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太阳能直放站的电源设计
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( e3 z; K- J* W' H8 w( `, Z
. d1 M M1 l* I! O3 ^. u
直放站是移动通信网络优化的重要手段之一，随着直放站的普及,那些地形较好、供电方便、用户量大的地方已基本覆盖，因而在网络优化过程中，那些地形复杂、供电困难的地方如果继续采用有线 供电的方式，则会存在线路架设困难、成本高、维护不方便及容易遭雷击等自然灾害的危害。为了使直放站能更好地为网络优化服务，我公司提供的太阳能供电直放站系列就能够较好的解决这方面的问题。4 n% ^2 u% m3 }& R
4 Z. s8 `' K' v, f5 V- c7 Y8 t+ e一、 直放站的选择
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( K- p" E4 v2 j+ ?3 `2 [- i' v 由于太阳能供电直放站系统往往架设在位置较高的地方，因而主要选用无线直放站。根据当地的信号情况再决定是否采用选频方式，考虑到地势较高及太阳能电池的容量及成本，一般直放站的输出功率以不超过20W为宜。 A& U# V) E! @
" A( I6 @" s- l" K 由于太阳能直放站是以太阳能转化为电能的方式来供电的，因而直放站的耗能大小就成为直放站在恶劣天气情况下工作时间长短的关键，直放站消耗能量最大的部件是功放，为了能使功放的效率达到更高，我公司采用了效率更高的攻放模块来代替原来的功放管，虽然增加了许多成本，但设备的效率提高了，而且，当无人通话时，功放的工作电流仅为静态电流。5 ]1 t) J! G9 c; o- x5 m2 b' g; k
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从组网的方面来考虑，由于太阳能的供能使有限的，因而，直放站的整机耗能不易过大，一般以不超过60w为宜。9 h6 |2 f4 Z1 W# ~$ {" W/ P0 h* R
$ S: y& Q- g1 P7 c6 n, a
6 u, z' n7 Y, H4 ^% [% E
( y3 h# v V* P( G, B
二、太阳能供电系统的配置( h# H$ ~ H$ H( ]3 A
) A: |5 X, C; @1、电池容量( | v* W) R" F& U% a) W- r
) ^- u7 J3 H+ x5 D, \& a/ l! J6 y
假设直放站的功耗为60w，直放站每天消耗的电流为（24V供电）：
+ E/ `$ A4 V% E8 o5 }' B. ?+ j 2.5×24小时=60（AH）
* H2 p- g: v6 P4 Z
. A" o) R+ I6 v2 B 设电池容量能满足直放站工作15天，则电池容量最小为：
: ?" p. j# k$ Q% E 60×15=900（AH）
0 }6 p1 t7 e1 L5 J1 H
0 X. X, x, F, s 虽然电池的标称容量就是其额定放电容量，但我们仅按75%的放电量来设计，以便有一定的富裕量，则设计的电池总容量为：# f. P# d) M3 g, X) K
900/0.75=1200（AH）
2 {+ o9 _" C0 Z- [7 h. X7 a
* ]' i; G" k4 q3 N* o 至于电池的组合则有多种方式如:7 d3 J+ n Y% u) q5 M" O
12V×120AH×20个
+ X! q1 o& ]2 k& U$ x' I 24V×120AH×10个
8 z4 u( y# L3 h" | 2V×1200AH×12个 等等7 p& s* _5 @1 o+ D) Y9 `! s9 @, y
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可根据机房形式、搬运难度、其它特殊要求等情况选择不同的方式。
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. w7 @! t5 S+ g. u0 r, Y' Q2 @4 X+ s, t% Q* o4 E8 v
* G6 [! W% _4 Q& x3 _
2、太阳能板的选择% g- V) H& W( C) K: b( K
( k. m; R+ }$ L' t1 x* p+ _ 一块标准的太阳能板的充电电流为4A，我国大部分地方在有太阳的情况下，太阳能板的最大充电电流为3A，且以3A充电的时间仅有4小时/每天，其它时间的充电电流则达不到3A。在阴天时，太阳能板的充电电流只有约0.7A/块，假设在较恶劣的天气里，15天内，晴天为4天，阴天为6天，雨天为5天（不充电）则每块太阳能板的输出电流为：5 o" f( P6 E( l/ f3 N
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晴天时： 3A×4小时+(3A+0.7)÷2×4小时=19.4(AH/天)
1 J1 ?; q n2 [% |( d 19.4×4天=77.6(AH)
7 C; m9 {7 a) I 阴天时： 0.7A×8小时=5.6(AH/天)
$ ?( I5 c5 l2 X 5.6×6=33.6(AH)
" T1 g& h( C+ ^, `4 m3 E3 ^ 共 计： 77.6+33.6=111.2(AH)* L, _) o( w6 w* U6 o
设采用输入电压为12V/4A的太阳能板18块，则15天内的总充电量为：
# x, y# r: {; |+ ^ 18÷2×111.2=1008(AH)＞900AH; Y$ `3 k) Z$ m# f3 @4 S" ~3 X8 {
因而可满足系统供电的需要。
6 H3 T' a3 Z1 q. k% I* N. _! d7 k5 J/ s+ {& o2 x. G( b, p( t
验证：
5 S; B& i8 t6 c1 B. Q I r ⑴ .假设天气为连续雨天，太阳能板不能充电，则系统连续工作时间为：
4 N5 s. f( ]$ ` R2 }( A 900/60=15天; m5 Y, a% M: n6 W: P
⑵ .假设天气为连续阴天（或小晴天），系统的工作时间为：6 o& \* A! B; C
（900+5.6×9×T）/60=T
* \/ ?$ X7 l7 r; p3 h T=93.75天
Y- n+ o w) P; _ ?+ c ⑶ .正常天气
, {$ V4 y( E! L7 j 4 H: M+ z+ p" C& H
从前面计算可知，15天内的充电电流为1008AH，完全可以满足需要。4 @, C# q0 b" I
7 s/ M/ c# t: T. C/ t2 R
根据实际情况，我公司与太阳能电池生产厂家密切合作，根据我公司的要求，研制生产出转换效率提高5%的太阳能板，并能通过网管对太阳能电池的工作情况进行监测，如充电电流、充电电压、电池工作电压等 , n# \7 }- H3 h8 i
) ?2 D0 h2 q4 z V/ u
; y2 c- j& m, J" K# N, n+ K# h
" V% }; t( f* M |* a3、直放站功率选择: j" k; p8 a: P8 D- Y
; F/ X' ^2 I% s( M. r! O 以上计算是按直放站的功耗为60W时来计算的（输出功率大于10W），在组网过程中，我们可以计算出直放站的实际所需输出功率。# l U2 t4 L: ], X! g+ ?+ n
3 b$ q+ Z- b( Q( W& a& ~, P; I
设要求达到覆盖距离为3Km，（基本可视）则路径衰耗为：
- \8 s- o" s$ m Q. M" d# [- l5 `. O% O$ U3 F2 K& s0 L
LS=32.44+20lgf+20lgd) T7 N1 s5 |1 j5 J& ~1 i
=32.44+20lg1000+20lg3
) \# d2 A/ Y1 J, A =102dB
) k9 ?' D, O4 M v" o 设建筑物衰耗为20dB4 P6 @0 J$ e- l7 k( ?2 i: [2 k
则总衰耗为122dB' z' v; ?; ^: ?' F1 u% {; S
增 益：发射功率P% O9 d' N3 c; a) t5 n3 h3 }
天线增益：17 dB0 o: O# H" h3 c9 |+ S- u5 X
天线高度修正因子20lg50=34dB (直放站的位置一般选择较高)
6 B; q) |- }; O6 P) g 手机在室内接收场强为-85dBm，
) a& Q. Q5 B$ {: }" e5 R7 ~ 则-85=P+17+34-122
' V) ~- d% S- ]' w* N; Q& k3 U# I P=14dBm0 ?' U! e# k- d J3 P% M$ u
取P=30dBm，即可完全满足需要(有16dB余量）。
7 ^, j" ?0 j* F" I P3 Y
! g- T0 B5 s$ y# R# M 即使采用四选频直放站，直放站的输出功率也仅需要5W。
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. D4 N5 Y* ~5 ]& l/ c, p 因而，可根据实际情况，在直放站能满足覆盖的情况下，尽量选择小功率的直放站，一可以节省投资，二可以延长太阳能电源的工作时间。8 O) x0 J5 V3 @, y
. V$ y. N6 V* C1 I9 P) |( _
4、太阳能电源的配置：
2 X' ]1 b: C6 q- i, d, N8 U# t* B3 U2 U, o$ _
⑴、 太阳能组件： 18块（40W/16.5V）3 u9 E2 a, J; r# q( q, {4 h
⑵、 角铁支架： 2台
) o e6 l+ [3 U( H" g6 s0 \ ⑶、 太阳能充电器： 1台
4 g5 _: Z$ a) g9 ~0 X ⑷、 蓄电池： 1200AH/24V* p: V" k$ A$ D. t; T3 E
* r3 p. X3 |0 G1 W/ q资料来源于:环球光伏网 |
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发表于 2008-6-10 09:39:39
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