通信基站离网式新能源供电系统的制作方法

本技术涉及通信基站供电领域，更具体地，涉及一种通信基站离网式新能源供电系统。

背景技术：

1、太阳能作为一种新能源，如今被应用到越来越广泛的领域中，通常也会为4g、5g等基站设备进行供电，在为4g、5g基站设备进行供电时，由于太阳能输出的为直流电dc，所以通常需要先把太阳能输出的太阳能逆变并网成交流电ac，然后再通过ac-dc整流模块把直流电ac转换为直流电dc供给基站设备，在太阳能的直流电dc逆变为交流电ac时，转换效率为90％～98％，在ac-dc整流模块中的转换效率为92％～96％，两级转换效率相乘，实际输送到基站设备的电能的效率会大幅降低。

2、并且在传统的太阳能输出电路中，当设备的功率为十千瓦或以上时，将太阳能先逆变并网到ac上比较适用，成本也控制得比较合理。而当设备的功率在三千瓦或者以下时，将太阳能先逆变并网到ac上的成本太高。5g基站属于微基站，设备的使用功率一般小于三千瓦，所以采用传统的供电方案成本很高。

3、同时，太阳能供电受太阳光的影响很大，导致电路不稳定，传统的太阳能电路中没有能够根据太阳能电路情况对电路进行智能的关断。

技术实现思路

1、本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种通信基站离网式新能源供电系统，提供一种太阳能供电转换效率更高，成本低的供电系统。

2、本实用新型采取的技术方案是：

3、提供一种通信基站离网式新能源供电系统，所述供电系统包括：控制电路、太阳能板电路、太阳能板输出采样电路、dc-dc转换电路、dc-dc输出采样电路、ac-dc转换电路、基站设备、蓄电池组和开关电路；

4、所述太阳能板电路将太阳能转换为电能；所述太阳能板输出采样电路用于采集太阳能板电路的输出电压；所述太阳能板输出采样电路与所述太阳能板电路连接；

5、所述太阳能板电路和所述dc-dc转换电路的输入端连接；所述dc-dc输出采样电路与所述dc-dc转换电路的输出端连接；

6、所述ac-dc转换电路外接市电，用于将市电的交流电转换为直流电输出；

7、所述开关电路包括：开关控制电路和电流保护电路；所述开关控制电路包括第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路；所述电流保护电路分别与第一开关、第二开关、第三开关和第四开关连接；所述电流保护电路与太阳能板电路的输出端连接；

8、所述控制电路用于控制开关控制电路中各路开关的开闭；

9、所述控制电路连接太阳能板输出采样电路、dc-dc输出采样电路、电流保护电路、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路；

10、所述ac-dc转换电路、第四开关电路、第一开关电路和基站设备依次连接形成第一供电回路；

11、所述太阳能板电路、dc-dc转换电路、第一开关电路和基站设备依次连接形成第二供电回路；

12、所述太阳能板电路、dc-dc转换电路、第三开关电路、蓄电池组、第二开关电路和基站设备依次连接形成第三供电回路。

13、本实用新型在太阳能板电路后没有采用逆变并网入ac的方案，而是采用了dc-dc转换电路，将不稳定的由太阳能输出的直流电转换为稳定输出的直流电，使太阳能转化为电能的效率大大的提高；并且由ac-dc转换电路、第四开关电路、第一开关电路和基站设备构成第一供电回路，该供电回路由ac-dc转换电路，即市电直接供电；太阳能板电路、dc-dc转换电路、第一开关电路和基站设备构成第二供电回路，第二供电回路由太阳能板电路产生的太阳能进行供电；并且第一供电回路和第二供电回路都通过第一开关电路，向基站设备供电，使第一供电回路的市电和第二供电回路的太阳能产生的电能共同为基站设备供电，并由第四开关电路控制市电的输入；系统还包括第三供电回路，第三供电回路由太阳能板电路、dc-dc转换电路、第三开关电路、蓄电池组、第二开关电路和基站设备构成，由第三开关电路控制是否向蓄电池组进行充电，并由第二开关电路控制蓄电池是否向基站设备进行供电。第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路由控制电路进行控制，当太阳能输出采样电路或dc-dc输出采样电路检测到电路异常时，向控制电路发送电信号，控制电路接收到电信号后发送驱动信号驱动第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路断开，对电路进行智能的保护。

14、进一步的，所述控制电路包括单片机；

15、所述单片机包括太阳能采样引脚、dc采样引脚、短路复位引脚、电流检测引脚、一级过压保护引脚、二级过压保护引脚、第一开关时序引脚、第二开关时序引脚、第三开关时序引脚、第四开关时序引脚、开关控制引脚、环境温度检测引脚、开关温度检测引脚、风扇控制引脚和风扇电流保护引脚；

16、所述太阳能采样引脚连接太阳能板输出采样电路，所述dc采样引脚连接dc-dc输出采样电路，所述短路复位引脚连接电流保护电路，所述第一开关时序引脚、第二开关时序引脚、第三开关时序引脚、第四开关时序引脚分别连接第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路，所述开关控制引脚分别连接第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路。

17、进一步的，所述电流保护电路包括快速保护电路和短路切换电路；

18、所述快速保护电路包括电阻r220、电阻r225、电阻r216、电阻r219、电阻r218、电阻r217、电阻r207、电容c119、电容c120、电容c102、电容c128、电容c121、二极管d41、二极管d49和运放u29-b；

19、所述电阻r220与电阻r225串联，形成的串联电路的电阻r220所在的一端连接太阳能板电路的电流输出，电阻r225所在的一端连接运放u29-b的同向输入端；

20、所述电阻r219与电容c119并联，形成的并联电路的一端连接于电阻r220和电阻r225之间，另一端连接接地端；

21、所述电阻r216一端连接vcc端，另一端连接运放u29-b的反向输入端；所述电容c120的一端连接运放u29-b的反向输入端，另一端连接接地端；所述电阻r218的一端连接运放u20-b的反向输入端，另一端连接接地端；所述电容c102的一端连接运放u29-b的反向输入端，另一端连接运放u29-b的同向输入端；所述二极管d41的负极连接运放u29-b的同向输入端，所述二极管d41的正极连接电阻r217的一端，所述电阻r217的另一端连接运放u29-b的输出端；所述电阻r207的一端连接vcc端，另一端连接运放u29-b的输出端；所述电容c121一端连接运放u29-b的供电负极，另一端连接公共端gnd；所述电容c128一端连接运放u29-b的供电负极，另一端连接公共端gnd；所述运放u29-b的供电负极连接-5v电源，供电正极连接vcc2端；所述二极管d49的正极连接运放u29-b的输出端，所述二极管d49的负极连接短路切换电路；

22、所述短路切换电路包括：电阻r19、电阻r21、电阻r6、电阻r122、电阻r73、二极管d1、电容c11和三极管q1；

23、所述电阻r6一端连接快速保护电路，另一端连接三极管q1的基极；所述电阻r122的一端连接三极管q1的基极，另一端连接三极管q1的发射极；所述电阻r73的一端连接三极管q1的集电极，另一端连接三极管q1的发射极；所述电容c11的一端连接三极管q1的发射极，另一端连接所述单片机的短路复位引脚；所述电阻r21的一端连接三极管q1的集电极，另一端连接所述单片机的短路复位引脚；所述电阻r19的一端连接三极管q1的集电极，另一端连接vcc端；所述二极管d1负极连接三级管q1的集电极，正极连接开关控制电路中的各个开关；所述三级管q1的发射极连接公共端gnd。

24、进一步的，所述电流保护电路还包括慢速保护电路，所述慢速保护电路与所述短路切换电路连接，所述慢速保护电路耦接于太阳能板电路的输出端；

25、所述慢速保护电路包括电阻r182、电阻r183、电阻r180、电阻r5、电阻r125、电阻r184、电阻r187、电容c126、电容c115、电容c116、二极管d8、二极管d47和运放u29-a；

26、所述电阻r5和电阻r125串联，形成的串联电路的电阻r5所在的一端耦接太阳能板电路，电阻r125所在的一端连接运放u29-a的同向输入端；

27、所述电阻r184和电容c115并联，形成的并联电路的一端连接于电阻r5和电阻r125之间，另一端接公共端gnd；

28、所述电容c116一端连接运放u29-a的反向输入端，另一端连接公共端gnd；所述电阻r187的一端连接运放u29-a的反向输入端，另一端连接公共端gnd；所述电阻r182的一端连接vcc端，另一端连接运放u29-a的反向输入端；所述电容c126的一端连接运放u29-a的反向输入端，另一端连接运放u29-a的同向输入端；所述二极管d8的负极连接运放u29-a的同向输入端，二极管d8的正极连接电阻r183的一端，电阻r183的另一端连接运放u29-a的输出端；所述电阻r180一端连接vcc端，另一端连接运放u29-a的输出端；所述二极管d47的正极连接运放u29-a的输出端，负极连接所述短路切换电路。

29、通过快速保护电路和慢速保护电路来对电路分别进行快速电流的保护和慢速电流的保护，快速保护电路的反应时间为0.8-1.5微秒，慢速保护电路的反应时间为8-12毫秒。

30、进一步的，所述慢速保护电路和太阳能板电路之间设置有放大电路；

31、所述放大电路包括节点tp25、节点tp36、节点tp30、节点tp23、节点tp29、电阻r53、电阻r55、电阻r60、电阻r50、电阻r52、电阻r54、电阻r56、电阻r57、电容c23、电容c26、电容c20、电容c22、电容c27、电容c25、电容c24、电容c39、运放u13-a和开关二极管q11；

32、所述电阻r53的一端连接节点tp25，另一端连接至太阳能板电路的正电流输出；所述电阻r55的一端连接节点tp25，另一端连接节点tp36；所述电容c23的一端连接节点tp25,另一端连接接地端；所述电阻r60一端连接节点tp36，另一端连接运放u13-a的输出端；所述电容c26的一端连接节点tp36，另一端连接运放u13-a的输出端；所述电阻r50的一端连接节点tp23，另一端连接太阳能板电路的负电流输出；电容c20的一端连接节点tp23，另一端连接接地端；电阻r54的一端连接节点tp23，另一端连接节点tp30；所述电阻r52一端连接2.5v电源，另一端连接节点tp30；所述电阻r56一端连接节点tp30，另一端连接接地端；所述电容c22一端连接节点tp30，另一端连接接地端；所述电容c27一端连接vcc端，另一端连接接地端；所述电容c25一端连接运放u13-a的供电负极，另一端连接接地端；所述电阻r57一端连接运放u13-a的输出端，另一端连接节点tp29；所述电容c24一端连接节点tp29，另一端连接接地端；所述电容c39一端连接节点tp29，另一端连接接地端；所述开关二极管q11的3引脚连接节点tp29,1引脚连接接地端，2引脚连接3v电源；

33、所述运放u13-a的反向输入端连接节点tp36，正向输入端连接节点tp30，供电正极连接vcc端，供电负极连接-5v电源，输出端连接慢速保护电路的电阻r5；

34、所述放大电路通过节点tp29连接至所述单片机的电流检测引脚，向所述单片机输出太阳能板电路的输出电流。

35、同时在放大电路中通过单片机的电流检测引脚，向单片机输出太阳能板电路的输出电流，使单片机能够实时监测太阳能板电路的输出电流。

36、进一步的，所述开关控制电路中设置有逻辑控制芯片；

37、所述逻辑控制芯片包括第一时序引脚、第一控制引脚、第一开关输出引脚、第二时序引脚、第二控制引脚、第二开关输出引脚、第三时序引脚、第三控制引脚、第三开关输出引脚、第四时序引脚、第四控制引脚和第四开关输出引脚；

38、所述逻辑控制芯片的第一时序引脚、第一控制引脚和第一开关输出引脚对应的芯片内部电路构成所述第一开关电路；

39、所述逻辑控制芯片的第二时序引脚、第二控制引脚和第二开关输出引脚对应的芯片内部电路构成所述第二开关电路；

40、所述逻辑控制芯片的第三时序引脚、第三控制引脚和第三开关输出引脚对应的芯片内部电路构成所述第三开关电路；

41、所述逻辑控制芯片的第四时序引脚、第四控制引脚和第四开关输出引脚对应的芯片内部电路构成所述第四开关电路；

42、所述逻辑控制芯片的第一时序引脚连接所述单片机的第一开关时序引脚，逻辑控制芯片的第二时序引脚连接所述单片机的第二开关时序引脚，逻辑控制芯片电路第三时序引脚连接所述单片机的第三开关时序引脚，逻辑控制芯片的第四时序引脚连接所述单片机的第四开关时序引脚；

43、所述逻辑控制芯片的第一控制引脚、第二控制引脚、第三控制引脚和第四控制引脚分别连接所述短路切换电路的二极管d1的正极，还分别连接所述单片机的开关控制引脚。

44、进一步的，所述供电系统还包括一级过压保护电路和二级过压保护电路；

45、所述一级过压保护电路连接所述单片机的一级过压保护引脚；

46、所述二级过压保护电路连接所述单片机的二级过压保护引脚。

47、设置一级过压保护电路和二级过压保护电路来对供电系统进行两级的过压保护，使电路系统更稳定安全。

48、进一步的，所述供电系统还包括环境温度监测电路和开关温度监测电路；

49、所述环境温度监测电路用于检测所述单片机的温度并通过电信号反馈给单片机，所述环境温度监测电路与所述单片机的环境温度检测引脚连接；

50、所述开关温度监测电路用于检测所述开关控制电路中的各个开关的温度并通过电信号反馈给单片机，所述开关温度监测电路与所述单片机的开关温度检测引脚连接。

51、进一步的，所述供电系统还包括控温风扇和风扇控制电路，用于降低单片机和开关控制电路的开关的温度；

52、所述控温风扇和所述风扇控制电路连接，所述风扇控制电路分别与所述单片机的风扇控制引脚和风扇电流保护引脚连接；

53、所述单片机通过风扇控制引脚发送的pwm信号对风扇控制电路进行控制，实现控温风扇的调速；所述单片机通过风扇电流保护引脚对风扇控制电路进行电路保护。

54、为了防止单片机在处理过程中过热，设置了环境温度监测电路来对单片机的工作环境进行监测，当环境温度过高时，环境温度监测电路通过电信号反馈给单片机，单片机再通过环境温度监测引脚向风扇控制电路发送对应的pwm信号，来调节风扇的转速，在实现降温的同时能够节约电能；并且本技术方案还为供电系统的各个开关设置了开关温度监测电路，来监测各个开关的温度，防止开关过热而导致开关不能正常断开或断路的情况，维持系统的稳定。

55、进一步的，所述逻辑控制芯片的型号为74hc08d。

56、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

57、1.本实用新型通过第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路共同作用，形成了一套完整的为基站设备供电的供电系统，并在太阳能供电部分不采用逆变并网入ac，改为使用dc-dc转换，提高了电能转换的效率，并且节约了成本；

58、2.本实用新型通过控制电路中的单片机，与快速保护电路、慢速保护电路和短路切换电路共同作用，来实时检测供电系统中的输出电流情况，当电流出现异常时，控制各个开关电路断开，当电流正常时再进行复位，实现了供电系统的开关的智能关断，对电路进行保护；

59、3.本实用新型通过设置一级过压保护电路和二级过压保护电路，以及环境温度监测电路、开关温度监测电路、控温风扇和风扇控制电路来对电路进行进一步的保护，更全方面的保护供电系统的稳定运行。