一種混合能源48v直流變頻發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)，包括帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)、機(jī)械A(chǔ)TS、AC/DC轉(zhuǎn)換器、蓄電池和油機(jī)控制器；市電供電裝置通過所述機(jī)械A(chǔ)TS輸出市電電壓到AC/DC轉(zhuǎn)換器，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器連接至負(fù)載和蓄電池，所述帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)直接連接至負(fù)載和蓄電池；所述油機(jī)控制器連接至變頻油機(jī)并檢測(cè)負(fù)載電流和蓄電池的供電狀態(tài)以及有無市電。本實(shí)用新型可大幅降低柴油發(fā)電機(jī)組的燃油消耗、排放污染和維護(hù)費(fèi)用，具備較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】—種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通信基站用直流供電系統(tǒng)，具體涉及一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于很多通信基站地處偏遠(yuǎn)，無市電供應(yīng)，因而一般采用柴油發(fā)電機(jī)組供電。目前全球包括中東、北非、東南亞和我國西部地區(qū)有大約50萬個(gè)基站采用柴油發(fā)電機(jī)組供電。這些采用傳統(tǒng)技術(shù)的柴油發(fā)電機(jī)組的最大問題是能耗和排放較高，不符合現(xiàn)代節(jié)能減排的世界潮流。
[0003]如圖1所示為傳統(tǒng)交流發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)無市電時(shí)，傳統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)組采用定頻油機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電壓后，經(jīng)機(jī)械A(chǔ)TS輸入電壓至AC/DC轉(zhuǎn)換器，經(jīng)功率變換為48V直流電壓供電池充電及通信負(fù)載使用；當(dāng)有市電時(shí)，交流市電直接經(jīng)機(jī)械A(chǔ)TS輸入AC/DC轉(zhuǎn)換器工作；當(dāng)油機(jī)工作時(shí)由于電能經(jīng)多次變換，供電系統(tǒng)效率低、成本高，并導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性下降。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)在效率低、成本高，并且系統(tǒng)可靠性低的問題。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)，包括帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)、機(jī)械A(chǔ)TS、AC/DC轉(zhuǎn)換器、蓄電池和油機(jī)控制器；市電供電裝置通過所述機(jī)械A(chǔ)TS輸出市電電壓到AC/DC轉(zhuǎn)換器，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器連接至負(fù)載和蓄電池，所述帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)直接連接至負(fù)載和蓄電池；所述油機(jī)控制器連接至變頻油機(jī)并檢測(cè)負(fù)載電流和蓄電池的供電狀態(tài)以及有無市電。
[0006]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述中頻永磁直流發(fā)電機(jī)是F26-00-00型12KV/48V發(fā)電機(jī)。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:可大幅降低柴油發(fā)電機(jī)組的燃油消耗、排放污染和維護(hù)費(fèi)用，具備較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為傳統(tǒng)交流發(fā)電系統(tǒng)。
[0009]圖2為本實(shí)用新型一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)的連接示意圖。
[0010]圖3為傳統(tǒng)定頻發(fā)電機(jī)輸出電壓負(fù)載特性曲線圖。
[0011]圖4為本實(shí)用新型一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)所用的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)輸出電壓負(fù)載特性曲線圖。
[0012]圖5本實(shí)用新型一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)的中頻直流永磁發(fā)電機(jī)電路結(jié)構(gòu)原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0014]圖2示出了本實(shí)用新型一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng):一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)，包括帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)、機(jī)械A(chǔ)TS (AutomaticTransfer Switch、自動(dòng)切換開關(guān)柜)、AC/DC轉(zhuǎn)換器、蓄電池和油機(jī)控制器；市電供電裝置通過所述機(jī)械A(chǔ)TS輸出市電電壓到AC/DC轉(zhuǎn)換器，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器連接至負(fù)載和蓄電池，所述帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)直接連接至負(fù)載和蓄電池；所述油機(jī)控制器連接至變頻油機(jī)并檢測(cè)負(fù)載電流和蓄電池的供電狀態(tài)以及有無市電。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng):一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)，包括帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)、機(jī)械A(chǔ)TS、AC/DC轉(zhuǎn)換器、蓄電池和油機(jī)控制器；市電供電裝置通過所述機(jī)械A(chǔ)TS輸出市電電壓到AC/DC轉(zhuǎn)換器，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器連接至負(fù)載和蓄電池，所述帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)直接連接至負(fù)載和蓄電池；所述油機(jī)控制器連接至變頻油機(jī)并檢測(cè)負(fù)載電流和蓄電池的供電狀態(tài)以及有無市電，所述中頻永磁直流發(fā)電機(jī)是F26-00-00型12KV/48V發(fā)電機(jī)，乾威科技的F26-00-00型12KV/48V發(fā)電機(jī)特別適用于本混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)。
[0016]具體工作模式描述如下:
[0017]當(dāng)有市電情況下，本系統(tǒng)工作條件與傳統(tǒng)模式相同:此時(shí)機(jī)械A(chǔ)TS輸入交流市電至AC/DC轉(zhuǎn)換器，AC/DC轉(zhuǎn)換器變換交流電壓為48V直流電壓，為負(fù)載和蓄電池供電，于此同時(shí)，機(jī)械A(chǔ)TS輸出“有市電”信號(hào)至油機(jī)控制器，油機(jī)控制器根據(jù)此信號(hào)關(guān)閉變頻油機(jī)，停止中頻永磁直流發(fā)電機(jī)的發(fā)電工作。
[0018]當(dāng)無市電時(shí)，機(jī)械A(chǔ)TS檢測(cè)到?jīng)]有市電后，輸出“無市電”信號(hào)至油機(jī)控制器，油機(jī)控制器根據(jù)此信號(hào)啟動(dòng)變頻油機(jī)帶動(dòng)中頻永磁直流發(fā)電機(jī)輸出48V直流電壓給系統(tǒng)供電，此直流電壓并不需要通過機(jī)械A(chǔ)TS和AC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電能變換，而是直接輸出到蓄電池和負(fù)載，給蓄電池充電，因而供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠、故障率低、效率較高。
[0019]當(dāng)帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)工作時(shí)，為保證必要的節(jié)油、節(jié)能效果，設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)變頻范圍為±20%;同時(shí)為匹配此變頻范圍，通過對(duì)發(fā)電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及合理選擇永磁磁性材料，設(shè)置發(fā)電機(jī)空載到滿載的電壓降也為20%左右。如圖3和圖4為發(fā)電機(jī)在不同負(fù)載及不同轉(zhuǎn)速下的輸出電壓特性曲線。其運(yùn)行方式是:1.發(fā)電機(jī)輸出直流電壓直接給蓄電池及負(fù)載供電。2.當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，根據(jù)帶發(fā)電機(jī)的負(fù)載特性，其輸出電壓將下降，系統(tǒng)檢測(cè)到此電壓下降后，反饋此負(fù)載狀態(tài)給油機(jī)控制器，控制油機(jī)提高轉(zhuǎn)速，增大輸入功率，以提高發(fā)電機(jī)輸出電壓，并提供更大的充電電流給蓄電池。3.當(dāng)負(fù)載電流降低時(shí)，基于相同的原理，發(fā)電機(jī)輸出電壓上升，系統(tǒng)同樣反饋此負(fù)載狀態(tài)給油機(jī)控制器，控制油機(jī)降低轉(zhuǎn)速，減少輸入功率、同時(shí)降低直流電機(jī)輸出電壓，并減小充電電流。4.如前所述，本方案的發(fā)動(dòng)機(jī)在空載時(shí)工作在最低轉(zhuǎn)速，滿載時(shí)工作于最高轉(zhuǎn)速。通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出電壓，并最終達(dá)到調(diào)節(jié)蓄電池充電電流的目的。由于油機(jī)工作在變頻狀態(tài)，即重載時(shí)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，輕載時(shí)低速運(yùn)行，故可大大提高系統(tǒng)效率，提高系統(tǒng)燃油消耗率，降低整體排放，達(dá)到綠色環(huán)保節(jié)能的目的。
[0020]如圖5所示，為中頻直流永磁發(fā)電機(jī)的電路結(jié)構(gòu)原理圖，其內(nèi)包含中頻永磁發(fā)電機(jī)和三相斬波電路，可直接輸出直流電壓。通常在直流發(fā)電機(jī)中都含有50Hz的低頻電壓紋波，這種低頻的電壓紋波需大容量的電容等儲(chǔ)能器件，或后接DC/DC轉(zhuǎn)換器方可消除。而本方案的發(fā)電機(jī)工作在中頻400Hz，因而可以大大降低電壓紋波，減少濾波電容的使用。本三相斬波電路通常工作在全通狀態(tài)下，相當(dāng)于三相全橋整流電路，不產(chǎn)生任何開關(guān)噪音；當(dāng)負(fù)載突降，發(fā)電機(jī)輸出電壓上升并超過限定電壓時(shí)，斬波電路工作縮小每相的導(dǎo)通時(shí)間，因此可迅速降低輸出電壓至額定值。
[0021]本實(shí)用新型則利用系統(tǒng)中原有的蓄電池對(duì)中頻電壓紋波天然的抑制作用，消除此中頻電壓紋波，輸出平滑的直流電壓，同時(shí)由于鉛酸蓄電池在充電時(shí)中頻的脈動(dòng)電壓和電流有益于電池充電效率和提高電池壽命，采用直流發(fā)電機(jī)和蓄電池的組合有利于供電系統(tǒng)的工作。
[0022]綜上所述，本實(shí)用新型具有效率高，結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)成本低，EMC電磁兼容性好等等優(yōu)點(diǎn)，可大大降低系統(tǒng)排放達(dá)到綠色環(huán)保的要求，具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。此外為方便客戶對(duì)傳統(tǒng)交流供電系統(tǒng)改造，并降低改造成本，本方案保留了原有的機(jī)械A(chǔ)TS和AC/DC轉(zhuǎn)換器，盡可能減少了新舊系統(tǒng)的不同，使兩者盡可能的相互兼容，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性能提升與客戶使用習(xí)慣的有機(jī)平衡。
【權(quán)利要求】
1.一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)、機(jī)械A(chǔ)TS、AC/DC轉(zhuǎn)換器、蓄電池和油機(jī)控制器；市電供電裝置通過所述機(jī)械A(chǔ)TS輸出市電電壓到AC/DC轉(zhuǎn)換器，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器連接至負(fù)載和蓄電池，所述帶有變頻油機(jī)的中頻永磁直流發(fā)電機(jī)直接連接至負(fù)載和蓄電池；所述油機(jī)控制器連接至變頻油機(jī)并檢測(cè)負(fù)載電流和蓄電池的供電狀態(tài)以及有無市電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合能源48V直流變頻發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述中頻永磁直流發(fā)電機(jī)是F26-00-00型12KV/48V發(fā)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】H02P9/04GK203589837SQ201320817880
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月7日
【發(fā)明者】沈忠亭 申請(qǐng)人:成都乾威科技有限公司