CN211880150U - 一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统，属于通讯基站供电技术领域，包括发动机、电池组、整流器、单片机和永磁发动机，所述单片机的输入端上连接有模式切换开关、电池选择切换开关和电压传感器，所述单片机的输出端上连接有风门继电器、启停机构、步进电机驱动器。通讯基站负载启动时，电池组和永磁发电机同时对通讯基站负载供电，使得永磁发电机的功率即能满足启动和正常工作的需要，又不需要大功率的永磁发电机；电压传感器检测直流电电压，单片机控制发动机使得直流电电压稳定；本实用新型可以满足铁锂电池和铅酸电池使用，适用性更强。

Description

一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统

技术领域

本实用新型属于通讯基站供电技术领域，具体涉及一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统。

背景技术

为了保持通信的畅通，使通信基站在市电停电时也能正常运转，通信基站都配备有内燃发电机组等应急电源。通信基站的用电设备，除了使用长时间小功率工作的通信设备外，还包括一些辅助设备，例如空调等电感负载。启动电感负载时，会产生瞬时间的大电流，使发电机组发生瞬时的过载状态，发动机和发电机的转数降低，导致发电机的输出降低，从而陷入更甚的过载状态。因此，电感负载只能使用相当于发动机驱动式发电机的额定值的1/3 左右的负载。为了正常启动电感负载，只能配备大功率的发电机组。

另外，通信设备都是长时间小功率工作的负载，当通信设备负荷低时，例如在晚上时，因工作量比白天大大减少，致使通信设备所需要的电源电量也大大地减少。但是为了保证固定的电压和频率，发电机组需持续地以固定的转速工作，其油耗和额定功率工作时基本相等，这就造成了能源的浪费。

公告号为CN101447687，公告日为2009年06月03日的中国专利文件公开了通信基站用混合交流供电电源控制系统，包括发动机(1)、永磁发电机(2)，其特征是：所述发动机(1)、蓄电池组(3)、AC-DC转换器(5)、DC-DC转换器(4)、DC-AC转换器(6)及第一电流传感器(9)分别与主控制器(8)相连接，所述蓄电池组(3)连接DC-DC转换器(4)，DC-DC 转换器(4)与DC-AC转换器(6)相连接，发动机(1)连接永磁发电机(2)，永磁发电机(2)连接AC-DC转换器(5)，AC-DC转换器(5)与DC-AC 转换器(6)相连接，DC-AC转换器(6)通过第一电流传感器(9)与用电 设备(7)相连接；所述主控制器(8)分别采集第一电流传感器(9)、蓄电池组(3)、DC-DC 转换器(4)、AC-DC转换器(5)及DC-AC转换器(6)的信号，通过上述采集的信号，进行合理的功率分配；所述发动机(1)驱动永磁发电机(2)，永磁发电机(2)经过AC-DC 转换器(5)转换后的直流电压以及蓄电池组(3)由DC-DC转换器(4)进行升压的直流电压，这两种直流电压通过DC-AC转换器(6)转换为交流电后与用电设备(7)相连接；所述AC-DC转换器(5)对永磁发电机(2)的输出进行可控整流，通过控制可控硅导通角来控制整流的电压；所述DC-DC转换器(4)使蓄电池组(3)的电压升压，并将升压后的直流电压输出到AC-DC转换器(5)的输出侧；所述AC-DC转换器(5)的输出侧的直流通过DC-DC转换器(4)向蓄电池组(3)进行充电。但在实际应用过程中，通讯基站使用直流电的也越来越多，发电机启停自动化程度低，电源的保护机制不完善，易造成发电机损坏和通讯基站的损坏。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统，本实用新型的通讯基站负载启动时，电池组和永磁发电机同时对通讯基站负载供电，使得永磁发电机的功率即能满足启动和正常工作的需要，又不需要大功率的永磁发电机；电压传感器检测直流电电压，单片机控制发动机使得直流电电压稳定；本实用新型可以满足铁锂电池和铅酸电池使用，适用性更强。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种通讯基站用混合直流供电电源，包括发动机、电池组、整流器、单片机和永磁发动机，其特征在于：所述单片机与步进电机、发动机、整流器、模式切换开关和电压传感器相连，所述步进电机与发动机相连，所述发动机与永磁发电机相连，所述永磁发电机与整流器相连，所述整流器与模式切换开关相连，所述模式切换开关分别与电池组和基站负载相连，所述电池组与基站负载相连，所述电压传感器设置在模式切换开关与基站负载之间，所述单片机采集电压传感器和模式切换开关的信息，并将采集信息进行处理得到控制信息，通过控制信息控制步进电机，所述步进电机输出端与发动机的化油器油门相连，所述步进电机用于控制发动机转速，所述发动机驱动永磁发电机，永磁发电机将发动机的机械能转化成交流电，交流电经过整流器转换后的直流电后传输给基站负载或电池组。

优选的，所述电池组采用铁锂电池或铅酸电池。

一种通讯基站用混合直流供电控制系统，包括单片机，其特征在于：所述单片机的输入端上连接有模式切换开关、电池选择切换开关和电压传感器，所述单片机的输出端上连接有风门继电器、启停机构、步进电机驱动器，所述模式切换开关用于输入发动机模式切换信号至单片机，控制发动机处于强启或自动或停机状态；所述电池选择切换开关用于输入电池组的选择信号至单片机，选择对应电池组时单片机预设的限制电压；所述电压传感器用于检测永磁发电机与基站负载之间的电压并传输至单片机；所述单片机用于接收模式切换开关、电池选择切换开关和电压传感器的信息，并将采集信息进行处理得到控制信息，通过控制信息控制风门继电器、启停机构和步进电机驱动器；所述风门继电器用于根据单片机发出的控制信号，控制风门电磁阀的阀门开度；所述启停机构用于根据单片机发出的控制信号，控制发动机开启或关闭；所述步进电机驱动器用于接收单片机控制信号，控制步进电机运动从而调整发动机的化油器油门开度。

优选的，所述单片机的输入端还连接有用于检测发动机润滑油液位的机油液位传感器。

优选的，所述单片机的输入端还连接有用于检测发动机温度的温度传感器。

优选的，所述启停机构包括发动机、发动机继电器、火花塞和点火圈。

工作原理：永磁发电机将发动机的机械能转化成三相直流电，通过整流后转化成两相直流电，直接对通讯基站负载供电。通讯基站负载在启动时会产生瞬时间的大电流，此时所需的大电流是基站负载额定功率的3倍，如通讯基站负载在启动单纯采用永磁发电机供电会造成功率过剩，本发明通过电池组和永磁发电机联合给通讯基站负载供电，能够短时间提供两倍的基站负载额定功率来启动通讯基站负载启动，使得永磁发电机的功率即能满足启动和正常工作的需要，又不需要大功率的永磁发电机。

由于通讯基站负载功率所需不稳定，为了保证固定的电压和频率，通过电压传感器测量永磁发电机与基站负载之间的电压并发送至单片机，单片机通过比较电压传感器测量的电压与单片机的预设值，当测量电压低于预设值时单片机控制步进电机驱动器加大发动机化油器油门，同时控制风门继电器加大风门电磁阀的开度，使得发动机功率增加，使得从而使得永磁发电机发电量增加保证通讯基站负载需电要求，反之亦然。

本实用新型适用于铁锂电池和铅酸电池，铁锂电池和铅酸电池的电压不一致，因而本实用新型单片机根据具体的电池组设置了对应的限制电压。使用时，将模式切换开关调至自动模式时，当电池组采用铁锂电池时，单片机预设直流电压的高限为56V，直流电压的底限为52V，直流电压的工作电压为53.5—54.5V，电压传感器检测电压低于52V持续30秒，单片机控制发动机自动启动，电压传感器检测电压高于55V持续一分钟，单片机控制发动机停机；当电池组选择铅酸电池时，单片机预设直流电压的高限为53.4V，直流电压的底限为49.5V，直流电压的工作电压为51.5—52.5V，电压传感器检测电压低于49.5V持续30秒，单片机控制发动机自动启动，电压传感器检测电压高于53.4V持续一分钟，单片机控制发动机停机。

本技术方案的有益效果如下：

一、本实用新型提供的一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统，通讯基站负载启动时电池组和永磁发电机同时供电，电池组能短时间提供通讯基站负载额定功率的两倍电力，使得永磁发电机所需功率不会过大；便携式通讯基站负载的电压不能超过57V，同时基于通讯基站负载功率不恒定，单片机能自动调节永磁发电机的发电量，即能满足通讯基站负载使用，又不会浪费燃料和因电压过高烧毁通讯基站负载；本实用新型能够适应铁锂电池和铅酸电池，适用性更强。

二、本实用新型提供的一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统，当机油液位传感器检测到发动机润滑油低于预设值时，单片机控制启停机构中的点火线圈自动停机，防止润滑油不足造成发动机损坏。

三、本实用新型提供的一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统，发动机启动时，风门继电器控制发动机风门关闭，当温度传感器检测发动机温度时，单片机控制风门继电器开启发动机风门。

附图说明

本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：

图1是本实用新型的供电电源结构示意图；

图2是本实用新型的控制系统示意图；

图中：1、发动机；2、电池组；3、整流器；4、永磁发电机；5、步进电机；6、模式切换开关；7、电压传感器；8、基站负载；9、电池选择切换开关；10、风门继电器；11.1、发动机继电器；11.2、点活塞；11.3、点火圈；12、步进电机驱动器；13、机油液位传感器；14、温度传感器；15、单片机；16、风门电磁阀。

具体实施方式

下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。

实施例1

作为本发明一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种通讯基站用混合直流供电电源，如图1和图2所示，包括发动机1、电池组2、整流器3、单片机15和永磁发动机1，其特征在于：所述单片机15与步进电机5、发动机1、整流器3、模式切换开关6和电压传感器7相连，所述步进电机5与发动机1相连，所述发动机1与永磁发电机4相连，所述永磁发电机4与整流器3相连，所述整流器3与模式切换开关6相连，所述模式切换开关6与电池组2和基站负载8相连，所述电池组2与基站负载8相连，所述电压传感器7设置在电源开关与基站负载8之间，所述单片机15分别采集电压传感器7和模式切换开关6的信息，并将采集信息进行处理得到控制信息，通过控制信息控制步进电机5，所述步进电机5输出端与发动机1的化油器油门相连，所述步进电机5用于控制发动机1转速，所述发动机1驱动永磁发电机4，永磁发电机4将发动机1的机械能转化成交流电，交流电经过整流器3转换后的直流电后传输给基站负载8或电池组2。

优选的，所述电池组2采用铁锂电池或铅酸电池。

一种通讯基站用混合直流供电控制系统，包括单片机15，其特征在于：所述单片机15的输入端上连接有模式切换开关6、电池选择切换开关9和电压传感器7，所述单片机15的输出端上连接有风门继电器10、启停机构、步进电机驱动器12，所述模式切换开关6用于输入发动机1模式切换信号至单片机15，控制发动机1处于强启或自动或停机状态；所述电池选择切换开关9用于输入电池组2的选择信号至单片机15，选择对应电池组2时单片机15预设的限制电压；所述电压传感器用于检测永磁发电机4与基站负载8之间的电压并传输至单片机15；所述单片机15用于接收模式切换开关6、电池选择切换开关9和电压传感器7的信息，并将采集信息进行处理得到控制信息，通过控制信息控制风门继电器10、启停机构和步进电机驱动器12；所述风门继电器10用于根据单片机15发出的控制信号，控制风门电磁阀16的阀门开度；所述启停机构用于根据单片机15发出的控制信号，控制发动机1开启或关闭；所述步进电机驱动器12用于接收单片机15控制信号，控制步进电机5运动从而调整发动机1的化油器油门开度。

实施例2

作为本发明一种优选的实施方案，本实施例公开了一种通讯基站用混合直流供电电源，如图1和图2所示，包括发动机1、电池组2、整流器3、单片机15和永磁发动机1，其特征在于：所述单片机15与步进电机5、发动机1、整流器3、模式切换开关6和电压传感器7相连，所述步进电机5与发动机1相连，所述发动机1与永磁发电机4相连，所述永磁发电机4与整流器3相连，所述整流器3与模式切换开关6相连，所述模式切换开关6与电池组2和基站负载8相连，所述电池组2与基站负载8相连，所述电压传感器7设置在电源开关与基站负载8之间，所述单片机15分别采集电压传感器7和模式切换开关6的信息，并将采集信息进行处理得到控制信息，通过控制信息控制步进电机5，所述步进电机5输出端与发动机1的化油器油门相连，所述步进电机5用于控制发动机1转速，所述发动机1驱动永磁发电机4，永磁发电机4将发动机1的机械能转化成交流电，交流电经过整流器3转换后的直流电后传输给基站负载8或电池组2。

优选的，所述电池组2采用铁锂电池或铅酸电池。

一种通讯基站用混合直流供电控制系统，包括单片机15，其特征在于：所述单片机15的输入端上连接有模式切换开关6、电池选择切换开关9和电压传感器7，所述单片机15的输出端上连接有风门继电器10、启停机构、步进电机驱动器12，所述模式切换开关6用于输入发动机1模式切换信号至单片机15，控制发动机1处于强启或自动或停机状态；所述电池选择切换开关9用于输入电池组2的选择信号至单片机15，选择对应电池组2时单片机15预设的限制电压；所述电压传感器用于检测永磁发电机4与基站负载8之间的电压并传输至单片机15；所述单片机15用于接收模式切换开关6、电池选择切换开关9和电压传感器7的信息，并将采集信息进行处理得到控制信息，通过控制信息控制风门继电器10、启停机构和步进电机驱动器12；所述风门继电器10用于根据单片机15发出的控制信号，控制风门电磁阀16的阀门开度；所述启停机构用于根据单片机15发出的控制信号，控制发动机1开启或关闭；所述步进电机驱动器12用于接收单片机15控制信号，控制步进电机5运动从而调整发动机1的化油器油门开度。

优选的，所述单片机15的输入端还连接有用于检测发动机1润滑油液位的机油液位传感器13。

优选的，所述单片机15的输入端还连接有用于检测发动机1温度的温度传感器14。

优选的，所述启停机构包括发动机1、发动机继电器11.1、火花塞和点火圈11.3。

工作原理：永磁发电机4将发动机1的机械能转化成三相直流电，通过整流后转化成两相直流电，直接对通讯基站负载8供电。通讯基站负载8在启动时会产生瞬时间的大电流，此时所需的大电流是基站负载8额定功率的3倍，如通讯基站负载8在启动单纯采用永磁发电机4供电会造成功率过剩，本发明通过电池组2和永磁发电机4联合给通讯基站负载8供电，能够短时间提供两倍的基站负载8额定功率来启动通讯基站负载8启动，使得永磁发电机4的功率即能满足启动和正常工作的需要，又不需要大功率的永磁发电机4。

由于通讯基站负载8功率所需不稳定，为了保证固定的电压和频率，通过电压传感器测量永磁发电机4与基站负载8之间的电压并发送至单片机15，单片机15通过比较电压传感器测量的电压与单片机15的预设值，当测量电压低于预设值时单片机15控制步进电机驱动器12加大发动机1化油器油门，同时控制风门继电器10加大风门电磁阀的开度，使得发动机1功率增加，使得从而使得永磁发电机4发电量增加保证通讯基站负载8需电要求，反之亦然。

本实用新型适用于铁锂电池和铅酸电池，铁锂电池和铅酸电池的电压不一致，因而本实用新型单片机15根据具体的电池组2设置了对应的限制电压。使用时，将模式切换开关6调至自动模式时，当电池组2采用铁锂电池时，单片机15预设直流电压的高限为56V，直流电压的底限为52V，直流电压的工作电压为53.5—54.5V，电压传感器检测电压低于52V持续30秒，单片机15控制发动机1自动启动，电压传感器检测电压高于55V持续一分钟，单片机15控制发动机1停机；当电池组2选择铅酸电池时，单片机15预设直流电压的高限为53.4V，直流电压的底限为49.5V，直流电压的工作电压为51.5—52.5V，电压传感器检测电压低于49.5V持续30秒，单片机15控制发动机1自动启动，电压传感器检测电压高于53.4V持续一分钟，单片机15控制发动机1停机。

本实用新型提供的一种通讯基站用混合直流供电电源及其控制系统，通讯基站负载8启动时电池组2和永磁发电机4同时供电，电池组2能短时间提供通讯基站负载8额定功率的两倍电力，使得永磁发电机4所需功率不会过大；便携式通讯基站负载8的电压不能超过57V，同时基于通讯基站负载8功率不恒定，单片机15能自动调节永磁发电机4的发电量，即能满足通讯基站负载8使用，又不会浪费燃料和因电压过高烧毁通讯基站负载8；本实用新型能够适应铁锂电池和铅酸电池，适用性更强。

当机油液位传感器13检测到发动机1润滑油低于预设值时，单片机15控制启停机构中的点火线圈自动停机，防止润滑油不足造成发动机1损坏。发动机1启动时，风门继电器10控制发动机1风门关闭，当温度传感器14检测发动机1温度时，单片机15控制风门继电器10开启发动机1风门。

Claims (6)

1.一种通讯基站用混合直流供电电源，包括发动机（1）、电池组（2）、整流器（3）、单片机（15）和永磁发动机（1），其特征在于：所述单片机（15）与步进电机（5）、发动机（1）、整流器（3）、模式切换开关（6）和电压传感器（7）相连，所述步进电机（5）与发动机（1）相连，所述发动机（1）与永磁发电机（4）相连，所述永磁发电机（4）与整流器（3）相连，所述整流器（3）与模式切换开关（6）相连，所述模式切换开关（6）与电池组（2）和基站负载（8）相连，所述电池组（2）与基站负载（8）相连，所述电压传感器（7）设置在模式切换开关（6）与基站负载（8）之间，所述单片机（15）分别采集电压传感器（7）和模式切换开关（6）的信息，并将采集信息进行处理得到控制信息，通过控制信息控制步进电机（5），所述步进电机（5）输出端与发动机（1）的化油器油门相连，所述步进电机（5）用于控制发动机（1）转速，所述发动机（1）驱动永磁发电机（4），永磁发电机（4）将发动机（1）的机械能转化成交流电，交流电经过整流器（3）转换后的直流电后传输给基站负载（8）或电池组（2）。

2.如权利要求1所述的一种通讯基站用混合直流供电电源，其特征在于：所述电池组（2）采用铁锂电池或铅酸电池。

3.一种通讯基站用混合直流供电控制系统，包括单片机（15），其特征在于：所述单片机（15）的输入端上连接有模式切换开关（6）、电池选择切换开关（9）和电压传感器（7），所述单片机（15）的输出端上连接有风门继电器（10）、启停机构、步进电机驱动器（12），所述模式切换开关（6）用于输入发动机（1）模式切换信号至单片机（15），控制发动机（1）处于强启或自动或停机状态；所述电池选择切换开关（9）用于输入电池组（2）的选择信号至单片机（15），选择对应电池组（2）时单片机（15）预设的限制电压；所述电压传感器用于检测永磁发电机（4）与基站负载（8）之间的电压并传输至单片机（15）；所述单片机（15）用于接收模式切换开关（6）、电池选择切换开关（9）和电压传感器（7）的信息，并将采集信息进行处理得到控制信息，通过控制信息控制风门继电器（10）、启停机构和步进电机驱动器（12）；所述风门继电器（10）用于根据单片机（15）发出的控制信号，控制风门电磁阀（16）的阀门开度；所述启停机构用于根据单片机（15）发出的控制信号，控制发动机（1）开启或关闭；所述步进电机驱动器（12）用于接收单片机（15）控制信号，控制步进电机（5）运动从而调整发动机（1）的化油器油门开度。

4.如权利要求3所述的一种通讯基站用混合直流供电控制系统，其特征在于：所述单片机（15）的输入端还连接有用于检测发动机（1）润滑油液位的机油液位传感器（13）。

5.如权利要求3所述的一种通讯基站用混合直流供电控制系统，其特征在于：所述单片机（15）的输入端还连接有用于检测发动机（1）温度的温度传感器（14）。

6.如权利要求3所述的一种通讯基站用混合直流供电控制系统，其特征在于：所述启停机构包括发动机（1）、发动机继电器（11.1）、火花塞和点火圈（11.3）。

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