Имитатор солнечной батареи

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 239530 (21) 2929246/24-07с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 230482. Бюллетень йо 15Дата опубликования описания 230482 И М. Кл.з О 05 Р 158 Государс 1 венный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Рязанский радиотехнический институт(54) ИМИТАТОР СОЛНЕЧНОИ БАТАРЕИ Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности кобласти преобразования постоянногонапряжения в постоянное, и может. бытьиспользовано при разработке имитаторов первичных источников электропита-.ния ограниченной мощности,Известны вторичные источники. питания, выходная вольт-амперная характеристика которых аналогична внешнейхарактеристике солнечной батареи,которые содержат линейный регулирующий орган, датчик тока нагрузки, функциональный преобразователь и схемусравнения выходных напряжений источника и функционального преобраэова"теля 1 .Недостатком таких источников является низкий КПД,Известны также имитаторы, в которых для сокращения общего числа преобразовательных ячеек линейный регулирующий орган выполнен в виде некоторого числа транзисторов, шунтирующих выходы соответствующих преобраэовательных ячеек и связанных с соответствующимиоперационными усилителя 1 -.Недостатком известных имитаторовявляется сложность настройки линейно- ЗО го регулирующего органа в связи с увеличенным числом каналов регулиро" вания.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является имитатор солнечной батареи, содержащий ряд преобразовательных ячеек, выполненнЫх в виде стабилизаторов 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 выво. дом и общей шиной имитатора и выходом связанный с входами компаратора 2). 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 преобразовательнйх ячеек и повышение быстродействия.Поставленная цепь достигается тем, что в имитатор солнечной батареи ввейен 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. 10Имитатор содержит пять преобразовательных ячеек 1-5 - стабилизаторов тока, диодно транзисторный коммутатор б, компараторы 7, сумматор 8, регулирующий транзистор 9, усилительно-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 источниками опорных напряжений, причем неинвентирующие входы компараторов. 7 (2) и 7 (3) подключены к выходу сумматора 8, а компаратора 7 (4) и 7(5) - к выходу датчика 12 тока.Общий выход всех преобразовательных ячеек зашунтирован регулирующим транзистором 9, база которого подключена к выходу узла 10 сравнения. 35 Один из входов узла 10 сравнения соединен с выходом делителя 11 выходного напряжения, а второй - с выходом датчика 12 тока нагрузки.40Имитатор работает следующим образом.Выходное напряжение датчика тока нагрузки Оц при увеличении тока нагрузки линейно уменьшается, ".про бегая" 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 1 а, а ток каждой иэ ячеек 4 и 5 определяется соотношением14 = 15 = 3 1 = 1 +12 +13В общем случае ток каждой из яче" ек, управляемых от компараторов, связанных с выходом датчика 1 2 тока, равен величине и 1 й, где и- число 60 ячеек, управляемых по сигналу с выхода сумматора 8 .В режиме холостого хода выходное напряжение 0.2 датчика 1 2 тока максимально, при этом справедливо не равенство 02) ОоъЪОоп 5 Оой) Ооп 5,поэтому все ячейки, кроме первой, на-ходятся в режиме короткого замыкания (фиг.2). Весь ток 1 ячейки 1протекает в этом режиме по транзистору 9.При мере роста тока нагрузки 1напряжение Од уменьшается, и аналогйчно уменьшается напряжение на выходеалгебраического сумматора 8 напряжений 04 (на фиг,2 условно принято наэтом этапе, что 04=02 ) .При достижении напряжением 04величины Оопп срабатывает компаратор7 (2) и закрывается транзистор, шунтирующий ячейку 2. Тем самым последняя подключается к общей выходной ши"не имитатора. аналогично при 0400 пф.находится в режиме передачи энергиии ячейка 3Дальнейший рост тока 1 Н приводитк такому снижению 0 , что переопрокинется комнаратор 7(4) и включитсяв работу ячейка 4. Скачкообразноеизменение напряжения на выходе компаратора 7 (4) приводит к аналогичному увеличению выходного напряжения сумматора8; при этом ячейки 2 и 3 отключаются.Последующее увеличение Хн приводит к повторному поочередному подключению ячеек 2 и 3, пока при 02 =Ооп 5не сработает компаратор 7 (5) и:не произойдет подключение ячейки 5и новое отключение ячеек 2 и 3.Максимальный ток нагрузки определится величинойХп п 1 ак =(1 =91 А,или для общего случая1 н,ал=пХя +пей =п 1 (1+в),где в - число ячеек, управляемых сигналом с выхода датчика 12тока.Уменьшение тока нагрузки происходит пРи обратном порядке переключения ячеек.Плавную регулировку выходного напряжения имитатора осуществляет регулирующий транзистор 9, управляемыйсхемой 10 сравнения.По сравнению с известным имитатором в предлагаемом устройстве общеечисло ячеек, а следовательно, и число компараторов 7 может быть существенно сокращено.при одинаковых расчетных мощностях линейного регулирующего транзистора 9. Например, при1 неах = 100 Ь и 1 я= 2 л в известномустройстве необходимо иметь 50 ячеек(и 50 компараторов), а в предлагаемом имитаторе при п=5 и щ=9 общеечисло ячеек и компараторов составитвсего 14 шт, т.е. почти в 4 разаменьше. В общем случае количествоячеек и компараторов уменьшится1 н такраз.Д (2 нГЯОл1 уФормула изобретения Имитатор солнечной батареи, содержащий ряд преобразовательных, ячеек, выполненных в виде стабилизаторов тока, диодно-транзисторный коммутатор, базы транзисторов которого соединены с выходами соответствующих компараторов, регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом усилительно-измерительного узла,5 Сокращение числа ячеек упрощает настройку имитатора и повышает его ,быстродействие (последнееобъясняется уменьшением суммарного времени поэтапного перевода ячеек из одного режима в другой. 5Таким образом, предлагаемый имитагор выгодно отличается от известного меньшим числом преобразовательных ячеек, сравнительной простотой наст" .ройки и большим быстродействием. включенного между одним из выходныхвыводов имитатора и его общей шиной,и датчик тока нагрузки, включенныймежду другим выходным выходом и общей шиной имитатора и выходом связанный со входами компараторов, о т"л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения схемы имитатора путем сокращения числа преобразовательных ячеек и повышения быстродействияв него введен сумматор напряжений,включенный между входом по меньшеймере одного компаратора и выходомдатчика и по входу соединенный свыходами остальных компараторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПриборы и техника эксперимента. 1971, Р 2, с. 176-179,2. Веденеев Г.М. и др. Улучшениеэнергетических и массогабаритных показателей имитаторов солнечных батарей.- Сб. "Проблемы преобразовательной техники" (институт электродинамики ЛН Украинской ССР), 1979.922699 и.ю фиа 579/62 Тираж 908 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/Зак илиал ППП "Патент,., г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель С.Ситко Редактор В.Данко Техред А. БабинецКорректор М.Пожо