專利名稱：通信基站備用電源管理設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種風力發(fā)電技術領域的裝置，具體是一種通信基站備用電 源管理設備。
技術背景對于通信基站，正常供電是保障通信正常的前提條件，因此設備供電的可靠性是 首先要保障的。為保障設備供電，通信基站一般采用備用電源，如柴油發(fā)電機等發(fā)電設備， 在市電停電時，起動柴油發(fā)電機進行供電。隨著全球能源危機的日益加劇，太陽能發(fā)電、風 力發(fā)電等新能源發(fā)電被廣泛應用于通信基站的供電，同時采用市電和柴油發(fā)電機作為備用 電源，不僅可以節(jié)能減排，還進一步提高了設備供電的可靠性。由風力發(fā)電、太陽能發(fā)電或風光互補發(fā)電系統(tǒng)供電的通信基站，常常受到風力資 源的不確定性和不穩(wěn)定性、太陽能發(fā)電的周期性等因素的限制。風電、光電不足的情況下， 為了保障通信基站的正常運行，必須及時有效的啟動備用電源。兩種以上的備用電源更能 保障供電的可靠性，所以一般推薦以市電和柴油發(fā)電共同作為備用電源。經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN2723723Y，記載了一種“風光柴 互補系統(tǒng)控制逆變一體機”，可將太陽能、風力發(fā)電機結(jié)合柴油發(fā)電機組的互補系統(tǒng)中控制 蓄電池充放電并逆變成交流電，實現(xiàn)太陽能發(fā)電、風力發(fā)電與柴油發(fā)電機組的切換，以柴電 作為備用電源。但是該技術不能切換市電，當風、光不足時，必須頻繁的啟動柴油發(fā)電機，供 電的可靠性大大降低，而且需要經(jīng)常為柴油發(fā)電機加油，使維護成本提高。又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN101242111A，記載了一種“太陽能照明系統(tǒng)中對 蓄電池市電補充充電的自動切換電路”，當太陽電池充電不足，導致蓄電池虧電時市電補充 充電能及時切換，給蓄電池充電；當太陽電池充電正常時補充充電能自動斷開，實現(xiàn)太陽能 發(fā)電與市電的切換，以市電作為備用電源。但是該技術不能管理柴油發(fā)電機組，在市電狀況 不好的區(qū)域，不能保障可靠的供電。
實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種通信基站備用電源管理設 備，具有市電和柴電兩種備用電源的切換功能，可以彌補風力發(fā)電、太陽能發(fā)電的不足，有 效保障供電的可靠性和持續(xù)性，具有抗干擾能力強、切換迅速可靠、內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單、制造工 藝簡單的優(yōu)點。本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本實用新型包括直流檢測電路、交流檢 測電路、電源切換電路、柴油發(fā)電機管理電路和計算機控制電路，其中蓄電池連接到直流 檢測電路的輸入端，電源切換電路的輸入端與市電連接，交流檢測電路的輸入端與電源切 換電路的輸入端相連接，電源切換電路的輸出端和市電均連接至交流檢測電路，柴油發(fā)電 機控制線連接至柴油發(fā)電機管理電路的輸出端，計算機控制電路的輸出端分別連接至電源 切換電路和柴油發(fā)電機管理電路，計算機控制電路的輸入端分別與直流檢測電路和交流檢測電路的輸出端相連接。[0008]所述的電源切換電路包括第一交流接觸器、第二交流接觸器、第一繼電器和第二繼電器，其中第一交流接觸器、第二交流接觸器主觸點的一端分別連接至市電和柴油發(fā)電 機的輸入端，第一交流接觸器、第二交流接觸器主觸點的另一端均連接至所述通信基站備 用電源管理設備的交流輸出端；第一交流接觸器的常閉型輔助觸點串聯(lián)至第二交流接觸器 的線圈，第二交流接觸器的常閉型輔助觸點串聯(lián)至第一交流接觸器的線圈，以形成互鎖；第 一繼電器的觸點、第一接觸器的線圈和第二接觸器的常閉型輔助觸點串聯(lián)后連接至蓄電池 的兩端，第二繼電器的觸點、第二接觸器的線圈和第一接觸器的常閉型輔助觸點串聯(lián)后連 接至蓄電池的兩端；兩組繼電器的線圈分別連接至計算機控制電路。所述的柴油發(fā)電機管理電路包括第三繼電器、第四繼電器、第五繼電器、第六繼 電器、第七繼電器、第八繼電器和開關電源，其中六組繼電器的線圈連接至計算機控制電 路。開關電源提供三路直流輸出，第一路直流輸出為12V直流電壓，與六組繼電器的輸出 端、柴油發(fā)電機的控制端口串聯(lián)；開關電源的第二路直流為15V直流電壓，輸出端與柴油發(fā) 電機內(nèi)部的蓄電池相連接，對柴油機內(nèi)部蓄電池進行管理；開關電源的第三路直流輸出端 為5V直流電壓，為系統(tǒng)中的電路板供電。所述的計算機控制電路包括單片機、顯示屏、按鍵、通信模塊和光耦，其中直流 檢測電路和交流檢測電路的輸出端連接至單片機的輸入端，單片機的輸出端連接至光耦的 輸入端，光耦的輸出端分別與電源切換電路、柴油發(fā)電機管理電路相連接，單片機同時還連 接至顯示屏和按鍵。所述的直流檢測電路檢測蓄電池電壓，將檢測結(jié)果輸出至單片機I/O 口。所述的交流檢測電路檢測市電和交流輸出，并將檢測結(jié)果輸出至單片機的I/O□。當計算機控制電路對蓄電池電壓和市電、交流輸出進行處理計算后，若滿足啟動 備用電源的條件，則向電源切換電路發(fā)出切換信號。若啟動的是柴油發(fā)電機，則還需向柴油 發(fā)電機管理電路發(fā)出控制信號，控制柴油發(fā)電機的啟動。同時檢測交流輸出，并將切換結(jié)果 在液晶顯示屏進行顯示。本實用新型具有如下突出優(yōu)點1)采用一體化設計，集采集、控制、切換、顯示等 多種功能于一體。根據(jù)直流電壓確定風電、光電狀況，根據(jù)交流電壓確定備用電源狀況，自 動進行備用電源管理。2)備用電源切換可靠。通過互鎖連接方式，使市電和柴電之間形成 有效互鎖，確保市電和柴電不會同時切入，保證了供電的可靠性。3)有效管理柴油發(fā)電機， 可根據(jù)市電、風電(光電)的狀況，自動啟動或關閉柴油發(fā)電機，控制過程安全可靠。
圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為柴油發(fā)電機管理電路示意圖。圖3為實施例繼電器線圈電路示意圖。圖4為柴油發(fā)電機的控制端口示意圖。圖5為電源切換電路示意圖。圖6為蓄電池連接示意圖。[0021]圖7為實施例電路切換示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限 于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括直流檢測電路、交流檢測電路、電源切換電路、柴油發(fā) 電機管理電路和計算機控制電路，其中蓄電池連接到直流檢測電路的輸入端，電源切換電 路的輸入端與市電連接，交流檢測電路的輸入端與電源切換電路的輸入端相連接，電源切 換電路的輸出端、市電輸入均連接至交流檢測電路，柴油發(fā)電機控制端連接至柴油發(fā)電機 管理電路的輸出端，計算機控制電路的輸出端分別連接至電源切換電路和柴油發(fā)電機管理 電路，計算機控制電路的輸入端分別與直流檢測電路和交流檢測電路的輸出端相連接。在本實施例中，直流檢測電路通過采用霍爾器件WBV023TK01和運算放大器得以 實施，其具有隔離性能，避免引入蓄電池側(cè)的干擾。交流檢測電路通過采用光耦PC817采樣 得以實施，將正弦交流信號轉(zhuǎn)化為方波信號。計算機控制電路通過采用單片機、顯示屏、按 鍵、通信模塊和光耦得以實施。其中單片機為核心器件，選用ATMEL公司的AVR系列單片機 MEGA16L ；顯示屏選用12232系列顯示屏，配合輕觸按鍵可實現(xiàn)人機對話；通信模塊包括開 關電源芯片B0505S、通信芯片SN65176和兩個光耦PC817，其中開關電源芯片B0505S和光 耦PC817起到隔離作用，避免干擾。如圖2所示，柴油發(fā)電機管理電路包括直流轉(zhuǎn)換電路和六個繼電器，其中直流 轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接到蓄電池，輸出端分別連接到柴油發(fā)電機內(nèi)部蓄電池、柴油發(fā)電機 控制繼電器。繼電器的線圈均連接到計算機控制電路，單片機控制，繼電器的輸出端連接至 柴油發(fā)電機控制端口。在本實施例中，直流轉(zhuǎn)換電路通過變壓器、集成電路LD7552、集成電路NCP3063、 NCPl 117和光耦構(gòu)成反激式變換電路，將蓄電池電壓轉(zhuǎn)換為三種直流電壓15V、12V、5V，如 圖2所示。柴油發(fā)電機管理電路通過六個Googsky公司的RW-SH-112D型號繼電器和六個三 極管放大電路得以實施。六個三極管的門極均連接在計算機控制電路中單片機的I/O 口， 三極管集電極與繼電器的線圈串聯(lián)，當三極管門極有驅(qū)動信號時，繼電器的線圈得電，向柴 油發(fā)電機的控制端口輸出控制信號，如圖3、圖4所示。如圖5和圖6所示，為本實施例的電源切換電路原理框圖。電源切換電路包括兩個繼電器KAl和KA2、兩個接觸器KMl和KM2，其中KA1和 KA2的線圈分別連接到計算機控制電路的不同控制端口 ；市電的輸入端、柴油發(fā)電機的交 流輸出端分別連接到兩個接觸器KM1、KM2的主觸點；繼電器KAl的常開觸點與接觸器KM2 的常閉型輔助觸點、接觸器KMl的線圈串聯(lián)；繼電器KA2的常開觸點與接觸器KMl的常閉 型輔助觸點、接觸器KM2的線圈串聯(lián)。這樣就實現(xiàn)了接觸器KMl和KM2之間的互鎖，防止市 電、柴電同時切入供電。在本實施例中，電源切換電路通過兩個Googsky公司的RW-SH-112D型號繼電器和 兩個直流線圈的交流接觸器NDC1Z-2501得以實施。[0031]所述的計算機控制電路包括單片機、顯示屏、按鍵、通信模塊和光耦，其中直流 檢測電路和交流檢測電路的輸出端連接至單片機的輸入端，單片機的輸出端連接至光耦的 輸入端，光耦的輸出端分別與電源切換電路、柴油發(fā)電機管理電路相連接，單片機同時還連 接至顯示屏和按鍵。所述的直流檢測電路檢測蓄電池電壓，將檢測結(jié)果輸出至單片機I/O 口。所述的交流檢測電路檢測市電和交流輸出，并將檢測結(jié)果輸出至單片機的I/O□。計算機控制電路通過對直流檢測電路的電壓檢測結(jié)果進行判斷，以確定當前的風 力發(fā)電、太陽能發(fā)電或風光互補發(fā)電系統(tǒng)是否供電不足。當風力發(fā)電、太陽能發(fā)電或風光互 補發(fā)電系統(tǒng)供電不足時，則判斷當前備用電源的狀況。若市電正常，則啟動市電；若市電缺 失，則啟動柴油發(fā)電機進行供電。當風力發(fā)電、太陽能發(fā)電或風光互補發(fā)電系統(tǒng)恢復正?；?者蓄電池電壓過高時，則切斷備用電源。直流轉(zhuǎn)換電路8將蓄電池電壓轉(zhuǎn)換為12V和15V直流電輸出，其中15V直流電為 柴油發(fā)電機內(nèi)部蓄電池充電，12V為發(fā)電機內(nèi)部的控制繼電器提供電源。啟動柴油發(fā)電機 時，計算機控制電路按照一定的時序和模式分別驅(qū)動六個繼電器KA3、KA4、KA5、KA6、KA7、 KA8的線圈，其中備用信號的時序和模式可調(diào)，以滿足不同類型的柴油發(fā)電機的啟動。柴油 發(fā)電機啟動成功后，則關閉一定的驅(qū)動信號。關閉柴油發(fā)電機時，所有的驅(qū)動信號均關閉。如圖7所示，計算機控制電路需要切換市電時，則驅(qū)動繼電器KAl的線圈，使接觸 器KMl線圈得電，將主觸點導通，市電切入，同時將輔助觸點斷開，防止接觸器KM2誤導通導 致柴電切入。計算機控制電路需要切換柴電時，則首先停止驅(qū)動繼電器KAl的線圈，使接觸 器KMl線圈失電，主觸點斷開，市電切出，同時輔助觸點閉合；然后驅(qū)動繼電器KA2的線圈， 使接觸器KM2線圈得電，將主觸點導通，柴電切入，同時將輔助觸點斷開，防止接觸器KMl誤 導通導致市電切入。
權(quán)利要求一種通信基站備用電源管理設備，包括直流檢測電路、交流檢測電路、電源切換電路和計算機控制電路，其特征在于，還包括柴油發(fā)電機管理電路，其中蓄電池連接到直流檢測電路的輸入端，電源切換電路的輸入端與市電連接，交流檢測電路的輸入端與電源切換電路的輸入端相連接，電源切換電路的輸出端和市電均連接至交流檢測電路，柴油發(fā)電機控制線連接至柴油發(fā)電機管理電路的輸出端，計算機控制電路的輸出端分別連接至電源切換電路和柴油發(fā)電機管理電路，計算機控制電路的輸入端分別與直流檢測電路和交流檢測電路的輸出端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信基站備用電源管理設備，其特征是，所述的電源切換電 路包括第一交流接觸器、第二交流接觸器、第一繼電器和第二繼電器，其中第一交流接 觸器、第二交流接觸器主觸點的一端分別連接至市電和柴油發(fā)電機的輸入端，第一交流接 觸器、第二交流接觸器主觸點的另一端均連接至所述通信基站備用電源管理設備的交流輸 出端；第一交流接觸器的常閉型輔助觸點串聯(lián)至第二交流接觸器的線圈，第二交流接觸器 的常閉型輔助觸點串聯(lián)至第一交流接觸器的線圈，以形成互鎖；第一繼電器的觸點、第一接 觸器的線圈和第二接觸器的常閉型輔助觸點串聯(lián)后連接至蓄電池的兩端，第二繼電器的觸 點、第二接觸器的線圈和第一接觸器的常閉型輔助觸點串聯(lián)后連接至蓄電池的兩端；兩組 繼電器的線圈分別連接至計算機控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信基站備用電源管理設備，其特征是，所述的柴油發(fā)電機 管理電路包括第三繼電器、第四繼電器、第五繼電器、第六繼電器、第七繼電器、第八繼電 器和開關電源，其中六組繼電器的線圈連接至計算機控制電路，開關電源提供三路直流 輸出，第一路直流輸出為12V直流電壓，與六組繼電器的輸出端、柴油發(fā)電機的控制端口串 聯(lián)；開關電源的第二路直流為15V直流電壓，輸出端與柴油發(fā)電機內(nèi)部的蓄電池相連接，對 柴油機內(nèi)部蓄電池進行管理；開關電源的第三路直流輸出端為5V直流電壓，為系統(tǒng)中的電 路板供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信基站備用電源管理設備，其特征是，所述的計算機控制 電路包括單片機、顯示屏、按鍵、通信模塊和光耦，其中直流檢測電路和交流檢測電路的 輸出端連接至單片機的輸入端，單片機的輸出端連接至光耦的輸入端，光耦的輸出端分別 與電源切換電路、柴油發(fā)電機管理電路相連接，單片機同時還連接至顯示屏和按鍵。
專利摘要一種風力發(fā)電技術領域的通信基站備用電源管理設備，包括直流檢測電路、交流檢測電路、電源切換電路、柴油發(fā)電機管理電路和計算機控制電路，其中蓄電池連接到直流檢測電路的輸入端，電源切換電路的輸入端與市電連接，交流檢測電路的輸入端與電源切換電路的輸入端相連接，電源切換電路的輸出端和市電均連接至交流檢測電路，柴油發(fā)電機控制線連接至柴油發(fā)電機管理電路的輸出端，計算機控制電路的輸出端分別連接至電源切換電路和柴油發(fā)電機管理電路，計算機控制電路的輸入端分別與直流檢測電路和交流檢測電路的輸出端相連接。本實用新型可同時管理市電和柴電兩種備用電源的功能，采用電壓跟蹤技術，保證切換的正確性和快速性。
文檔編號H02J9/06GK201563002SQ200920312950
公開日2010年8月25日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者俞衛(wèi), 葉清貴, 董斌 申請人:上海致遠綠色能源有限公司