RU2027217C1

RU2027217C1 - Secondary power supply

Info

Publication number: RU2027217C1
Authority: RU
Inventors: Г.М. Гринберг; Е.А. Мизрах; В.М. Петунин; Е.В. Петраков
Original assignee: Сибирская аэрокосмическая академия
Priority date: 1991-01-03
Filing date: 1991-01-03
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: control of electric and magnetic values. SUBSTANCE: source is formed by feeding channels connected in parallel between input and output wires. The first feeding channel has conversion cell, shunting transistor and decoupling diode. The second feeding channel has conversion cell, shunting transistor, decoupling diode, two comparators and switch. The rest of feeding channels have adder besides. To reproduce desired volt-ampere characteristics, M feeding channels should be used, moreover, the first feeding channel provides linear regulation of its output current. The second to M feeding channels provide discrete adjustment of their total output current. The rest (N-M) feeding channels are used as reserve ones. Switch is used for selection of basic or reserve mode of operation cells become disable, the corresponding number of feeding channels is brought in return for defective feeding channels. In order to exclude connection of reserve feeding channels in case of normal operation of basic ones, the comparators are adjoined for output according to OR gate circuit. EFFECT: improved precision of reproduction of volt-ampere characteristics. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для моделирования вольт-амперных характеристик (ВАХ) первичных источников электроэнергии, в частности солнечных батарей. The invention relates to electrical engineering and can be used to simulate the current-voltage characteristics (CVC) of primary sources of electricity, in particular solar panels.

Известен вторичный источник питания, со специальной формой ВАХ [1], используемый как имитатор солнечных батарей, состоящий из ряда преобразовательных ячеек - стабилизаторов тока, соединенных по входу с выводами для подключения питания U_n, а по выходу через развязывающие диоды с нагрузкой. Выходы всех преобразовательных ячеек зашунтированы транзисторами, причем базовый вывод одного транзистора соединен с выходом узла сравнения, к входным выводам которого подключены источник опорного напряжения, выход источника питания и выход включенного в цепь нагрузки датчика тока. Базовые выводы остальных транзисторов через компараторы соединены с выходом датчика тока нагрузки.A secondary power source is known, with a special form of CVC [1], used as a solar cell simulator, consisting of a series of converter cells - current stabilizers, connected at the input to the terminals for power supply U _n , and at the output through decoupling diodes with a load. The outputs of all the converter cells are shunted by transistors, and the base terminal of one transistor is connected to the output of the comparison node, to the input terminals of which are connected the reference voltage source, the output of the power source and the output of the current sensor included in the load circuit. The basic conclusions of the remaining transistors through comparators are connected to the output of the load current sensor.

Недостатками такого источника являются низкие надежность и точность воспроизведения требуемых ВАХ из-за несовпадения значений выходных токов преобразовательных ячеек и порогов срабатывания компараторов. The disadvantages of this source are the low reliability and accuracy of the reproduction of the required I – V characteristics due to the mismatch of the output currents of the converter cells and the thresholds of the comparators.

Известен также вторичный источник питания [2], содержащий N ячеек - стабилизаторов тока, соединенных входами с выводами для подключения источника питающего напряжения, датчик тока нагрузки, узел сравнения опорного напряжения с суммарным значением напряжения на датчике тока и выходного напряжения, N транзисторов, N развязывающих диодов, N-1 и компараторов и N-2 сумматоров. Also known is a secondary power source [2], containing N cells - current stabilizers, connected by inputs to the terminals for connecting a supply voltage source, a load current sensor, a node for comparing the reference voltage with the total voltage value on the current and output voltage sensor, N transistors, N decoupling diodes, N-1 and comparators and N-2 adders.

Недостатком этого вторичного источника питания является низкая точность воспроизведения требуемых ВАХ из-за смещения координаты крутопадающего участка ВАХ при выходе из строя ячейки - стабилизатора тока какого-либо из питающих каналов или из-за того, что в случае выхода из строя ячейки первого питающего канала развязывающий диод закрыт и линейный регулятор отключен от выходных выводов источника. The disadvantage of this secondary power source is the low accuracy of reproducing the required I – V characteristics due to a shift in the coordinate of the steeply falling I – V section during the failure of the current stabilizer cell of any of the supply channels or due to the fact that in the event of a failure of the cell of the first supply channel, the decoupling the diode is closed and the linear regulator is disconnected from the output terminals of the source.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения ВАХ. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the reproduction of the CVC.

Цель достигается тем, что во вторичный источник питания, содержащий N ячеек - стабилизаторов тока, соединенных входами с выводами для подключения источника питающего напряжения, датчик тока нагрузки, узел сравнения опорного напряжения с суммарным значением напряжения на датчике тока и выходного напряжения, N транзисторов, N развязывающих диодов, N-1 компараторов, причем коллектор-эмиттерные цепи всех транзисторов, кроме первого, подключены параллельно выходу соответствующих ячеек - стабилизаторов тока, база первого транзистора подключена к выходу узла сравнения и базы остальных транзисторов соединены с выходами соответствующих основных компараторов, выходы ячеек - стабилизаторов тока через соответствующие развязывающие диоды соединены с выводом для подключения нагрузки, ячейки - стабилизаторы тока у всех питающих каналов, кроме N-го, снабжены информационными выходами, в качестве источника опорного напряжения второго питающего канала использован информационный выход ячейки - стабилизатора тока первого питающего канала, а источники опорного напряжения последующих питающих каналов выполнены в виде сумматоров, причем входы сумматора каждого i-го питающего канала подключены к опорному входу основного компаратора и информационному выходу ячейки - стабилизатора тока (i-1)-го питающего канала, введены N-1 компаратоpов, N-1 переключателей и источник опорного напряжения, при этом опорные входы дополнительных компараторов присоединены к дополнительному источнику опорного напряжения, во всех питающих каналах выходы основного и дополнительного компаратоpов соединены друг с другом, сигнальный вход дополнительного компаратора во всех питающих каналах соединен с переключающим контактом переключателя своего питающего канала, размыкающий контакт которого соединен с общей шиной, а замыкающий - с опорным входом основного компаратора своего питающего канала, кроме того, в первом питающем канале выход ячейки - стабилизатора тока соединен с цепью коллектор-эмиттер транзистора через развязывающий диод. The goal is achieved by the fact that in a secondary power source containing N cells - current stabilizers connected by inputs to the terminals for connecting the supply voltage source, a load current sensor, a node for comparing the reference voltage with the total voltage value on the current sensor and output voltage, N transistors, N decoupling diodes, N-1 comparators, and the collector-emitter circuits of all transistors, except the first, are connected parallel to the output of the corresponding cells - current stabilizers, the base of the first transistor is connected to the output of the comparison node and the bases of the remaining transistors are connected to the outputs of the corresponding main comparators, the outputs of the cells - current stabilizers through the corresponding decoupling diodes are connected to the output for connecting the load, the cells - current stabilizers of all supply channels except the Nth one are equipped with information outputs, as the source of the reference voltage of the second supply channel, the information output of the cell, the current stabilizer of the first supply channel, was used, and the sources of the reference voltage of the subsequent supply of the supply channels are made in the form of adders, and the inputs of the adder of each i-th supply channel are connected to the reference input of the main comparator and the information output of the cell - current stabilizer of the (i-1) -th supply channel, N-1 comparators, N-1 switches and the reference voltage source, while the reference inputs of the additional comparators are connected to the additional reference voltage source, in all supply channels the outputs of the main and additional comparators are connected to each other, the signal input of the additional the comparator in all the supply channels is connected to the switching contact of the switch of its supply channel, the opening contact of which is connected to the common bus, and the closing contact to the reference input of the main comparator of its supply channel, in addition, in the first supply channel the output of the cell - current stabilizer is connected to the collector circuit transistor emitter through decoupling diode.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показывает, что в первое введены дополнительные N-1 компараторов, N-1 переключателей, а также источник опорного напряжения, при этом опорные входы дополнительных компараторов присоединены к дополнительному источнику опорного напряжения, во всех питающих каналах выходы основного и дополнительного компараторов соединены друг с другом, сигнальный вход дополнительного компаратора во всех питающих каналах соединен с переключающим контактом переключателя своего питающего канала, размыкающий контакт которого соединен с общей шиной, а замыкающий - с опорным входом основного компаратора своего питающего канала, кроме того, в первом питающем канале выход ячейки - стабилизатора тока соединен с цепью коллектор-эмиттер транзистора через развязывающий диод. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed solution and the prototype shows that the first introduced additional N-1 comparators, N-1 switches, as well as a voltage reference source, while the reference inputs of additional comparators are connected to an additional voltage reference source, in all supply channels the outputs of the main and additional comparators are connected to each other, the signal input of an additional comparator in all supply channels is connected to the switching contact of the switch of its supply channel, times ykayuschy contact of which is connected to the common bus, and NO - to the reference input of the comparator their main supply channel, in addition, in the first feed channel cell yield - current regulator circuit is connected to the collector-emitter transistor via a decoupling diode. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Совокупность известных и введенных элементов и их связей обусловили новое свойство: если для формирования крутопадающего участка ВАХ источника требуется количество питающих каналов М, меньшее общего количества питающих каналов N, то остальные S = N-M питающих каналов могут быть использованы в качестве резервных, подключаемых к выходу источника вместо вышедших из строя основных питающих каналов. В случае выхода из строя ячейки - стабилизатора тока в первом питающем канале закрывается развязывающий диод, который отключает неисправную ячейку - стабилизатор тока от выхода источника. Линейный регулятор при этом не отключается и обеспечивает требуемое изменение ВАХ источника. В результате исключаются режим, когда происходит смещение координаты крутопадающего участка ВАХ источника из точки I_н = М ˙ I_я, так как число М рабочих питающих каналов поддерживается неизменным, и режим, когда линейный регулятор отключен от выходных выводов источника, выходное напряжение источника не регулируется и определяется выходным напряжением исправных питающих каналов.The combination of known and introduced elements and their connections led to a new property: if the formation of a steeply dipping section of the I – V characteristic of the source requires the number of supply channels M less than the total number of supply channels N, then the remaining S = NM supply channels can be used as backup ones connected to the source output instead of failed main supply channels. In case of failure of the cell - current stabilizer in the first supply channel, the decoupling diode closes, which disconnects the faulty cell - current stabilizer from the source output. The linear controller does not turn off and provides the desired change in the I – V characteristic of the source. As a result, the mode is excluded when the coordinate of the steeply dipping portion of the I – V characteristic of the source is displaced from point I _n = M, I _I , since the number M of working supply channels is kept constant, and the mode when the linear regulator is disconnected from the output terminals of the source does not regulate the source voltage and is determined by the output voltage of serviceable supply channels.

Таким образом, в заявляемом источнике обеспечивается достижение положительного эффекта, заключающегося в повышении точности воспроизведения требуемых ВАХ путем устранения смещения координаты тока I_н крутопадающего участка из точки М ˙ I_я и устранении режима, когда происходит нерегулируемое изменение выходного напряжения источника. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".Thus, in the inventive source, a positive effect is achieved, which consists in increasing the accuracy of reproducing the required I – V characteristics by eliminating the offset of the current coordinate I _{n of the} steeply dipping section from the point M ˙ I _i and eliminating the mode when an uncontrolled change in the output voltage of the source occurs. This allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На чертеже представлена структурная схема заявляемого источника питания. The drawing shows a structural diagram of the inventive power source.

Вторичный источник питания содержит ячейки 1.1-1.N - импульсные стабилизаторы тока, снабженные информационными выходами (с индивидуальных датчиков тока), развязывающие диоды 2.1-2.N, датчик 3 тока нагрузки, транзисторы 4.1-4. N и узел 5 сравнения. В первом питающем канале компараторы 6.1, 13.1 и переключатель 14.1 не использованы, а в остальных питающих каналах применены компараторы 6.2-6.N, 13.2-13.N и переключатели 14.2-14.N. В первом и втором питающих каналах установка сумматоров 7.1 и 7.2 не является необходимой, а в остальные питающие каналы введены сумматора 7.3-7.N. На схеме отмечены также выводы 8 и 9 для подключения первичного источника питания, выводы 10 и 11 для подключения нагрузки 12 и источники опорного напряжения U_хх и U_оn.The secondary power source contains cells 1.1-1.N - pulse current stabilizers, equipped with information outputs (from individual current sensors), decoupling diodes 2.1-2.N, load current sensor 3, transistors 4.1-4. N and node 5 comparison. In the first supply channel, comparators 6.1, 13.1 and switch 14.1 are not used, and in the remaining supply channels comparators 6.2-6.N, 13.2-13.N and switches 14.2-14.N are used. In the first and second supply channels, the installation of adders 7.1 and 7.2 is not necessary, and adders 7.3-7.N are introduced into the remaining supply channels. The diagram also shows pins 8 and 9 for connecting the primary power source, pins 10 and 11 for connecting the load 12, and voltage reference sources U _xx and U _on .

Опорный вход в компараторах 6.2-6.N и сигнальный вход в компараторах 13.2-13. N являются инвентиpующими, сигнальный вход в компараторах. 6.2-6.N и опорный вход в компараторах 13.2-13. N - инвентирующими. Компараторы 6.2-6. N и 13.2-13.N попарно объединены, а их выходные сигналы совмещаются на общем выходе по логике ИЛИ. В качестве объединенных компараторов могут быть использованы микросхемы 521СА1 (Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Советское радио, 1979, с. 220-221). The reference input in the comparators 6.2-6.N and the signal input in the comparators 13.2-13. N are inventory, signal input in comparators. 6.2-6.N and the reference input in the comparators 13.2-13. N - inventory. Comparators 6.2-6. N and 13.2-13.N are pairwise combined, and their output signals are combined at a common output by OR logic. As the combined comparators, 521CA1 microcircuits can be used (Shilo V.L. Linear integrated circuits in electronic equipment. M: Soviet Radio, 1979, p. 220-221).

Ячейки 1.1-1.N включены параллельно через развязывающие диоды 2.1-2.N и датчик 3 тока нагрузки между выводами 8 и 9 для подключения первичного источника питания и выводами 10 и 11 для подключения нагрузки. Выходы ячеек 1.1-1.N зашунтированы транзисторами 4.1-4.N. Входы узла 5 сравнения подключены к выходам источника опорного напряжения U_хх, датчика 3 тока нагрузки и общему потенциальному выходу источника (после развязывающих диодов 2.1-2. N), а выход - к базовой цепи транзистора 4.1.Cells 1.1-1.N are connected in parallel through decoupling diodes 2.1-2.N and a load current sensor 3 between terminals 8 and 9 for connecting the primary power source and terminals 10 and 11 for connecting the load. The outputs of the cells 1.1-1.N are shunted by transistors 4.1-4.N. The inputs of the comparison node 5 are connected to the outputs of the reference voltage source U _xx , load current sensor 3 and the total potential source output (after decoupling diodes 2.1-2. N), and the output to the base circuit of transistor 4.1.

Сигнальные входы компараторов 6.2-6. N соединены с выходом датчика 3 тока нагрузки. Объединенные опорный вход компаратора 6.2 и замыкающий контакт переключателя 14.2 соединены с информационным входом ячейки 1.1, а объединенные опорный вход каждого компаратора 6.i и замыкающий контакт каждого переключателя 14.i из совокупности остальных компараторов и переключателей через сумматор 7.i подключены к опорному входу компаратора 6.(i-1) и информационному выходу ячейки 1.(i-1). Signal inputs of comparators 6.2-6. N are connected to the output of the load current sensor 3. The combined reference input of the comparator 6.2 and the make contact of the switch 14.2 are connected to the information input of the cell 1.1, and the combined reference input of each comparator 6.i and the make contact of each switch 14.i from the set of other comparators and switches through the adder 7.i are connected to the reference input of the comparator 6. (i-1) and the information output of cell 1. (i-1).

Опорные входы компараторов 13.2-13.N объединены и подключены к источнику опорного напряжения U_оп. Сигнальные входы компараторов 13.2-13.N соединены с переключающими контактами переключателей 14.2-14.N, размыкающие контакты которых подключены к общей шине. Выходы компараторов 6.2-6.N и 13.2-13.N соединены между собой и присоединены к базовым цепям соответствующих транзисторов 4.2-4.N.The reference inputs of the comparators 13.2-13.N are combined and connected to a reference voltage source U _op . The signal inputs of the comparators 13.2-13.N are connected to the switching contacts of the switches 14.2-14.N, the NC contacts of which are connected to the common bus. The outputs of the comparators 6.2-6.N and 13.2-13.N are interconnected and connected to the base circuits of the corresponding transistors 4.2-4.N.

Источник питания работает следующим образом. The power source operates as follows.

При подаче входного питающего напряжения U_п каждая из ячеек 1.1-1.N обеспечивает стабилизацию своего выходного тока на уровне I_я. Подключение ячеек 1.2-1.N к нагрузке осуществляется диодно-транзисторными коммутаторами, состоящими из диодов 2.2-2.N и транзисторов 4.2-4.N. Сигнал управления транзистором 4.1 подается с выхода узла 5 сравнения, транзисторами 4.2-4.N - с выходов компараторов 6.2-6.N и 13.2-13.N. В зависимости от состояния компараторов 6.2-6. N и 13.2-13. N транзисторы 4.2-4.N находятся либо в открытом, либо в закрытом состоянии. Соответственно ячейки 1.2-1.N работает либо в режиме короткого замыкания, когда токи в нагрузку 12 не поступают, либо в режиме передачи энергии в нагрузку.When applying the input supply voltage U _p, each of the cells 1.1-1.N ensures the stabilization of its output current at the level I _I. Connecting cells 1.2-1.N to the load is carried out by diode-transistor switches, consisting of diodes 2.2-2.N and transistors 4.2-4.N. The control signal of the transistor 4.1 is supplied from the output of the comparison node 5, transistors 4.2-4.N - from the outputs of the comparators 6.2-6.N and 13.2-13.N. Depending on the condition of the comparators 6.2-6. N and 13.2-13. N transistors 4.2-4.N are either open or closed. Accordingly, cells 1.2-1.N operate either in a short circuit mode, when no currents are supplied to the load 12, or in the mode of energy transfer to the load.

Напряжения, пропорциональные выходным токам ячеек 1.1-1.N снимаются с информационных выходов указанных ячеек и подаются на входы сумматоров 7.3-7. N. Порог срабатывания U_в.i компаратора 6.i определяется выходным напряжением сумматора 7.i и пропорционален сумме выходных токов всех предыдущих ячеек:
U_6.i = (i-1)КI_я, (1) где К - коэффициент пропорциональности.Voltages proportional to the output currents of cells 1.1-1.N are taken from the information outputs of these cells and fed to the inputs of adders 7.3-7. N. The response threshold U _{in.i of the} comparator 6.i is determined by the output voltage of the adder 7.i and is proportional to the sum of the output currents of all the previous cells:
U _6.i = (i-1) KI _i , (1) where K is the coefficient of proportionality.

Пороги срабатывания компараторов 6.2-6.N находятся в соотношении
U_6.2 < U_6.3 < ...< U_6.N. (2)
Пороги срабатывания компараторов 13.2-13.N определяются напряжением U_оп и выбираются в пределах
(M-1)I_яK < U_оп < (М)I_яК, (3) а напряжения U_13.i, подаваемые на сигнальные входы компараторов 13.2-13.N, определяются выражением
U_13.i = (i-1)I_яК > U_oп, (4) если сигнальные входы этих компараторов через переключатели 14.2-14. N объединены с опорными входами компараторов 6.2-6.N, или равно нулю, если эти входы через переключатели 14.2-14.N закорочены на общую шину.The thresholds for comparators 6.2-6.N are in the ratio
U _6.2 <U _6.3 <... <U _6.N. (2)
The thresholds of the comparators 13.2-13.N are determined by the voltage U _op and are selected within
(M-1) I _i K <U _op <(M) I _i K, (3) and the voltages U _13.i supplied to the signal inputs of the comparators 13.2-13.N are determined by the expression
U _13.i = (i-1) I _i K> U _op , (4) if the signal inputs of these comparators through switches 14.2-14. N combined with the reference inputs of the comparators 6.2-6.N, or equal to zero if these inputs through the switches 14.2-14.N are shorted to a common bus.

На выходе компараторов 6.2-6.N устанавливается логическая "1", если напряжение на их сигнальном входе меньше напряжения на опорном входе, логический "0", если напряжение на их сигнальном входе равно или больше напряжения на опорном входе. На выходе компараторов 13.2-13.N устанавливается логический "0", если их сигнальные входы через переключатели 14.2-14.N подключены к общей шине, если их сигнальные входы через переключатели 14.2-14. N подключены к опорным входам компараторов 6.2-6.N и напряжения U_13.i на этих входах меньше U_оп. На выходе компараторов 13.2-13.N устанавливается логическая "1", если их сигнальные входы через переключатели 14.2-14.N подключены к опорным входам компараторов 6.2-6.N и напряжения U_13.i на этих входах больше U_оп.At the output of the comparators 6.2-6.N, logical “1” is set if the voltage at their signal input is less than the voltage at the reference input, logical “0” if the voltage at their signal input is equal to or greater than the voltage at the reference input. At the output of the comparators 13.2-13.N, a logical "0" is set if their signal inputs through the switches 14.2-14.N are connected to the common bus if their signal inputs are through the switches 14.2-14. N are connected to the reference inputs of the comparators 6.2-6.N and the voltage U _13.i at these inputs is less than U _op . At the output of the comparators 13.2-13.N, a logical "1" is set if their signal inputs through the switches 14.2-14.N are connected to the reference inputs of the comparators 6.2-6.N and the voltage U _13.i at these inputs is greater than U _op .

Исходное состояние схемы. На выходе компараторов 6.2-6.N напряжение соответствует логической "1". Переключающие контакты переключателей 14.2-14.М замкнуты с размыкающими контактами и на выходах компараторов 13.2-13.М напряжение соответствует логическому "0". Переключающие контакты остальных переключателей 14. (М+1)-14. (М+S) замкнуты с замыкающими контактами и на выходах компараторов 13.(М+1)-13.(М+S) напряжение соответствует логической "1". На базах транзисторов 4.2-4.N напряжения соответствуют логической "1" и транзисторы 4.2-4.N открыты. The initial state of the circuit. At the output of the comparators 6.2-6.N, the voltage corresponds to a logical "1". The switching contacts of the switches 14.2-14.M are closed with the opening contacts and at the outputs of the comparators 13.2-13.M the voltage corresponds to a logical "0". Switching contacts of the remaining switches 14. (M + 1) -14. (M + S) are closed with make contacts and at the outputs of the comparators 13. (M + 1) -13. (M + S) the voltage corresponds to a logical "1". At the bases of transistors 4.2-4.N, the voltage corresponds to a logical "1" and transistors 4.2-4.N are open.

Пока ток нагрузки I_н< I_я напряжение U₃ на выходе датчика 3 тока нагрузки меньше порога срабатывания компаратора 6.2, все компараторы 6.2-6.N, 13.2-13. N, транзисторы 4.2-4.N находятся в исходном состоянии. Требуемое выходное напряжение источника питания
U_н = U_хх - I_нК₃ (5) обеспечивается линейным регулятором напряжения, состоящим из транзистора 4.1 ячейки 1.1, узла 5 сравнения и источника опорного напряжения U_хх К₃ - коэффициент передачи датчика 3 тока нагрузки.While the load current I _n <I _I voltage U ₃ at the output of the sensor 3 of the load current is less than the threshold of the comparator 6.2, all comparators 6.2-6.N, 13.2-13. N, transistors 4.2-4.N are in the initial state. Power Supply Required Output Voltage
U _n = U _xx - I _n K ₃ (5) is provided by a linear voltage regulator consisting of a transistor 4.1 of cell 1.1, a comparison unit 5 and a reference voltage source U _xx K ₃ is the transfer coefficient of the load current sensor 3.

В режиме холостого хода (при I_н = 0) выходное напряжение источника питания U_н = U_хх. По мере роста тока I_н транзистор 4.1 закрывается и согласно выражению (5) напряжение U_н линейно уменьшается. При токе I_н = I_я транзистор 4.1 закрывается, в нагрузку 12 поступает весь выходной ток ячейки 1.1, напряжение U_н равно U_хх - I_яК₃, а напряжение на выходе датчика 3 тока нагрузки достигает порога срабатывания компаратора 6.2.In idle mode (with I _n = 0), the output voltage of the power source U _n = U _xx . As the current I _n increases, the transistor 4.1 closes and, according to expression (5), the voltage U _n decreases linearly. When a current I _n = I 4.1 _I transistor locked, the load cell 12 receives the entire output current of 1.1, the voltage equal to U _n U _x - I _I K _3, and the voltage at the output of the sensor 3, the load current reaches the threshold comparator 6.2.

При срабатывании компаратора 6.2 напряжение на базе транзистора 4.2 становится равным напряжению логического "0" и транзистор 4.2 закрывается. Закрывание транзистора 4.2 вызывает скачкообразное увеличение тока I_н нагрузки, что приводит к открыванию транзистора 4.1 и уменьшению до нуля выходного тока I_л.р. линейного регулятора. Выходное напряжение U_н и выходной ток I_н источника остаются при этом равными соответственно U_хх-I_яК₃ и I_я.When the comparator 6.2 is triggered, the voltage at the base of transistor 4.2 becomes equal to the voltage of the logic "0" and transistor 4.2 closes. Closing the transistor 4.2 causes an abrupt increase in the load current I _n , which leads to the opening of the transistor 4.1 and the output current I _l. linear regulator. The output voltage U _n and the output current I _{n of the} source remain equal to, respectively, U _xx -I _i K ₃ and I _i .

Дальнейшее уменьшение сопротивления R_н нагрузки и соответственное увеличение тока I_н сопровождается линейным уменьшением напряжения U_н согласно выражению (5). При токе I_н=2I_я выходное напряжение датчика 3 тока нагрузки становится равным порогу срабатывания компаратора 6.3. В этот момент напряжение на базе транзистора 4.3. становится равным напряжению логического "0". Транзистор 4.3 закрывается, к выходу источника подключаются ячейки 1.1-1.3 и ток I_н скачком увеличивается до величины 3I_я. Открывается транзистор 4.1, ток I_н уменьшается до требуемого значения 2I_я, а напряжение U_н равно U_хх-2I_яК₃.A further decrease in load resistance R _n and a corresponding increase in current I _{n is} accompanied by a linear decrease in voltage U _n according to expression (5). When a current I _n _I = 2I output voltage sensor 3 is equal to the load current operation threshold comparator 6.3. At this point, the voltage based on the transistor is 4.3. becomes equal to the voltage of the logical "0". Transistor 4.3 locked, are connected to the output of the source cell and 1.1-1.3 current I _n increases abruptly to a value of 3I _I. The transistor 4.1 opens, the current I _n decreases to the required value of 2I _i , and the voltage U _n is equal to U _xx -2I _i K ₃ .

Дальнейшее увеличение тока I_н вызывает поочередное срабатывание компараторов 6.4-6. М, закрывание транзисторов 4.4-4.М и подключение к выходу источника питания ячеек 1.4-1.М. При токе I_н, равном (М-1)I_я, срабатывает компаратор 6. М, ячейка 1.М переводится в режим отдачи энергии в нагрузку 12, а увеличение тока I_н до величины М ˙ I_я происходит за счет уменьшения тока I_4.1.A further increase in current I _n causes the successive operation of the comparators 6.4-6. M, closing transistors 4.4-4.M and connecting to the output of the power source cells 1.4-1.M. When the current I _n equal to (M-1) I _I , the comparator 6. M, cell 1. M is switched to the mode of energy transfer to load 12, and an increase in current I _n to the value M ˙ I _I occurs due to a decrease in current I _4.1 .

При токе I_н=МI_я достигается порог срабатывания компаратора 6.(М+1). Но состояние транзистора 4.(М+1) при этом не изменяется, так как напряжение на выходе компаратора 13.(М+1) соответствует логической "1".When the current I _n = MI, _I reach the threshold of the comparator 6. (M + 1). But the state of the transistor 4. (M + 1) does not change, since the voltage at the output of the comparator 13. (M + 1) corresponds to a logical "1".

Таким образом, при токе I_н=МI_я к выходу источника питания подключены ячейки 1.1-1. М, ток I_4.1 равен нулю и уменьшение напряжения U_н при дальнейшем уменьшении сопротивления R_н нагрузки происходит при постоянном токе I_н согласно выражению
U_н = R_н ˙ МI_я
На выходе источника питания формируется приближенная ВАХ солнечной батареи с координатами: напряжение холостого хода U_хх, ток короткого замыкания М ˙ I_я.Thus, when a current I _n = _I to yield a MI of 1.1-1 cells connected power source. M, current I _4.1 is zero and a decrease in voltage U _n with a further decrease in load resistance R _n occurs at a constant current I _n according to the expression
U _n = R _n ˙ MI _i
At the output of the power source, an approximate CVC of the solar battery is formed with the coordinates: open circuit voltage U _xx , short circuit current M ˙ I _i .

По мере увеличения сопротивления R_н и уменьшения тока I_н происходит постепенное отключение ячеек 1.1-1.М от выхода источника вторичного электропитания.As the resistance R _n and the current I _n decrease, the cells 1.1-1.M are gradually disconnected from the output of the secondary power source.

Из сказанного следует, что ток I_л.р. регулируется так, чтобы всегда выполнялось условие (5), а изменение тока I_д.р. производится таким образом, чтобы ток I_4.1 не превышал величины I_я.From the foregoing it follows that the current I _l. adjusted so as to always satisfy the condition (5), and the change in current I _DR is made in such a way that the current I _4.1 does not exceed the value I _I.

В случае выхода из строя одной из ячеек 1.1-1.М их суммарный выходной ток I_н уменьшается на величину выходного тока I_я этой ячейки. Работает источник питания в этом случае следующим образом.In the event of failure of one of the cells 1.1-1.M their total output current I _n decreases by the value of the output current I _{I of} this cell. The power source in this case works as follows.

При выходе из строя, например, ячейки 1.i ее выходной ток становится равным нулю. Напряжение на сигнальных входах компараторов 13.(М+1)-13.(М+S) и пороги срабатывания компараторов 6. (i+1)-6.N уменьшаются при этом на величину, пропорциональную I_я. Напряжение U_13.(М+1) на сигнальном входе компаратора 13.(М+1), равное согласно выражению (4) М ˙ I_яК, уменьшается в этом случае до величины (М-1) ˙ I_яК и становится меньше порога срабатывания U_оп компаратора 13. (М+1), задаваемого согласно выражению (3). Компаратор 13. (М+1) переходит в состояние, когда на его выходе устанавливается напряжение, соответствующее логическому "0".In case of failure, for example, of cell 1.i, its output current becomes equal to zero. The voltage at the signal inputs of the comparators 13. (M + 1) -13. (M + S) and the thresholds for the operation of the comparators 6. (i + 1) -6.N are reduced by a value proportional to I _i . The voltage U _{13. (M + 1)} at the signal input of the comparator 13. (M + 1), equal according to the expression (4) M ˙ I _I K, decreases in this case to the value (M-1) ˙ I _I K and becomes less than the threshold U _op comparator 13. (M + 1), specified according to the expression (3). Comparator 13. (M + 1) goes into a state when a voltage corresponding to a logical "0" is set at its output.

По достижении током I_н величины (i-1)I_я срабатывают сразу два компаратора: 6. i и 6.(i+1). Срабатывание компаратора 6.i и закрывание транзистора 4.i не может привести к изменению выходного тока I_д.р. дискретного регулятора (выходной ток ячейки 1.i равен нулю, а при срабатывании компаратора 6. (i+1) и закрывании транзистора 4.(i+1) ток I_д.р. увеличивается от (i-1)I_я до значения iI_я.When the current I _n reaches the value (i-1) I _I , two comparators are triggered immediately: 6. i and 6. (i + 1). Triggering the comparator 4.i and closing 6.i transistor can not lead to a change in output current I _dr of the discrete controller (the output current of cell 1.i is zero, and when the comparator 6. (i + 1) is triggered and the transistor 4. is closed (i + 1), the current I _etc. increases from (i-1) I _i to ii _i .

Поочередное срабатывание остальных компараторов 6.(i+2)-6.М и закрывание транзисторов 4.(i+2)-4.М приводит к увеличению тока I_д.р. до значения (М-2)I_я, когда к выходу источника подключены все рабочие из основных ячеек 1.1-1. М. При этом достигнут порог срабатывания компаратора 6.(М+1), а напряжение на совмещенных выходах компараторов 6.(М+1) и 13.(М+1) соответствует логическому "0". Транзистор 4.(М+1) закрывается, к выходу источника подключается резервная ячейка 1.(М+1) и выходной ток дискретного регулятора увеличивается до (М-1)I_я.Alternating actuation remaining comparators 6. (i + 2) and closing -6.M transistor 4. (i + 2) -4.M leads to an increase in current I _dr to the value (M-2) I _I , when all workers from the main cells 1.1-1 are connected to the output of the source. M. At the same time, the threshold of operation of the comparator 6. (M + 1) is reached, and the voltage at the combined outputs of the comparators 6. (M + 1) and 13. (M + 1) corresponds to a logical "0". Transistor 4. (M + 1) is closed, the backup cell 1 is connected to the output of the source. (M + 1) and the output current of the discrete controller increases to (M-1) I _i .

Выход из строя двух из ячеек 1.1-1.М вызывает изменение состояния компараторов 13.(М+1) и 13.(М+2), а по мере достижения током I_н значений (М-3) и (М-2)I_я, соответствующих в этом случае порогам срабатывания компараторов 13. (М+1) и 13.(М+2), к выходу источника подключаются резервная ячейка 1. (М+1), а затем резервная ячейка 1.(М+2).Failure of two of the cells causing the change of state 1.1-1.M comparators 13. (M + 1) and 13. (M + 2) as well as achieving a current value I _n (M-3) and (M-2) I _I , corresponding in this case to the operation thresholds of the comparators 13. (M + 1) and 13. (M + 2), the backup cell 1. (M + 1) and then the backup cell 1. are connected to the output of the source. (M + 2) )

Дальнейший выход из строя основных ячеек 1.1-1.М вызывает подключение соответствующего числа резервных ячеек 1.(М+1) - 1.(М+S). При этом максимальный суммарный выходной ток I_н источника остается неизменным и равен МI_я.Further failure of the main cells 1.1-1.M causes the connection of the corresponding number of backup cells 1. (M + 1) - 1. (M + S). In this case, the maximum total output current I _{n of the} source remains unchanged and is equal to MI _I.

В случае выхода из строя ячейки - стабилизатора тока 1.1 уменьшаются до нуля ее выходной ток и опорные сигналы компараторов 6.2-6.N. С помощью развязывающего диода 2.1 неисправная ячейка 1.1 отключается от линейного регулятора, вместо нее подключается ячейка 1.2, а линейный регулятор обеспечивает требуемое изменение ВАХ источника. In case of failure of the cell - current stabilizer 1.1, its output current and the reference signals of comparators 6.2-6.N decrease to zero. Using the decoupling diode 2.1, the faulty cell 1.1 is disconnected from the linear regulator, instead, the cell 1.2 is connected, and the linear regulator provides the required change in the CVC of the source.

Введение источника опорного напряжения, N-1 компаратоpов и N-1 переключателей позволяет часть питающих каналов, не задействованных в формировании ВАХ источников, использовать в качестве резервных питающих каналов, подключать их к выходу источника в случае нарушения нормального режима работы основных питающих каналов и исключить подключение резервных питающих каналов к выходу источника в случае нормального режима работы основных. Это позволяет исключить ошибку воспроизведения требуемой ВАХ, связанную с изменение координаты ее крутопадающего участка. The introduction of a reference voltage source, N-1 comparators and N-1 switches allows you to use part of the supply channels that are not involved in the formation of CVC sources as backup supply channels, connect them to the output of the source in case of violation of the normal mode of operation of the main supply channels and exclude connection redundant supply channels to the output of the source in case of normal operation of the main ones. This eliminates the error in reproducing the required I – V characteristic associated with a change in the coordinate of its steeply dipping section.

Включение в первом питающем канале развязывающего диода анода к выходу ячейки - стабилизатора тока, а катодом к коллектору транзистора позволяет в случае выхода из строя первой ячейки отключить ее от выхода источника, не отключая линейный регулятор и сохраняя тем самым возможность регулировать ВАХ источника по требуемому закону. Turning on the decoupling diode of the anode in the first supply channel to the output of the current stabilizer cell, and the cathode to the transistor collector, in case of failure of the first cell, allows it to be disconnected from the source output, without disconnecting the linear regulator and, thus, maintaining the ability to regulate the I-V characteristic of the source according to the required law.

Преимущество заявляемого технического решения по сравнению с прототипом состоит в повышении точности воспроизведения вторичным источником питания требуемых ВАХ, а именно исключается ошибка воспроизведения ВАХ, вызванная выходом из строя ячеек 1.1-1.М. The advantage of the proposed technical solution compared to the prototype is to increase the accuracy of reproduction by the secondary power source of the required I – V characteristics, namely, the error in the reproduction of the I – V characteristics caused by the failure of cells 1.1-1.M is eliminated.

Исключение ошибки воспроизведения ВАХ источника, вызванной нарушением нормального режима работы питающих каналов при выходе их строя ячеек 1.1-1. М, достигается тем, что часть не задействованных в формировании ВАХ источника ячеек 1.(М+1)-1.(М+S) с помощью введенных переключателей и компараторов может быть подключена к выходу источника взамен вышедших из строя, а изменение места включения развязывающего диода 2.1 позволяет отключать неисправную ячейку 1.1, оставляя включенным линейный регулятор. An exception to the error in reproducing the I – V characteristic of a source caused by a violation of the normal mode of operation of the supply channels when their cell structure 1.1-1 is released. M, is achieved by the fact that a part of cells 1. (M + 1) -1. (M + S), which are not involved in the formation of the current-voltage characteristic of the source, can be connected to the output of the source instead of the failed ones with the help of the entered switches and comparators, and changing the switching point decoupling diode 2.1 allows you to disable the faulty cell 1.1, leaving the linear regulator on.

Claims

SECONDARY POWER SUPPLY, containing N current-stabilizer cells connected by inputs to the terminals for connecting the supply voltage source, load current sensor, node for comparing the reference voltage with the total voltage value on the current and output voltage sensor, N transistors, N decoupling diodes, N - 1 comparators, and the collector-emitter circuit of all transistors, except the first, is connected in parallel with the output of the corresponding current stabilizer cells, the base of the first transistor is connected to the output of the comparison node, and the base the remaining transistors are connected to the outputs of the corresponding main comparators, the outputs of the current stabilizer cells through the corresponding decoupling diodes are connected to the output for connecting the load, the current stabilizer cells of all the supply channels, except the 1st, are equipped with information outputs, as a reference voltage source of the second supply channel the information output of the current stabilizer cell of the first supply channel is used, and the voltage sources of the subsequent supply channels are made in the form of a sum mathors, and the inputs of the adders of each i-th supply channel are connected to the reference input of the main comparator and the information output of the current stabilizer cell of the (i - 1) -th supply channel, characterized in that, in order to increase the accuracy of reproducing the current-voltage characteristics, additional N - 1 comparators, as well as a reference voltage source and N - 1 switches, while the reference inputs of additional comparators are connected to a reference voltage source, in all supply channels the outputs of the main and additional the main comparators are connected to each other, the signal input of the additional comparator in all supply channels is connected to the switching contact of the switch of its supply channel, the opening contact of which is connected to the common bus, and the closing contact to the reference input of the main comparator of its supply channel, in addition, in the first supply The channel output of the first cell-current stabilizer is connected to the collector-emitter circuit of the first transistor through the first decoupling diode.