专利名称：一种通信用风网互补发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电装置，具体是指一种通信用风网互补发电装置。
背景技术：
移动通信基站呈小型化和广覆盖发展，移动通信基站的选址越来越困难。其中电 力解决方案显得尤为突出，特别是远离主干电网的岛屿及边远地区。这些地区，有些已建了 移动通信基站，但给基站供电的电网不稳定，时不时出现断电现象，电网质量有待完善，也 有些因为电力解决方案的困难，移动通信至今还未辐射到。节能减排是中国及全球各个国家的需求，以中国移动、中国电信、中国联通为代表 的运营商积极响应政府的号召推行节能减排政策。以风补网，从长期运营来看，可以大大节 省移动基站电源系统的运营成本，具有很强的经济效益。针对远离主干电网的岛屿及边远地区，移动通信基站电力解决方案主要有两种， 一种是给新建通信基站上风光互补发电系统，这种方案一期投入成本相对较高，但从长期 运营角度考虑，其经济效益非常高；另一种方案是在现有基站电源系统基础上进行改建升 级，上风网互补发电系统；这种系统相比较于风光互补发电系统，一期投入成本较低，适合 旧基站电源系统改建。本发明主要是针对风网互补发电系统。风网互补发电系统具有以下特点当风资 源情况比较丰富情况下，尽可能地使用风电给系统供电，而不用网电供电，减少网电长距离 运输电能时的线路损耗；当电网不稳定，出现停电现象时，如果这时风资源较好，风电可以 继续给系统供电，延长基站电源的持续供电时间。目前通信用的风网互补系统比较少，其中的风力发电机输出经风机控制器变换成 直流，连到辅助蓄电池组上，再经一个逆变器变成220V交流输出；逆变器的输出与市电输 入同时作为网电监测切换模块的输入。当风力发电机的输出功率比较大时，网电监测模块 将逆变器的输出连到基站原有开关电源系统，利用风电通道给48V蓄电池组充电和负载供 电；当风力发电机的输出功率不足时，网电监测模块切入市电输入，逆变器的输出和市电输 入同时连到基站原有开关电源系统，一起给蓄电池组充电和负载供电；当无风或风电通道 故障时，网电监测模块只切入市电输入，此时原有开关电源系统供电只有市电。现有的一些风网互补发电系统利用风力资源发电，达到了节能减排的需求，但也 存在一些问题，风机控制器的中间变换电路环节太多，风机控制器自身转换效率不高，导致 风能利用效率不高，同时因增加了辅助蓄电池组和逆变器，投入成本较大。
发明内容
本发明针对现存风网互补系统的不足之处，提出一种高效可靠的通信用风网互补 发电装置。本发明主要是从提高风机控制器自身转换效率，降低系统投入成本角度出发而设 计的。利用本发明中的风机控制器组成的风网互补系统，风能利用效率可以得到明显的提
3高，同时还可以降低整个风网互补系统的投入。本发明是通过下述技术方案得以实现的一种通信用风网互补发电装置，它包括风力发电机、风机控制器、卸荷电阻、市 电输入、基站原有开关电源、负载组成，其中风力发电机输出经风机控制器控制，其特征在 于风力发电机输出经风机控制器控制，给48V蓄电池组充电和负载供电，构成风电 通道；市电输入经基站原有开关电源变换给48V蓄电池组充电和负载供电，构成网电通 道；其中，风电通道的DC/DC降压电路采用交错并联双buck电路；DC/DC降压电路由输入端接口、输出端接口、输入电压传感器、输出电流传感器、输 出电压传感器、输入滤波电容、输出滤波电容、功率开关、续流二极管、储能电感、防止输出 反灌二极管组成；DC/DC降压电路的功率开关的驱动脉宽大小相等，相位相差180度。作为优选，上述发电装置中的风电通道的输出电压设定值比网电通道的输出电压
设定值高。作为优选，上述发电装置中所述的风电通道带有MPPT效率跟踪装置。作为优选，上述发电装置中的风电通道的泄荷驱动电路采用PWM无级泄荷方式的 驱动电路。作为优选，上述发电装置中的48V蓄电池组上连接有油机。本发明利用数字控制技术对风力发电进行最大功率跟踪控制，与控制器配套的风 力发电机额定输出电压要高于蓄电池电压。风机输出经风机控制器的转换，直接输出到48V 的蓄电池组和负载，市电输入和基站原有开关电源构成的系统作为一个后备电源系统。当 风资源比较丰富时，风电通道给蓄电池组和负载供电，当风资源欠缺不足以给系统供电时， 网电通道补充供电，此时风电通道的输出电压设定值会比网电通道的输出电压设定值高。 风电通道直接利用本发明的风机控制器，可以使系统输出电压电流的纹波更小，对负载供 电和对蓄电池充电更加稳定。本发明中的风机控制器由DC/DC降压电路、AC/DC整流电路、 数字化控制单元、蓄电池接口、油机接口、直流负载接口、显示器、通信接口、键盘、风力发电 机接口组成。本发明的DC/DC降压电路采用交错并联双buck电路，交错并联双buck电路由两 路Buck电路并联而成，但是又与单纯的Buck并联电路有所区别，两路Buck电路共用一个 输入电容和一个输出电容，并且两路开关管的驱动相差180度。交错并联双Buck电路可以 减小开关管的电流应力，大大减小输出纹波电流，大大缩小输出滤波电容容量和体积。交错 并联双buck电路包含两个功率开关管、一个输入滤波电容、一个输出滤波电容、两个电感 和两个功率二极管。对于每一路，当功率开关管导通时，电感器存储电能，电容器处于充电 状态，当功率开关管断开时，电感器经功率二极管给输出滤波电容器放电。有益效果本发明发电装置具有节能、环保，结构合理、发电效率稳定、电流平稳， 设备投资少等优点。
图1是本发明工作结构示意框图；图2是本发明的风机控制器工作结构示意3是本发明的交错并联双buck电路的工作结构示意图；图4是交错并联双buck电路输出电流波形；图5是蓄电池充电控制曲线图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明。实施例1如图1所示，本发明包括风力发电机1、风机控制器2、泄荷负载4、48V蓄电池组 3、油机5、市电输入6、基站原有开关电源7、负载8。风力发电机1输出经风机控制器2的转换，直接输出到48V蓄电池组3和负载7， 构成风电通道；市电输入6和基站原有开关电源7构成的系统作为一个后备电源系统，构成 网电通道。当风资源比较丰富时，风电通道给蓄电池组和负载供电；当风资源欠缺不足以给 系统供电时，网电通道补充供电。其中本发明的风机控制器如图2所示，由风机输出接口 9、AC/DC整流器10、DC/DC 降压电路11、直流输出接口 12、泄荷负载接口 13、泄荷驱动电路14、显示器15、键盘16、通 信接口 17、数字化控制单元18组成。风力发电机1输出经AC/DC整流器10整流，再经DC/ DC降压电路11变换，到直流输出接口 12 ；DC/DC降压电路控制信号和泄荷负载控制信号均 有数字化控制单元18给出；用户可以根据需要通过键盘更改控制器的相关参数，风机控制 器的工作状态可通过显示器观测到，也可以通过通信接口在PC机等设备上观测到。其中风机控制器中的DC/DC降压电路，如图3所示，包括输入端接口 19、输出端 接口 32、输入电压传感器20、输出电流传感器30、输出电压传感器29、输入滤波电容21、输 出滤波电容28、功率开关22、25，续流二极管23、26，储能电感24、27，防止输出反灌二极管 31。输入端接口 19与风电通道的AC/DC整流器10的输出端相连接；输出端接口 32经配电 单元与直流负载或蓄电池相连接。输入电压传感器20用来检测变换器的输入电压大小；输 出电压传感器28用来检测输出电压大小；输出电流传感器39用来检测变换器的总输出电 流，传感器检测的信号经过数字化控制单元18的数模转换用于对系统的控制。输入滤波电 容21用于对输入电压进行滤波；输出滤波电容28用于对输出电压的滤波。功率开关22、 25选用全控型电力电子器件，用于对输入电压进行降压斩波，工作时这两个功率开关的驱 动脉宽一样大小，相位相差180度。续流二极管23、26用于降压斩波时对储能电感24、27 的续流，二极管31用于防止输出反灌。本发明中的DC/DC降压变换器采用交错并联双buck电路，工作时功率开关22和 功率开关25的驱动脉宽一样大小，相位相差180度，这样处理后变换器的输出电流波动频 率是单buck电路开关频率的2倍，可以大大减小开关管的电流应力，大大减小输出纹波电 流，大大减小输出滤波电容的容量和体积。与单buck电路相比较，如果得到同样的纹波电 流，双buck交错并联的滤波电感值和体积将会小很多。
权利要求
一种通信用风网互补发电装置，它包括风力发电机(1)、风机控制器(2)、泄荷负载(4)、市电输入(6)、基站原有开关电源(7)、负载(8)组成，其中风力发电机(1)输出经风机控制器(2)控制，其特征在于风力发电机(1)输出经风机控制器(2)控制，给48V蓄电池组(3)充电和负载(8)供电，构成风电通道；市电输入(6)经基站原有开关电源(7)变换给48V蓄电池组(3)充电和负载(8)供电，构成网电通道；其中，风电通道的DC/DC降压电路(11)采用交错并联双buck电路；DC/DC降压电路(11)由输入端接口(19)、输出端接口(32)、输入电压传感器(20)、输出电流传感器(30)、输出电压传感器(29)、输入滤波电容(21)、输出滤波电容(28)、功率开关(22、25)、续流二极管(23、26)、储能电感(24、27)、防止输出反灌二极管(31)组成；DC/DC降压电路(11)的功率开关(22、25)的驱动脉宽大小相等，相位相差180度。
2.如权利要求1所述的一种通信用风网互补发电装置，其特征在于，风电通道的输出 电压设定值比网电通道的输出电压设定值高。
3.如权利要求1所述的一种通信用风网互补发电装置，其特征在于，风电通道带有 MPPT效率跟踪装置。
4.如权利要求1所述的一种通信用风网互补发电装置，其特征在于，风电通道的泄荷 驱动电路(14)采用PWM无级泄荷方式的驱动电路。
5.如权利要求1所述的一种通信用风网互补发电装置，其特征在于，48V蓄电池组(3) 上连接有油机(5)。
全文摘要
本发明公开了一种发电装置，具体是指一种高效可靠的通信用风网互补发电装置。本发明包括风力发电机、风机控制器、泄荷负载、负载等组成，风力发电机输出经风机控制器、的转换，直接输出到48V蓄电池组、和负载，构成风电通道；市电输入、和基站原有开关电源等作为一个后备电源系统，构成网电通道。风电通道的降压DC/DC电路采用交错并联双buck电路，交错并联双buck电路由两路Buck电路并联而成。本发明的优点是具有节能、环保，结构合理、发电效率稳定、电流平稳，设备投资少等。本发明可广泛应用于各种野外、山区等条件艰苦区域。
文档编号H02J9/04GK101800437SQ20101012916
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者修磊, 张才忠, 李文炳, 章岳刚, 赵富鑫, 郦月飞, 陈宝勇, 陈海 申请人:杭州东冠通信建设有限公司