专利名称：一种通信领域混合供电管理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信供电领域，具体涉及供电管理装置。
背景技术：
在目前的通信供电领域中，为保证供电的可靠性和降低用电成本，常常接入多种类型的供电设备为通信装置供电，同时接入的供电设备类型主要有市电供电设备、油机发电设备、风カ发电设备和太阳能发电设备。然而目前现有技术中，对每种 类型的供电设备都采用独立的控制装置进行独立控制和管理，各类供电设备之间的数据和信息无法交互，因此不能实现供电平衡，用电成本高昂，稳定性也较差。
发明内容鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供ー种通信领域混合供电管理装置，该装置可根据通信负载电功率的大小及各类供电设备的接入优先级、混合供电设备、蓄电池和负载的工作状态等条件參数，实时进行供电管理，以降低用电成本，減少通信设备的断服几率。本实用新型解决上述问题的技术方案如下ー种通信领域混合供电管理装置，该装置由以单片机为核心构成的控制单元和外围电路组成，其特征在于，所述的外围电路由分别与所述单片机的I/o ロ连接的供电设备输出电压采样単元、负载电流采样单元、蓄电池电压采样单元、连接主控计算机的RS232通信接ロ、连接以太网的SPI总线接ロ、连接告警及显示设备的CAN总线接ロ、RS485通信接口和电子开关组件组成；其中，所述的供电设备为市电供电设备、油机发电设备、风カ发电设备和太阳能发电设备;所述的RS485通信接ロ分别连接所述油机发电设备的油机调速电路和所述风カ发电设备的刹车控制电路的通信接ロ；所述的电子开关组件由4个电子开关组件组成；其中，每ー电子开关分别串接于相应的供电设备的电压输出回路，控制端分别所述单片机的I/o ロ连接。上述供电管理装置，其中所述的供电设备输出电压采样单元为一同相差动放大电路，其中，供电设备输出电压经整流、分压后，分压点的正极经滤波后连接于同相差动放大电路的同相输入端，负极经滤波后连接于同相差动放大电路的反相输入端，同相差动放大电路的输出端经滤波后连接于所述单片机的带A/D转换的I/O ロ。上述供电管理装置，其中所述的负载电流采样单元为两级的反相差动放大电路串联构成，其中，负载电流采样电阻的正电压端经滤波后连接于前级反相差动放大电路的反相输入端，负载电流采样电阻的负电压端经滤波、分压后连接于前级反相差动放大电路的同相输入端，后级反相差动放大电路的输出端经滤波后连接于所述单片机的带A/D转换的I/O ロ。[0011]上述供电管理装置，其中所述的蓄电池电压采样单元为一双比较器与光电耦合器构成的隔离型窗ロ电压电压比较电路，蓄电池的正极分别连接至该电路的上电压窗ロ比较器的同相输入端和下电压窗ロ比较器的反相输入端，两比较器的输出端经限流电阻连接至光电ニ极管的阳极，光电ニ极管的阴极接地，光电三极管的集电极连接单片机的I/o ロ。本实用新型所述的供电管理装置的改进方案是，其中所述的电子开关由功率场效应管和串接在其漏极上的ニ极管组成。上述改进方案，当所述的供电设备为交流供电设备时，所述的ニ极管在回路中起整流作用，所述的供电设备为直流供电设备时，所述的ニ极管在回路中起到防反灌作用。本实用新型所述的ー种通信领域混合供电管理装置，由于通过控制单元、各类信号采样单元和通信接ロ即可在不同类型供电设备 完成參数采集和供电控制，在提高了整个混合供电系统的稳定性的同时，还可最大程度的保证了绿色能源的利用，降低了用电成本，实现了各类供电设备的智能管理。
图I为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的混合供电管理装置的结构框图；图2为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的原理框图；图3为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的控制单元电路原理图；图4为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的电子开关电路原理图；图5为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的供电设备输出电压采样单元电路原理图；图6为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的负载电流采样单元电路原理图；图7为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的蓄电池电压采样单元电路原理图；图8为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的RS232通信接ロ电路原理图；图9为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的RS485通信接ロ电路原理图；图10为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的SPI总线接ロ电路原理图；图11为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的CAN总线接ロ电路原理图；图12为本实用新型所述的通信领域混合供电管理装置一个实施例的控制装置エ作流程图。
具体实施方式
[0026]參见图I和图2，本实施例的混合供电管理装置为应用于ー不间断供电的混合供电通信系统，该系统将太阳能发电设备、风カ发电设备、市电供电设备和油机发电设备产生的电压通过各类供电设备对应的开关变换器转换为通信用标准直流电压为通信设备供电，同时为备用蓄电池充电。本实施例的混合供电管理装置由控制单元和外围电路组成，其中，外围电路由分别与所述单片机的I/o ロ连接的供电设备输出电压采样単元、负载电流采样单元、蓄电池电压采样单元、连接主控计算机的RS232通信接ロ、连接以太网的SPI总线接ロ、连接告警及显示设备的C AN总线接ロ、RS485通信接口和电子开关组件组成。參见图3，该装置的控制单元由ST公司生产型号为STM32F103VE的ARM32型单片机Ul及其外围电路构成，其内置A/D转换器的I/O ロ分别连接至各供电设备输出电压采样単元、负载电流采样单元、蓄电池电压采样单元。參见图2，本例中的电子开关组件由4个电子开关组成，分别串设于太阳能发电设备、风カ发电设备、市电供电设备和油机发电设备的电压输出回路，控制端分别所述单片机的I/o ロ连接。參见图4，以其中第I路电子开关为例，所述的电子开关由功率场效应管Ql和串接在其漏极上的ニ极管Dl以及串在其栅极上的限流电阻R3组成；为了提高驱动能力，功率场效应管Ql的栅极与单片机Ul的I/O ロ之间增设有由三极管Vl和电阻Rl和R2组成的驱动电路，串接有ニ极管Dl的漏极和源极构成的主回路串联于相应供电设备与对应的开关变换器间的电力回路中。參见图2，本例中的供电设备输出电压采样单元为4组，分别采集太阳能发电设备、风カ发电设备、市电供电设备和油机发电设备的输出电压。參见图5，每ー供电设备输出电压米样单兀为一由运放U17及其外围电路构成的同相差动放大器。其中，供电设备输出电压的正电压端经电阻Rl55和电容Cl38滤波后，再由电阻Rl56、Rl57分压，分压点连接至运放U17的同相输入端，供电设备输出电压的负电压端经电阻R123、R124和电容C97滤波后，连接至运放U17的反相输入端，同相输入端与反相输入端之间跨接两只反向并联的ニ极管D9和D10，运放U17的输出端经电阻R126电容C144滤波、ニ极管Dll和D12嵌位后连接至单片机Ul带A/D转换器的I/O ロ PC0。參见图6，本实施例中的混合供电管理装置的负载电流采样单元为一由前级运放U19A和后级运放U19B及其外围电路构成的两级反相差动放大电路。其中，负载电流采样电阻的负电压端经电阻R75、R103和电容C69滤波后连接至前级运放U19A的反相输入端，负载电流采样电阻的正电压端经电阻R76和电容C86滤波后，再由电阻R105和RllO分压，分压点连接至前级运放U19A的同相输入端，前级运放U19A的输出端经电阻R116连接至后级运放U19B的反相输入端，后级运放U19B的同相输入端连接至分压电阻R117与分压电阻R119间的分压点上，后级运放U19B的输出端经电阻R122电容C96滤波、ニ极管D7和D8嵌位后连接至单片机Ul带A/D转换器的I/O ロ PC2。參见图7，本实施例中的混合供电管理装置的蓄电池电压采样单元为一由光电耦合器U5、双比较器U8C和U8D及其外围电路组成的窗ロ电压比较器。其中，U8C及电阻R92、R108组成上窗ロ电压比较器，R92和R108分压作为上电压基准，分压点连接至比较器U8C的反相输入端，U8D及电阻R83、R106组成下窗ロ电压比较器，R83和R106分压作为下电压基准，分压点连接至比较器U8D的同相输入端，比较器U8C同相输入端与U8D的反相输入端连接后与蓄电池的正极相连，比较器U8C的输出端与U8D的输出端连接后经电阻Rl 14连接至光电耦合器U5中的光电ニ极管的阳极，光电ニ极管的阴极连接负电压源VSS，光电三极管的集电极经电阻R120连接至正电源VCC33，同时光电三极管的集电极与单片机Ul的I/Oロ PC5连接。本实施例所述混合供电管理装置的通信接ロ包括RS232通信接ロ、RS485通信接ロ、SPI总线接口和CAN总线接ロ组成，其中，參见图8，RS232通信接ロ由RS232通信控制芯片Nll及其外围电路构成，单片机Ul的I/O ロ PA9和PAlO通过光电耦合器N12和N13分别与RS232通信控制芯片Nll收发引脚Tlin和Rlout连接，并通过RS232通信 控制芯片Nll的Tlout和Rlin引脚与计算机的串ロ连接，实现与计算机的通信；參见图9，RS485通信接ロ由RS485通信控制芯片N8及其外围电路构成，单片机Ul的I/O ロ PB10、PB11和PE15通过光电耦合器N7、N9和NlO分别与RS485通信控制芯片N8的引脚R0、DI和RE连接，并通过RS485通信控制芯片N8的A和B引脚与各类混合供电设备及开关变换器的功率调节电路的通信接ロ连接，实现与各类混合供电设备及开关变换器的功率调节电路之间的通信；參见图10，SPI总线接ロ为单片机Ul内置的SPI总线接ロ，单片机的SPI总线接ロ PA4、PA5、PA6和PA7经SPI以太网控制芯片U9实现与网络设备间的通信；參见图11，CAN总线接ロ由CAN总线控制芯片N3及其外围电路构成，单片机Ul的I/O ロ PAll和PA12分别通过光电耦合器NI和N6与CAN总线控制芯片N3的引脚RXD和TXD连接，并通过CAN总线控制芯片N3的CANH和CANL引脚与告警设备及显示设备连接，实现与告警设备和显示设备间的通信。參见图2和图12本实用新型所述混合供电管理装置的工作原理及流程如下A)当装置启动工作后，单片机Ul即利用蓄电池电压采样单元和负载电流采样单元检测蓄电池的电压及通信负载的电流，若蓄电池电压正常，则蓄电池电压采样单元发送高电平至单片机U1，反之，若蓄电池电压过高或过低，则蓄电池电压采样单元输出低电平，单片机Ul则记录对应故障并返回；若通信负载亦无故障，则单片机Ul输出高电平打开电子开关，接入相应供电设备，如有故障，则记录对应故障并返回；B)对于有故障的设备则记录故障并返回，对于无故障的供电设备，则按照以下优先顺序打开对应的电子开关接入太阳能发电设备、风カ发电设备、市电供电设备、油机发电设备；当接入风カ发电设备时，如单片机Ul通过供电设备输出电压采样单元检测到风力发电设备输出电压持续过高，则判定为风カ过大，为防止高压导致设备损坏，单片机Ul则通过RS485串行接ロ输出刹车指令，使风カ发电刹车装置启动工作，降低风机转速和输出电压；当接入油机发电设备时，如单片机Ul通过负载电流采样单元检测到通信负载电流较低时，而此时油机发电设备调速控制装置经RS485串行接ロ发来的油机转速信号显示油机转速较高吋，则单片机Ul则通过RS485串行接ロ输出调速指令，降低油机转速，使得油机输出功率与负载匹配；反之如单片机检测到油机发电设备对应的开关变换器输出功率较高，而油机供电设备调速控制装置经RS485串行接ロ发来的油机转速信号显示油机转速较低，油机发电设备输出功率不能满足负载需求时，单片机Ul则通过RS485串行接ロ输出调速指令，提高油机转速，加大油机发电设备的输出功率。在供电设备无故障的前提下，当多个供电设备接入时，则单片机Ul按照以下规则通过RS485串行接ロ向开关变换器的功率调节电路发出输出功率调节指令使各供电设备的输出负荷率尽可能满足以下条件 太阳能发电设备负荷率 > 风カ发电设备负荷率 > 市电供电设备负荷率率 > 油机 发电设备负荷。
权利要求1.ー种通信领域混合供电管理装置，该装置由以单片机为核心构成的控制单元和外围电路组成，其特征在于，所述的外围电路由分别与所述单片机的I/o ロ连接的供电设备输出电压采样单元、负载电流采样单元、蓄电池电压采样单元、连接主控计算机的RS232通信接ロ、连接以太网的SPI总线接ロ、连接告警及显示设备的CAN总线接ロ、RS485通信接ロ和电子开关组件组成；其中， 所述的供电设备为市电供电设备、油机发电设备、风カ发电设备和太阳能发电设备； 所述的RS485通信接ロ分别连接所述油机发电设备的油机调速电路和所述风カ发电设备的刹车控制电路的通信接ロ； 所述的电子开关组件由4个电子开关组件成；其中，每ー电子开关分别串接于相应的供电设备的电压输出回路，控制端分别所述单片机的I/O ロ连接。
2.根据权利要求I所述ー种通信领域混合供电管理装置，其特征在于，所述的供电设备输出电压米样单兀为一同相差动放大电路，其中，供电设备输出电压经整流、分压后，分压点的正极经滤波后连接于同相差动放大电路的同相输入端，负极经滤波后连接于同相差动放大电路的反相输入端，同相差动放大电路的输出端经滤波后连接于所述单片机的带A/D转换的I/O ロ。
3.根据权利要求I所述ー种通信领域混合供电管理装置，其特征在干，负载电流采样単元为两级的反相差动放大电路串联构成，其中，负载电流采样电阻的正电压端经滤波后连接于前级反相差动放大电路的反相输入端，负载电流采样电阻的负电压端经滤波、分压后连接于前级反相差动放大电路的同相输入端，后级反相差动放大电路的输出端经滤波后连接于所述单片机的带A/D转换的I/O ロ。
4.根据权利要求I所述ー种通信领域混合供电管理装置，其特征在于，蓄电池电压采样单元为一双比较器与光电耦合器构成的隔离型窗ロ电压比较电路，蓄电池的正极分别连接至该电路的上电压窗ロ比较器的同相输入端和下电压窗ロ比较器的反相输入端，两比较器的输出端经限流电阻连接至光电ニ极管的阳极，光电ニ极管的阴极接地，光电三极管的集电极连接单片机的I/O ロ。
5.根据权利要求I 4之一所述的ー种通信领域混合供电管理装置，其特征在于，所述的电子开关由功率场效应管和串接在其漏极上的ニ极管组成。
专利摘要本实用新型提供一种通信领域混合供电管理装置，该装置由以单片机为核心构成的控制单元和外围电路组成，其特征在于，所述的外围电路由分别与所述单片机带A/D转换的I/O口连接的供电设备输出电压采样单元、负载电流采样单元、蓄电池电压采样单元、连接主控计算机的RS232通信接口、连接以太网的SPI总线接口、连接告警及显示设备的CAN总线接口、连接油机发电设备的油机调速电路及所述风力发电设备的刹车控制电路的RS485通信接口和电子开关组件组成。本实用新型可根据通信负载电功率的大小及各类供电设备的接入优先级、混合供电设备、蓄电池和负载的工作状态等条件参数，实时进行供电管理，以降低用电成本，减少通信设备的断服几率。
文档编号H02J9/00GK202444310SQ201220016329
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者伍开勇, 张明杰, 梁浩杨, 陈祥兰 申请人:广州市乾威能源技术有限公司