专利名称：最大功率点跟踪的风光电互补供电基站蓄电池智能恒温柜的利记博彩app
技术领域：
本发明属于温度调节装置技术领域，涉及一种通信基站蓄电池智能恒温柜，特别 是一种使用具有最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装置的通信基站用蓄电池智能恒 温柜。
背景技术：
通信基站用蓄电池组是基站实现不间断供电的一个重要组成部分。目前通信基站 采用的主要是阀控式铅酸蓄电池，这种电池在推广初期被供应商宣传为“免维护”电池。但 从近年来使用的情况看，其普遍存在着蓄电池容量下降过快、使用寿命短的现象，即原来设 计免维护阀控式铅酸蓄电池浮充使用的理论寿命为10年以上，而实际使用中却普遍未能 达到这一设计目标。经本领域技术专家的研究分析表明，阀控式铅酸蓄电池维护的关键在 于控制环境的温度及电池充放电。相同的电池，在不同的设备条件、不同的使用条件和不同 的维护条件下使用寿命相差很大，而环境温度则是影响蓄电池寿命最重要的因素之一。蓄 电池使用的最佳环境温度是23 25°C，而基站设备在环境温度高于35°C时仍可正常工作。 由于目前基站内的蓄电池通常和设备放置在同一基站房内，工作中要利用机房空调将环境 温度维持在蓄电池所需的最佳温度23 25°C，为满足基站内的恒温环境，通常就得安装3 匹至5匹空调器，夏季降温，冬季加温，这样每年基站耗能就相当可观。据统计，目前全国有 50多万个通信基站，以每年每个基站空调费用大约一万元左右计，则年支出电费就高达50 多亿元，成为通信行业一笔耗资巨大的开支，因此，节能减排、降低空调使用成本已成为迄 今国内外各大通信运营商行业日趋重视并亟待解决的问题。另一方面，随着人类经济社会 的快速发展，电能短缺已成为世界性问题。太阳能、风能等由于具有丰富、清洁、安全、方便 的优点，是迄今被广泛大力推广使用的可再生能源，然而，由于太阳能、风能的波动性和随 机性，供电系统输出的电能波动很大，因此本领域目前仍不得不倚赖于电能的使用，这同样 也是时下空调使用成本居高不下的一个重要原因。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一种结构合理、使 用方便、投资少、电能耗费量低、经济效益好、既可满足基站内的恒温环境又能保证蓄电池 使用的最佳环境温度的最大功率点跟踪的风光电互补供电基站蓄电池智能恒温柜。为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的最大功率点跟踪 的风光电互补供电基站蓄电池智能恒温柜包括设置在基站机房室内的由上保温盖、保温底 盖、前、后保温板和左、右侧保温板组成的柜体，柜体内放有一组或多组蓄电池组，在柜体内 设有由采用光伏最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装置控制驱动的小型空调机，在柜 体两侧保温板上对称各开有两个百叶窗孔，其中的一侧百叶窗孔经风管与基站室内联通， 另一侧百叶窗孔经风管通出基站室外，在两侧窗孔上分别装有一个排风扇和一个进风扇， 所说的排风扇和进风扇均由采用光伏最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装置控制驱动。本发明的进一步实现方案在于采用光伏最大功率点跟踪功能的风光电互补供电 装置由太阳能电池板、风力发电机、最大功率点跟踪光伏控制器、风力机控制器、智能控制 器、DC/AC逆变器、带温度传感器的恒温柜控制器组成，其中太阳能电池板和风力发电机的 输出端分别经最大功率点跟踪光伏控制器和风力机控制器接至智能控制器的输入端，智能 控制器的输出端依次经DC/AC逆变器与恒温柜控制器的输入端联接，恒温柜控制器的输出 端分别与小型空调机及各排风扇和进风扇的电源开关输入端联接，智能控制器的充放电输 入/输出端同时与蓄电池组的放充电输出/输入端联接。本发明的实现还在于最大功率点跟踪光伏控制器由电压采样电路、电流采样电 路和内设乘法器和比较器的微控制器组成，电压采样电路和电流采样电路的输出端通至微 控制器内乘法器的输入端，乘法器输出的当前功率经与微控制器内存的前一时刻记忆功率 在比较器中进行比较后，调节PWM占空比，微控制器中比较器的输出端输接至智能控制器 的输入端，实现光伏电池的最大功率输出。本发明的实现还在于恒温柜控制器中设置了可联动控制基站机房空调器的输出 电路，直接测温并控制机房空调在大于32°C时启动降温。本发明的实现还在于恒温柜控制器具有柜内、基站室内和基站室外三组温度传 感器，当传感器测得柜内温度大于25°C且基站室内温度小于25°C时，或当测得柜内温度小 于23°C且基站室内温度大于23°C时，恒温柜控制器驱动与基站室内联通的风扇工作；当传 感器测得柜内和基站室内温度均大于25°C且基站室外温度小于25°C时，或当测得柜内和 基站室内温度均小于23°C且基站室外温度大于23°C时，恒温柜控制器驱动与基站室外联 通的风扇工作；当传感器测得柜内、基站室内和基站室外温度均大于25°C时，或当测得柜 内、基站室内和基站室外温度均小于23°C时，恒温柜控制器驱动小型空调机工作，将柜内温 度调节到23°C 25°C之间。本发明的实现还在于在柜体内安装有相变蓄能材料盒。本发明的实现还在于在恒温柜控制器中设有可定时控制排风扇和进风扇工作的 定时开关。本发明的实现还在于在各百叶窗孔位于排风扇或进风扇的外孔处均设有防尘 网。本发明所述蓄电池智能恒温柜的整体工作原理是通过柜内设置的自动控制器始 终控制柜内温度在23 25°C之间，当柜内温度超过25°C时空调机制冷，温度降低至23°C 以下时空调机加温。为节约电能起见，设计者在恒温柜内设有两套由百叶窗孔、排风扇和 进风扇组成的进出风管道，第一套进出风管道口设置在恒温柜的一侧，进出风与基站机房 内空气进行换风；而第二套进出风管道引出机房室外，与室外空气换风，两套进出风管道处 都设有防尘过滤网罩。实际工作中，通过三组温度传感器监控环境温度。若柜内的温度超 过25°C或低于23°C需要调温时，智能控制器暂不启动空调，而指令第一套进风扇工作，将 基站室内冷风或热风吸入柜内，排气扇排出热气或冷气。若机房室内温度超过25°C或低于 23°C时，第一套进出风扇停机，智能控制器指令第二套进出风扇工作，将机房室外冷空气或 热空气吸入柜内，同时排出柜内的热气或冷气。温控柜设置两套换风管是为了尽量少使用 第二套换风管道，减少机房外灰尘进入，同时最大限度使用了机房室内、室外空气给恒温柜调温，这样就大大减少恒温柜空调工作时间，节约用电。当室内、室外温度均超过25°C或均 低于23°C后，此时再采用空调制冷或制热方式调温。在恒温柜内安置有相变储能材料，可用 于吸收储存空调制冷或柜外冷风的冷量，在恒温柜因制冷压缩机停机或柜内进气扇和排气 扇停机期间导致恒温柜内温度升降时，由相变储能材料释放冷量或热量，可长时间(十小 时以上)地平衡柜内温度在23 25°C之间。这样就在恒温柜内温度偏离23 25°C时，恒 温柜智能控制器自动启动设备降温或升温，始终控制柜内蓄电池组恒温。在恒温柜智能控 制器中设有用于定时控制排、进风扇工作的开关，可使智能恒温柜具有排氢功能，定期排出 蓄电池释放的氢气，以免引起爆炸。为了节约市电，该恒温柜设置了采用光伏最大功率点跟踪功能的风光电互补供电 装置。如前所述，由于太阳能的波动性和随机性，致使供电系统输出的电能波动很大，所有 光伏发电系统都希望太阳能光伏阵列在同样日照、温度条件下，输出尽可能多的电量，这 样在理论上和实践上提出太阳能光伏阵列的最大功率点跟踪(即Maximum Power Point Tracking简称MPPT)问题。最大功率点跟踪的实现实质上是一个寻优过程，即通过控制光 伏阵列的端电压，使光伏阵列能在各种不同的日照和温度环境下智能化的始终输出最大功 率，太阳能电池阵列的电压和电流在很大程度上受日照和温度的影响，系统工作点也因此 飘忽不定，结果必然导致系统功率的降低，因此采用具有最大功率点跟踪功能的风光电互 补供电装置(MPPT)在日照和温度变化下，可获得最大功率输出。由于风光电互补供电装置 中智能控制器的充放电输入/输出端同时与蓄电池组的放充电输出/输入端联接，对于蓄 电池恒温柜来讲，供电以风光互补发电为主供方式，蓄电池组备用，而光伏系统采用最大功 率点跟踪功能，投资较少，产出电量大，具有较好的经济效益。工作中风光互补发电量满足 恒温柜多余电量可充入蓄电池组，若出现无光无风而恒温柜内必须供电控温时，智能控制 器自动控制切入恒温柜内的基站蓄电池组向恒温柜供电，保障基站设备正常运转时蓄电池 恒温柜内仍在23°C 25°C之间。鉴于以往通信基站内已安装的机房空调温度厂家设定最高只能到30°C，为解决这 一问题，本发明在恒温柜控制器中设置了可联动控制机房空调的电路，直接测温控制机房 空调，使机房空调可设定32°C，超过时启动降温。本发明的技术方案是对蓄电池组和基站 设备分别控制降温，基站蓄电池组放入恒温柜给予23°C 25°C恒温环境，而整个基站内的 通信设备环境温度32°C以上即可，采用基站空调可设定32°C，机房超温时启动空调，采用 这种方法可节约50%的市电电费，若采用风光电互补给恒温柜供电，又可使空调电费节约 90%以上。
图1是本发明所述蓄电池智能恒温柜的结构示意图。图2是图1的A-A向结构示意图。图3是蓄电池智能恒温柜前盖板的示意图(图1的B向视图)。图4是该恒溫柜侧板通风管的示意图(图2的C向视图)。图5是该蓄电池智能恒溫柜的工作原理图。图6是最大功率点跟踪光伏控制器一个实施例结构的电路图。图7是最大功率点跟踪光伏控制器的控制策略示意图。
图8是最大功率点跟踪光伏控制器中的电压采样电路。图9是最大功率点跟踪光伏控制器中的电流采样电路。图中各标号的名称分别为1-恒温柜上保温盖，2-小型空调室内机，3-蓄电池组， 4_排风扇，5-百叶窗孔，6-恒温柜右侧保温板，7-百叶窗孔，8-进风扇，9-防尘网，10-相变 蓄能材料盒，11-恒温柜保温底盖，12-相变蓄能材料盒，13-百叶窗孔，14-进风扇，15-室 外进风管，16-防尘网，17-恒温柜左侧保温板，18-室外排风管，19-百叶窗孔，20-排风扇， 21-恒温柜保温板连结支架，22-小型空调室外机，23-小型空调机管道电缆，24-机房墙体， 25-恒温柜前保温板，26-恒温柜智能控制器，27-恒温柜后保温板，28-恒温柜控制器显示 屏，29-恒温柜控制器按钮，30-防尘网，31-防尘网，32-太阳能电池板，33-最大功率点跟 踪(MPPT)光伏控制器，34-智能控制器，35-DC/AC逆变器，36-风力发电机，37-风力机控制 器，38-开关电源AC/DC，39-直流设备，40-交流设备，41-基站空调。
具体实施例方式以下结合附图对本发明内容做进一步说明，但本发明的具体实施形式并不仅限于 下述的实施例。参见图1 4，本发明所述的基站蓄电池智能恒温柜由恒温柜上保温盖1、恒温柜 左、右侧保温板17、6、恒温柜保温底盖11、后保温板27、前保温板25通过连结支架21组成 拼装式恒温柜体，拼装方式可在基站现场施工，有利运输，降低成本。左侧保温板17上安装 有室外排风管18和室外进风管15，排风管18和进风管15穿过机房墙体24伸出机房外， 在排风管18和进风管15管口处均装有防尘网30、31，左侧室外排风管18通道内安装排风 扇20。左侧室外进风管15通道内安装进风扇14和防尘网16。小型空调室内机2安装在 恒温柜后保温板27上，通过管道电缆23将室内机2与小型空调室外机22相连，恒温柜右 侧保温板6上安装进风扇8、排风扇4和防尘网9，恒温柜内安装蓄电池组3，柜内底部装相 变蓄能材料盒10、12，恒温柜前保温板25上装有智能控制器26，智能控制器26上设置有显 示屏28和控制按钮29。需特别指出的是蓄电池恒温柜的大小根据基站蓄电池组的外形尺 寸确定若干规格，柜内蓄电池组也可以是一组，也可以是两组以上，恒温柜可以是组合柜， 可在基站现场组装，也可以是带活动门的整体柜，整体柜在工厂装配好后于施工现场安装。该基站蓄电池智能恒温柜中采用光伏最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装 置的工作原理结构如图5所示，它由太阳能电池板32、风力发电机36、最大功率点跟踪 (MPPT)光伏控制器33、风力机控制器37、智能控制器34、DC/AC逆变器35、带温度传感器的 恒温柜控制器26组成，其中太阳能电池板32和风力发电机36的输出端分别经光伏控制器 33和风力机控制器37接至智能控制器34的输入端，智能控制器34的输出端依次经DC/AC 逆变器35与恒温柜控制器26的输入端联接，恒温柜控制器26的输出端分别与小型空调机 2、22及各排风扇4、20和进风扇8、14的电源开关输入端联接，智能控制器34的充放电输 入/输出端同时与蓄电池组3的放充电输出/输入端联接。工作中太阳能电池板32发电 是通过具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器33向恒温柜供电，风力发电机36也通过风 力机控制器37向恒温柜供电，这里重点说明具有最大功率点跟踪即MPPT功能的光伏控制 器33的电路设计。参见图6 图9，最大功率点跟踪(MPPT)光伏控制器33由电压采样电路、电流采样电路和内设乘法器和比较器的微控制器组成，电压采样电路和电流采样电路的输出端通 至微控制器内乘法器的输入端，乘法器输出的当前功率经与微控制器内存的前一时刻记忆 功率在比较器中进行比较后输接至智能控制器27的输入端。MPPT伏控制器是太阳能电池 发电系统中的重要部件，在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池阵列输出功率 也会变化，但是存在一个最大功率点以及与最大功率点相应的电压和电流，当工作环境变 化时，特别是日光照度和环境温度变化时，太阳能电池阵列的输出特性曲线也随之变化，与 之相应的最大功率点也随之改变，MPPT必须随时检测阵列输出状态的变化，根据智能的控 制策略判断最大功率点的位置，调整阵列的工作电压跟踪最大功率点电压，由此实现MPPT 的功能。因此MPPT光伏控制器不仅是一个高效率的DC/DC转换器，更是一个智能的控制系 统，它能使太阳能电池阵列的输出功率增加约19% 35%。图7示出光伏控制器控制策略， 光伏控制器需要及时准确地采样蓄电池当前的充电电压和充电电流，两者经过乘法器相乘 得到当前的充电功率，与前一时刻的记忆充电功率进入比较器相比较，调节PWM占空比，从 而控制光伏电池始终工作在最大功率点。在图6示出的硬件设计原理结构中，由于光伏 电池的输出特性呈非线性，且变换幅度较大，所以使用单端反激式变换器(反激式开关电 源)，该变换器由升降压变换器加隔离变压器推演而来，能够简单高效地提供直流输出，其 中微控制器采用MC68HC08SR12微处理器，使用A/D模块采样电源的输出电流和输出电压， 继而调节PWM占空比，最终实现光伏电池的最大功率输出。MPPT控制策略的效果好坏直接 取决于电压和电流的采样是否精确。图8示出该光伏控制器的电压采样电路，它采用光耦 PC817和三端稳压管TL431相配合。TL431是一种可编程稳压管，当变压器的次级输出电压 UOUT变化时，光耦的输出电压随之变化，A/D会采样到当前的充电电压。图9示出该光伏控 制器的电流采样电路，由它对采样电阻Rsam两端的电压进行采样，并使用差分式运算放大 器LM358放大输出到MCU的A/D采样端，从而得到主电路中的电流值。由于信号需要精确 采样，并且与电源隔离，因此使用线性光耦HCNR200。另外单片机及周边电路的用电可直接 通过蓄电池隔离变压得到，系统无须外部电源供电，十分方便。由于太阳光强和环境温度的 变化是一个缓慢的过程，故参数采样无须高实时性，每隔几秒钟采样一次即可满足要求。产 生中断的时间间隔是可以调整的，初期较短，可以迅速逼近最大功率点；后期较长，防止系 统在最大功率点附近振荡。为防止系统误判断，每次控制比较，均进行3次的结果一致时， 才实施相应的控制策略，否则重新采样比较，这样便最大限度地保证了系统的正常运行。
本发明实际应用结构中，智能控制器34可采用型号为JTLTK4820的器件，DC/AC逆 变器35可采用型号为KEDA48V300的器件，恒温柜控制器26可采用型号为JTLHWG4810的 器件，风力机控制器37可采用型号为JTLFK4820的器件。
权利要求
1.一种最大功率点跟踪的风光电互补供电基站蓄电池智能恒温柜，包括设置在基站机 房室内的由上保温盖(1)、保温底盖(11)、前、后保温板(25、27)和左、右侧保温板(17、6) 组成的柜体，柜体内放有一组或多组蓄电池组(3)，其特征在于在柜体内设有由采用光伏 最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装置控制驱动的小型空调机(2、22)，在柜体两侧保 温板(6、17)上对称各开有两个百叶窗孔(5、7、13、19)，其中的一侧百叶窗孔(5、7)经风管 与基站室内联通，另一侧百叶窗孔(13、19)经风管通出基站室外，在两侧窗孔上分别装有 一个排风扇(4、20)和一个进风扇(8、14)，所说的排风扇(4、20)和进风扇(8、14)的均由采 用光伏最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装置控制驱动。
2.根据权利要求1所述的基站蓄电池智能恒温柜，其特征在于采用光伏最大功率点跟 踪功能的风光电互补供电装置由太阳能电池板(32)、风力发电机(36)、最大功率点跟踪光 伏控制器(33)、风力机控制器(37)、智能控制器(34)、DC/AC逆变器(35)、带温度传感器的 恒温柜控制器(26)组成，其中太阳能电池板(32)和风力发电机(36)的输出端分别经最大 功率点跟踪光伏控制器(33)和风力机控制器(37)接至智能控制器(34)的输入端，智能控 制器(34)的输出端依次经DC/AC逆变器(35)与恒温柜控制器(26)的输入端联接，恒温柜 控制器(26)的输出端分别与小型空调机(2,22)及各排风扇(4,20)和进风扇(8,14)的电 源开关输入端联接，智能控制器(34)的充放电输入/输出端同时与蓄电池组(3)的放充电 输出/输入端联接。
3.根据权利要求2所述的基站蓄电池智能恒温柜，其特征是最大功率点跟踪光伏控制 器(33)由电压采样电路、电流采样电路和内设乘法器和比较器的微控制器组成，电压采样 电路和电流采样电路的输出端通至微控制器内乘法器的输入端，乘法器输出的当前功率经 与微控制器内存的前一时刻记忆功率在比较器中进行比较后，调节PWM占空比，微控制器 中比较器的输出端输接至智能控制器(27)的输入端，实现光伏电池的最大功率输出。
4.根据权利要求2所述的基站蓄电池智能恒温柜，其特征是在恒温柜控制器(26)中设 置了可联动控制基站机房空调器的输出电路，直接测温并控制机房空调在大于32°C时启动 降温。
5.根据权利要求2所述的基站蓄电池智能恒温柜，其特征是恒温柜控制器(26)具有 柜内、基站室内和基站室外三组温度传感器，当传感器测得柜内温度大于25°C且基站室内 温度小于25°C时，或当测得柜内温度小于23°C且基站室内温度大于23°C时，恒温柜控制 器(26)驱动与基站室内联通的风扇(4、8)工作，当传感器测得柜内和基站室内温度均大 于25°C且基站室外温度小于25°C时，或当测得柜内和基站室内温度均小于23°C且基站室 外温度大于23°C时，恒温柜控制器(26)驱动与基站室外联通的风扇(14、20)工作，当传感 器测得柜内、基站室内和基站室外温度均大于25°C时，或当测得柜内、基站室内和基站室外 温度均小于23°C时，恒温柜控制器(26)驱动小型空调机(2、22)工作，将柜内温度调节到 23°C 25°C之间。
6.根据权利要求1所述的基站蓄电池智能恒温柜，其特征是在柜体内安装有相变蓄能 材料盒(10、12)。
7.根据权利要求1所述的基站蓄电池智能恒温柜，其特征是在恒温柜控制器(26)中设 有可定时控制排风扇(4、20)和进风扇(8、14)工作的定时开关。
8.根据权利要求1所述的基站蓄电池智能恒温柜，其特征是在各百叶窗孔(5、7、13、19)位于排风扇(4、20)或进风扇(8、14)的外孔处均设有防尘网。
全文摘要
本发明涉及一种使用具有最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装置的通信基站用蓄电池智能恒温柜，包括内放有蓄电池组的柜体，在柜体内设有由采用光伏最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装置控制驱动的小型空调机，在柜体两侧保温板上还设有分别与基站室内和室外联通的两套进出风管道，两套进出风管道的风扇也均由采用光伏最大功率点跟踪功能的风光电互补供电装置控制驱动。工作中，通过风光电互补供电装置的智能控制装置可始终控制柜内温度处于蓄电池所需的最佳环境的23～25℃。本发明的实施既可满足通信基站内的恒温环境又能保证蓄电池使用的最佳环境温度，产品具有结构合理、使用方便、投资少、电能耗费量低、经济效益好等优点。
文档编号H01M10/50GK102005553SQ20101050643
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者张化, 张文迅, 段永涛 申请人:张化, 张文迅