RU1810886C - Direct current power source - Google Patents

Abstract

Использование: преобразовательна  техника систем электроснабжени , в которых в качестве первичных источников электроэнергии примен ютс  нерегулируемые источники посто нного напр жени  с большим внутренним сопротивлением (солнечные батареи и др.). Сущность изобретени : получение от источника энергии - солнечной батареи максимальной мощности как при любых освещенности и температуре, так и при любой нагрузке. Устройство состоит из силовой части, представл ющей собой конвертор посто нного напр жени , и органа управлени , содержащего измерительную группу солнечных элементов, напр жение с выхода которых подаетс  на инвертирующий вход компаратора. На неинвертирующий вход последнего через делитель поступает напр жение с выхода основной силовой солнечной батареи. Выход компаратора подключен к интегратору, сигнал с которого поступает на ШИМ-моду- л тор, управл ющий работой силового транзистора; 2 ил.Usage: converting technique of power supply systems in which uncontrolled constant voltage sources with high internal resistance (solar panels, etc.) are used as primary sources of electricity. SUMMARY OF THE INVENTION: Obtaining maximum power from a solar energy source, both under any light and temperature, and under any load. The device consists of a power part, which is a constant voltage converter, and a control element containing a measuring group of solar cells, the output voltage of which is supplied to the inverting input of the comparator. The non-inverting input of the latter through the divider receives voltage from the output of the main power solar battery. The output of the comparator is connected to the integrator, the signal from which is fed to the PWM modulator, which controls the operation of the power transistor; 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в системах электроснабжени , в которых в качестве первичных источников электроэнергии используютс  нерегулируемые источники посто нного напр жени  с большим внутренним сопротивлением (солнечные батареи и др.), и которые работают, как правило, параллельно с буферным накопителем энергии - аккумул торной батареей.The invention relates to electrical engineering and is intended for use in power supply systems in which uncontrolled constant voltage sources with high internal resistance (solar panels, etc.) are used as primary sources of electricity, and which generally operate in parallel with a buffer energy storage device - battery.

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД системы электроснабжени  за счёт обеспечени  отбора максимальной мощности СБ не только при любой освещенности и температуре, но и при любой нагрузке.The aim of the invention is to increase the efficiency of the power supply system by ensuring the selection of the maximum power of the SB not only at any light and temperature, but also at any load.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого источника электропитани  посто нного тока; на фиг.2 - графики, по сн ющие его работу.In FIG. 1 is a diagram of the proposed DC power supply; Fig. 2 is a graph illustrating its operation.

Источник электропитани  содержит солнечную батарею 12 и экстремальный регул тор мощности, который состоит из силовой части и схемы управлени . Силова  часть представл ет собой параметрический импульсный стабилизатор посто нного напр жени , в состав которого вход т силовой транзистор 1 и фильтр, состо щий из дроссел  2, конденсаторов 3, 4 и диода 5.The power supply comprises a solar battery 12 and an extreme power controller, which consists of a power unit and a control circuit. The power part is a parametric constant current regulator, which includes a power transistor 1 and a filter consisting of a cross-link 2, capacitors 3, 4 and a diode 5.

Схема управлени  содержит формиро ватель опорного напр жени  6, делитель напр жени  7, компараторы 8 и 11, интеграторThe control circuit includes a reference voltage generator 6, a voltage divider 7, comparators 8 and 11, an integrator

СОWith

о сabout with

00 О00 about

9, генератор линейно измен ющегос  напр жени  10. Солнечна  батаре  кроме основной силовой солнечной батареи 12 имеет вспомогательную маломощную измерительную группу солнечных элементов 13. Солнечна  батаре  и солнечные элементы наход тс  в равных световых и температурных услови х.9, a linearly varying voltage generator 10. In addition to the main power solar battery 12, the solar battery 12 has an auxiliary low-power measuring group of solar cells 13. The solar battery and solar cells are in equal light and temperature conditions.

Выход вспомогательной группы солнечных элементов 13 соединен с входом формировател  опорного напр жени  6, выход которого подключен к первому - инвертирующему входу компаратора 8 схемы управлени . Выводы силовой солнечной батареи 12 через делитель напр жени  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 измен ющегос  напр жени  10. Выход компаратора 11 подключен к управл ющему выводу силового транзистора 1.The output of the auxiliary group of solar cells 13 is connected to the input of the driver of the reference voltage 6, the output of which is connected to the first inverting input of the comparator 8 of the control circuit. The conclusions of the solar power battery 12 through the voltage divider 7 are connected to the second (non-inverting) input of the comparator 8. The output of the comparator 8 is connected to the input of the integrator 9, the output of which is connected to the non-inverting input of the comparator 11, and the inverting input of which is connected to the output of the generator linearly varying voltage 10. The output of the comparator 11 is connected to the control terminal of the power transistor 1.

В основе работы источника электропитани  лежит тот факт, что в широком диапазоне изменени  освещенности и температуры напр жение солнечной батареи Uoru, соответствующее ее максимальноймощности , остаетс  пропорциональным напр жению холостого хода солнечной батареи Uxx The operation of the power supply is based on the fact that in a wide range of changes in illumination and temperature, the voltage of the solar battery Uoru, corresponding to its maximum power, remains proportional to the open-circuit voltage of the solar battery Uxx

Uorrr ku UxxUorrr ku uxx

0)0)

где коэффициент ku равен 0,75-0,80 дл  разных батарей. Таким образом, дл  получени  от солнечной батареи максимальной мощности необходимо обеспечить на ее выходе напр жение, равное оптимальному, при любых услови х ее работы.where the coefficient ku is 0.75-0.80 for different batteries. Thus, in order to obtain maximum power from the solar battery, it is necessary to provide at its output a voltage equal to optimal under all conditions of its operation.

Источник работает следующим .образом . К инвертирующему входу компаратора 8 подаетс  опорное напр жение Uom, которое задаетс  напр жением Uxx измерительной группы солнечных элементов 13 и формирователем опорного напр жени  6 в соответствии с (1). На неинвертирующий вход компаратора 8 через делитель напр жени  7 подведено напр жение с выхода силовой солнечной батареи 12 Uc6. Если Uc6 UonT, то на выходе компаратора 8 установитс  напр жение Us, определ емое стаби- лизироеанНым напр жением питани  компаратора. На выходе интегратора 9 будет увеличиватьс  напр жение UG, с ростомThe source works as follows. The reference voltage Uom is supplied to the inverting input of the comparator 8, which is set by the voltage Uxx of the measuring group of solar cells 13 and the reference voltage shaper 6 in accordance with (1). To the non-inverting input of the comparator 8, a voltage is supplied from the output of the solar power battery 12 Uc6 via a voltage divider 7. If Uc6 UonT, then at the output of comparator 8 the voltage Us, determined by the stabilized supply voltage of the comparator, will be established. At the output of the integrator 9, the voltage UG will increase, with increasing

которого широтно-импульсный модул тор (компаратор 11 и генератор линейно измен ющегос  напр жени  10) обеспечит увеличение коэффициента заполнени whose pulse-width modulator (comparator 11 and the linearly varying voltage generator 10) will increase the duty cycle

управл ющего сигнала Uynp, как это показано на фиг.2. В результате напр жение .на выходесиловой солнечной батареи 12 будет уменьшатьс .Uynp control signal, as shown in Fig. 2. As a result, the voltage. At the output of the solar power battery 12 will decrease.

Когда станет UC6 UOHT, то на выходе компаратора 8 установитс  напр жение равное нулю Us 0, напр жение на выходе интегратора 9 Us будет уменьшатьс . Это приведет к уменьшению коэффициента заg полнени  управл ющего сигнала Uynp, a следовательно, к увеличению Uc6. Таким об- разсм будет обеспечено двухпозиционное регулирование с широтно-импульсной модул цией управл ющего сигнала. Напр же0 ние на выходе силовой солнечной батареи 12 будет оставатьс  неизменным и равным оптимальному UC6 U0m. Это равенство сохранитс  при любом сопротивлении нагрузки , так как Uonr определ етс  лишьWhen UC6 becomes UOHT, then the voltage equal to zero Us 0 will be established at the output of comparator 8, the voltage at the output of integrator 9 Us will decrease. This will lead to a decrease in the fill factor g of the control signal Uynp, and therefore to an increase in Uc6. In this way, two-position control with pulse-width modulation of the control signal will be provided. The voltage at the output of the solar power battery 12 will remain unchanged and equal to the optimum UC6 U0m. This equality will be preserved for any load resistance, since Uonr is determined only

5 освещенностью и температурой и не зависит от сопротивлени  нагрузки. Настройка регул тора производитс  с помощью делител  напр жени  7.5 by illumination and temperature and is independent of load resistance. Adjustment of the regulator is done using voltage divider 7.

Технико-экономическими преимуществFeasibility benefits

0 вами предлагаемого технического решени  по сравнению с прототипом  вл етс  более высокий КПД системы электроснабжени , что обеспечиваетс  поддержанием оптимального режима работы солнечной бата5 реи не только при изменении освещенности и температуры, ной при изменении нагрузки .0 of your proposed technical solution in comparison with the prototype is a higher efficiency of the power supply system, which is ensured by maintaining the optimal operating mode of the solar battery not only when the light and temperature change, when the load changes.

4040

Claims (1)

Формула изобретени The claims Источник электропитани  посто нного тока, содержащий солнечную батарею, соединенную с выводами дл  подключени  нагрузки через экстремальный регул тор мощности с маломощной измерительной группой солнечных элементов в качестве источника опорного напр жени , о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  КПДA direct current power source comprising a solar battery connected to terminals for connecting a load through an extreme power regulator with a low-power measuring group of solar cells as a reference voltage source, and therefore, in order to increase efficiency ПРИ изменении сопротивлени  нагрузки, экстремальный регул тор мощности выполнен в виде параметрического импульсного стабилизатора напр жени  с усилителем сигнала рассогласовани , состо щим из последовательно включенных компаратора и интегратора.When the load resistance changes, the extreme power regulator is made in the form of a parametric pulse voltage regulator with a mismatch signal amplifier consisting of a comparator and an integrator connected in series. to:r. Ito: r. I - 4-йГ. 2- 4th. 2