RU1713401C

RU1713401C - Power supply system

Info

Publication number: RU1713401C
Authority: RU
Inventors: С.А. Литвинов; В.П. Несмеев; Ю.В. Разгоняев
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Сатурн"
Priority date: 1987-04-07
Filing date: 1987-04-07
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: primary power source, pulse regulator, storage battery and current sensor are series- connected to form closed circuit. Signal from current sensor is applied to first input of subtraction circuit. Reference voltage from reference voltage controlled source is applied to second input of subtraction circuit. Reference voltage defines rated charging or trickle-charging current of storage battery and is set by signal of charging end sensor depending on state of charge of storage battery. By signal from Schmitt flip-flop connected between output of comparator circuit and switch control input applied to input of pulse-width modulator through switch is signal from comparator circuit output or, under peak load duty, signal from output of maximum power point monitoring device whose input is connected to output of current sensor. Output of pulse-width modulator is connected to pulse regulator control input. Load is connected in parallel with storage battery with current sensor. EFFECT: increased power generation of system. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в наземных системах электропитания, использующих в качестве первичного источника генератор ограниченной мощности, например, фотоэлектрический. The invention relates to electrical engineering and can be used in terrestrial power supply systems using a limited power generator, for example, photoelectric, as a primary source.

Цель изобретения - увеличение энергопроизводительности системы. The purpose of the invention is to increase the energy efficiency of the system.

На чертеже приведена структурная схема системы электропитания. The drawing shows a structural diagram of a power supply system.

Система состоит из последовательно соединенных первичного источника постоянного напряжения ограниченной мощности, например, фотоэлектрического генератора 1, импульсного регулятора 2, аккумуляторной батареи (АБ) 3 и датчика тока 4, датчика конца заряда 5, выход которого через управляемый источник опорного напряжения (УИОН) 6 подключен к первому входу схемы вычитания 7, второй вход которой соединен с выходом датчика тока 4, а выход - с первым входом коммутатора 8 непосредственно и с управляющим входом коммутатора 8 через триггер Шмитта 9, второй вход коммутатора 8 соединен с выходом устройства слежения за точкой максимальной мощности (УСТММ) 10, вход которого подключен к выходу датчика 4 тока, выход коммутатора 8 соединен через широтно-импульсный модулятор 11 с управляющим входом импульсного регулятора 2. Потребитель (нагрузка) 12 подключается параллельно АБ 3 к датчику тока 4. Датчик конца заряда 5 может быть выполнен в виде порогового элемента, подключенного к АБ 3 и имеющего порог срабатывания, равный напряжению, соответствующему номинальному заряду АБ 3 по емкости, либо в виде счетчика количества электричества, равного номинальной емкости АБ 3, входов подклю- ченного к выходу датчика 4 тока, либо в виде датчика давления никельгазовых АБ, срабатывающего при номинальном зарядке АБ 3. Датчик блока выполнен таким образом, что его выходное напряжение не изменяет свою полярность при изменении знака тока через него. The system consists of a series-connected primary DC voltage source of limited power, for example, a photoelectric generator 1, a pulse regulator 2, a battery (AB) 3 and a current sensor 4, a charge end sensor 5, the output of which is connected through a controlled reference voltage source (UION) 6 to the first input of the subtraction circuit 7, the second input of which is connected to the output of the current sensor 4, and the output to the first input of the switch 8 directly and to the control input of the switch 8 through the Schmitt trigger 9, the second the input of the switch 8 is connected to the output of the device for tracking the maximum power point (USMM) 10, the input of which is connected to the output of the current sensor 4, the output of the switch 8 is connected via a pulse-width modulator 11 to the control input of the pulse regulator 2. The consumer (load) 12 is connected in parallel AB 3 to the current sensor 4. The end of charge 5 sensor can be made in the form of a threshold element connected to AB 3 and having a response threshold equal to the voltage corresponding to the rated charge of AB 3 in capacity, or in the form of a counter and the amount of electricity equal to the nominal capacity of AB 3, the inputs of the current sensor 4 connected to the output, or in the form of a nickel-gas battery pressure sensor that operates when the battery is nominally charged 3. The block sensor is designed so that its output voltage does not change its polarity when changing the sign of the current through it.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

Датчик конца заряда 5 формирует на своем выходе сигнал "Заряд АБ меньше номинального", либо сигнал "Заряд АБ равен номинальному". На основании данного сигнала УИОН 6 поддерживает на своем выходе опорное напряжение, определяющее номинальный ток заряда АБ 3, либо ток подзаряда АБ соответственно. Ток подзаряда выбирается из условия компенсации тока саморазряда аккумуляторной батареи. The charge end sensor 5 generates at its output a signal "Battery charge is less than nominal", or a signal "Battery charge is equal to nominal." Based on this signal, UION 6 maintains a reference voltage at its output, which determines the nominal charge current of AB 3, or the charge current of AB, respectively. The charging current is selected from the condition for compensation of the self-discharge current of the battery.

Если мощность нагрузки 12 и мощность, расходуемая на заряд или подзаряд АБ 3, в сумме не превышает максимальную выходную мощность источника 1 в системе реализуется отрицательная обратная связь (ООС) по отклонению величины тока заряда (подзаряда): сигнал, пропорциональный значению тока, с датчика тока 4 поступает на вход схемы вычитания 7, на второй вход которой подается опорное напряжение с УИОМ 6, сигнал с выхода схемы вычитания 7 через коммутатор 8 подается на вход широтно-импульсного модулятора 11, управляющего импульсным регулятором 2. В результате через датчик тока 4 протекает стабильный ток заряда, либо подзаряда АБ 3, при этом часть энергии, отбираемой от источника 1, потребляется нагрузкой 12. Ввиду наличия ООС выходное напряжение схемы вычитания 7 ограничено диапазоном регулирования, в пределах которого относительная длительность импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора 11 может изменяться от величины, близкой к 0 до величины, близкой к 1. Гистерезис переключения триггера Шмитта 9 перекрывает этот диапазон, и сигнал на выходе триггера 9, коммутирующий выход схемы вычитания 7 с входом широтно-импульсного модулятора 11, остается неизменным. If the load power 12 and the power spent on charging or recharging AB 3, in total, does not exceed the maximum output power of source 1, the system implements negative feedback (OOS) on the deviation of the charge current (charge): a signal proportional to the current value from the sensor current 4 is fed to the input of the subtraction circuit 7, to the second input of which a reference voltage with UIOM 6 is supplied, the signal from the output of the subtraction circuit 7 through the switch 8 is fed to the input of the pulse-width modulator 11, which controls the pulse regulator 2. Then, through the current sensor 4, a stable charge current or charge AB 3 flows, while part of the energy taken from source 1 is consumed by the load 12. Due to the presence of the OOS, the output voltage of the subtraction circuit 7 is limited by the control range within which the relative pulse width at the output is latitudinal pulse modulator 11 may vary from a value close to 0 to a value close to 1. The switching hysteresis of the Schmitt trigger 9 covers this range, and the signal at the output of the trigger 9, the switching output of the circuit power 7 with the input of the pulse width modulator 11 remains unchanged.

Если мощность нагрузки 12 и мощность, расходуемая на заряд или подзаряд АБ 3, в сумме превысят максимальную выходную мощность источника 1, режим стабилизации тока датчика 4 будет нарушен. Выходное напряжение схемы вычитания 7, не ограниченное обратной связью, вызовет переключение триггера Шмитта 9, по сигналу которого коммутатор 8 отключает от входа широтно-импульсного модулятора 11 выход схемы вычитания 7 и подключает к нему выход УСТММ 10. Регулировка УСТММ 10 ведется по значению тока через датчик тока 4, так как максимальное значение тока, потребляемого АБ 3, либо минимальное значение тока разряда АБ 3 будет соответст- вовать режиму отбора максимальной мощности от источника 1. If the load power 12 and the power spent on charging or recharging AB 3, in total, exceed the maximum output power of the source 1, the current stabilization mode of the sensor 4 will be violated. The output voltage of the subtraction circuit 7, which is not limited by feedback, will cause the Schmitt trigger to switch 9, by the signal of which the switch 8 disconnects the output of the subtraction circuit 7 from the input of the pulse-width modulator 11 and connects the output of the USTMM 10. The adjustment of the USTMM 10 is carried out according to the current value through current sensor 4, since the maximum value of the current consumed by AB 3 or the minimum value of the discharge current AB 3 will correspond to the mode of selection of maximum power from source 1.

В результате от источника 1 отбирается максимальная выходная мощность, при этом если мощность нагрузки 12 меньше мощности источника 1, избыток мощности поступает в АБ 3, в противном случае недостаток мощности источника 1 компенсируется разрядом АБ 3. As a result, the maximum output power is taken from source 1, while if the load power 12 is less than the power of source 1, the excess power is supplied to AB 3, otherwise the lack of power of source 1 is compensated by the discharge of AB 3.

Ввиду разрыва ООС схема вычитания 7 работает в режиме компаратора, сравнивая сигнал датчика тока 4 с опорным напряжением УИОМ 6. Пока величина тока через датчик 4 не превышает номинальное значение тока заряда (подзаряда) АБ 3, выходной сигнал триггера Шмитта 9 коммутирует выход УСТММ 10 с входом широтно-импульсного модулятора 11. Система будет работать в этом режиме до тех пор, пока сигнал с датчика тока 4 не превысит напряжение УИОМ 6, т. е. пока максимальная выходная мощность источника 1 не превысит суммарную мощность, потребляемую нагрузкой и расходуемую на заряд (подзаряд) АБ 3. Due to the OOS rupture, the subtraction circuit 7 operates in the comparator mode, comparing the signal of the current sensor 4 with the reference voltage of the VIOM 6. As long as the current through the sensor 4 does not exceed the nominal value of the charge current (charge) AB 3, the output signal of the Schmitt trigger 9 switches the output of USMTM 10 s the input of the pulse-width modulator 11. The system will work in this mode until the signal from the current sensor 4 exceeds the voltage of VIOM 6, that is, until the maximum output power of source 1 exceeds the total power consumed by the load and hoduemuyu on charge (recharging) AB 3.

Если максимальная выходная мощность источника 1 превысит мощность потребления, произойдет переключение триггера Шмитта 9 по сигналу схемы вычитания 7, и в системе вновь замкнется ООС по отклонению тока. If the maximum output power of the source 1 exceeds the power consumption, the Schmitt trigger 9 will switch over according to the signal of the subtraction circuit 7, and the OOS will again be closed in the system according to the current deviation.

Claims

A POWER SUPPLY SYSTEM comprising a series-connected first battery terminal, a current sensor, a limited-voltage source and a first power terminal of a pulse regulator, to a control input of which a pulse-width modulator output is connected, a reference voltage source whose output is connected to the first input of the subtraction circuit, and switch, characterized in that, in order to increase the system’s energy efficiency, a charge end sensor, a Schmitt trigger, and a point tracking device are introduced into it of maximum power, the switch and the reference voltage source are controllable, and the current sensor is designed in such a way that its output voltage does not change polarity when the current sign changes through the sensor, and the sensor output is connected to the input of the tracking device for the maximum power point and to the second input of the subtraction circuit , the output of which is connected to the first input of the switch and through a Schmitt trigger to the control input of the switch, the second input of which is connected to the output of the tracking device for the point of maximum power, and the output is with the input of a pulse-width modulator, the output of the end-of-charge sensor is connected to the control input of the reference voltage source, and the second power output of the pulse regulator is connected to the second output of the battery.