采用光伏发电实现通信基站电源扩容的设计

【摘要】：为实现基站的高效、可靠、稳定运行,设计了一种新型的基站供电方式,分为市电—柴油发电机组、光伏发电—柴油发电机组两路供电系统,分别为旧通信设备及新增设备供电,并在太阳能充足时系统能自动进行充电切换。设计针对基站由于通信设备增加而引起相关供电设备增容情况进行详细分析并指出存在的问题,提出利用太阳能作为补充能源的新型供电方式,通过对多种供电方案的比较选择更优方案。在选定方案的基础上对光伏电池、蓄电池、DC/DC变换器、DC/AC逆变器等新型供电系统的主要组件进行分析:由SG3525产生PWM信号控制Cuk电路的输出实现对蓄电池的分段充电,正弦波与三角波调制产生SPWM信号控制DC/AC电路输出50Hz正弦交流电,STC12C5624AD作为整个控制系统的核心控制芯片,用于控制蓄电池充放电、故障报警、状态显示等。最后进行系统主要器件的参数选择计算,编写相关的软件。 设计的控制系统具有自动的调压功能;控制器采用独立电源供电,实现控制信号与主回路的电气隔离,提高可靠性;系统具有过压、欠压保护及报警功能,使蓄电池能够安全、长时间使用;光照充足时两组蓄电池可轮流切换充电,实现太阳能的高效、充分利用;柴油发电机组在蓄电池电量过低时能自启动,保证设备不会断电退服;LCD显示模块可实时显示当前系统的工作状态,方便检测与排障。 【关键词】：光伏电池 通信 DC/DC Cuk电路 STC12C5624AD
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN929.5;TM46
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 1 概述10-16
• 1.1 课题研究的背景10-11
• 1.2 课题研究的意义11-12
• 1.3 研究现状12-14
• 1.3.1 国内太阳能在基站建设方面使用现状12
• 1.3.2 国外太阳能在基站建设方面使用现状12-13
• 1.3.3 太阳能在基站扩容使用中存在的问题13-14
• 1.4 本课题的研究内容、预期目标和拟解决的关键问题14-16
• 1.4.1 研究内容14
• 1.4.2 预期目标14
• 1.4.3 拟解决的关键问题14-16
• 2 基站供电系统设计16-22
• 2.1 原有基站用电负荷分析16-17
• 2.2 扩容后负荷用电分配17-18
• 2.3 基站扩容相关供电设备的参数计算18-20
• 2.4 问题提出与解决20-22
• 3 改造方案设计22-25
• 3.1 改造设计依据22
• 3.2 光伏支路蓄电池组配置方案22-23
• 3.2.1 蓄电池组并联配置22
• 3.2.2 蓄电池组独立配置22-23
• 3.2.3 蓄电池组配置方案选择23
• 3.3 系统整体设计方案选择23-25
• 3.3.1 独立供电方式23
• 3.3.2 混合供电方式23-24
• 3.3.3 方案比较与选择24-25
• 4 光伏发电实现通讯基站电源扩容设计主要组件分析25-28
• 4.1 蓄电池的选择25-27
• 4.1.1 基站对蓄电池的要求25
• 4.1.2 蓄电池类型的选择25-26
• 4.1.3 铅酸蓄电池工作原理26
• 4.1.4 铅酸蓄电池的充放电模式26-27
• 4.2 太阳能电池板的选择27-28
• 5 系统硬件电路分析28-48
• 5.1 系统主控制电路28-30
• 5.2 太阳能充电电路设计30-38
• 5.2.1 DC/DC 控制电路选择30-32
• 5.2.2 Cuk 电路的分析32-35
• 5.2.3 利用 SG3525 实现稳压控制35-38
• 5.3 DC/AC 电路设计38-43
• 5.3.1 几种 DC/AC 电路的比较选择及工作过程38-40
• 5.3.2 IGBT 管的驱动与保护40
• 5.3.3 SPWM 信号产生电路40-43
• 5.4 电源电路设计43-44
• 5.5 发电机组选用原则及设计要求44
• 5.6 单片机控制回路的设计44-48
• 5.6.1 STC12C5624AD 芯片介绍44-45
• 5.6.2 利用 STC12C5624AD 芯片的控制电路设计45-48
• 6 设计硬件参数的计算及选择48-61
• 6.1 蓄电池容量计算及选择48-49
• 6.2 太阳能电池板功率计算及选择49-50
• 6.2.1 太阳能电池组件串联数49
• 6.2.2 太阳能电池组件并联数49-50
• 6.3 充电回路器件计算及选择50-54
• 6.3.1 DC/DC 电路器件计算及选择50-54
• 6.3.2 其他器件的选择54
• 6.4 电源电路器件计算及选择54-56
• 6.5 逆变电路器件计算及选择56-57
• 6.5.1 SPWM 信号发生电路器件计算及选择56
• 6.5.2 逆变电路器件计算及选择56-57
• 6.6 STC12C5624AD 外围电路器件计算及选择57-58
• 6.7 柴油发电机充电回路参数计算及选择58-61
• 6.7.1 油机容量选择58-59
• 6.7.2 油箱容量选择59
• 6.7.3 柴油机充电回路变压器及整流二极管选择59-61
• 7 软件设计61-69
• 7.1 主程序流程图61-62
• 7.2 程序模块的连接方法62-63
• 7.3 系统初始化程序63-64
• 7.4 主要子程序模块64-69
• 7.4.1 I/O 口的设置64-65
• 7.4.2 A/D 采样65-67
• 7.4.3 判据设置67-68
• 7.4.4 显示程序设计68-69
• 8 总结与展望69-71
• 参考文献71-73
• 附录 A 系统主要器件清单73-74
• 附录 B 系统总原理图74-75
• 附录 C 我国主要城市的辐射参数表75-76
• 附录 D 我国太阳能资源分布图76-77
• 致谢77-78
• 研究生期间发表论文情况78

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