CN102437606B - 一种供电系统及该供电系统在通信基站的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电、太阳能发电和柴油发电机组发电三合一的供电系统，包括风力发电系统、太阳能发电系统、变速直流发电系统和蓄电池，所述风力发电系统、太阳能发电系统和变速直流发电系统分别与蓄电池电连接并将电能储蓄在蓄电池上，同时本发明公开了一种应用该供电系统的通信基站，在移动通信基站的实际建设中，重新利用风光互补供电的方式作为直流变速发电机组供电的补充，继续在通信基站的合理运用。经过技术创新后的新能源供电系统，在新的前提下风、光、电三者有力的结合，既克服了风、光发电存在的不足，又达到移动通信基站无人操作、自动控制、节能、减排的最佳效果。

Description

一种供电系统及该供电系统在通信基站的应用

技术领域

本发明涉及发电设备领域，尤其涉及一种风力发电、太阳能发电和柴油发电机组发电三合一的供电系统和该供电系统在通信基站的应用。

背景技术

目前，移动通信基站中所使用的发电系统一般为普通发电机组，而普通发电机组一般是利用混合气体剧烈燃烧、体积迅速膨胀，作用在活塞上的推力、经过连杆推动曲轴旋转运动，交流发电机转子安装在曲轴上。在旋转曲轴的带动下，发电机利用电磁感应原理，输出感应电动势，经闭合的负载回路产生交流电，电源一方面经整流器向蓄电池充电，另一方面向负载供电。但是通常的发电机组中的发动机，转速是固定的，一般为1500prm或1800prm，导致给蓄电池充电时极容易过饱和或者充不足而断电，并且输出的电流为交流电必须经过整理器才能给蓄电池充电和直流设备供电，无法满足更多设备要求，如果是使用风力发电机或太阳能发电机，由于其主要是利用自然规律的特点，受客观条件影响很大，在不利的天气情况下就容易受环境限制。

原风、光、普通发电机组在通信基站使用中的利与弊分析

1.风力发电机在正常风速15m/s情况下输出直流电源。一方面向蓄电池充电、另一方面向智能控制器供电。智能控制器将电源逆变成AC/DC两种工况。通过电源控制器输出电能。AC提供给电动机作为安全保护电源。DC供给通信基站用电设备的正常工作。

当风速超过70m/s时，风力发电机自动开启减速保护功能。此时；用电设备要想正常工作就必须靠蓄电池供电，长时间的耗电，通信基站就面临停电的危险。

客观条件不利，风力发电受到环境限制。

2.太阳能发电；是太阳与半导体的光电效应。当太阳光照射到P-N结后，空穴由N极区往P极区移动，电子由P极区向N极区移动，形成直流电源输出电源一方面向蓄电池充电。另一方面向智能控制器供电。智能控制器将电源逆变成AC/DC两种工况，通过电源控制器向外输出电能。AC提供给电动机作为安全保护电源、DC供给通信基站电器设备工作。

太阳能发电和风力发电都是利用自然规律的特点。当然同样要遵守自然规律的法则。当晚上、阴天、雨天、阳光不充足、太阳就不能发挥良好的发电效果。

3.普通发电机组发电是：利用混合气体剧烈燃烧、体积迅速膨胀，作用在活塞上的推力、经过连杆推动曲轴旋转运动，交流发电机转子安装在曲轴上。在旋转曲轴的带动下，发电机利用电磁感应原理，输出感应电动势，经闭合的负载回路产生交流电。电源一方面经整流器向蓄电池充电，另一方面向负载供电。柴油或汽油发电机组，在通常情况下可以全天侯长时间满负荷的工作。因此可以暂缓风、光发电的不足问题。但是：机组从开机—充电—负载用电的过程全部高速运行无法进行速度调控，更谈不上无人操作自动控制的效果，就不能达到高效、节能、减排的良好效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种风力发电、太阳能发电和柴油发电机组发电三合一的供电系统和该供电系统在通信基站的应用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种风力发电、太阳能发电和柴油发电机组发电三合一的供电系统，包括风力发电系统、太阳能发电系统、变速直流发电系统和蓄电池，所述风力发电系统、太阳能发电系统和变速直流发电系统分别与蓄电池电连接并将电能储蓄在蓄电池上，所述变速直流发电系统包括变速发动机、直流发电机和电器控制装置，所述直流发电机安装在变速发动机的曲轴上，由变速发动机带动发电，所述直流发电机电连接所述蓄电池，并给蓄电池充电，所述电器控制装置分别连接控制变速发动机、直流发电机和蓄电池；

所述变速发动机的高压油泵上设有电子数字速度控制器，用于调节控制高压油泵的开启度及进油流量，所述电子数字速度控制器通过控制电路与电器控制装置相连接；

所述电器控制装置包括机组控制模块、充电控制模块和显示模板；

机组控制模块，用于控制发动机速度，控制器调节发动机运作时的进油量；

充电控制模块，用于控制直流发电机对蓄电池进行充电和发出发动机开关机、高速或低速运行的电信号；

显示模板，通过显示界面显示发发动机运行中的工作状态。

其中，所述电子数字速度控制器为电磁控制的活塞，所述活塞的推杆伸缩控制高压油泵的开启度大小。

其中，所述电器控制装置与蓄电池之间还设有用于测量蓄电池的电流传感器，所述电流传感器将蓄电池的蓄电信息反馈给所述充电控制模块，并由充电控制模块控制变速直流发电机组启动对蓄电池充电或停止对蓄电池充电。

其中，所述电器控制装置与蓄电池之间还设有用于保护蓄电池的蓄电池温度传感器，所述蓄电池温度传感器将蓄电池充电状态时的温度信号反馈给所述充电控制模块。

其中，还包括负载设备，所述负载设备与蓄电池电连接，由蓄电池为其供电，所述负载设备与蓄电池之间设有负载电流传感器。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的另一个技术方案是：一种通信基站，应用了上述的供电系统，还包括有微波天线、交流电器和控制柜，所述控制柜与供电系统的蓄电池电连接，进过调节后，为微波天线、交流电器提供电能并控制调整微波天线、交流电器供电状态。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的又一个技术方案是：提供一种通信基站，包括变速直流发电系统、蓄电池、微波天线、交流电器和控制柜，所述变速直流发电系统与蓄电池电连接并将电能储蓄在蓄电池上，所述控制柜与蓄电池电连接，经过调节后，为微波天线、交流电器提供电能并控制调整微波天线、交流电器供电状态，所述变速直流发电系统包括变速发动机、直流发电机和电器控制装置，所述直流发电机安装在变速发动机的曲轴上，由变速发动机带动发电，所述直流发电机电源连接所述蓄电池，并给蓄电池充电，所述电器控制装置分别连接控制变速发动机、直流发电机和蓄电池；

所述变速发动机的高压油泵上设有电子数字速度控制器，用于调节控制高压油泵的开启度及进油流量，所述电子数字速度控制器通过控制电路与电器控制装置相连接；

所述电器控制装置包括机组控制模块、充电控制模块和显示模板；

机组控制模块，用于控制发动机速度，控制器调节发动机运作时的进油量；

充电控制模块，用于控制直流发电机对蓄电池进行充电和发出发动机开关机、高速或低速运行的电信号；

显示模板，通过显示界面显示发发动机运行中的工作状态。

其中，所述交流电器为空调或电脑。

本发明的有益效果是，在普通发电机组上使用的发动机的结构上进行改进，增设了调节控制高压油泵的开启度及进油量流量的电子数字速度控制器，达到可以自动调速的效果，实现从1200r/min～1500r/min自动速度变换的功能。在无人操作和控制的状态下，自动循环工作，完成变速直流发电机组的自动启动→高速→低速→停机→在自动技术参数设定下→实现再自动启动的循环功能。在移动通信基站的实际建设中，重新利用风光互补供电的方式作为直流变速发电机组供电的补充，继续在通信基站的合理运用。经过技术创新后的新能源供电系统，在新的前提下风、光、电三者有力的结合，既克服了风、光发电存在的不足，又达到移动通信基站无人操作、自动控制、节能、减排的最佳效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明风力发电、太阳能发电和柴油发电机组发电三合一的供电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中变速直流发电机组的结构示意图；

图3是本发明实施例中变速直流发电系统的控制结构示意图；

图4是本发明实施例中由变速直流发电系统供电的通信基站的连接示意图。

其中，1：变速直流发电系统；11：电子数字速度控制器；12：油压传感器；13：变速发动机；

2：直流发电机；

3：电器控制装置；31：机组控制模块；32：充电控制模块；33：面板控制模块；

4：蓄电池；41：电流传感器；42：温度传感器；

51：负载电流传感器；52：控制柜；

6：风力发电系统；

7：太阳能发电系统。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例1

请一并参阅图1、图2和图3，如图所示，本发明一种风力发电、太阳能发电和柴油发电机组发电三合一的供电系统的实施例包括风力发电系统6、太阳能发电系统7、变速直流发电系统1和蓄电池，所述风力发电系统6、太阳能发电系统7和变速直流发电系统1分别与蓄电池电连接并将电能储蓄在蓄电池上；

所述变速直流发电系统1主要由变速发动机13、直流发电机2、电器控制装置3组成。其功能：是根据蓄电池4储存电能的大小，通过自动调节器，控制发动机的转速，(900prm-2000prm)完成直流变速发电机输出大小不等的直流电源充电。实现启动-快速充电-慢速充电-浮云充电-结束充电-停机流程，真正达到节能、减排的效果。

电器控制装置3，主要功能：是控制微波站负载直流用电，还有接收风速传感器的信号控制微波天线的升降。

蓄电池4，主要功能：当电量不足时，电讯号通过、充电电流互感器反馈到、直流充电控制器；直流充电控制器发出电信号到机组控制模块31；在到面板控制器，面板控制器设在自动位置，在接到上述指令后，直流发电机组启动，安装规定的程序自动运行。电器控制装置3。

在本实施例中，还包括负载设备，所述负载设备与蓄电池4电连接，由蓄电池4为其供电，所述负载设备与蓄电池4之间设有负载电流传感器51，保证微波基站的正常运转和无线信号的正常发射。

所述直流发电机2安装在变速发动机13的曲轴上，由变速发动机13带动发电，所述直流发电机2电连接所述蓄电池4，并给蓄电池4充电，所述电器控制装置3分别连接控制变速发动机13、直流发电机2和蓄电池4，所述负载设备与蓄电池4电连接，由蓄电池4为其供电，所述负载设备与蓄电池4之间设有负载电流传感器51。所述变速发动机13的高压油泵进油管上设有电子数字速度控制器11，用于调节控制高压油泵的开启度及进油量流量，所述电子数字速度控制器11通过控制电路与电器控制装置3相连接。所述电器控制装置3包括控制器、充电控制模块32和显示模板。

在本实施例中，所述电器控制装置3与蓄电池4之间还设有用于测量蓄电池4的电流传感器41，所述电流传感器41将蓄电池4的蓄电信息反馈给所述充电控制模块32，并由充电控制模块32控制变速直流发电机组启动对蓄电池4充电或停止对蓄电池4充电。

在本实施例中，所述电子数字速度控制器11为电磁控制的活塞，所述活塞的推杆伸缩控制高压油泵的开启度。所述直流变速发电机组中的电子数字速度控制器11与柴油交流发电机组电调装置的安装位置相同，同样是在电调电磁阀安装的位置上，但是取代电控电磁阀。但是工作原理不同：直流变速发电机组中的电子数字速度控制器11的工作原理是在控制器的技术参数设定下，电子数字速度控制器11的活塞杆的渐进和渐退功能。其总体工作是控制器综合了充电控制模块32和蓄电池4充电路中设置的电流传感器41反馈的充电电流大或小的信号后，发出指令控制电子数字速度控制器11活塞推杆伸缩的长和短控制高压油泵的开启度的大小及进油流量的多少。实现柴油发动机转速的高低和快慢。完成了在普通柴油发电机上进行速度调整的功能，电子数字速度控制器11在直流变速发电机组替代了工程柴油发动机调速装置才能达完成的效果。

工作状态之一

当直流变速发电机组处于停机状态时。蓄电池4可以直接向直流电负载设备输出电能，保证直流用电设备的正常工作。或者直流变速柴油发电机组在运行状态下，直接向直流电负载设备供电。

工作状态之二

当用蓄电池4供电时，蓄电量低于技术参数设定的电压值(即DC45V)，安装在蓄电池4电路中的电流传感器41监测到DC欠压或欠流状况后，立即自动发出电信号传到电器控制装置3的充电控制模块32；充电控制模块32通过内部电路运算输出信号到机组控制模块31，机组控制模块31发出柴油机启动信号到面板控制模块33与面板控制模块33进行比对。因为面板控制模块33已经设定自动控制程序。所以，面板控制模块33接到机组控制模块31发出的指令后。机组控制模块31控制发动机立即自动启动运行，且运行数秒钟后由怠速转入高速运行(1500r/min)带动发电机在设定电压状态下，开始对蓄电池4进行大电流的充电。

当充电电压和电流达到技术参数设定值时；直流变速柴油发电机上的充电控制模块32同样接到蓄电池4电路中电流传感器41反馈的，充电电压符合规定的电压值时，或者充电电流接近规定的电流的98％时。充电控制模块32发出指令到机组控制模块31，机组控制模块31通过瞬间的整体控制，变速直流发电机组自动调节到低速工作状态(转速900～1200r/min)。即对蓄电池4进行浮充电状态，同时起到保护蓄电池4的功能。因为在技术上开发设计的浮充状态，要求低转速、低电流的充电，并且浮充的时间长短可以合理的设定。所以达到高效、节能、减排、环保的目的。

工作状态之三

当变速直流柴油发电机组对蓄电池4充电达到规定技术参数设定值时；直流发电机2上充电控制模块32继续接收到蓄电池4电路中电流传感器41反馈的充电电压符合规定的电压和电流时，充电控制模板发出指令到机组控制模块31，机组控制模块31立即输出停机指令到面板控制模块33，显示模板控制系统发出停机命令到各个执行机构。变速直流发电机组立即自动停机。此时；调速变速直流发电机组自动完成一项由→自动启动→高速运行→低速运行→自动停机→待命运行；的整个工作循环过程。同时；又将准备下一个自动循环程序。

在本实施例中，所述电器控制装置3与蓄电池4之间还设有用于保护蓄电池4的蓄电池4温度传感器42，所述蓄电池4温度传感器42将蓄电池4充电状态时的温度信号反馈给所述充电控制模块32，通过蓄电池4温度传感器42可以防止蓄电池4在充电过程中温度太高而造成损坏。

在本实施例中，所述变速发动机13上还设有油压传感器12、水温传感器和转速传感器，所述油压传感器12、水温传感器和转速传感器分别与电器控制装置3相连接，并将检查到的信号传递给电器控制装置3，设置相应的传感器能有效监控变速发动机13上的各项数据。

在本实施例中，所述变速发动机13可以为柴油发发动机，也可是汽油发动机。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上加以改进，将实施例1中的供电系统应用在移动通信基站，还包括有微波天线、交流电器和控制柜52，所述控制柜52与供电系统的蓄电池4电连接，蓄电池4既可以直接将直流电出送出去，也可以在控制柜52和蓄电池4之间设有逆变器将直流电转换成交流电，控制柜52进过调节后，为微波天线、交流电器提供电能并控制调整微波天线、交流电器供电状态，所述交流电器可以为空调或电脑等电器设备。

本发明实际运用了风、光、电三合一电信移动直流供电系统，在微波通信基站设计和建设中，以直流变速发电机组为主导，以风光互补的电力系统为补充。把风、光、电、三者有机的结合起来，既克服了风、光发电存在的不足，又达到移动通信基站无人操作、自动控制、节能、减排的最佳效果。

实施例3

请一并参阅图4，如图所示，本发明一种通信基站的实施例包括变速直流发电系统1、蓄电池4、微波天线、交流电器和控制柜52，所述变速直流发电系统1与蓄电池4电连接并将电能储蓄在蓄电池4上，所述控制柜52与蓄电池4电连接，经过调节后，为微波天线、交流电器提供电能并控制调整微波天线、交流电器供电状态，所述变速直流发电系统1包括变速发动机13、直流发电机2和电器控制装置3，所述直流发电机2安装在变速发动机13的曲轴上，由变速发动机13带动发电，所述直流发电机2电连接所述蓄电池4，并给蓄电池4充电，所述电器控制装置3分别连接控制变速发动机13、直流发电机2和蓄电池4；所述变速发动机的高压油泵上设有电子数字速度控制器11，用于调节控制高压油泵的开启度及进油流量，所述电子数字速度控制器11通过控制电路与电器控制装置3相连接；所述电器控制装置3包括机组控制模块31、充电控制模块32和显示模板33；机组控制模块31，用于控制发动机速度，控制器调节发动机运作时的进油量；充电控制模块32，用于控制直流发电机对蓄电池4进行充电和发出发动机开关机、高速或低速运行的电信号；显示模板33通过显示界面显示发发动机运行中的工作状态。

所述控制柜52与变速直流发电系统1的蓄电池4电连接，蓄电池4既可以直接将直流电出送出去，也可以在控制柜52和蓄电池4之间设有逆变器将直流电转换成交流电，控制柜52进过调节后，为微波天线、交流电器提供电能并控制调整微波天线、交流电器供电状态，所述交流电器可以为空调或电脑等电器设备。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种风力发电、太阳能发电和柴油发电机组发电三合一的供电系统，包括风力发电系统、太阳能发电系统、变速直流发电系统和蓄电池，所述风力发电系统、太阳能发电系统和变速直流发电系统分别与蓄电池电连接并将电能储蓄在蓄电池上，其特征在于，所述变速直流发电系统包括变速发动机、直流发电机和电器控制装置，所述直流发电机安装在变速发动机的曲轴上，由变速发动机带动发电，所述直流发电机电连接所述蓄电池，并给蓄电池充电，所述电器控制装置分别连接控制变速发动机、直流发电机和蓄电池； 

所述变速发动机的高压油泵上设有电子数字速度控制器，用于调节控制高压油泵的开启度及进油流量，所述电子数字速度控制器通过控制电路与电器控制装置相连接； 

所述电器控制装置包括机组控制模块、充电控制模块和显示模板； 

机组控制模块，用于控制发动机速度，控制器调节发动机运作时的进油量； 

充电控制模块，用于控制直流发电机对蓄电池进行充电和发出发动机开关机、高速或低速运行的电信号； 

显示模板，通过显示界面显示发动机运行中的工作状态;所述电子数字速度控制器为电磁控制的活塞，所述活塞的推杆伸缩控制高压油泵的开启度大小。 

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电器控制装置与蓄电池之间还设有用于测量蓄电池的电流传感器，所述电流传感器将蓄电池的蓄电信息反馈给所述充电控制模块，并由充电控制模块控制变速直流发电机组启动对蓄电池充电或停止对蓄电池充电。 

3.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述电器控制装置与蓄电池之间还设有用于保护蓄电池的蓄电池温度传感器，所述蓄电池温度传感器将蓄电池充电状态时的温度信号反馈给所述充电控制模块。 

4.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，还包括负载设备，所述负载设备与蓄电池电连接，由蓄电池为其供电，所述负载设备与蓄电池之间设有负载电流传感器。 

5.一种通信基站，应用了权利要求1所述的供电系统，其特征在于，还包 括有微波天线、交流电器和控制柜，所述控制柜与供电系统的蓄电池电连接，经过调节后，为微波天线、交流电器提供电能并控制调整微波天线、交流电器供电状态。 

6.一种通信基站，其特征在于，包括变速直流发电系统、蓄电池、微波天线、交流电器和控制柜，所述变速直流发电系统与蓄电池电连接并将电能储蓄在蓄电池上，所述控制柜与蓄电池电连接，经过调节后，为微波天线、交流电器提供电能并控制调整微波天线、交流电器供电状态，所述变速直流发电系统包括变速发动机、直流发电机和电器控制装置，所述直流发电机安装在变速发动机的曲轴上，由变速发动机带动发电，所述直流发电机电源连接所述蓄电池，并给蓄电池充电，所述电器控制装置分别连接控制变速发动机、直流发电机和蓄电池； 

所述变速发动机的高压油泵上设有电子数字速度控制器，用于调节控制高压油泵的开启度及进油流量，所述电子数字速度控制器通过控制电路与电器控制装置相连接； 

所述电器控制装置包括机组控制模块、充电控制模块和显示模板； 

机组控制模块，用于控制发动机速度，控制器调节发动机运作时的进油量； 

充电控制模块，用于控制直流发电机对蓄电池进行充电和发出发动机开关机、高速或低速运行的电信号； 

显示模板，通过显示界面显示发动机运行中的工作状态。 

7.根据权利要求6所述的通信基站，其特征在于，所述交流电器为空调或电脑。 

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