【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,人們的日常生活已越來越無法離開手機等移動設(shè)備,為了保障大家的日常通信交流,需要大量的通信基站來支撐這一通信網(wǎng)絡。對無法正常獲得市電供給的偏遠地區(qū)通信基站,設(shè)計符合基站電源基本供電指標要求的高可靠性基站電源系統(tǒng)具有重要意義。相比于傳統(tǒng)的將柴油發(fā)電機作為主要供電電源的偏遠地區(qū)基站供電系統(tǒng)解決方案,將可再生能源接入作為基站負荷供電電源可以極大地減少對不可再生能源的使用,降低對環(huán)境造成的污染。本文主針對含可再生能源供電的基站電源展開研究,圍繞著基站電源優(yōu)化設(shè)計、儲能單元可靠性優(yōu)化設(shè)計開展相關(guān)研究工作。首先,圍繞風光柴儲基站電源展開設(shè)計,對于基站電源設(shè)計的指標要求進行了描述,總結(jié)出基站主要負荷具有采用-48V的直流供電形式且對直流基礎(chǔ)電源電壓范圍要求較寬的特點。接著,在傳統(tǒng)風光柴儲直流微網(wǎng)架構(gòu)下,基于基站負荷的特點,提出了基站電源的優(yōu)化設(shè)計方案,采用蓄電池與直流母線直接并接的接線方式而省去了雙向變換器,闡述了光伏電池及風機的相關(guān)輸出控制策略。設(shè)計了基于柴油發(fā)電機的調(diào)速充電控制方案,采用同步發(fā)電機的恒定勵磁工作模式,通過控制電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)蓄電池的階段充電。基于Matlab/Simulink仿真工具搭建了風光柴儲混合供電系統(tǒng)仿真平臺,對風光柴儲基站電源中各分布式電源控制策略進行驗證。開展了基于HGM7110DC直流發(fā)電機組控制器的柴油發(fā)電機調(diào)速充電控制實驗,對于柴油發(fā)電機的調(diào)速充電控制進行驗證。其次,從儲能蓄電池組可靠性優(yōu)化設(shè)計的角度出發(fā),分析影響其可靠工作的諸多因素,然后圍繞蓄電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)展開相關(guān)研究,進行了蓄電池組連接拓撲方案選擇、均衡方案選擇以及蓄電池壽命檢測及報警系統(tǒng)設(shè)計。首先,通過對比不同的蓄電池組連接拓撲,基于供電可靠性及單體電池一致性的考量,選用先并后串的接線方式作為的蓄電池組連接拓撲;然后,對采用不同控制策略的均衡方案進行比較分析,針對傳統(tǒng)電容主動均衡方案中的不足,進行了基于鉛酸蓄電池專用均衡芯片LTC3305的蓄電池組均衡方案設(shè)計,通過相關(guān)的均衡實驗對該均衡方案進行了初步驗證;最后,針對本文所設(shè)計的風光柴儲基站電源,提出了一套蓄電池組壽命在線檢測及報警的設(shè)計方案,實現(xiàn)了蓄電池健康狀態(tài)(State of Health,SOH)的在線估算,同時在傳統(tǒng)安時積分法的基礎(chǔ)上進行相關(guān)的參數(shù)校正,使得蓄電池剩余容量(State of Charge,SOC)的在線估算精確度得以提高。本文還對蓄電池壽命檢測及報警系統(tǒng)進行了軟、硬件設(shè)計,介紹了部分硬件電路的設(shè)計以及系統(tǒng)軟件程序流程,初步完成了基于GPRS模塊SIM900A的短信報警功能開發(fā)設(shè)計。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM314;TM912
【圖文】：

在實際應用部分，目前國內(nèi)外也有許多提供新能源基站電源解決方案的公司。例如意大利的 ASCOT 公司，它主要在電力能源領(lǐng)域開展國際業(yè)務，且致力于柴油發(fā)電機的生產(chǎn)、混合電源控制技術(shù)研究及動力裝置設(shè)計。如圖 1-1（a）所示為該公司提出的風光柴儲混合獨立基站電源的示意圖，它包含一個高效的能量管理單元，能實現(xiàn)對基站負荷的可靠供電管理。與傳統(tǒng)的單獨使用柴油發(fā)電機供電相比，這種供電方案能節(jié)省 68%的燃油消耗。

第 2 章 風光柴儲基站電源設(shè)計基站電源設(shè)計指標要求中華人民共和國通信行業(yè)標準 YD/T 1051-2010《通信局(站)電源系統(tǒng)總技》中的相關(guān)規(guī)定，通信基站基站電源應保證穩(wěn)定、可靠、安全地供電。對于基站常用的混合供電方式電源系統(tǒng)，技術(shù)要求中提供了典型應用示如圖 2-1 所示。

即可實現(xiàn)微網(wǎng)系統(tǒng)中各單元的功率平衡，不需要考慮交流微網(wǎng)中定、無功功率等問題，各分布式電源之間易于實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制；）對于新能源混合獨立供電系統(tǒng)，光伏電池、儲能單元等分布式電電，采用直流微網(wǎng)架構(gòu)將省去部分交直流變換裝置，從而減小成[47]。考慮到基站負荷主要為直流負荷，因此本文選擇直流微網(wǎng)架構(gòu)作組網(wǎng)架構(gòu)，來展開相關(guān)研究設(shè)計。型風光柴儲直流微網(wǎng)架構(gòu)微網(wǎng)大多采用了風、光等可再生能源的接入，而可再生能源供電機性會影響到供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此通常需要增加儲能模塊，率的供需平衡，保證微網(wǎng)可靠運行。同時獨立微網(wǎng)系統(tǒng)還會配置為備用電源，以滿足可再生能源不足且蓄電池儲能不足時負荷的統(tǒng)獨立風光柴儲直流微網(wǎng)架構(gòu)如圖 2-2 所示。

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本文編號：2801227