第一直流電壓為300V，所述第二直流電壓為48V。
【文檔編號(hào)】H02J9/08GK203406636SQ201320375684
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】莊衍平, 胡耀軍, 蔡行榮 申請(qǐng)人:上?？铺╇娫垂煞萦邢薰?br>