Имитатор солнечной батареи Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

1

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

Недостатком таких источников является низкий КПД.

Известны также имитаторы, в которых для сокращения общего числа преобразовательных ячеек линейныйрегулирующий орган выполнен в виде некоторого числ.а транзисторов, шунтирующих выходы соответствующих преобразовательных ячеек и связанных с соответствующими операционными усилителями 1 -. -,

Недостатком известных имитаторов является сложность настройки линейного регулирующего opraria 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 коммута10тор, базы транзисторов которого соединены с выходами соответствующих компараторов, регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом усилительно-измерительного уз15ла, 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

20 связанный Ч; входами компаратора t2 .

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 30 быстродействия. Поставленная цель достигается те что в имитатор солнечной батареи вв ден сумматор напряжений, включенный между входом по меньшей мере одного компаратора и выходом датчика тока и по входу соединений с выходами ос тальных компараторов. На фиг.1 приведена функциональная схема имитатора солнечной батареи; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу. Имитатор содержит пять преобразов тельных ячеек 1-5 - стабилизаторов тока, диодно транзисторный коммутатор 6, компараторы 7, сумматор 8, регулирующий транзистор 9, усилитель 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 коммутатор б, базы транзисторов которого соединены с выходами компараторов 7 Последние своими инвертирующими входами соединены с ксточникс1ми опорных напряжений, причем неинвентирующие входы компараторов 7 (2) и 7 (3) под ключены к выходу сумматора 8, а комп ратора 7 (4) и 7(5) - к выходу датчи 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 сое динен с выходом делителя 11 выходного напряжения, а второй - с выходом датчика 12 тока нагрузки. .Имитатор работает cлeдs oщим образом. Выходное напряжение датчика тока нагрузки и«г при увеличении тока нагрузки линейно уменьшается, пробегая 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 1а, а ток каждой из ячеек 4 и 5 определяется соотношением 1 15 31я 1 +12+1з . В общем случае ток каждой из ячеек, управляемых от компараторов, связанных с выходом датчика 12 тока равен величине п1А, где п- число ячеек, управляемых по сигналу с выхода сумматора 8. В режиме холостого хода выходное напряжение U.f датчика 12 тока максимально, при этом справедливо неравенство U , поэтому все ячейки, кроме первой, находятся в режиме короткого замыкания (фиг.2). Весь ток ячейки 1 протекает в этом режиме по транзистоРУ 9. При мере роста тока нагрузки 1 напряжение U .уменьшается, и аналогЯЧно уменьшается напряжение на выходе алгебраического сумматора 8 напряжений Ug (на фиг.2 условно принято на этом этапе, что ). При достижении напряжением U величины Цщ 2L срабатывает компаратор 7 (2) и закрывается транзистор, шунтирующий ячейку 2. Тем самым последняя подключается к общей выходной шине имитатора. Аналогично при U &Uon находится в режиме передачи энергии и ячейка 3 . Дальнейший рост тока 1 приводит к такому снижению и , что переопрокинется компаратор 7(4) и включится в работу ячейка 4 Скачкообразное изменение напряжения на выходе компаратора 7 (4)приводит к аналогичному увеличению выходного напря)хения сумматора 8,при этом ячейки 2 и 3 отключаются. Последующее увеличение 1ц приводит к повторному поочередному подключению ячеек 2 и 3, пока при Иц «Uon не сработает компаратор 7 (5) и: не произойдет подключение ячейки 5 и новое отключение ячеек 2 и 3. Максимальный ток нагрузки определится величиной 1птох 1 91я, или для общего случая 1мтах п151+innlsi nlji (l+m) , 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 1нтах ЮОА и,1я 2А в известном .устройстве необходимо иметь 50 ячеек (и 50 компараторов), а в предлагаемом имитаторе при и общее число ячеек и компараторов составит всего 14 шт, т.е. почти в 4 раза меньше. В общем случае количество ячеек и компараторов уменьшится IH moA раз. Сокращение числа ячеек упрощает настройку имитатора и повышает его .быстродействие (последнееобъясняется уменьшением суммарного времени поэтапного перевода ячеек из одного режима в другой. Таким образом, предлагаемый имита teop 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 стабилизаторо 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 выходом и общей шиной имитатора и выходом связанный со входами йомпараторов, о тличающийся 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 1.Приборы и техника эксперимента. 1971, 2, с. 176-179. 2.Веденеев Г.Mi и др. Улучшение энергетических и массогабаритных показателей имитаторов солнечных батарей.- Сб. Проблемы преобразовательной техники (институт электродинамики АН Украинской ССР), 1979.