Способ управления системой электропитания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ он995253

Союз Советских

Сециаанстнческнх республик, (6!) Дополнительное к авт. сеид-ву(22). Заявлено 281 180 (21) 3234019/24-07 с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 07.02,83. Бюллетень йо 5

Дата опубликования описания 070283 .

« M.Na З

Н.02 Р 13/16

Государственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытий (ф3) УДК621. 314..1(088. 8) (72) Авторы изобретения

В.A. Глебов и .А.ì. шиладжян

:Московский ордена Ленина и ордена Окт

Революции энергетический институт (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано в устройствах регулирования электрической энергии, источниках и системах вторичного питания радиоэлектронной аппаратуры, для электротехнологии, электропривода и т.д.

Известен способ управления сис-.темой преобразования электрическоЦ энергии, содержащей Н преобразова ельных ячеек, соединенных по входу последовательно, согласно которому с целью выравнивания напряжений между ячейками осуществляют обмен энергией между ними, используя для этого дополнительные обмотки конденсаторов, включенные через резисторы встречно Г13.

Недостатком данного метода является то, что все ячейки no rrapaMeTрам должны быть максимально близкими. Только при этом условии потери на активных сопротивлениях цепей обмена энергии минимальны. Однако полностью исключить эти потери не представляется возможным.

Кроме того, ключи должны переключаться только синхронно. В противном случае способ нереализуем.

Известен способ управления системой и преобразовательных ячеек, соединенных по входу последовательно, согласно которому с целью выравнивания напряжений питания ячеек, так же, как и в первом способе, осуществляют обмен энергией между ячейками, используя первичные обмотки трансформатора и вентильные цепи (2 .

Недостаток этого способа. - низкая надежность, так как обмен энергией может носить только односторонний характер.

Общим недостатком указанных способов выравнивания напряжений с помощью обмена энергией является необходи-, мость органиэации цепей обмена, в которых неизбежны дополнительные потери энергии.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления системой электропитания, содержащей систему из и преобразовательных ячеек, соединенных но входу последовательно, согласно которому напряжение каждой данной ячейки сравнивают с напряжением питания других ячеек, формируют два

995253 пороговых напряжения и запрещают включенное состояние ячейки, если напряжение ее питания меньше первого порогового напряжения, или разрешают включенное состояние ячейки, если напряжение больше второго порогового напряжения, причем второе пороговое напряжение устанавливают большим по модулю. первого, но не превьааающнм напряжение, с которым сравнивается напряжение питания данной ячейки ГЗ 3.

Недостатком известного способа является большое число операций сравнения, что усложняет его и уменьшает динамическую точность выравнивания напряжений.

Цель изобретения — упрощение реализации способа и повьааение надежности путем обеспечения точности выравнивания напряжений питания ячеек уменьшением числа операций сравнения.

Поставленная цель достигается 20 тем, что согласно способу управления системой электропитания, содержащей систему нз N преобразовательных ячеек, соединенных по входу последо-i вательно, при котором напряжение 25 каждой данной ячейки сравнивают с напряжением питания других ячеек, формируют дна пороговых напряжения и запрещают включенное состояние ячейки, если напряжение ее питания мень- 30 ше первого порогового напряжения, или разрешают включенное состояние ячейки, если напряжение больше второго порогового напряжения, причем второе пороговое напряжение устанавливают 35 большим по модулю первого, но не пре-. вышающим напрякение, с которым сравнивается напряжение питания данной ячейки, напряжение питания первой и

N-й ячеек., у которых одна из шин : 4() питания является соответственно первой и второй шинами питания системы ячеек сравнивают с напряжением пита-. ния всей системы ячеек„причем соответствующие первые и вторые пороговые напряжения для первой н И-й ячеек устанавливают не превышающими

1/М-ю часть напряжения питания системы ячеек, а для всех остальных ячеек система напряжение питания каждой иэ них сравнивают с напряжением питания предыдущей или предыдущих ячеек.

На чертеже представлена система управления, реализующая предлагаемый способ, где обозначено 1 -1м - преоб- >5 раэовательные ячейки; 21 — 2 ю компараторы (триггеры Шмидта);. 3 в

3 4 - делители напряжения 4 и 5первая и вторая шивы питания системы ячеек 6 — бм q - шинй питания, яв- Q) ляющиеся общими соответственно для 1 и 2-. и ячеек — для (М-1 }-й и М-й яче-. ек,и 7„ - 7 - 7 - конденсаторы. Вход первой ячейки 1л соединен с выходом компарагора 2q. Первый входфф этого компаратора соединен со средней, точкой делителя 3, включенного между шинами 4 и 5 питания .системы. Второй вход компаратора 21 соединен с шиной

6«являющейся общей шиной питания

1-й и 2-й ячеек. Параллельно входным зажимам первой преобразовательной ячейки включен конденсатор 71.

Вход любой к-8 ячейки 11, (эа исключением первой ) соединен с выходом компаратора 2,„ Первый вход компаратора соединен со средней точкой делителя 34,, включенного между общей шиной питания к-й и (к+1)-й ячеек и шиной 4 питания системы ячеек. Второй вход компаратора .2 соединен с общей шиной питания к-й и (к-1) -й ячеек. Параллельно входным зажимам к«й преобразовательной ячейки включен конденсатор 7л входного фильтра.

Для первой ячейки коэффициент передачи делителя 3 выбран близким к 1/М, где М вЂ” число последовательно подключенных к входу ячеек. Для второй ячейки 12 коэффициент передачи делителя 3 выбран близким к 1/2, для третьей ячейки 2/3, а для к-й к/(к+1) .

В устройстве, реализующем предлагаемый способ управления, при первоначальном включении на конденсаторах

7 устанавливается напряжение, обратно пропорциональное емкости этих конденсаторов. В дальнейшем эти напряжения изменяются в соответствии с величиной тока, потребляемого ячейнами по входной цепи. В идеальном случае, когда емкости конденсаторов равны и ячейки Потребляют одинаковый ток, напряжение между ячейками::распределяется поровну, ток через ячей" ки равен общему току системы (обозначим его 7 ), а токи конденсаторов равны акулю.

В реальном устройстве у ячеек с ,.большим потребляемым током напряжение на конденсаторах уменьшается, а у ячеек с меньшим током — соответственно возрастает.

Пусть напряжение на ячейке 1 меньше, чем 1/М-.ая часть Е, где Е - напряжение питания системй. При этом компаратор 2 формирует сигнал отключения ячейки. Входной ток последней становится равным О, и напряжение на ! конденсаторе 71 возрастает, так как конденсатор начинает заряжаться током, потребляемим системой ячеек от источника питания. При достижении им величины Е/М ячейка включается. Таким образом, осуществюциется стабилизация напряжения питания ячейки 11 на уровне Е/И .

Пороговое напряжение для второй ячейки формируется в виде полусумма напряжений питания ячеек 1 и 1 при помощи делителя напряжения 3 2. Равенн

Ю ство напряжений питания ячеек и поро995253

rosoro наступает тогда,. когда напряжение питания ячейки 12 равно Е/И .

8 случае, когда напряжение питания ячейки 1э меньше величины Е/И, ком паратор формирует сигнал отключения. ячейки,.напряжение на ячейке намина- . ет расти до величины Е/И, и ячейка снова включается. Таким образом, напряженке питания на ячейке 1< стабилизируется на уровне Е/И..

Пороговое напряженке для к-й ячей ки формируется в виде 1/к-й .сумцова налряжений питания к-й и предыдущих ячеек. Равенство-напряжений питания ячеек и соответствующего порогового напряжения наступает: тогда, когда .напряженые питании ic-й ячейки равно

Е/И. 6 случае, когда напряжение питания к-й ячейки меньше величины

Е/И, компаратор формирует сигнал отключения ячейки. Напряжение ка ячейке начинает расти до величины Е/И, и

1ячейкк. снова включается. Таким

:-образом, напряженке питания всех яче ек стабилизируется на уровне В/И, кркчем для нижней половины ячеек отсчет ячеек ведется снизу вверх,а для верхней - сверху вниз.

Предлагаемый-способ позволяет . по сравнению с прототипом уменьшить число операций сравнения, так как капряжение данной ячейки сравнивается с одним, а не о.двумя напряжениями, как в прототипе. Это также позволяет повысить дикаыюческую очность сравнения. Повьааение динамической точности, кроме того, обусловлено тем, что напряжение 1-й и И-й ячеек сравнивают с неизменяющимся во время переходного процесса напряжением питания Е.

Формула изобретения

Способ управления системой элек.тропитания, содержащей систему из

N преобразовательных ячеек, соединенных по входу последовательно, состоящий в том, что напряжение каждой данной ячейки -сравнивают с напряженнем питания других ячеек, формируют два пороговых напряжения и запрещают включенное состоянке-ячейки, если напряжение ее питания меныае первого порогового напряжения, и разрешают включенное состояние ячейки, 10 если напряжение болыае второго порогового напряжения, .лркчем..второе пороговое напряжение устанавливают большим по модулю первого, но не превышающим напряжение, с которым срав35 нивают напряжение питания данной. ячейки, о т л и ч а ю щ а и с-к тем, что, с целью упрсщенкя реализа. ции способа и повьааения надежности путем обеспечения точности выравнк2О вания напряжений питания ячеек, напряжение витания первой и И-й ячеек, у которых одна из шин питания является соответственно первой и второй шинами питания системы ячеек, сравни25 вают с.напряжением питания всей системы ячеек, причем соответствующие первые и вторые пороговые напряжения для первой н И-й ячеек устанавливают не превыаающнми 1/И-ю часть напряжения питания системы ячеек, а для всех остальных ячеек скстеьви напряженке питания каждой из них сравнивают с напряжением питания предыдущей или предыдущих ячеек.

Источники инфо мацки, витые Во внкмани o H экспертизе

1. Патент оаА в 34М818, кл. 321-27, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 281624, кл. Н 02 Р. 13/16, 1970 °

4О 3. Авторское свистя .ство СССР

-по заявке Э 2892187/24-07, кл. Н 02 Р 13/16, 1980.

995253

А А

Составитель Ю. Андреев

Редактор Л. Филь Техреду.Пекарь

Корректор В.Прохненко

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

Закаэ 666/42 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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