Источник электропитания постоянного тока Советский патент 1993 года по МПК G05F1/66 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электроснабжения, в которых в качестве первичных источников электроэнергии используются нерегулируемые источники постоянного напряжения с большим внутренним сопротивлением (солнечные батареи и др.), и которые работают, как правило, параллельно с буферным накопителем энергии - аккумуляторной батареей.

Целью изобретения является повышение КПД системы электроснабжения за счёт обеспечения отбора максимальной мощности СБ не только при любой освещенности и температуре, но и при любой нагрузке.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого источника электропитания постоянного тока; на фиг.2 - графики, поясняющие его работу.

Источник электропитания содержит солнечную батарею 12 и экстремальный регулятор мощности, который состоит из силовой части и схемы управления. Силовая часть представляет собой параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, в состав которого входят силовой транзистор 1 и фильтр, состоящий из дросселя 2, конденсаторов 3, 4 и диода 5.

Схема управления содержит формиро ватель опорного напряжения 6, делитель напряжения 7, компараторы 8 и 11, интегратор

СО

о с

00 О

9, генератор линейно изменяющегося напряжения 10. Солнечная батарея кроме основной силовой солнечной батареи 12 имеет вспомогательную маломощную измерительную группу солнечных элементов 13. Солнечная батарея и солнечные элементы находятся в равных световых и температурных условиях.

Выход вспомогательной группы солнечных элементов 13 соединен с входом формирователя опорного напряжения 6, выход которого подключен к первому - инвертирующему входу компаратора 8 схемы управления. Выводы силовой солнечной батареи 12 через делитель напряжения 7 подведены к второму (неинвертирующему) входу компаратора 8. Выход компаратора 8 подключен ко входу интегратора 9, выход которого подведен к неинвертирующему входу компаратора 11, а инвертирующий вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения 10. Выход компаратора 11 подключен к управляющему выводу силового транзистора 1.

В основе работы источника электропитания лежит тот факт, что в широком диапазоне изменения освещенности и температуры напряжение солнечной батареи Uoru, соответствующее ее максимальноймощности, остается пропорциональным напряжению холостого хода солнечной батареи Uxx

Uorrr ku Uxx

0)

где коэффициент ku равен 0,75-0,80 для разных батарей. Таким образом, для получения от солнечной батареи максимальной мощности необходимо обеспечить на ее выходе напряжение, равное оптимальному, при любых условиях ее работы.

Источник работает следующим .образом. К инвертирующему входу компаратора 8 подается опорное напряжение Uom, которое задается напряжением Uxx измерительной группы солнечных элементов 13 и формирователем опорного напряжения 6 в соответствии с (1). На неинвертирующий вход компаратора 8 через делитель напряжения 7 подведено напряжение с выхода силовой солнечной батареи 12 Uc6. Если Uc6 UonT, то на выходе компаратора 8 установится напряжение Us, определяемое стаби- лизироеанНым напряжением питания компаратора. На выходе интегратора 9 будет увеличиваться напряжение UG, с ростом

которого широтно-импульсный модулятор (компаратор 11 и генератор линейно изменяющегося напряжения 10) обеспечит увеличение коэффициента заполнения

управляющего сигнала Uynp, как это показано на фиг.2. В результате напряжение .на выходесиловой солнечной батареи 12 будет уменьшаться.

Когда станет UC6 UOHT, то на выходе компаратора 8 установится напряжение равное нулю Us 0, напряжение на выходе интегратора 9 Us будет уменьшаться. Это приведет к уменьшению коэффициента заg полнения управляющего сигнала Uynp, a следовательно, к увеличению Uc6. Таким об- разсм будет обеспечено двухпозиционное регулирование с широтно-импульсной модуляцией управляющего сигнала. Напряже0 ние на выходе силовой солнечной батареи 12 будет оставаться неизменным и равным оптимальному UC6 U0m. Это равенство сохранится при любом сопротивлении нагрузки, так как Uonr определяется лишь

5 освещенностью и температурой и не зависит от сопротивления нагрузки. Настройка регулятора производится с помощью делителя напряжения 7.

Технико-экономическими преимуществ

0 вами предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом является более высокий КПД системы электроснабжения, что обеспечивается поддержанием оптимального режима работы солнечной бата5 реи не только при изменении освещенности и температуры, ной при изменении нагрузки.

40

Формула изобретения

Источник электропитания постоянного тока, содержащий солнечную батарею, соединенную с выводами для подключения нагрузки через экстремальный регулятор мощности с маломощной измерительной группой солнечных элементов в качестве источника опорного напряжения, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД

ПРИ изменении сопротивления нагрузки, экстремальный регулятор мощности выполнен в виде параметрического импульсного стабилизатора напряжения с усилителем сигнала рассогласования, состоящим из последовательно включенных компаратора и интегратора.

to:r. I

Использование: преобразовательная техника систем электроснабжения, в которых в качестве первичных источников электроэнергии применяются нерегулируемые источники постоянного напряжения с большим внутренним сопротивлением (солнечные батареи и др.). Сущность изобретения: получение от источника энергии - солнечной батареи максимальной мощности как при любых освещенности и температуре, так и при любой нагрузке. Устройство состоит из силовой части, представляющей собой конвертор постоянного напряжения, и органа управления, содержащего измерительную группу солнечных элементов, напряжение с выхода которых подается на инвертирующий вход компаратора. На неинвертирующий вход последнего через делитель поступает напряжение с выхода основной силовой солнечной батареи. Выход компаратора подключен к интегратору, сигнал с которого поступает на ШИМ-моду- лятор, управляющий работой силового транзистора; 2 ил.

- 4-йГ. 2