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摘要：本文对移动气象站供电系统进行了需求分析和设计，最后对各组成部分的实现进行了阐述。 关键字：气象站 供电；充电
引言
移动气象站可以观测温度、湿度、气压、风向、风速、雨量、能见度等基本气象要素，是一款移动式高精度的综合地面自动观测设备， 具有携带方便、安装快捷、观测精度高和无人值守等特点，能够提供 可靠的实时气象数据。广泛应用于一般性天气观测、海洋观测和环境 监测部门，当灾害天气出现时，可以高效的为应急管理部门提供气象 环境服务。
为保证移动气象站能在复杂的环境中进行长期、连续、全天候的工作，其供电系统必须稳定可靠。
1 供电系统需求分析
移动气象站电源包括采集器机箱工作用电和能见度加热用电两部分。采集器机箱工作用电电压为 12V，连接市电时可以由市电直接通过电源适配器提供，没有市电时可以由蓄电池提供，蓄电池应提供系 统待机时间达到 7 天以上（不包括能见度加热，北斗通信频率 1 小时
1 次）。蓄电池可以使用交流市电（或车载逆变电源）和太阳能板对其进行充电。太阳能板需要 40W 功率，可以采用 2 块 20W 太阳能板并联方式接入。能见度加热用电与采集器机箱工作用电相互独立，因加热功耗需求较大（65W），通过交流电方式提供，不消耗蓄电池电量。 在野外站点没有市电的情况下能见度可以不加热使用，在特殊情况下， 可用 2 块 20W 太阳能板给能见度提供加热用电，但不能与交流加热电源同时使用。
2供电系统设计
2.1原理图设计
移动气象站供电系统原理图设计如图 1 所示。
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图 1 系统原理图
2.2蓄电池
蓄电池为电源系统提供后背蓄电池支持，以便没有交流电和无日照的情况下能够维持电源输出，达到 7 天待机的设计要求。移动气象站所采用的电池为胶体电池，这种电池由于自身结构上的优势，可以 避免漏液危险。它还具有耐震、耐低温、体积小、自放电小的特点。
2.3太阳能电池板
太阳能电池板输出电压 14.4V，总功率 40W，分两块设计，每块20W，这样设计每块电池板较小，便与野外站点携带。
2.4太阳能充电控制器
太阳能充电控制器是专为野外工作、无人职守的移动气象站而设计，它通过太阳能电池板输入，以+12V 直流电源形式输出，可以抗干扰， 防雷击等。该电源工作时，可对 12V 蓄电池控制充电，使其充电控制在 11.1 ～ 14.2V 之间，不间断的向负载供电。
2.5交流电源适配器
交流适配器主要用于将 220V 交流电变成 14.4V 直流电。
2.6车载电源
车载电源主要用于将汽车电瓶中的电逆变成 220V 交流电。
3供电系统实现
3.1概述
系统供电为 12VDC/220V AC，移动气象站标准配置供电电源为38AH、12VDC 胶体电池，由辅助电源对电池浮充充电。辅助电源一般选用市电（220VAC）、太阳能、车载电源等。辅助电源的主要功能是对蓄电池进行浮充式充电。胶体电池、交流电源适配器封装在电池盒内， 电池盒提供交流充电接口和直流电源接口。外接市电及车载电源（将车载直流电转换为 220V 交流电）通过交流充电接口为胶体电池充电。胶体电池通过直流电源接口与主机箱相连，为系统提供工作用电，同时太阳能电池板通过主机箱与电池盒直流电源接口相连，可为胶体电池充电。
3.2胶体电池
移动气象站使用 33Ah 胶体电池，放电曲线平直，拐点高，其能量和功率要比常规铅酸电池大 20% 以上，寿命一般也是常规铅酸电池长一倍左右，高温及低温特性要好得多。
在长期不使用的情况下，建议每隔 6 个月，对移动气象站电池盒进行一次充放电，确保电池处于良好的状态。
3.3太阳能电池板
太阳能电池板是移动气象站电源系统中的核心部分，它作用是将 太阳的辐射能力转换为电能，为蓄电池充电，同时当电池电压不足时， 为移动气象站提供工作的能量。太阳板的安装需要注意，在不同的纬 度安装太阳能板，角度不同。由于中国大部分处于温带，一般与地面 夹角为 40 到 60 度之间即可，在纬度很高的地方，角度可适当增大。本移动气象站使用 2 块 20W 太阳能电池板。
3.4太阳能充电控制器
太阳能充电控制器采用 Steca Solsum8.8B 型充电控制器，它的电路板完全电子保护，使用新设计的 LED 界面，用户可以随时了解蓄电池的充电状态。较大的接线端子，确保太阳能电池组件、蓄电池以及负 载的连接变得简单。新型 Solsum 系列产品使用 PWM 脉宽调制技术， 使其成为一款低损耗的串联型充电控制器。
该充电控制器具有 12V/24V 电压自动识别、PWM 脉宽调制恒压充电、模式选择（浮冲，快冲，均冲、自动判断并可执行维护（每 30 天快充一次）、低损耗串联控制器、输出电流根据负载情况而变化 、具备路灯功能、自动恢复功能、温度补偿、正极接地、完整的自检 ( 起始电压 17.0 V)、显示、三个独立的 LED 灯指示蓄电池充电状态和LEDs（红/ 绿）显示功能状态等特性。
该充电控制器具备过载保护 (HVD)、深放电保护 (LVD)、电子保险、太阳能电池反接、负载和蓄电池反接、负载于太阳能电池的短路保护、良好的电磁适应性（EMC）、蓄电池未连接时自我保护、夜间防倒流和温度补偿等保护功能
3.5交流电源适配器
交流电源适配器的作用是将输入的 220V 交流电转换为直流电为胶体电池充电。主要技术指标为：输入：AC100 ～ 240V 50/60Hz；输出： DC 14.4V / 2A。
3.6车载电源
车载电源可将车载直流电源逆变为 220V 交流电，在无市电的情况下，为胶体电池充电。主要技术指标为：输入： 11 ～ 15VDC；输出： 220V AC 50±3Hz 。
3.7系统连线图
系统最终连线图如图 2 所示。
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至能见度加热电源
12VDC供电
图 2 系统连线图
4结束语
本文对移动气象站供电系统进行了需求分析和设计，最后对各组 成部分的实现进行了阐述。
5参考文献
[1]车达升 . 移动气象站设备监理研究与设计 [J]. 设备监理.2019(6):50-52
[2]曹乃锋 . 浮标气象站上的光伏供电系统设计 [J]. 山东科学.2010(2):79-81
[2] 曹乃锋 . 安森美半导体 NCP1294 太阳能充电控制器及其设计要点[J]. 电源世界.2011(1):49-51
论文作者:车达升
论文发表刊物:《福光技术》2019年31期
论文发表时间:2020/1/3
标签：气象站论文; 太阳能论文; 蓄电池论文; 电源论文; 电池论文; 胶体论文; 电池板论文; 《福光技术》2019年31期论文;