Способ питания нагрузки постоянным током Советский патент 1992 года по МПК H02J7/35 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться на этапе разработки и эксплуатации автономных систем электропитания с первичными источниками электроэнергии ограниченной мощности и сериесным преобразователем.

Известны способы питания нагрузки постоянным током от первичных источников электроэнергии ограниченной мощности - солнечных батарей 1.

Известны также устройства, реализующие способы питания нагрузки постоянным током от первичных источников электроэнергии ограниченной мощности 2.

Недостатком известных способов является низкая эффективность использования первичного источника электроэнергии и низкие удельные энергетические характеристики сериесного преобразователя обус- ловленные дискретным характером передачи мощности от первичного источника потребителю.

Способ питания нагрузки постоянным током, реализованный автономной системой электропитания 3. позволяет более эффективно использовать первичный источник электроэнергии за счет дополнительного конденсатора (на входе сериесного преобразователя), накапливающего электроэнергию при закрытом состоянии регулирующего транзисторного ключа сериесного преобразователя.

Однако,известный способ не учитывает потери мощности (напряжения) первичного источника электроэнергии на его собственных разделительных диодах (0,7 В), на соединительных проводах (до 0,5 В), на регулирующем транзисторном ключе сериесного преобразователя (1.5 В).

Принимая во внимание, что падение напряжения на диодах и транзисторах - величина практически неизменная в рабочем диапазоне токов, а падение напряжения на соединительных проводах (более того) прямо пропорционально протекающему току, очевидно, что и потеря мощности первичного источника электроэнергии прямопропор- циональна величине протекающего через указанные элементы тока.

fe

V| XI

О

СО XI

Целью изобретения является повышение эффективности использования первичного источника электроэнергии и улучшение удельных энергетических характеристик сериесного преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что выходное напряжение первичного источника электроэнергии ограничивают входным напряжением сериесного преобразователя при сохранении входной мощности первичного источника электроэнергии.

Действительно, ограничение напряжения первичного источника электроэнергии по верху, а не по низу (исходя из требуемого потребителями напряжения) позволяет существенно снизить рабочие токи первичного источника электроэнергии, что соответственно уменьшит потери электроэнергии и позволит улучшить удельные энергетические характеристики сериесного преобразователя за счет снижения требующейся мощности регулирующего транзисторногоключасериесногопреобразователя.

Устройство для осуществления способа содержит солнечную батарею, подключенную через сериесный преобразователь и выходной фильтр к нагрузке. Солнечная батарея состоит из единичных генераторов, соединенных в m последовательных цепей по п генераторов в каждой, которые между собой развязаны блокирующими диодами и соединены параллельно. Количество и мощность всех единичных генераторов солнечной батереи величина постоянная для конкретной солнечной батареи, а количеством единичных генераторов в последовательных цепях п можно варьировать (изменяя соответственно количество параллельных цепей т) с целью обеспечить требуемое выходное напряжение. Сериесный преобразователь состоит из регулирующего транзистора, управляемого широтно-им- пульсным модулятором. На входе сериесного преобразователя установлен конденсатор. Выходной фильтр состоит из дросселя, конденсатора и диода.

Устройство работает следующим образом.

Сериесный преобразователь стабилизирует напряжение на нагрузке путем изменения скважности открытия регулирующего транзистора, управляемого широтно-им- пульсным модулятором, связанным с нагрузкой. Выходной фильтр обеспечивает уровень пульсаций в заданных пределах.

Конденсатор служит для накопления электроэнергии при закрытом состоянии регулирующего транзистора и предотвращения ухода рабочей точки солнечной батареи в зону меньшей выходной мощности при

кратковременном повышении потребления мощности нагрузкой, например, при коммутациях.

Таким образом, устройство позволяет реализовать способ питания нагрузки постоянным током, при котором входное напряжение (напряжение первичного источника ограниченной мощности) существенно превышает напряжение нагрузки, что позволяет снизить потери мощности и повысить эффективность использования первичного источника электроэнергии. Одновременно это позволяет улучшить удельные электрические характеристики сериесного преобразователя.

Формула изобретения Способ питания нагрузки постоянным током от первичного источника электроэнергии ограниченной мощности, например

солнечной батареи заключающийся в стабилизации напряжения нагрузки сериес- ным преобразователем, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности использования первичного источника

эяектроэнергии и улучшения удельных энергетических характеристик сериесного преобразователя, выходное напряжение первичного источника электроэнергии ограничивают входным напряжением озриесно5 го преобразователя при сохранении выходной мощности первичного источника электроэнергии.

Использование: на этапе разработки и эксплуатации автономных систем .члектро- питания, содержащих в своем составе первичные источники ограниченной мощности, например солнечные батареи и сериесный преобразователь-стабилизатор напряжения нагрузки. Сущность изобретения: выходное напряжение первичного источника электроэнергии ограничивают входным напряжением сериесного преобразователя при сохранении выходной мощности первичного источника электроэнергии