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通信工程专业毕业论文

一、前言

在全社会对节能的重视，在绿色新能源的发展现状，贵州的一些偏远山区，由于地理条件和经济落后，能源短缺等原因，电力供应和电力成本高，当地的电力短缺，没有电，人们对权力的渴望来解决用电问题迫在眉睫，他们始终坚持这样一来国家能够稳定发展与经济也可以很好的发展。

今天我省能够使用电网和其他的发电机来发电。

不然，对我我省的地势环境，历史，远程用户发送电路具有功耗小，途中损失比较严重。

各种网络的使用是很难能维护的，难以保障连续供电。

该论文依向着节约能源和建设绿色环保新能源的想法贵州的风能和太阳能的偏远地区并不突出，电力资源短缺，使用更少的功率特性的用户建议的应用在贵州省，小风光互补电源的设计问题。

复合材料结构的系统设计，对DC/DC变换器模块的设计选择，最大功率合理选择（M或T）跟踪模式，能够完成最大功率监督，改变其费用，简单结构，依赖专门用电直流电池组充电的同时思考，在DC/DC模块为基础的变化，设计PLC作为主要控制部件，控制器采集数据，电池端电压，电流。

本文针对绿色能源的发展，新的节能减排和发展国家目前所倡导的和谐的解释人和社会发展的需求的发展，人与自然；同时，本研究也为其它地区的独立发电有一定意义。

1.1论文课题研究的背景和意义

能量是物质基础，中国经济的增长和人民生活的关键。

然而人类在利用化石燃料时，也引发了剧烈的生态系统与环境污染破损等问题。

最近，每个列国渐渐了解到能源对我们的重要，更明白了普通的能源使用过程当中对生态系统与环境系统破损。

许多国家都根据国情出发，治理了环境的恶化，以及开发和利用可再生，无污染的新能源作为可持续发展的一个重要组成部分。

风能和太阳能是取之不竭,用之有余的可再生能源，风力发电和太阳能发电系统在我国取得了广泛的使用，他们的发电形式都有其长处。

在现实生活中的主导力量，但由于客观条件，有些地方无法实现电力的发展与建设。

在移动通信基站的建设，电力设备被应用到传统的最近市电或者小的发电厂，电力，存在以下问题：

1）电盲；2）电压波动；3）雷击损坏；4）基站电源线被人为或意外破坏造成的；5）基站蓄电池的维护麻烦;近年来,最先使用风光互补供电的体例，为移动通讯的增长建立了一个新的电力选择。

通过对太阳能电池板的有效结合，风力涡轮机和电池供电的设备，这种配置解决了运营商的一系列问题。

本论文的研究课题，提供了一个充分利用气候特点，太阳能发电，风力发电将为基础，使用与互补供电站于新的风光互补发电系统，为了克服现有技术存在的问题。

该系统具有设计新颖，结构合理等优点，将为太阳能发电，风力发电机和电池现场通信设备的有效结合，坚持现场有太阳能的优势，同时抵制持续阴雨天的本领显明加强,同时由于风力发电的连续电力的弥补,太阳能电池板可适当降低,蓄电池配置量也可相应减少,从整体上看,在成本不便情况下,抵抗恶劣天气的能力明显增强，可以提供电源的持续和稳定的现场设备。

1.2风能太阳能的概况

人们可以利用太阳能，GF，自由分配采取不，人类最终可以取之不尽，依靠能源。

然而，太阳能光伏发电技术是最有潜力的操作技能。

风能是太阳能的一种变化方式，是一种首要的天然资源，沿途蕴藏量庞大、能够再生、拥有分布遍及以及无污染等优势而在列国迅速发展。

全世界的风能大约是2.74×109WM，此中能使用为2×107WM，相对地球上能够开发的水能总量高10倍。

从而看出，太阳能发电和风力发电关于改良能源布局、促使生态环境建立，极度对偏远地区的生产、生活用电等诸多范畴的成长将发挥积极地作用，拥有较好的市场前景。

1.3风光互补通信电源的发展概况

1.3.1论文辅导老师扣：

依零叁零武贰溜零武叁

一八三九年，法国物理学家EdmondBecquerel挖掘“光生付打效应（PhotovoltaicEffect）”。

一八七三年，英国科学家WilouzhbySmith发现了对光敏锐的硒原料，得到在光的照耀下硒导电能力的升高和光通量成正比。

1880，查尔斯ffitts发现使用硒作为人们光傅声的演奏效果设备称为“光伏器件的基础上的太阳能电池”。

太阳能电池（SolarCell）在阳光下的光电改半导体PN结器件变效率最高.1880，查尔斯ffitts发现使用硒作为人们光傅声的演奏效果设备称为“光伏器件的基础上的太阳能电池”。

效率高达4%。

今天，几乎所有的卫星都在光伏电源，包括卫星通信，军事卫星和卫星科学家实验。

1.3.2风能发电技术

90年代末的第二十世纪，在世界上形成了风电加热，风力发电的增长速度居世界第一。

这导致世界风电快速发展主要有以下几点：

第一，风力发电技术比较成熟。

近20年来，美国、丹麦等国家投入了大批的人力、物力和财力能够砖研贸易运营的风力机，获得了突破性的进展。

第二，风力发电具有经济性。

目前，根据美国市2000能源部统计，全球风电机组成本已降至1000美元/千瓦，4~7美分/千瓦时的发电单位成本；火电机组成本700美元~800/千瓦，5~8美分/千瓦时的发电单位成本。

第三，世界风能资源丰富。

据统计，全球风能潜力是目前全球电力消耗的5倍左右。

安设了风力发电机陆地面积在美国达到了0.6%，就能够使美国当前电力需要的20%得到满足。

1.3.3风光互补通信电源的发展

上世纪80年代很多人着手综合运用砖研风能、太阳能。

前苏联的N.sarin等依靠概率理论，统计出太阳能风能相似的估算值；风能和太阳能发电技术，可以有效地解决单电源中断的问题，保证电力供应基本稳定。

风、光互补的时间由于在供电连续性保护风光很有必要，它具有稳定的输出功率，高经济的优势，对环境影响小，它解决了对电网和太阳能发展的影响问题。

通信技术的风光互补发电的广泛使用。

1.3.4国外风光互补通信电源研究现状

外国在新能源范畴的砖研、太阳能光伏单独发电的控制主要是大型并网发电系统及单独风力发电、风光互补发电方面的东西很少。

卡（萨斯喀彻温大学，加拿大）研究费用与风力发电系统可靠性的单一计算，表明，依赖电力系统的负荷与风光资源合理配置。

是降低成本，提高系统可靠性的有效途径。

1.3.5国内风光互补通信电源的研究现状

在国内，很少有风光互补发电系统，有的大多汇聚在青藏高原、内蒙古等荒僻山区，选用独立式发电。

当前，在风能和太阳能发电系统结构中系统优化设计的控制和仿真设备是中国的风光互补的力量。

合肥工业大学毛妹王琴。

一个光伏混合发电系统的设计，并根据负荷，风景资源，风力发电和光伏发电成本，优化结构，节省了一次性投资用度，为风光互补发电体系的优化建设供应了经验。

1.5　本论文需要研究的问题　

当前，风力及太阳能砖的研究经常聚集发电到电力互补系统的静态结构，储存设备的设置和控制问题的研究，潜在的力量和系统仿真。

为了发展，要做下面工作：

（1）良好的风力资源，太阳风在调查和资源统计工作灯太阳能发电系统，估计风力和太阳能发电系统的发电，电力系统的输出量表评估，为补充的通信能力建设的基础；

（2）对互补的通信电源系统的体系结构的深入研究，为存储模式和备用发电机更好，降低施工成本；

（３）通过对太阳能板、风力发电机和蓄电池的有效组合，为通信站点设备提供电力

（4）提供了一个充分利用气候，太阳能发电，风力发电将以互补的风光互补发电系统，适用于通信电源现场，为了克服现有技术存在的问题。

（5）总研究系统图如下;

图2风光互补供电系统组成

二、风光互补通信基站发电与用电设计

2.1通信基站运行情况及需求

移动通信基站主要用于通信过程中的移动用户之间发送和接收和移动通讯信号交换中心，以及信号处理，确保通信信号不会在传输中丢失，因此基站也叫移动中继站。

根据基站站的覆盖范围可分为宏基站，微基站，基站，微功率直放站，从大到小的室内分布。

一个规范的的移动基站子系统必须是由：

基站收发器（BTS），码型转换器（TC），基站控制器（BSC）组成。

如图2—1，基站子系统的构成。

图2-1基站子系统的构成

无线基站（BTS）一般较高，它主要用于移动信号接收，解码和信号送，缩小基站的基站收发信机。

它包括无线发射/接收装置（传动装置），天线（天线耦合与所有的无线接口单元）和独特的信号处理部分（载机）。

基站的基站收发信机基站控制器（BSC）主要用于信道分配和释放管理在无线通信的过程，包括细胞器，语音通道控制器，控制器和用于多端口扩展信令信道。

码型转换器（TC）主要用在基站控制器、交换机之间16K编码方式与64K编码形式的转变。

具体使用中和内部配置和功耗有着紧密的联系。

小基站（如边缘移动站）用于低交通领域，在高的地方的交通主要是大型基站的蜂窝基站建设。

基站功耗的主要电力设备和电力设备。

它是由基带，射频信号功率，静态功耗和动态功率放大器功率放大器功率是主要的主要耗能设备。

配套设备如空调，电源，空调设备的主要损失。

2.2充电和放电的设计

（1）每一天的电量

每一天消耗的电量（qi）=限制额功率（pi）乘以每一天耗电小时数（ti）

（2）系统总用电量估算

Qm=EPiNiTi

其中,Qm消费电量（kW#h）;Pi额定功率（kW）;ni设备数;ni时间（h）;i为1,2,,n个数。

（3）发电能力的测算

平均功率是由风机和太阳能电池组件发电量和当地的风景资源状况决定的。

Q=Q1+Q2

其中,Q1发电机组发电量;Q2组件发电量。

（4）风电机送电能力测量

图3风机风频图

图4在2kW风力发电机时的风速与功率的变化图

通过上图知风速不一样功率输出也就不一样，能够取得1台风力发电机在不同计算期间的发电总量。

根据图的不同对应值可以做相应的计算，计算如下：

Q=2PVTV

q发电总量（kW#h）;pv为在风速v点的输出功率（W）;tv小时数（h）;V风速的取值（m/s）。

（5）电池块送电测量

温度的高低、日照强弱、投影、晶体组成及负载阻抗等元素作用电池组件发电能力。

为了使计算简便,估算:

电量提供

Q=G1G2G3G4G5WpTp

Q发电量（kW#h）;WP峰值功率（kW）;tp日照时数（h）;g2损失因子（0.95）;g3会沉毁损（0.93）;g4电路有无电毁损（0.9）;g5途中电毁损（0.98）。

系统控制器电量：

Q=（0.78~0.9）WPTP

把辐射量改成成每日的峰值日照小时数的法子。

若辐射量的单位是cal/cm2,就有峰值日照小时数等于辐射量乘以0.0116

若辐射量的单位是兆焦耳/平方米,就有峰值日照小时数=辐射量A3.6

辐射量（6毫焦耳/平方米）计算的日照峰值系数。

（6）匹配设计的风力发电和太阳能发电组功率

a.日均发电量Q应最低月大于或等于总动力系统的匹配结果；

b.设计风电和太阳能电池组件的功率在2~B5B85范围内，是风力不大于50%的系统容量；

c.在风力发电，太阳能发电，分别为用户提供风能和太阳能电池组件的很低功率测量；

（7）蓄电池配置

电池存下来的电第一个是风力机供给,然后用电器收到电池发电。

事实显示:

若相应电池容量没到达适合风力发电机能释放宗旨,便引起下面问题:

则电路里面的电池容量太大,风力机释放的电将不确保即时地给工作的电池充满电,便让蓄电池频繁处于过充电情况。

风机工作效率被过充电作用。

蓄电池长时间过充电便把蓄电池更早地毁坏,缩小了工作寿命。

其他方面,合理选用风力发电机,用电器选用便是要注重问题。

根据选择的原则相匹配的电池和发电机使用电器选择电能消耗和风力发电机输出的能量相匹配的使用。

采用如下公式配置蓄电池大小:

C=kIT/（100G）

其中,C为蓄电池容量（Ah）;K为安全系数（为1.2）;I总电流（A）;T供电时长（h）;G为蓄电池最大放电深度（主要是95%）。

对上面计算结果取整之后,日常设有2个为宜。

还可以采用国标设计的电池:

C=kIT/[J（1+At-25A）]

其中,J为放点容量系数（大于20h为1）;A为电池温度系数（1/e0.008）;t为最低环境温度值（e）。

同时将估算值向上取整,设置2组。

本章小结：

本章学习了基站设备日用电量、风力发电发电能力和太阳能电池方阵发电能力的计算，根据数据的分析懂得了如何选用发电机、电池和蓄电池，从而设计通信基站发电与用电。

第三章发电机、光伏组件和蓄电池的选择及有关特性

3.1风力发电机组的选用

在选择风力发电机事应选低速型风机，具备发电效率高、质量稳定、结构简单、维护量低、同时能够在卑劣的气候下自动偏航护卫等长处。

在基站系统中，使用永磁发电机，叶子使永磁（同步）产生单相或3相交流电，在完成整流电路将交流单相直流电，给电池送电，除此之外，想到使用直流风电机作为风力发电，来使系统简单化，使用了四十八付电池，则输出48V直流风力机。

额定功率：

1000W风叶直径：

2.7m

启动风速：

2.8m/s

额定风速：

12m/s

额定电压：

48V

3.2光伏块的抉择

之所以使用多晶硅光电池组，是他的传动运动很快，必要的低铁钢化玻璃，铝合金框架阳极作用极氧化。

因此使用50W太阳能电池组件。

太阳能电池板的种类很多，其基本结构是相同的。

单晶、多晶、和非晶太阳能电池是从晶体构造划分的；根据额定电压值能划为小于17v的、17v、34v等类型。

太阳能电池板虽然分为上述若干种，但是从总体上看，大功率的太阳能电池板的效率要高于小功率板。

供电（48v）中用34v光板，能够成功降低电缆上能量亏损与可靠性提高。

3.2.1太阳能光伏电池的工作原理

太阳能是辐射能一种,必须依靠能量变换器才可以改为电。

把光改为电能的转换器是光伏电池。

半导体PN结光伏效应是电池的电路流程原理的根基。

工作原理图如下：

图3.1光伏电池工作原理

3.2.2太阳能光伏电池阵列的输出特性（V-I特性）

首先，做一个简单的p-n结二极管的描述。

如图2所示，为当前p-n结二极管是理想的电压（I-V）的特点，如下图；

图3.2PN结太阳能电池等效电路

图3.3P-N结二极管I-V特性

在硅半导体的禁带能量小于入射太阳光的能量，太阳光子跑到半导体里，让电子从价电带激起到导电带，就半导体在内部孕育了很多的“电子-空穴”对，当内建电场工作时，电子在n，空穴在P区。

所以，N高数电子和P区漏洞高，在PN结附近构成和内建电场的偏见而不是光感应电场，这一部分是由内建电场抵消，其他部分的P区带正电，负电为N区，N和P区之间发生光伏电动势，这就是“光伏效应

如果太阳能电池开路，在电池电路，负载将无穷大的电阻，在PN结的电子和空穴的积累将P-N结分离，然后将有最大的光感应电动势，它的数值为开路电压，记作Voc。

图3.4太阳能电池等效电路

3.2.3太阳能光伏系统的最大功率控制

从下面的图中，通常的电流或电压都保持在最高点，温度、光照强度越高输出功率就越大，在极大点上保持不变，随着外部条件的变化，达到一定程度则功率逐渐降低，所以维持外部条件的平衡很重要。

3.5太阳能电池输出电压-电流

3.6阳光不同太阳电池的输出特性

3.3蓄电池的选用

本设计中选用单只为2V铅酸蓄电池24只。

3.3.1电池的充放电原理

二氧化铝，海绵铅，铅酸蓄电池为电解液组成。

。

负极还原，正极氧化为充电，电池通过反应生成二氧化铅和铅，电解液的浓度增大。

如果放电过程中，正负两铅硫酸铅，电解液硫酸浓度低。

图3.7密封铅酸电池的基本结构

在正极上：

PbO2:

+H2S04;+ZH+2e一一PbSO4。

+2H2O

在负极上:

Pb+H2S04——PbS04+2H`+2e

总反应为:

Pb+Pb02+2H2S04——2PbSO4+2H2O

3.3.2铅酸蓄电池充放电方式

1充电方式

充电有两个工作，开始是额定容量的恢复，最后是补充损失的电量，以达到额定容量。

如下图所示，充电率不大于c比一百电池容量是百分百，过充电启动。

从上知，运动很快时，过充电反应必须在。

速度一直成上升的趋势，等达到一定的值时不再上升，有缓慢下降的趋势。

所以，加入恒定的电压是维持容量的好方法。

由此可以知道浮充电压不能太高，这样会缩短寿命。

图3.8铅酸蓄电池充电曲线

2放电方式

由于电池使用后会损毁和中断不适合的浮充电，要核对电压，所以必须放电。

放电电流低则放电的电压就高；反之则越小。

通常80%比较适合，原因是让正极留下更多的Pb02,好生成新粒子的结晶中心，来提高充电电流效率。

第四章基站电源模块的结构

4.1太阳能光伏电池的组合方式

光电电路传统电力系统并联在风光互补供电电路，然后给电池和负载用。

我们知道光伏电池的送出去的电压和功率重要关连,假如把他们混合在一起的方式连接,那么光伏电池的输出电压将被夹在风力机的输出电压值，由于风力输送电压受外界环境的作用很大，会随之成正比，所以太阳输送电压会随之赶着变化，就代表太阳能光伏电池的资源能利用很少，在过去，系统设计，只增加了机器的能力，提高太阳能发电安装太阳能电池的影响。

根据具体生活条件环境和使用者的费用的方面打算，我们在之中选择电压反馈法（也称为恒定电压法），添加一个太阳CVT式的MPPT跟踪器。

取得Vmax数据让阵列的输出电压夹在Vmax值即能,事实则是可能把MPPT控制改为比较容易管理为稳压控制,加入直流/直流转换模块的光伏电池的电路体统，就能够完成CVT型MPPT控制的管理。

如下工作作用方式；

图4.1不同日照下的I一V关系曲线

4.2风力发电机组的组合方式

图4.2风力发电机组结构

在负载（交流）方面来考虑,使用的结构组是交一直一交,这就表明,风力发电机组具备AC/DC转换器,在应付交流负载时,通过直流、交流转换器改变,一样的时间在直流线系蓄电池,供能量的放置和停顿。

是非常合理的，它可以解决电能质量问题是非常好的，然后可以实现变速恒频控制方案。

充电这个环节有许多电池直流，最常见的是结合直流/直流转换器，通过PWM调解分段电流或电压对电池充电。

为了保证电源品质,选用了交一直一交的组合方式。

4.3铅酸蓄电池的充放电控制

本课题之所以选择直流电源蓄电池组分只分时均充方法（BSMS），是因为它有很多的优点和缺点，可以互相补充。

对单只蓄电池的检测使用了控制器，实施主充、均充或切断管理主要依靠预先设定充放电参数。

其具体方案为：

起先对整组蓄电池及单体蓄电池进行充电的时候，蓄电池充好电后，主充模块就不工作；此刻，均衡充电模块仍在工作，当电池充电后，充电模块停止工作，直到所有的电池均衡充电好截止。

电池组的充电方法的选择点可以保证在每个电池组不会发生过充电或放电，可确保每个电池可以充电。

可以大大提高电池的容量利用率和电池寿命到达电池的标称寿命值）。

4.4电源模块组成

现在的风光与以前风光供电系统，最大的区别是，能量采集部分和电池充电，以不同的方式检测。

如下结构图；

在图4.3中，电源互补系统结构图

在能量检测中插入直流/直流模块，（太阳）资源可以得到好的利用，并符合与电池充电管理，稳压电源的要求。

直流/直流转换模块连接直流电源和负载之间，通过控制装置开启和关闭的时间，用电感和电容或高频变压器设备的不断变化和检测输出直流电压。

在风电的钳位电压稳定的光伏输出电压，确保输出电压保持在太阳能电池输出电压的最大功率点，以实现最大功率跟踪光伏发电无级变速器。

另外一部分,在蓄电池分只同时充电管辖范围,包括主充模块和均充模块,这两模块也将用到Dc/DC电路,为了实现主充电阶段主充电电压和小电流充电电压要求的稳定性要求。

均充模块是全部系统的关键,它是在一个单独的电池充电管理在这个问题的能量分散的单电池容量不一致的主要原因，一个很长的电池寿命的延长，提高电池容量的利用率。

体积小，风力和太阳能发电结构简单，能有效地控制制造系统的成本。

第五章DC/DC转换电路

为了有效利用能源，确保电压太低可以适当的电池充电，电源系统的选择升压，稳压和控制充电控制方案，使用直流/直流转换器升压和稳压。

为了提高直流／直流模块的输出功率，本系统选用隔离式的直流／直流设计方案。

直流／直流转换器示意简图如图2所示，本系统依据能量产生环节输出电压的差别，分为4个支路（可依据具体需求设计支路的数量），分别用1、2、3、4表示，利用控制器在不同的电压状态下选择不同的直流／直流变换路径。

ia960是单片开关电源芯片，输出电流限制保护电路和过热保护电路。

需要扩大输出电流，能够把几片L4960并联使用完成。

DC/DC变换器控制部份一般使用mc34063，由于它是单片双极型线形集成电路。

图2DC／DC转换器简图

5.1隔离式DC/DC转换电路

1、分类：

1）单端变换器：

只有一个开关转换器，变压器磁通变换器将只在一个方向；

2）正激式变换器：

接通电源能量将直接传送到负载；

3）反激式变换器：

开关管的导通电能量在电感的磁能积，当开关切断磁场能量转化为电能输送到负载；

反激式变换器

图3.6.1反激式波形图

反激式在输出电流持续的工作状态下，输出电压UO为：

一般情况下，反激式变换器的工作占空比D要小于0.5。

正激式变换器

图3.6.2正激式变换器电路

变换器的输出电压为：

该电路的占空比D不能超过0.5。

推挽式变换器（属正激式变换器）

图3.6.3推挽式变换器电路

其工作占空比必须保持小于0.5。

半桥式变换器

图3.6.4半桥原理图

全桥变换电路

C1和C2的桥（电解）的变化是一个开关管，和一个合适的驱动，构成图3.6.5显示全桥电路

5.2L4960

图中。

金属冷却板和塑料外壳连接，在此的上面设有螺纹孔，是为了让散热器能够稳定不变固定。

图引脚排列

L4960图如下。

L4960的工作流程：

通过R3与R4输出电压，反向输入端方向误差放大器输入级5，与四参考电压比较。

图5.2L4960的原理图

设脉冲周期为t,高电平维持时间为m,则占空比:

D=（m/T）100%

电源的效率 η，开关电源幅值VP在VL脉冲管输出，电压vl，得到:

V0=nDVl

因此，当一些 η、v1没有改，占空比有所不相同，这样一来就可以调整输出电压数值。

5.3DC/DC回路的硬件

考虑到电路中电压、功率、和元件件数等的变化，所以在直流/直流电路中则用ip电路，可以完成费用等指标的要求。

第六章电源控制工作电路的管理

针对我省的地势、不发展的经济情况，考虑到费用，稳定，维护等方面的问题，为了是各方面的形式得到良好的改变，降低风险的费用，改善人们的生活，该系统使用的是恒压控制，这样一来就解决了很多存在的不足。

压力恒定的极点功率是比较简洁单一的，电路DC/DC做详细介绍控制系统的转换模块，总结得来，这一节主要对蓄电池的充电和放电工作的过程管理和补充保护控制充电系统。

图6.1小系统框架图

如上知。

控制器是整个系统的中心部分，它控制充电和放电部分，让电路能够正常的运行，对电路起到了保护的作用。

6.1控制器的选择

6.1.1PLC的优势与特点

现代工业控制技术不断的创新,渐渐发现各式各样技术和不断转换的方法,但是PLC（可编程控制器）一直向着更前端前进，PLC有以下优点和特征

（l）可靠性高,抗干扰能力强。

（2）配套齐杯,功用完美,适用性强

（3）易学易用,倍受工程技术人员喜欢。

（4）设计系统、制造量小，便