Имитатор солнечной батареи

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1)922699

Союз Советских

Социалист,ических

Респубпик ф: (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23P5$0 (21) 2929246/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230482. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 230482 (И) М. Rn.з

6 05 F 1(58

Государств венный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 621. 316. . 722. 1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.И.Цуплин и С.P Èâàíîâ (71) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт= (54) HNHTATOP СОЛНЕЧНОИ БАТАРЕИ

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к области преобразования постоянного напряжения в постоянное, и может. быть использовано при разработке имитаторов первичных источников электропита-. ния ограниченной мощности.

Известны вторичные источники. питания, выходная вольт-амперная характеристика которых аналогична внешней характеристике солнечной батареи, которые содержат линейный регулирующий орган, датчик тока нагрузки, функциональный преобразователь и схему сравнения выходных напряжений источника и функционального преобразователя (1) .

Недостатком таких источников является низкий КПд.

Известны также имитаторы, в которых для сокращения общего числа преобразовательных ячеек линейный регулирующий орган выполнен в виде некоторого числа транзисторов, шунтирующих выходы соответствующих преобраэо- 25 вательных ячеек и связанных с соответствующими операционными усилителями (1) -.

Недостатком известных имитаторов является сложность настройки линейно- ЗО го регулирующего органа в связи с увеличенным числом каналов регулирования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является имитатор солнечной батареи, содержащий ряд преобразовательных ячеек, выполненнЫх в виде стабилизаторов тока, диодно-транзисторный коммутатор, базы транзисторов которого соединены с выходами соответствующих компараторов, регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом усилительно-измерительного узла, включенного между одним из выходных выводов имитатора и его общей шиной, и датчик тока нагрузки, включенный между другим выходным выводом и общей шиной имитатора и выходом связанный с входами компаратора (2 .

Недостатком даных имитаторов является сравнительно большое число преобразовательных ячеек, что ухудшает динамические свойства устройства и усложняет его изготовление.

Цель изобретения - упрощение схемы имитатора путем сокращения числа преобразовательных ячеек и повышение быстродействия.

922б99

Поставленная цепь достигается тем, что в имитатор солнечной батареи ввейен сумматор напряжений, включенный между входом по меньшей мере одного компаратора и выходом датчика тока и по входу соединений с выходами остальных компараторов. На фиг.1 приведена функциональная схема имитатора солнечной батареи; на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу. 10

Имитатор содержит пять преобразовательных ячеек 1-5 — стабилизаторов тока, диодно транзисторный коммутатор б, компараторы 7, сумматор 8, регулирующий транзистор 9, усилитель-(5 но-измерительный узел, состоящий из узла 10 сравнения и делителя 11 выходного напряжения, и датчик 12 тока нагрузки.

Выход преобразовательной ячейки 1 соединен с выходной шиной имитатора непосредственно, а выходы ячеек 2-5— через диодно-транзисторный коммута-. тор б, базы транзисторов которого соединены с выходами компараторов 7.

Последние своими инвертирующими входами соединены с источниками опорных напряжений, причем неинвентирующие входы компараторов. 7 (2) и 7 (3) подключены к выходу сумматора 8, а компаратора 7 (4) и 7(5) - к выходу датчи->0 ка 12 тока.

Общий выход всех преобразовательных ячеек зашунтирован регулирующим транзистором 9, база которого подключена к выходу узла 10 сравнения.

Один из входов узла 10 сравнения соединен с выходом делителя 11 выходного напряжения, а второй - с выходом датчика 12 тока нагрузки.

Имитатор работает следующим образом.

Выходное напряжение датчика тока нагрузки Uqg при увеличении тока нагрузки линейно уменьшается, ".про- 45 бегая" уровни срабатывания компараторов 7. Тем самым осуществляется перевод преобразовательных ячеек

2-5 из режима короткого замыкания в

Режим передачи энеРгии в нагРузку.

Установленные мощности преобразовательных ячеек выбираются таким образом, что токи стабилизации ячеек 1, 2 и 3 равны между собой и равны величине Ха, а ток каждой иэ ячеек 4 и 5 определяется соотношением

Х4.= ХБ = 3ХЯ = Ig +Х2+Х3

В общем случае ток каждой из ячеек, управляемых от компараторов, связанных с выходом датчика 12 тока, равен величине пХЙ, где и- число 60 ячеек, управляемых по сигналу с выхода сумматора 8.

В режиме холостого хода выходное напряжение U

Раз ен с тв о U<2 > Uon 2 > Uon 5 Uon g + U on 5, поэтому все ячейки, кроме первой, на- ходятся в режиме короткого замыкания (фиг.2). Весь ток I< ячейки 1 протекает в этом режиме по транзистору 9.

При мере роста тока нагрузки Хн напряжение Ug уменьшается, и аналогЯЧ но уменьшается напряжение на выходе алгебраического сумматора 8 напряжений П (на фиг.2 условно принято на этом этапе, что 04 =0 2 ) .

При достижении напряжением U величины Uon2. срабатывает компаратор

7 (2) и закрывается транзистор, шунтирующий ячейку 2. Тем самым последняя подключается к общей выходной шине имитатора. Аналогично при U+Ugn« находится в режиме передачи энергии и ячейка 3

Дальнейший рост тока Хн приводит к такому снижению U что переопрокинется комнаратор 7(4) и включится в работу ячейка 4. Скачкообразное изменение напряжения на выходе компаратора 7 (4) приводит к аналогичному увеличению выходного напряжения сумматора

8; при этом ячейки 2 и 3 отключаются.

Последующее увеличение Хи приводит к повторному поочередному подключению ячеек 2 и 3, пока при Пр. =Поп5 не сработает компаратор 7 (5) и: не произойдет подключение ячейки 5 и новое отключение ячеек 2 и 3.

Максимальный ток нагрузки определится величиной

1 mod (Х =9Ха, 4 или для общего случая

1 „урицк ЙХЯ +mnIy =nip (1 +m) у где m — - число ячеек,, управляемых сигналом с выхода датчика 12 тока.

Уменьшение тока нагрузки происходит при обратном порядке переключения ячеек.

Плавную регулировку выходного напряжения имитатора осуществляет регулирующий транзистор 9, управляемый схемой 10 сравнения.

По сравнению с известным имитатором в предлагаемом устройстве общее число ячеек, а следовательно, и число компараторов 7 может быть существенно сокращено.при одинаковых расчетных мощностях линейного регулирующего транзистора 9. Например, при

Хнта = 100А и Igl= 2A в известном устройстве необходимо иметь 50 ячеек (и 50 компараторов), а в предлагаемом имитаторе при n=5 и m=9 общее число ячеек и компараторов составит всего 14 шт, т.е. почти в 4 раза меньше. В общем случае количество ячеек и компараторов уменьшится

Хн так раз.

Iy (2 ндал

Ху

922699

Сокращение числа ячеек упрощает настройку имитатора и повышает его ,быстродействие (последнее объясняется уменьшением суммарного времени поэтапного перевода ячеек из одного режима в другой. 5

Таким образом, предлагаемый имитаhор выгодно отличается от известного меньшим числом преобразовательных ячеек, сравнительной простотой наст.ройки и большим быстродействием.

Формула изобретения !

Имитатор солнечной батареи, содержащий ряд преобразовательных, ячеек, выполненных в виде стабилизаторов тока, диодно-транзисторный коммутатор, базы транзисторов которого сое- 7р динены с выходами соответствующих компараторов, регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом усилительно-измерительного узла, включенного между одним из выходных выводов имитатора и его общей шиной, и датчик тока нагрузки, включенный между другим выходным выходом и общей шиной имитатора и выходом связанный со входами компараторов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения схемы имитатора путем сокращения числа преобразовательных ячеек и повышения быстродействия в него введен сумматор напряжений, включенный между входом по меньшей мере одного компаратора и выходом датчика и по входу соединенный с выходами остальных компараторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Приборы и техника эксперимента. 1971 Р 2, с. 176-179.

2. Веденеев Г.М. и др. Улучшение энергетических и массогабаритных показателей имитаторов солнечных батарей.- Сб. "Проблемы преобразовательной техники" (институт электродинамики ЛН Украинской ССР), 1979.

922699

Фиа2

Составитель С. Ситко

Редактор В.Данко Техред А. Бабинец Корректор М.Пожо

Заказ 2579/62 Тираж 908 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент,., г. Ужгород, ул. Проектная, 4