Claims (2)
Изобретение относитс к силовой преобразов тельной технике и может быть использовано п разработке устройств имитирующих работу источников ограниченной мощности, в частности, солнечных батарей. Известны имитаторы солнечных батарей, состо щие из источника посто нного тока, шунтового линейного регул тора, датчика тока и функционального преобразовател , в которых обеспечиваетс получение вольт-амперных характеристик , близких к характеристикам солнечной батареи 1. Недостатками таких имитаторов вл ютс их низкий КПД и большие массогабариты. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл ютс имнтаторь1 солнечных батарей, в которых дл улз чшени энергетических и массогабаритных показателей силова часть выполнена в виде р да источников посто нного тока, соединенных параллельно через разв зывающие диоды и зашунтированных управл емыми ключами и линейным регулирующим органом, св занными с каналом управлени , включающего коммутатор, датчик тока. функщюнальный преобразователь и схему сравнени 2. Однако в таких имитаторах на щунтирующем транзисторе вьщел етс значительна мощность, что снижает их КПД. Цель изобретени - повыщение КПД имитатора . Поставленна цель достигаетс тем, что в имитаторе солнечной батареи, состо щем из р да источников. посто нного тока, подключенных к нагрузке через разв зьшающие диоды и защунтированных управл емыми ключами, линейного регул тора тока, включающего в себ источник носто ннога тока, шунтовый регулирующий транзистор и разв зывающий диод, коммутатора, вьшолненного из набора пороговых элементов и св занного с управл емыми ключами, датчика тока и схемы сравнени , соединенной с выходами имитатора и датчика тока и входами коммутатора и линейного регул тора тока, линейный регул тор тока разбит на однотипные чейки - регул торы тока, в цепи управлени которых введены операционные усилители, подключенные одними входами к источникам опорных напр же|нии а другими ко входу линейного регул тора тока. На фигс 1 показана принщт1| альиа схема фиг. 2 - диимитатора солнечной батареи; ai paMMbi, по сн ющие его рабо Имитатор солнечной батареи состоит из р да источников Ь -In посто нного тока, разв зывающих диодов 2|-2п, упраВл емых ключей 3i-3n, нагрузки 4, линейного регул тора 5 то ка, коммутатора 6, содержащеф компаратори 6|-бр, датчика 7 тока и схемь 8 сравнени . Линейный регул тор 5 тока вы|полнен из набора бдаотипных чеек, кажда из которых включает в себ источник 9i-S m тока, шуктирующие транзисторы 101 - 10, разв зьшающие диодь llj-llfn, операционные усилители 12|12т и источники 13i-13 m опорного напр жеИсточник 1|-In и 9,-9т п(сто нного тока через разв зывающие диоды 2 2п и 11,-Ищ подключены к нагрузке 4, того, источНИКИ li-In зашунтированы уп{ авл емыми клю чами 3i-Зп, а источники - транзисторами lOi-Ют- Входы управл мых ключей 3i -Зр соединены с выходами омпараторов |6,-6п, а базы транзисторов 10 IGfn - с вы12 ,-12т, ходами операционных усилителей св занных с источниками 3|3 и выходом схемы 8 сравнени . Выход датчика 7 тока под 6 и входу схеключей ко входу коммутатора мы 8 сравнени , соединенной с выходом имитатора . Имитатор работает следующи|м образом. В режиме холостого хода на|1р жеге1е с датвеличине (фпг. чика тока равно максимальной при этом все компараторы 6iбр наход тс в состо н1ш, при котором управл ющие ключи 3i-Зп замкнуты, Этим обеспечнваетс отключе нагрузки 4. Вы ние источников li-In от цепи 1)7 сравниваходное напр жение датчика ток|а имитатора U4 етс с выходным напр жением на схеме 8 сравнени . Результа сравнени Ug подаетс на управл ющий вход линей ного регул тора 5 тока, работой которого на выходе имитатора поддерживаетс напр женна U421 и,. По мере увеличени тока напр жеиие U7 линейно уменьшаетс этом увели-, возможным за чение тока нагрузки становитс 10,-lOm. Так счет призакрыти транзисторов 5 опорным как и вл етс дл регул тор)а с увеличением напр жением, то одновременно уменьшение токоотдачи регул тора npoHcxojpiT с 1едовательно, и напр жени на его выходе, а иа выходе И1 татора. П1Н1ВОДИТ к Дальнейший рост тока нагру: кн сра(атывани комуменьшению UT до уровн рабатъшание паратора 6i в коммутаторе 6. компаратора 6| обеспечивает размыкание управл емого ключа 3, в результате чего напр жение и ток нагрузки (U4 и U) стрем тс скачкообразно увелитатьс . Однако всплесков U4 и 14 не происходит, так как вс кое увеличение U4 при заданном напр жении U сопровожаетс приоткрытием транзисторов IО i -1 От и уменьшением токоотдачи от линейного регул тора 5. Далее процесс повтор етс - наростание TQr ка нагрузки U приводит к поочередному раз мыканию ключей 3i-3n, обеспечивающему поэтапное подключение источников li-ln к нагрузке. Работа линейного регул тора 5 вс кий раз обеспечивает монотонное изменение напр жени U4, при этом верхн часть вольтамперной характеристики имитатора полностью псжтор ет характеристику датчика 7 тока (фиг. 2). При некотором токе нарузки U к. все источники li-In оказываютс подключенными к нагрузке также, как и все источники 9,-9т регул тора 5 (транзисторы lOi-lOm при этом полностью закрыты) Поэтому уменьшение сопротивлени нагрузки вплоть до короткого замыкани выходных зажимов имитатора далее не может привести к увеличению тока , а сопровождаетс только снижением выходаюго напр жени (фиг. 2), В предлагаемом устр жстве линейный регул тор вьшопнеи из р да однотипных чеек, что позвол ет уменьшить мощность потерь в регул торе. Дл нормальной работы имитатора необходимо, максимальное 31{аче1гае выходного тока линейного регул тора s-|,ci было не меньше величины выходного тока исюч- пика Ц , т.е. ,. где п - число источников 1. Суммарш 1Й ток Ig-ji j источников ;9|-9т делитс между ними поровну, т.е. II/ K.i 9 5Vnax W)( Шщность рассе ни на одном регулирующем транзисторе 10. не может, следовательно, U4lK. ( высить значени р .-li.l... fot 49ч Зн1ачеш{ опорных напр жений источников 13i - 13m выбраны таким разом, что при малой величине оши&си Ug U7-U4 в линейном режиме работает только транзистор lOj, а остальные транзисторы 10г-10|л полностью ожрыты. Увеличение ошибки Ug сопровождаетс призакрыпем транжстора 0|. Когда транзистор 10| лолностью закрываетс , начинает призакрывать58 с транзистор lOj, затем транзистор Юэ и так далее. При любом значении ошибки Ug в активной области находитс только ощн транзистор , а следовательно, суммарна мощность рассе ни на транзисторах 10,-Ют практически М1редел етс мощностью потерь на одном из р -о .з 5 - ior ( В зависимости от величины Ug выход ой ток регул тора 5 может измен тьс от нул до величины известной схеме. Однако в известной схеме максима ьна мощность потерь равна величюк U4(, , т.е. в m раз больше, тем в пред лагаемом устройстве.( Дл того, чтобы в известной схеме мощность потерь-снизить до уровн 41к-(„(и4 О общее «шсло источников посте щк -о тока допж но равн тьс величине m(n-t-l), тогда-как в предлагаемой схеме их п-Нп. Таким образом , уменьшение мощности потерь за счет увеличени общего числа чеек в известной схеме сслровождаетс су1цествениым усложненнем всего yctpo ctBa. Так, при IK.-J - 100 А; U4 50 В; п 9 и m 10 дл предлагаема схемы имеем WO 50. известной схеме така мопшость будет гаюко при п 99, и m « 1, т.е. общее количество чеек возрастает более чем в S раз. Если же в известной схеме сделать тоже количество чеек ( п 18 и m 1), то мощность потерь становитс равной 263 Вт, т.е. более чем в S р з 1февысит мощность потерь в предлаг«емой схеме .Таким образом, предлагаемое устройство характеризуетс большим КПД, что и определ ет предпочтительность его применени перед известным . Формула изобретени Имитатор солнечной батареи, состо щий из р да источников посто нного тока, подключенных к нагрузке через разв зывающие диоды м зашунтнрованнь1х управл емыми ключами, линейного регул тора тока, включающего в себ источник посто нного тока, щунтовый регули- рующий транзистор к разв зываюишй диод, коммутатора, выполненного из набора пороговых злементов и св занного с управл емыми клюками, датчика тока и схемы сравнени , соединегп й с выходал и икштагора и датчика тока (t входами коммутатора н линейного регул тор: тока, отличаг щийс тем, что, с целью повыще1ш KiUl имитатора, линей1В 1Й регул тор тока разбй: tra однотипные чейки - регул торы тока, в це1И управлени введены операционшле усилители, подключенные одними входакш к источникам опорных напр жений, а другими - ко входу линейного регул тора тока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 343532К, кл. 323-8, 1969. The invention relates to power conversion technology and can be used in the development of devices simulating the operation of sources of limited power, in particular, solar cells. Solar battery simulators are known, consisting of a DC source, a shunt linear regulator, a current sensor and a functional converter, which provide current-voltage characteristics close to those of a solar battery 1. The disadvantages of such simulators are their low efficiency and large mass dimensions. The closest technical solution to the proposed one is the implantor1 of solar batteries, in which for power and mass and size indicators the power part is made in the form of a series of DC sources connected in parallel via decoupling diodes and shunted by controlled keys connected to the control channel including the switch, the current sensor. functional converter and comparison circuit 2. However, such simulators on a bypass transistor have considerable power, which reduces their efficiency. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the simulator. The goal is achieved by the fact that the simulator of a solar battery, consisting of a number of sources. direct current connected to the load via decoupling diodes and clamped by control switches, a linear current regulator including a low-voltage source, a shunt regulating transistor and a decoupling diode, a switch from a set of threshold elements and connected to the control keys, current sensor and comparison circuit connected to the outputs of the simulator and current sensor and the inputs of the switch and linear current controller, the linear current controller is divided into the same type of cells - current regulators in the circuit the controllers of which are operational amplifiers connected by some inputs to reference voltage sources and by others to the input of a linear current regulator. Figs 1 shows prince1 | The diagram of FIG. 2 - solar panel dimmer; ai paMMbi, exploring his work The solar battery simulator consists of a number of sources of b-In direct current, decoupling diodes 2 | -2p, controllable keys 3i-3n, load 4, linear regulator 5 current, switch 6 containing comparator 6 | -br, current sensor 7 and comparison circuit 8. Linear current regulator 5 is made from a set of b-type cells, each of which includes a current source 9i-S m, pulsed transistors 101-10, diverting diodes llj-llfn, operational amplifiers 12 | 12t, and sources 13i-13 m the reference voltage of the Source 1 | -In and 9, -9tp (of the electric current through the 2 2p and 11 diodes, the ISIs are connected to the load 4, and li-In sources are shunted by a pack of 3, -3Pn, and the sources - by the transistors lOi-Yut- The inputs of the control keys 3i-Zp are connected to the outputs of omparators | 6, -6p, and the bases of the transistors 10 IGfn - to 12, -12t, the turns of the opera amplifiers connected to sources 3 | 3 and the output of comparison circuit 8. The output of current sensor 7 under 6 and the input of the switches to the switch input is 8 comparison connected to the output of simulator. The simulator works in the following way. A fuse from the datum (phpg of the current is equal to the maximum while all 6pc comparators are in a state in which the control keys 3i-3p are closed, this ensures disconnection of the load 4. Uninstalling li-In sources from circuit 1) the sensor current is simulated U4 simulator output th voltage comparator in Scheme 8. The result of the comparison, Ug, is fed to the control input of the linear current regulator 5, whose operation maintains the voltage of U421 and, at the output of the simulator. As the current increases, the voltage U7 decreases linearly with this increase; it becomes possible for the load current to become 10, -lOm. Since the counting of the transistors 5 is closed as it is for the controller, and with increasing voltage, then the decrease in the current output of the npoHcxojpiT regulator is simultaneously with one and the voltage at its output and the output of the I1 of the regulator. P1H1VODIT to a further increase in the load current: cpc (setting UT to a reduction to the level of parameter 6i in switch 6. comparator 6 | opens the controlled switch 3, causing the voltage and load current (U4 and U) to increase in a jump-like manner. However, the bursts of U4 and 14 do not occur, since a large increase in U4 at a given voltage U is accompanied by the opening of the transistors IO i -1 From and a decrease in the current output from the linear regulator 5. Then the process repeats - increasing TQc of the load U leads to alternate times popping keys 3i-3n, providing a phased connection of sources li-ln to the load. Operation of the linear controller 5 times provides a monotonic change in voltage U4, while the upper part of the simulator current-voltage characteristic of the current sensor 7 (Fig. 2) At a certain load current U k. All li-In sources turn out to be connected to the load as well as all sources 9, -9 of controller 5 (lOi-lOm transistors are completely closed), therefore reducing the load resistance down to a short circuit and output terminals of the simulator can no longer lead to an increase in current, and is accompanied by a reduction in only vyhodayugo voltage (FIG. 2), In the proposed device, a linear regulator is a superior one of a series of single-type cells, which allows reducing the power loss in the regulator. It is necessary for normal operation of the simulator, the maximum 31 {frequency of the output current of the linear regulator s- |, ci was not less than the value of the output current of the primary circuit C, , where n is the number of sources 1. The total current 1Y is the current Ig-ji j sources; 9 | -9t is divided equally between them, i.e. II / Ki 9 5Vnax W) (The power dissipated on one control transistor 10. cannot, therefore, U4lK. (Raise the values p .li.l ... fot 49h; Cn1cache {reference voltages of sources 13i - 13m are chosen this way that at a small value of error & Ug U7-U4 in linear mode only the lOj transistor works, and the remaining transistors 10g-10 | l are completely burned. Increasing the Ug error is accompanied by closing the transistor 0 |. When transistor 10 | transistor lOj, then transistor Yue, etc. For any error value Ug in the active the region is only a transistor, and therefore, the total power dissipated by the transistors 10, UT practically M1 is determined by the power loss on one of the p - oz 5 - ior (Depending on the Ug value, the output current of the regulator 5 can vary from zero to the value of the known scheme. However, in the known scheme, the maximum power loss is equal to the value U4 (, i.e., is m times greater than that in the proposed device. (In order to reduce the power of the known circuit to 41k - ("(and4 O common" sclos the sources of current and other sources should be equal to with the value of m (n-t-l), then, as in the proposed scheme, their p-Hn. Thus, a decrease in power loss due to an increase in the total number of cells in the well-known scheme is due to the complexity of the entire yctpo ctBa. So, with IK.-J - 100 A; U4 50 V; p 9 and m 10 for the proposed scheme, we have WO 50. a known scheme such a dog would be about n 99, and m 1 1, i.e. the total number of cells increases more than S times. If, in the known scheme, the number of cells is also made (n 18 and m 1), then the loss power becomes 263 W, i.e. more than in S p 1 1, the power loss in the proposed scheme is high. Thus, the proposed device is characterized by high efficiency, which determines its preference over the known one. The invention The solar battery simulator, consisting of a series of DC sources connected to a load via decoupling diodes and bridged control keys, a linear current regulator that includes a DC source, a shunt regulating transistor to the developing transistor. a diode, a switch made of a set of threshold elements and connected to controllable cranes, a current sensor and a comparison circuit, connectors to the output of the controller and the current sensor (t inputs of the switch and the linear regulator: In order to increase the simulator KiUl, the 1V 1Y current controller breaks: tra cells of the same type - current regulators, opto-amps connected to the reference voltage sources are connected to the control, and others are connected to the input linear current regulator.Sources of information taken into account in the examination 1. US Patent N 343532K, CL 323-8, 1969.
2.Веденеев Г. М. и др. Утг гшение знергетнческих н массогабаритных показателей имитаторов солнечных батарей. Проблс лы преобразовательной техники, ч. 2, Киев, изд-во АН УССР, 1979, с. 160-161.2.Vedeneev G.M. et al. Energy consumption and mass-dimensional indicators of solar cell simulators. Probls ly converting technology, Part 2, Kiev, Publishing House of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1979, p. 160-161.
nn
jy-T7jy-t7
4four
:J: J
..
. fui f. fui f
r« 7r "7