專利名稱：光風油dc-dc通信電源自動切換及智能穩(wěn)壓控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通信站點使用的通信電源，具體地說，它是一種光風油DC-DC
通信電源自動切換及智能穩(wěn)壓控制器。[0002]
背景技術：
已有的通信站點都是在無人值守的情況下工作的，為了節(jié)能，通信站點都配有光電池(簡稱PV)、風力發(fā)電機(簡稱風機)和燃油發(fā)電機(簡稱油機)，其中光能、風能作為綠色能源，具有無污染、無噪音、取之不竭、用之不盡的優(yōu)點，但它們都會受到氣候條件的限制，不能保證在任何情況下隨時取用，為了保證通信站點的不間斷供電，油機可作為光能和風能無法利用時的補充能源。在光電池、風機和油機三種電源中，光電池以其完美的靜態(tài)運行模式(無可動件、無噪音、無磨損、無污染)和壽命長(有效使用期25年)、免維護等優(yōu)良特性作為首選能源，風機雖不耗能、但存在運動磨損而位居第二，油機又耗燃油、又存在氣體污染和噪音，只能作為末選能源。如何完成上述能源的優(yōu)選是目前本領域待解決的問題。再有，風機在不使用時，常隨著風力轉(zhuǎn)動，增加了機械磨損，使設備產(chǎn)生無謂的損耗。[0004]
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對已有技術中的問題，提供一種光風油DC-DC通信電源自動切換及穩(wěn)壓智能控制器，用它完成三種電源的擇優(yōu)切換，同時，還用它制動風機，以防止風機在不工作時的無謂機械磨損。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下 它具有光電池的DC-DC轉(zhuǎn)換器、一個風機的DC-DC轉(zhuǎn)換器、一個油機的DC-DC轉(zhuǎn)換器，并由所述各轉(zhuǎn)換器和一個蓄電池連接構成一個多電源并聯(lián)供電的負載回路，在所述光電池的電力輸出端接有光電池的輸出電壓和電流采集器，在所述風機的電力輸出端接有風機的輸出電壓和電流采集器，在所述負載回路的電源輸出端上接有一個輸出電壓采集器；它具有一個信號處理器，主要用于控制三個電源的DC-DC轉(zhuǎn)換、光風油三個電源的擇優(yōu)切換、光電池工作時的最大功率跟蹤調(diào)節(jié)、風機工作時的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)、油機工作時的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)和油機的工作計時；所述光電池電壓和電流采集器和風機電壓和電流采集器及輸出電壓采集器的輸出端分別與信號處理器的信號輸入端口相接；所述信號處理器的光電池最大功率跟蹤調(diào)節(jié)輸出端通過一個斬波驅(qū)動器與光電池DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出功率控制端相接，所述信號處理器的風機穩(wěn)壓調(diào)節(jié)輸出端通過一個斬波驅(qū)動器與風機DC-DC轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)壓控制端相接，所述信號處理器的油機穩(wěn)壓調(diào)節(jié)輸出端通過一個斬波驅(qū)動器與油機DC-DC轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)壓控制端相接，所述信號處理器的油機啟停信號輸出端通過光電耦合器與油機的啟停控制端相接，所述的信號處理器的蓄電充放電控制輸出端與蓄電池充放電控制電路的控制端相接。 本實用新型進一步改進的技術方案如下 在所述風機的電力輸出端上并聯(lián)一個風機的軟制動支路，該支路由整流卸荷器和一個大功率開關管串聯(lián)構成，所述的大功率開關管的基極控制端通過一個斬波驅(qū)動器與信號處理器的風機制動控制輸出端相接。[0010] 通過上述技術方案可以看出，本控制器采用了一個信號處理器系統(tǒng)，該系統(tǒng)設置
了光電池和風機輸出功率的采集器，使系統(tǒng)可以根據(jù)氣候的變化得知這兩種能源的供電能力，從而實現(xiàn)了光、風、油三種能源的擇優(yōu)切換。本實用新型的進一步改進是增加了風機的軟制動器，在風機不工作時由系統(tǒng)自動對它進行制動，減少了它的機械磨損，延長了使用壽

圖1、本實用新型的原理方框圖。[0012] 圖2、本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式參見圖1、2，通訊站點都設有光電池16、風機17、油機18三個電源。本控制器需要完成三個電源的DC-DC轉(zhuǎn)換、光、風、油三個電源的擇優(yōu)切換、光電池工作時的最大功率跟蹤調(diào)節(jié)、風機工作時的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)、油機工作時的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)和油機的工作計時、各電源工作時的過壓、過流保護等功能。 本控制器包括接在這三個電源的輸出端的電光池DC-DC轉(zhuǎn)換器3 、風機DC-DC轉(zhuǎn)換器12、油機DC-DC轉(zhuǎn)換器15，并由該三個轉(zhuǎn)換器和一個蓄電池19連接構成一個多電源并聯(lián)的負載20的供電回路。 本控制器還具有一個信號處理器1。在所述光電池16的電力輸出端接有光電池的輸出電壓和電流采集器6、7 (簡稱PV電壓和電流采集器)，該采集器的輸出端與單片機的INB1、INB2輸入端相接，單片機根據(jù)它們所采集信號可以實時檢測到光電池的輸出功率，同理，在所述風機17的電力輸出端接有風機的輸出電壓和電流采集器8、9，該采集器的輸出端與單片機的INBO、 INB4輸入端相接，用于對風機輸出功率的實時檢測。在所述負載回路的電源輸出端上接有一個輸出電壓采集器2，它的輸出端與單片機的INA0輸入端相接，用于對輸出電壓的實時檢測。所述的單片機1的內(nèi)部集成有A/D換轉(zhuǎn)器和斬波器，A/D轉(zhuǎn)換器接在單片機的輸入端口 ，它將各采集器給出的電壓、電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入單片機，斬波器接在單片機的輸出端口 ，它將根據(jù)單片機的指令為各DC-DC轉(zhuǎn)換器提供斬波信號，單片機可以通過改變各斬波信號的占空比實現(xiàn)對DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出功率的調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。 所述單片機的光電池最大功率跟蹤調(diào)節(jié)輸出端P麗IO通過斬波驅(qū)動器3-1與光電池DC-DC轉(zhuǎn)換器3的功率控制端(即大功率開關管T3、 T5的基極)相接；所述單片機的風機穩(wěn)壓調(diào)節(jié)輸出端P麗7通過斬波驅(qū)動器12-1與風機DC-DC轉(zhuǎn)換器12的穩(wěn)壓控制端(即大功率開關管Tl、 T2的基極)相接；所述單片機的油機穩(wěn)壓斬波調(diào)節(jié)輸出端P麗8通過斬波驅(qū)動器15-1與油機DC-DC轉(zhuǎn)換器15的穩(wěn)壓控制端相接。所述單片機的油機啟停輸出端Testl、 Test2(66、67腳)通過光電耦合器13、 14與油機的啟?？刂贫讼嘟?；所述單片機的蓄電池充放電控制輸出端I/O與蓄電池充放電控制電路5的控制端相接。[0017] 為了使風機在不工作時停止轉(zhuǎn)動，本控制器在所述風機17的電力輸出端上并聯(lián)一個軟制動支路，該支路由整流卸荷器4和一個大功率開關管10串聯(lián)構成，所述的大功率開關管10的基極控制端通過一個斬波驅(qū)動器11與單片機的風機制動控制輸出端P麗12相接。當單片機通過P麗12端輸出斬波信號時，相當于接通軟制動支路，這時，風機產(chǎn)生電能可消耗在整流卸荷器4上，從而產(chǎn)生制動力矩而使風機停轉(zhuǎn)，同時，單片機還可以根據(jù)風力的大小，調(diào)節(jié)P麗12端斬波信號的占空比，使整流卸荷器4輸出相應大小的制動力矩。[0018] 本控制器的工作過程如下 —、若開機時為晴天，單片機通過光電池(簡稱PV)輸出端電壓和電流的采集得知光電池具備正常供電的能力，則單片機通過P麗IO端輸出斬波信號，使光電池的DC-DC轉(zhuǎn)換器3工作而為負載回路供電和為蓄電池充電，同時，單片機通過P麗12輸出斬波信號，使風機制動不轉(zhuǎn)。在光電池供電的過程中，單片機還隨時調(diào)整P麗10端輸出斬波信號的占空比來進行最大功率跟蹤控制，使光電池輸出的功率始終跟隨負載回路的實際功率值，其控制原理參看在前專利200720032801. 1。 二、如果遇陰雨天，PV電壓低于預定值，單片機通過P麗10端輸出為零來停止光電池的供電。這時單片機根據(jù)風機電力輸出端電壓、電流的采集得知風機是否有供電能力，如果具備供電能力，單片機先通過P麗12端輸出為零來解除風機的制動，然后再通過P麗7端輸出斬波信號，使風機的DC-DC轉(zhuǎn)換器12工作而為負載回路供電和為蓄電池充電。在風機供電的過程中，單片機根據(jù)輸出電壓采集器2所采集電壓進行實時的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，使輸出電壓始終跟隨設置值。 三、如果又陰雨天、又無風，單片機通過P麗IO端和P麗7端輸出為零來停止光電池
和風機的供電，然后又通過其I/0端輸出高電平，使蓄電池充放電控制電路5工作而為負載
供電；當輸出電壓采集器2檢測的蓄電池電壓下降到預定值時，單片機通過66、67腳輸出高
電平，啟動油機18工作，同時，通過P麗8端輸出斬波信號，使油機的DC-DC轉(zhuǎn)換器15工作
而為負載供電和為蓄電池充電，并為油機18計時，當計時時間到時，再改為蓄電池供電。如
此供電，直至太陽能或風能可利用時為止。在油機工作期間，單片機同樣根據(jù)輸出電壓采集
器2所采集的電壓進行實時的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，使輸出電壓始終跟隨設置值。 如此循環(huán)工作，本控制器根據(jù)天氣變化自動進行三種電源的擇優(yōu)切換，使電源系
統(tǒng)工作在最合理、最具安全性的供電狀態(tài)中。
權利要求一種光風油DC-DC通信電源自動切換及穩(wěn)壓智能控制器，其特征是A、它具有光電池(16)的DC-DC轉(zhuǎn)換器(3)、一個風機(17)的DC-DC轉(zhuǎn)換器(12)、一個油機(18)的DC-DC轉(zhuǎn)換器(15)，并由所述各轉(zhuǎn)換器和一個蓄電池(19)連接構成一個多電源并聯(lián)供電的負載回路，在所述光電池的電力輸出端接有光電池的輸出電壓和電流采集器(6、7)，在所述風機的電力輸出端接有風機的輸出電壓和電流采集器(8、9)，在所述負載回路的電源輸出端上接有一個輸出電壓采集器(2)；B、它具有一個信號處理器(1)，主要用于控制三個電源的DC-DC轉(zhuǎn)換、光風油三個電源的擇優(yōu)切換、光電池工作時的最大功率跟蹤調(diào)節(jié)、風機工作時的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)、油機工作時的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)和油機的工作計時；C、所述光電池電壓和電流采集器(6、7)和風機電壓和電流采集器(8、9)及輸出電壓采集器(2)的輸出端分別與信號處理器(1)的信號輸入端口相接；D、所述信號處理器的光電池最大功率跟蹤調(diào)節(jié)輸出端(PWM10)通過一個斬波驅(qū)動器(3-1)與光電池DC-DC轉(zhuǎn)換器(3)的輸出功率控制端相接，所述信號處理器的風機穩(wěn)壓調(diào)節(jié)輸出端(PWM7)通過一個斬波驅(qū)動器(12-1)與風機DC-DC轉(zhuǎn)換器(12)的穩(wěn)壓控制端相接，所述信號處理器的油機穩(wěn)壓調(diào)節(jié)輸出端(PWM8)通過一個斬波驅(qū)動器(15-1)與油機DC-DC轉(zhuǎn)換器(15)的穩(wěn)壓控制端相接，所述信號處理器的油機啟停信號輸出端通過光電耦合器(13、14)與油機的啟?？刂贫讼嘟樱龅男盘柼幚砥鞯男铍姵浞烹娍刂戚敵龆伺c蓄電池充放電控制電路(5)的控制端相接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的光風油DC-DC通信電源自動切換及穩(wěn)壓智能控制器，其特征是在所述風機的電力輸出端上并聯(lián)一個風機的軟制動支路，該支路由整流卸荷器(4)和一個大功率開關管(10)串聯(lián)構成，所述的大功率開關管(10)的基極控制端通過一個斬波驅(qū)動器(U8)與信號處理器的風機制動控制輸出端(P麗12)相接。
專利摘要本實用新型是一種光風油DC-DC通信電源自動切換及智能穩(wěn)壓控制器。它具有一個單片機系統(tǒng)，該系統(tǒng)設置了光電池和風機輸出功率的采集器，使系統(tǒng)可以根據(jù)氣候的變化得知這兩種能源的供電能力，從而實現(xiàn)了光、風、油三種能源的擇優(yōu)切換。本實用新型的進一步改進是增加了風機的軟制動器，在風機不工作時由系統(tǒng)自動對它進行制動，減少了它的機械磨損，延長了使用壽命。
文檔編號G05B15/02GK201522618SQ20092003253
公開日2010年7月7日 申請日期2009年4月13日 優(yōu)先權日2009年4月13日
發(fā)明者余新洛, 王琪, 高健 申請人:余新洛;高健;王琪