新能源供电系统在通信基站中应用的关键技术研究

手机用户越来越多,移动通信新业务也日新月异、层出不穷,网络覆盖也从城市到农村再到边远地区不断拓展。边远地区,特别是能源欠发达地区通信基站的供电问题限制了这一发展。在移动基站配备新能源发电系统,不仅可以解决自身应急供电问题,还可以有效降低系统的资金投入,并且还可以大幅度降低系统的运营成本。文中通过对新能源供电形式、可靠性技术、蓄电池应用和远程监控系统的分析,详细介绍了新能源供电系统在通信基站上的实际应用。

新能源供电系统在通信基站中应用的关键技术研究

在通信基站中使用新能源,可以获得更好的系统的特性,尤其是太阳能和风能等新能源供电系统的使用,使得通信基站有效的 解决了偏远地区的供电线路架线成本高的问题,解决线路容易受到季节导致电压不稳定等问题,由此可见新能源供电系统在通信基站中的 使用不仅节省了成本,也从一定程度上解决技术问题,与普通的供电系统形成一个互补。基于以上情况,新能源供电系统与通信基站应用 过程中技术是重点,为此本文对于新能源源供电系统在通信基站中的关键技术进行一个简要的分析研究。

双输入直流变换器的建模与闭环系统设计

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器(Multiple-Input Converter,MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。采用MIC构成的新能源联合供电系统是一个典型的多输入-多输出耦合系统,因此,闭环系统的设计非常复杂,本文将以双输入Buck变换器为例,进行系统建模以及闭环调节器的设计,使得该系统稳态和动态性能标达到要求。最后通过一个400W的实验样机验证该设计方法的有效性。此设计方法也可以应用于其它的双输入直流变换器构成的新能源联合供电系统中。

一种新的多输入全桥变换器

在新能源联合供电系统中,采用多输入直流变换器代替多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。本文提出了一种新颖的多输入全桥变换器,并且以双输入为例,通过分析双输入全桥变换器的工作原理及其特性,提出了多移相控制策略实现开关管的软开关,及一种实现两输入源功率分配的能量管理方法。最后通过一个800W的原理样机验证了理论分析的正确性和能量管理策略的有效性。

同步整流式三端口半桥变换器

提出一种适用于独立新能源供电系统的同步整流式三端口变换器拓扑。该拓扑形式与同步整流半桥变换器相同,蓄电池并联于分压电容,变压器同时用作储能电感,同步整流支路为此电感-变压器的电流提供续流回路;原边两开关管相互独立控制,实现三个端口之间的功率控制,并且任意两端口之间均为单级功率变换;详细分析变换器的工作状态、原理和电路模态,实验验证了拓扑及理论分析的正确性。将拓扑构成和控制思想推广,进一步提出其它形式的三端口和多端口半桥变换器。

带缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器(MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构、降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元两类。带缓冲单元的MIC是由脉冲电源单元、缓冲单元和输出滤波器构成。文中详细介绍带缓冲单元MIC电路拓扑的生成方法,首先介绍缓冲单元的概念以及具体电路结构;给出脉冲电源单元与缓冲单元的级联规则;最后,推导出一系列带缓冲单元的MIC电路拓扑。

采用交变脉冲电源单元的隔离型多输入直流变换器

多输入直流变换器(MIC)实现多种能源输入,可同时或分时向负载提供能量,具有优先利用能源、简化系统结构及降低系统成本等优点,因此适用于新能源联合供电系统。本文针对输入输出隔离场合,提出采用交变脉冲电源单元构建隔离型MIC的方法:根据交变脉冲电源单元组合规则推导出基本隔离型MIC,利用最大功率传输原则确定MIC的控制策略,通过分析开关管的开关时序对基本隔离型MIC进行简化,进而得到多种不同类型的简化隔离型MIC拓扑。本文将详细给出通过交变脉冲电源单元构建隔离型MIC的方法,并以将半桥三电平单元与全桥单元组合而成的双输入变换器为例,采用有效的能量管理策略实现两输入源的功率分配,最后通过一个1kW的原理样机验证理论分析的正确性。

无缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器MIC代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元的两类,文中讨论了无缓冲单元的MIC电路拓扑的生成方法。首先给出构成无缓冲单元的MIC电路拓扑的基本单元,提出生成MIC时基本单元之间的组合级联规则,由此推导出一系列无缓冲单元的MIC电路拓扑。

带解耦控制的三输入直流变换器建模及调节器设计

在包含多个输入源的新能源联合供电系统中,采用一个多输入直流变换器(MIC)代替传统的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。采用MIC构成的新能源联合供电系统是一个典型的多输入-多输出耦合系统,因此,闭环系统的设计非常复杂。本文以一种新型的Buck、Boost、Buck-Boost三输入变换器为例,将解耦控制环节加入系统中,这样就可以方便的进行闭环调节器的设计,从而提高系统的稳态和动态性能。最后通过一个400W的原理样机验证该设计方法的有效性。此设计方法也可以应用于其他三输入直流变换器系统中。