專利名稱：一種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信供電領(lǐng)域，具體涉及供電管理裝置。
背景技術(shù)：
在目前的通信供電領(lǐng)域中，為保證供電的可靠性和降低用電成本，常常接入多種類型的供電設(shè)備為通信裝置供電，同時(shí)接入的供電設(shè)備類型主要有市電供電設(shè)備、油機(jī)發(fā)電設(shè)備、風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備和太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。然而目前現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)每種 類型的供電設(shè)備都采用獨(dú)立的控制裝置進(jìn)行獨(dú)立控制和管理，各類供電設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和信息無(wú)法交互，因此不能實(shí)現(xiàn)供電平衡，用電成本高昂，穩(wěn)定性也較差。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供ー種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，該裝置可根據(jù)通信負(fù)載電功率的大小及各類供電設(shè)備的接入優(yōu)先級(jí)、混合供電設(shè)備、蓄電池和負(fù)載的工作狀態(tài)等條件參數(shù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行供電管理，以降低用電成本，減少通信設(shè)備的斷服幾率。本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案如下ー種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，該裝置由以單片機(jī)為核心構(gòu)成的控制單元和外圍電路組成，其特征在于，所述的外圍電路由分別與所述單片機(jī)的I/o ロ連接的供電設(shè)備輸出電壓采樣単元、負(fù)載電流采樣單元、蓄電池電壓采樣單元、連接主控計(jì)算機(jī)的RS232通信接ロ、連接以太網(wǎng)的SPI總線接ロ、連接告警及顯示設(shè)備的CAN總線接ロ、RS485通信接口和電子開關(guān)組件組成；其中，所述的供電設(shè)備為市電供電設(shè)備、油機(jī)發(fā)電設(shè)備、風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備和太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備;所述的RS485通信接ロ分別連接所述油機(jī)發(fā)電設(shè)備的油機(jī)調(diào)速電路和所述風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備的剎車控制電路的通信接ロ；所述的電子開關(guān)組件由4個(gè)電子開關(guān)組件組成；其中，每ー電子開關(guān)分別串接于相應(yīng)的供電設(shè)備的電壓輸出回路，控制端分別所述單片機(jī)的I/o ロ連接。上述供電管理裝置，其中所述的供電設(shè)備輸出電壓采樣單元為一同相差動(dòng)放大電路，其中，供電設(shè)備輸出電壓經(jīng)整流、分壓后，分壓點(diǎn)的正極經(jīng)濾波后連接于同相差動(dòng)放大電路的同相輸入端，負(fù)極經(jīng)濾波后連接于同相差動(dòng)放大電路的反相輸入端，同相差動(dòng)放大電路的輸出端經(jīng)濾波后連接于所述單片機(jī)的帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O ロ。上述供電管理裝置，其中所述的負(fù)載電流采樣單元為兩級(jí)的反相差動(dòng)放大電路串聯(lián)構(gòu)成，其中，負(fù)載電流采樣電阻的正電壓端經(jīng)濾波后連接于前級(jí)反相差動(dòng)放大電路的反相輸入端，負(fù)載電流采樣電阻的負(fù)電壓端經(jīng)濾波、分壓后連接于前級(jí)反相差動(dòng)放大電路的同相輸入端，后級(jí)反相差動(dòng)放大電路的輸出端經(jīng)濾波后連接于所述單片機(jī)的帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O ロ。[0011]上述供電管理裝置，其中所述的蓄電池電壓采樣單元為一雙比較器與光電耦合器構(gòu)成的隔離型窗ロ電壓電壓比較電路，蓄電池的正極分別連接至該電路的上電壓窗ロ比較器的同相輸入端和下電壓窗ロ比較器的反相輸入端，兩比較器的輸出端經(jīng)限流電阻連接至光電ニ極管的陽(yáng)極，光電ニ極管的陰極接地，光電三極管的集電極連接單片機(jī)的I/o ロ。本實(shí)用新型所述的供電管理裝置的改進(jìn)方案是，其中所述的電子開關(guān)由功率場(chǎng)效應(yīng)管和串接在其漏極上的ニ極管組成。上述改進(jìn)方案，當(dāng)所述的供電設(shè)備為交流供電設(shè)備時(shí)，所述的ニ極管在回路中起整流作用，所述的供電設(shè)備為直流供電設(shè)備時(shí)，所述的ニ極管在回路中起到防反灌作用。本實(shí)用新型所述的ー種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，由于通過(guò)控制單元、各類信號(hào)采樣單元和通信接ロ即可在不同類型供電設(shè)備 完成參數(shù)采集和供電控制，在提高了整個(gè)混合供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時(shí)，還可最大程度的保證了綠色能源的利用，降低了用電成本，實(shí)現(xiàn)了各類供電設(shè)備的智能管理。

圖I為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的混合供電管理裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的原理框圖；圖3為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的控制單元電路原理圖；圖4為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的電子開關(guān)電路原理圖；圖5為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的供電設(shè)備輸出電壓采樣單元電路原理圖；圖6為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的負(fù)載電流采樣單元電路原理圖；圖7為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的蓄電池電壓采樣單元電路原理圖；圖8為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的RS232通信接ロ電路原理圖；圖9為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的RS485通信接ロ電路原理圖；圖10為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的SPI總線接ロ電路原理圖；圖11為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的CAN總線接ロ電路原理圖；圖12為本實(shí)用新型所述的通信領(lǐng)域混合供電管理裝置一個(gè)實(shí)施例的控制裝置エ作流程圖。
具體實(shí)施方式
[0026]參見圖I和圖2，本實(shí)施例的混合供電管理裝置為應(yīng)用于ー不間斷供電的混合供電通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)將太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備、風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備、市電供電設(shè)備和油機(jī)發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電壓通過(guò)各類供電設(shè)備對(duì)應(yīng)的開關(guān)變換器轉(zhuǎn)換為通信用標(biāo)準(zhǔn)直流電壓為通信設(shè)備供電，同時(shí)為備用蓄電池充電。本實(shí)施例的混合供電管理裝置由控制單元和外圍電路組成，其中，外圍電路由分別與所述單片機(jī)的I/o ロ連接的供電設(shè)備輸出電壓采樣単元、負(fù)載電流采樣單元、蓄電池電壓采樣單元、連接主控計(jì)算機(jī)的RS232通信接ロ、連接以太網(wǎng)的SPI總線接ロ、連接告警及顯示設(shè)備的C AN總線接ロ、RS485通信接口和電子開關(guān)組件組成。參見圖3，該裝置的控制單元由ST公司生產(chǎn)型號(hào)為STM32F103VE的ARM32型單片機(jī)Ul及其外圍電路構(gòu)成，其內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器的I/O ロ分別連接至各供電設(shè)備輸出電壓采樣単元、負(fù)載電流采樣單元、蓄電池電壓采樣單元。參見圖2，本例中的電子開關(guān)組件由4個(gè)電子開關(guān)組成，分別串設(shè)于太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備、風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備、市電供電設(shè)備和油機(jī)發(fā)電設(shè)備的電壓輸出回路，控制端分別所述單片機(jī)的I/o ロ連接。參見圖4，以其中第I路電子開關(guān)為例，所述的電子開關(guān)由功率場(chǎng)效應(yīng)管Ql和串接在其漏極上的ニ極管Dl以及串在其柵極上的限流電阻R3組成；為了提高驅(qū)動(dòng)能力，功率場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極與單片機(jī)Ul的I/O ロ之間增設(shè)有由三極管Vl和電阻Rl和R2組成的驅(qū)動(dòng)電路，串接有ニ極管Dl的漏極和源極構(gòu)成的主回路串聯(lián)于相應(yīng)供電設(shè)備與對(duì)應(yīng)的開關(guān)變換器間的電力回路中。參見圖2，本例中的供電設(shè)備輸出電壓采樣單元為4組，分別采集太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備、風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備、市電供電設(shè)備和油機(jī)發(fā)電設(shè)備的輸出電壓。參見圖5，每ー供電設(shè)備輸出電壓米樣單兀為一由運(yùn)放U17及其外圍電路構(gòu)成的同相差動(dòng)放大器。其中，供電設(shè)備輸出電壓的正電壓端經(jīng)電阻Rl55和電容Cl38濾波后，再由電阻Rl56、Rl57分壓，分壓點(diǎn)連接至運(yùn)放U17的同相輸入端，供電設(shè)備輸出電壓的負(fù)電壓端經(jīng)電阻R123、R124和電容C97濾波后，連接至運(yùn)放U17的反相輸入端，同相輸入端與反相輸入端之間跨接兩只反向并聯(lián)的ニ極管D9和D10，運(yùn)放U17的輸出端經(jīng)電阻R126電容C144濾波、ニ極管Dll和D12嵌位后連接至單片機(jī)Ul帶A/D轉(zhuǎn)換器的I/O ロ PC0。參見圖6，本實(shí)施例中的混合供電管理裝置的負(fù)載電流采樣單元為一由前級(jí)運(yùn)放U19A和后級(jí)運(yùn)放U19B及其外圍電路構(gòu)成的兩級(jí)反相差動(dòng)放大電路。其中，負(fù)載電流采樣電阻的負(fù)電壓端經(jīng)電阻R75、R103和電容C69濾波后連接至前級(jí)運(yùn)放U19A的反相輸入端，負(fù)載電流采樣電阻的正電壓端經(jīng)電阻R76和電容C86濾波后，再由電阻R105和RllO分壓，分壓點(diǎn)連接至前級(jí)運(yùn)放U19A的同相輸入端，前級(jí)運(yùn)放U19A的輸出端經(jīng)電阻R116連接至后級(jí)運(yùn)放U19B的反相輸入端，后級(jí)運(yùn)放U19B的同相輸入端連接至分壓電阻R117與分壓電阻R119間的分壓點(diǎn)上，后級(jí)運(yùn)放U19B的輸出端經(jīng)電阻R122電容C96濾波、ニ極管D7和D8嵌位后連接至單片機(jī)Ul帶A/D轉(zhuǎn)換器的I/O ロ PC2。參見圖7，本實(shí)施例中的混合供電管理裝置的蓄電池電壓采樣單元為一由光電耦合器U5、雙比較器U8C和U8D及其外圍電路組成的窗ロ電壓比較器。其中，U8C及電阻R92、R108組成上窗ロ電壓比較器，R92和R108分壓作為上電壓基準(zhǔn)，分壓點(diǎn)連接至比較器U8C的反相輸入端，U8D及電阻R83、R106組成下窗ロ電壓比較器，R83和R106分壓作為下電壓基準(zhǔn)，分壓點(diǎn)連接至比較器U8D的同相輸入端，比較器U8C同相輸入端與U8D的反相輸入端連接后與蓄電池的正極相連，比較器U8C的輸出端與U8D的輸出端連接后經(jīng)電阻Rl 14連接至光電耦合器U5中的光電ニ極管的陽(yáng)極，光電ニ極管的陰極連接負(fù)電壓源VSS，光電三極管的集電極經(jīng)電阻R120連接至正電源VCC33，同時(shí)光電三極管的集電極與單片機(jī)Ul的I/Oロ PC5連接。本實(shí)施例所述混合供電管理裝置的通信接ロ包括RS232通信接ロ、RS485通信接ロ、SPI總線接口和CAN總線接ロ組成，其中，參見圖8，RS232通信接ロ由RS232通信控制芯片Nll及其外圍電路構(gòu)成，單片機(jī)Ul的I/O ロ PA9和PAlO通過(guò)光電耦合器N12和N13分別與RS232通信控制芯片Nll收發(fā)引腳Tlin和Rlout連接，并通過(guò)RS232通信 控制芯片Nll的Tlout和Rlin引腳與計(jì)算機(jī)的串ロ連接，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信；參見圖9，RS485通信接ロ由RS485通信控制芯片N8及其外圍電路構(gòu)成，單片機(jī)Ul的I/O ロ PB10、PB11和PE15通過(guò)光電耦合器N7、N9和NlO分別與RS485通信控制芯片N8的引腳R0、DI和RE連接，并通過(guò)RS485通信控制芯片N8的A和B引腳與各類混合供電設(shè)備及開關(guān)變換器的功率調(diào)節(jié)電路的通信接ロ連接，實(shí)現(xiàn)與各類混合供電設(shè)備及開關(guān)變換器的功率調(diào)節(jié)電路之間的通信；參見圖10，SPI總線接ロ為單片機(jī)Ul內(nèi)置的SPI總線接ロ，單片機(jī)的SPI總線接ロ PA4、PA5、PA6和PA7經(jīng)SPI以太網(wǎng)控制芯片U9實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信；參見圖11，CAN總線接ロ由CAN總線控制芯片N3及其外圍電路構(gòu)成，單片機(jī)Ul的I/O ロ PAll和PA12分別通過(guò)光電耦合器NI和N6與CAN總線控制芯片N3的引腳RXD和TXD連接，并通過(guò)CAN總線控制芯片N3的CANH和CANL引腳與告警設(shè)備及顯示設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)與告警設(shè)備和顯示設(shè)備間的通信。參見圖2和圖12本實(shí)用新型所述混合供電管理裝置的工作原理及流程如下A)當(dāng)裝置啟動(dòng)工作后，單片機(jī)Ul即利用蓄電池電壓采樣單元和負(fù)載電流采樣單元檢測(cè)蓄電池的電壓及通信負(fù)載的電流，若蓄電池電壓正常，則蓄電池電壓采樣單元發(fā)送高電平至單片機(jī)U1，反之，若蓄電池電壓過(guò)高或過(guò)低，則蓄電池電壓采樣單元輸出低電平，單片機(jī)Ul則記錄對(duì)應(yīng)故障并返回；若通信負(fù)載亦無(wú)故障，則單片機(jī)Ul輸出高電平打開電子開關(guān)，接入相應(yīng)供電設(shè)備，如有故障，則記錄對(duì)應(yīng)故障并返回；B)對(duì)于有故障的設(shè)備則記錄故障并返回，對(duì)于無(wú)故障的供電設(shè)備，則按照以下優(yōu)先順序打開對(duì)應(yīng)的電子開關(guān)接入太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備、風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備、市電供電設(shè)備、油機(jī)發(fā)電設(shè)備；當(dāng)接入風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備時(shí)，如單片機(jī)Ul通過(guò)供電設(shè)備輸出電壓采樣單元檢測(cè)到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備輸出電壓持續(xù)過(guò)高，則判定為風(fēng)カ過(guò)大，為防止高壓導(dǎo)致設(shè)備損壞，單片機(jī)Ul則通過(guò)RS485串行接ロ輸出剎車指令，使風(fēng)カ發(fā)電剎車裝置啟動(dòng)工作，降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出電壓；當(dāng)接入油機(jī)發(fā)電設(shè)備時(shí)，如單片機(jī)Ul通過(guò)負(fù)載電流采樣單元檢測(cè)到通信負(fù)載電流較低時(shí)，而此時(shí)油機(jī)發(fā)電設(shè)備調(diào)速控制裝置經(jīng)RS485串行接ロ發(fā)來(lái)的油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)顯示油機(jī)轉(zhuǎn)速較高吋，則單片機(jī)Ul則通過(guò)RS485串行接ロ輸出調(diào)速指令，降低油機(jī)轉(zhuǎn)速，使得油機(jī)輸出功率與負(fù)載匹配；反之如單片機(jī)檢測(cè)到油機(jī)發(fā)電設(shè)備對(duì)應(yīng)的開關(guān)變換器輸出功率較高，而油機(jī)供電設(shè)備調(diào)速控制裝置經(jīng)RS485串行接ロ發(fā)來(lái)的油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)顯示油機(jī)轉(zhuǎn)速較低，油機(jī)發(fā)電設(shè)備輸出功率不能滿足負(fù)載需求時(shí)，單片機(jī)Ul則通過(guò)RS485串行接ロ輸出調(diào)速指令，提高油機(jī)轉(zhuǎn)速，加大油機(jī)發(fā)電設(shè)備的輸出功率。在供電設(shè)備無(wú)故障的前提下，當(dāng)多個(gè)供電設(shè)備接入時(shí)，則單片機(jī)Ul按照以下規(guī)則通過(guò)RS485串行接ロ向開關(guān)變換器的功率調(diào)節(jié)電路發(fā)出輸出功率調(diào)節(jié)指令使各供電設(shè)備的輸出負(fù)荷率盡可能滿足以下條件 太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備負(fù)荷率 > 風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備負(fù)荷率 > 市電供電設(shè)備負(fù)荷率率 > 油機(jī) 發(fā)電設(shè)備負(fù)荷。
權(quán)利要求1.ー種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，該裝置由以單片機(jī)為核心構(gòu)成的控制單元和外圍電路組成，其特征在于，所述的外圍電路由分別與所述單片機(jī)的I/o ロ連接的供電設(shè)備輸出電壓采樣單元、負(fù)載電流采樣單元、蓄電池電壓采樣單元、連接主控計(jì)算機(jī)的RS232通信接ロ、連接以太網(wǎng)的SPI總線接ロ、連接告警及顯示設(shè)備的CAN總線接ロ、RS485通信接ロ和電子開關(guān)組件組成；其中， 所述的供電設(shè)備為市電供電設(shè)備、油機(jī)發(fā)電設(shè)備、風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備和太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備； 所述的RS485通信接ロ分別連接所述油機(jī)發(fā)電設(shè)備的油機(jī)調(diào)速電路和所述風(fēng)カ發(fā)電設(shè)備的剎車控制電路的通信接ロ； 所述的電子開關(guān)組件由4個(gè)電子開關(guān)組件成；其中，每ー電子開關(guān)分別串接于相應(yīng)的供電設(shè)備的電壓輸出回路，控制端分別所述單片機(jī)的I/O ロ連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，其特征在于，所述的供電設(shè)備輸出電壓米樣單兀為一同相差動(dòng)放大電路，其中，供電設(shè)備輸出電壓經(jīng)整流、分壓后，分壓點(diǎn)的正極經(jīng)濾波后連接于同相差動(dòng)放大電路的同相輸入端，負(fù)極經(jīng)濾波后連接于同相差動(dòng)放大電路的反相輸入端，同相差動(dòng)放大電路的輸出端經(jīng)濾波后連接于所述單片機(jī)的帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，其特征在干，負(fù)載電流采樣単元為兩級(jí)的反相差動(dòng)放大電路串聯(lián)構(gòu)成，其中，負(fù)載電流采樣電阻的正電壓端經(jīng)濾波后連接于前級(jí)反相差動(dòng)放大電路的反相輸入端，負(fù)載電流采樣電阻的負(fù)電壓端經(jīng)濾波、分壓后連接于前級(jí)反相差動(dòng)放大電路的同相輸入端，后級(jí)反相差動(dòng)放大電路的輸出端經(jīng)濾波后連接于所述單片機(jī)的帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O ロ。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，其特征在于，蓄電池電壓采樣單元為一雙比較器與光電耦合器構(gòu)成的隔離型窗ロ電壓比較電路，蓄電池的正極分別連接至該電路的上電壓窗ロ比較器的同相輸入端和下電壓窗ロ比較器的反相輸入端，兩比較器的輸出端經(jīng)限流電阻連接至光電ニ極管的陽(yáng)極，光電ニ極管的陰極接地，光電三極管的集電極連接單片機(jī)的I/O ロ。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4之一所述的ー種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，其特征在于，所述的電子開關(guān)由功率場(chǎng)效應(yīng)管和串接在其漏極上的ニ極管組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種通信領(lǐng)域混合供電管理裝置，該裝置由以單片機(jī)為核心構(gòu)成的控制單元和外圍電路組成，其特征在于，所述的外圍電路由分別與所述單片機(jī)帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O口連接的供電設(shè)備輸出電壓采樣單元、負(fù)載電流采樣單元、蓄電池電壓采樣單元、連接主控計(jì)算機(jī)的RS232通信接口、連接以太網(wǎng)的SPI總線接口、連接告警及顯示設(shè)備的CAN總線接口、連接油機(jī)發(fā)電設(shè)備的油機(jī)調(diào)速電路及所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的剎車控制電路的RS485通信接口和電子開關(guān)組件組成。本實(shí)用新型可根據(jù)通信負(fù)載電功率的大小及各類供電設(shè)備的接入優(yōu)先級(jí)、混合供電設(shè)備、蓄電池和負(fù)載的工作狀態(tài)等條件參數(shù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行供電管理，以降低用電成本，減少通信設(shè)備的斷服幾率。
文檔編號(hào)H02J9/00GK202444310SQ201220016329
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者伍開勇, 張明杰, 梁浩楊, 陳祥蘭 申請(qǐng)人:廣州市乾威能源技術(shù)有限公司