RU2101831C1 - Power system using optimizing power control of photovoltaic battery - Google Patents
Power system using optimizing power control of photovoltaic battery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2101831C1 RU2101831C1 RU95119971A RU95119971A RU2101831C1 RU 2101831 C1 RU2101831 C1 RU 2101831C1 RU 95119971 A RU95119971 A RU 95119971A RU 95119971 A RU95119971 A RU 95119971A RU 2101831 C1 RU2101831 C1 RU 2101831C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- power
- photovoltaic battery
- output
- voltage regulator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для электропитания потребителей от системы, содержащей аккумуляторную и фотоэлектрическую батареи, эксплуатируемые длительное время при существенно изменяющихся условиях эксплуатации. The invention relates to electrical engineering and can be used in devices for powering consumers from a system containing rechargeable and photovoltaic batteries, operated for a long time under significantly changing operating conditions.
Известна система электропитания (СЭП), содержащая фотоэлектрическую и аккумуляторную батареи, зарядное и разрядное устройства, а также схему управления, обеспечивающую стабилизацию выходного напряжения системы (фиг.3) [1] где 1 фотоэлектрическая батарея (БФ); 2 регулятор напряжения (РН); 3 нагрузка системы электропитания; 4 зарядное устройство (ЗУ); 5 - аккумуляторная батарея (АБ); 6 разрядное устройство (РУ); 7 экстремальный регулятор мощности (ЭРМ); 8 первый сумматор; 9 первый усилитель сигнала ошибки (УСО1); 10 источник опорного напряжения, задающий поддиапазон регулирования выходного напряжения СЭП регулятором напряжения (U оп); 11 - второй сумматор; 12 второй усилитель сигнала ошибок (УСО2); 13 нелинейный элемент; 14, 15 первый и второй модуляторы; 16 источник опорного напряжения, задающий поддиапазон регулирования напряжения БФ зарядным устройством (U опзу); 17 источник опорного напряжения, задающий поддиапазон регулирования напряжения БФ регулятором напряжения (U опрн); 18 третий сумматор; 19 третий усилитель сигнала ошибок (УСО3). A known power supply system (BOT), containing a photoelectric and storage batteries, a charging and a discharge device, as well as a control circuit that provides stabilization of the output voltage of the system (figure 3) [1] where 1 photoelectric battery (BF); 2 voltage regulator (PH); 3 load power system; 4 charger (charger); 5 - rechargeable battery (AB); 6 bit device (RU); 7 extreme power regulator (ERM); 8 first adder; 9 first error signal amplifier (USO1); 10 a reference voltage source defining a sub-band for regulating the output voltage of the SES by a voltage regulator (U op); 11 - second adder; 12 second error signal amplifier (USO2); 13 non-linear element; 14, 15 first and second modulators; 16 a reference voltage source defining a sub-range of voltage regulation of the BF by a charging device (U option); 17 a voltage reference source defining a sub-range of BF voltage regulation by a voltage regulator (U surge); 18 third adder; 19 third error signal amplifier (USO3).
Достоинством данной СЭП является то, что при изменении вольтамперной характеристики БФ под воздействием дестабилизирующих факторов (температура, старение и т.д.), рабочее (текущее) напряжение БФ поддерживается с помощью силовых устройств РН и ЗУ вблизи его оптимального значения, при котором БФ генерирует максимально возможную в данных условиях мощность. Тем самым реализуется режим экстремального регулирования мощности БФ. The advantage of this BOT is that when the current-voltage characteristic of the BF changes under the influence of destabilizing factors (temperature, aging, etc.), the working (current) voltage of the BF is maintained with the help of LV and charger power devices near its optimal value, at which the BF generates the maximum possible power in these conditions. This implements the regime of extreme power control BF.
Первые входы первого 8 и третьего 18 сумматоров подключены к шине фотоэлектрической батареи 1. The first inputs of the first 8 and third 18 adders are connected to the bus of the
Вторые входы этих сумматоров подключены к выходу экстремального регулятора мощности 7, который и определяет величину оптимального напряжения БФ в данных условиях функционирования. The second inputs of these adders are connected to the output of the
Нелинейный элемент 13, например диод, пропускает сигнал в одном направлении от третьего усилителя сигнала ошибки 19 к входу второго сумматора 11 при определенном соотношении выходных сигналов третьего сумматора 18, а именно выходное напряжение ЭРМ, равное UБФ ОПТ, превышает сумму текущего напряжения БФ (UБФ) и выходного напряжения источника опорного напряжения 17 (UОП РН).A
Принцип действия СЭП приведен на фиг. 4. The principle of operation of the EPA is shown in FIG. 4.
Система работает следующим образом. The system operates as follows.
При отсутствии мощности БФ (полное ее затенение) или ее нехватки для питания нагрузки напряжение на выходе СЭП стабилизируется разрядным устройством 6 с помощью своего устройства управления, обратная связь которого подключена к выходной шине СЭП (на фиг.3 не показано). In the absence of BF power (its complete shadowing) or lack of power for supplying the load, the voltage at the output of the SEC is stabilized by the
Когда мощности, генерируемой БФ, достаточно для питания нагрузки, выходное напряжение СЭП стабилизирует последовательный регулятор напряжения 2. Уровень стабилизируемого напряжения задается источником напряжения 10. When the power generated by the BF is sufficient to power the load, the output voltage of the SES stabilizes the
При отключенном зарядном устройстве 4 рабочее напряжение БФ превышает оптимальное значение
UБФ > UБФ ОПТ
и определяется текущим балансом мощности в системе
PH PБФA
(точка A на ВАХ БФ).When the
U BF > U BF OPT
and is determined by the current power balance in the system
P H P BPA
(point A on the I – V characteristic of the BF).
Избыток мощности БФ не нужен и он не используется. Excess power BF is not needed and it is not used.
При включении зарядного устройства оно начинает стабилизировать напряжение БФ на уровне, незначительно превышающем оптимальное значение (точка B на ВАХ БФ). Эта величина задается экстремальным регулятором 7 и источником 16 UБФ ОПТ+UОП ЗУ.When the charger is turned on, it begins to stabilize the BF voltage at a level slightly exceeding the optimal value (point B on the I – V characteristic of the BF). This value is set by the
Мощность БФ расходуется на питание нагрузки и заряд АБ. BP power is used to power the load and charge the battery.
В этих режимах работы текущее напряжение БФ превышает величину UБФ ОПТ. Сигнал на выходе третьего сумматора 18 UБФ ОПТ (UБФ B + UОП РН) меньше нуля.In these operating modes, the current BF voltage exceeds the value of U BF OPT . The signal at the output of the third adder 18 U BF OPT (U BF B + U OP PH ) is less than zero.
Этот отрицательный сигнал не проходит на вход второго сумматора 11 вследствие наличия нелинейного элемента 13 и не влияет на работу СЭП. This negative signal does not pass to the input of the
При увеличении мощности нагрузки доля мощности БФ идущей на заряд АБ уменьшается. При PН PБФ ОПТ (точка O на ВАХ БФ) PЗАР 0.With an increase in the load power, the fraction of the power of the BP going to the battery charge decreases. When P N P BF OPT (point O on the CVC of the BF) P ZAR 0.
При дальнейшем увеличении мощности нагрузки (PН > PБФ ОПТ) UБФ становится меньше UБФ ОПТ в работу включается РУ, восполняя недостаток мощности.With a further increase in load power (P N > P BF OPT ), U BF becomes less than U BF OPT , the switchgear is switched on, making up for the lack of power.
Когда текущее напряжение БФ становится ниже величины, при которой выполняется условие
UБФ ОПТ (UБФ + UОП РН) > 0, т.е. UБФ < UБФ ОПТ UОП РН
(точка C на фиг.2), сигнал на выходе усилителя сигнала ошибки 19 становится положительным и через нелинейный элемент 13 поступает на выход второго сумматора 11. Этот сигнал смещает поддиапазон регулирования выходного напряжение с помощью РН до уровня поддиапазона регулирования РУ.When the current BP voltage falls below the value at which the condition
U BF OPT (U BF + U OP PH )> 0, i.e. U BF <U BF OPT U OP RN
(point C in figure 2), the signal at the output of the amplifier of the
За счет работы силовых транзисторов РН с определенной скважностью напряжение БФ поддерживается на уровне незначительно ниже оптимального значения (точка C на ВАХ БФ). Due to the operation of LV power transistors with a certain duty cycle, the voltage of the BF is maintained at a level slightly below the optimal value (point C on the CVC of the BF).
Источники опорных напряжений 16, 17 (UОП РН и UОП ЗУ) задают положение поддиапазонов регулирования напряжения БФ с помощью ЗУ и РН на ВАХ БФ относительно ее оптимальной точки.Sources of
Недостатками данной системы являются сложность и низкая надежность. The disadvantages of this system are complexity and low reliability.
Сложность обусловлена наличием третьего усилителя сигнала ошибки 19 и двух источников опорных напряжений 16, 17 (UОП РН и UОП ЗУ), величину которых необходимо устанавливать очень точно. В целях обеспечения малой погрешности стабилизации напряжения БФ в оптимальной точке (это определяет энергетическую эффективность использования мощности БФ) величины UОП РН и UОП ЗУ должны быть достаточно малыми.The complexity is due to the presence of a third
Низкая надежность обусловлена тем, что даже при достаточно точной настройке напряжений указанных источников существует опасность параметров ЭРИ при воздействии дестабилизирующих факторов (температуры, старения, радиации и т.д.). Перекрытие же диапазонов недопустимо, так как нарушает логику функционирования СЭП и может привести, например, к разряду АБ при избытке мощности БФ. Low reliability is due to the fact that even with sufficiently accurate voltage settings of these sources, there is a risk of EMI parameters under the influence of destabilizing factors (temperature, aging, radiation, etc.). The overlapping of the ranges is unacceptable, since it violates the logic of the BOT and can lead, for example, to the discharge of AB with excess power BF.
Изобретение решает задачу упрощения системы и повышения надежности ее функционирования. The invention solves the problem of simplifying the system and increasing the reliability of its operation.
Эта задача решается за счет того, что для смещения диапазона регулирования РН при недостатке мощности БФ используется выходной сигнал имеющегося первого усилителя сигнала ошибки 9. Для этого к его выходу подключается вход дополнительно введенного нелинейного элемента. This problem is solved due to the fact that to offset the pH control range with a lack of BF power, the output signal of the existing first amplifier of
На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемой системы электропитания с экстремальным регулированием мощности фотоэлектрической батареи; на фиг.2 принцип действия предлагаемой системы. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed power supply system with extreme power control of a photovoltaic battery; figure 2 principle of operation of the proposed system.
Система содержит фотоэлектрическую батарею 1, соединенную через последовательный регулятор напряжения 2 с нагрузкой 3, а через зарядное устройство 4 с аккумуляторной батареей 5, подключенной к нагрузке через разрядное устройство 6. The system comprises a
Экстремальный регулятор мощности 7 соединен с первым входом первого сумматора 8, второй вход которого подключен к фотоэлектрической батарее, а выход соединен с входом первого усилителя сигнала ошибки 9, выход которого через первый нелинейный элемент 13 соединен с первым входом второго сумматора 11, а через второй нелинейный элемент 20 с входом первого модулятора 14, выход которого подключен к управляющему входу зарядного устройства. An
Источник опорного напряжения 10 подключен ко второму входу второго сумматора, третий вход которого подключен к нагрузке, а выход через второй усилитель сигнала ошибки 12 и второй модулятор 15 соединен с управляющим входом регулятора напряжения. The
Текущее напряжение БФ UБФ подается на первый сумматор 8, где сравнивается с выходным напряжением ЭРМ (UБФ ОПТ).The current voltage of the BF U BF is supplied to the
Сигнал разности (UБФ ОПТ UБФ) усиливается УСУ и поступает на входы нелинейных элементов (в простейшем случае в качестве нелинейных элементов могут быть использованы диоды). Нелинейный элемент 13 пропускает только положительный входной сигнал, а нелинейный элемент 20 только отрицательный.The difference signal (U BF OPT U BF ) is amplified by the control system and fed to the inputs of nonlinear elements (in the simplest case, diodes can be used as nonlinear elements). Non-linear
В случае, если мощности, генерируемой БФ, достаточно для питания нагрузки, выходное напряжение СЭП стабилизирует последовательный регулятор напряжения. Напряжение БФ превышает оптимальное значение и определяется текущим балансом мощности в системе
PH=PБФА
что соответствует точке А на ВАХ БФ на фиг. 2.In the event that the power generated by the BF is sufficient to supply the load, the output voltage of the BEP stabilizes the serial voltage regulator. BP voltage exceeds the optimal value and is determined by the current power balance in the system
P H = P BPA
which corresponds to point A on the CVC of the BF in FIG. 2.
При отключенном зарядном устройстве избыток мощности БФ не нужен и он не используется. При включенном зарядном устройстве этот избыток мощности используется для заряда АБ. Рабочая точка в этом случае точка В на ВАХ БФ. When the charger is turned off, the excess power of the BF is not needed and it is not used. When the charger is turned on, this excess power is used to charge the battery. The operating point in this case is point B on the I – V characteristic of the BF.
Отрицательный сигнал (UБФ ОПТ UБФ B) не проходит через нелинейный элемент 13 на вход второго сумматора 11 и не оказывает влияния на работу регулятора напряжения.A negative signal (U BF OPT U BF B ) does not pass through the
Сумматор 11, входы которого подключены к источнику опорного напряжения 10 и нагрузке, усилитель 12 и модулятор 15 образуют широтно-импульсный модулятор, управляющий регулятором напряжения. РН стабилизирует выходное напряжение СЭП на уровне, задаваемом источником 10. The
Отрицательное выходное напряжение усилителя сигнала ошибки 9 нелинейный элемент 20 поступает на вход модулятора 14. The negative output voltage of the
Первый сумматор 8, усилитель сигнала ошибки 9 и первый модулятор 14 образуют широтно-импульсный модулятор, управляющий зарядным устройством. ЗУ стабилизирует напряжение БФ в диапазоне ΔUзу расположенном выше уровня напряжения UБФ ОПТ, задаваемого ЭРМ.The
При увеличении мощности нагрузки доля мощности БФ, идущей на заряд АБ, уменьшается. Напряжение БФ понижается. Когда напряжение БФ станет ниже поддиапазона ΔUзу зарядное устройство закроется. При дальнейшем повышении мощности нагрузки напряжение БФ становится ниже значения UБФ ОПТ, разность (UБФ ОПТ UБФ C) меняет знак и нелинейный элемент 13 пропускает этот сигнал на вход второго сумматора 11. Вследствие этого диапазон регулирования выходного напряжения СЭП с помощью РН смещается вниз. Выходное напряжение СЭП понижается до уровня поддиапазона регулирования РУ. РУ стабилизирует выходное напряжение системы. РУ осуществляет питание нагрузки от БФ, поддерживая ее напряжение в диапазоне ΔUрн
Таким образом, за счет использования для смещения диапазона работы РН выходного сигнала первого усилителя сигнала ошибки 9 и разделения с помощью нелинейных элементов 13, 20 поддиапазонов регулирования РН и ЗУ обеспечивается повышение надежности работы системы при существенном упрощении ее схемной реализации.With an increase in the load power, the fraction of the power of the BP going to the battery charge decreases. BF voltage decreases. When BF voltage becomes lower subband ΔU zu charger closes. With a further increase in the load power, the BF voltage becomes lower than the value of U BF OPT , the difference (U BF OPT U BF C ) changes its sign, and the
Thus, due to the use of the output signal of the first amplifier of the
Поддиапазоны регулирования напряжения БФ с помощью РН и ЗУ не пересекаются при любых изменениях напряжения БФ во всем диапазоне поиска максимума ее мощности. The sub-ranges of the voltage regulation of the BF with the help of the LV and the charger do not intersect with any changes in the voltage of the BF in the entire search range for the maximum of its power.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95119971A RU2101831C1 (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Power system using optimizing power control of photovoltaic battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95119971A RU2101831C1 (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Power system using optimizing power control of photovoltaic battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95119971A RU95119971A (en) | 1997-12-20 |
RU2101831C1 true RU2101831C1 (en) | 1998-01-10 |
Family
ID=20174151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95119971A RU2101831C1 (en) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | Power system using optimizing power control of photovoltaic battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2101831C1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510116C1 (en) * | 2012-07-02 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Method of power supply of spacecraft |
RU2543079C2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-02-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф Решётнева" | Load power supply method by direct current |
RU2548664C2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" | Method of load feeding by direct current in autonomous electric power supply system of man-made satellite |
RU2548661C2 (en) * | 2013-07-08 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of load feeding by direct current in autonomous electric power supply system of man-made satellite |
RU2574565C1 (en) * | 2014-09-01 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Power supply system of space vehicle with power regulation of solar panel by inverting-transformer converter |
RU2634612C2 (en) * | 2016-03-17 | 2017-11-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | High-voltage power supply system of space vehicle with inductive-capacitive converter |
RU2634513C2 (en) * | 2016-03-29 | 2017-11-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | High-voltage power supply system of space vehicle |
RU2638564C1 (en) * | 2016-09-19 | 2017-12-14 | Акционерное общество "Авиационная электроника и коммуникационные системы" (АО "АВЭКС") | Method of extreme regulation of photoelectric battery output power |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2560720C1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Spacecraft power supply system with optimised control for solar battery power |
-
1995
- 1995-11-27 RU RU95119971A patent/RU2101831C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Чернышев А.И. Автономные системы электроснабжения и пути их совершенствования. Системы автономного электроснабжения и электромеханические устройства Е.1. Аппаратура управления и преобразования энергии. Сб. научных трудов НПО "Полюс". - М.: ВНИИЭМ, 1992, с.5 - 16. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510116C1 (en) * | 2012-07-02 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Method of power supply of spacecraft |
RU2548661C2 (en) * | 2013-07-08 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of load feeding by direct current in autonomous electric power supply system of man-made satellite |
RU2543079C2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-02-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф Решётнева" | Load power supply method by direct current |
RU2548664C2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" | Method of load feeding by direct current in autonomous electric power supply system of man-made satellite |
RU2574565C1 (en) * | 2014-09-01 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Power supply system of space vehicle with power regulation of solar panel by inverting-transformer converter |
RU2634612C2 (en) * | 2016-03-17 | 2017-11-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | High-voltage power supply system of space vehicle with inductive-capacitive converter |
RU2634513C2 (en) * | 2016-03-29 | 2017-11-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | High-voltage power supply system of space vehicle |
RU2638564C1 (en) * | 2016-09-19 | 2017-12-14 | Акционерное общество "Авиационная электроника и коммуникационные системы" (АО "АВЭКС") | Method of extreme regulation of photoelectric battery output power |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7795753B2 (en) | Fuel cell control system | |
US6873322B2 (en) | Adaptive LCD power supply circuit | |
US6528977B2 (en) | Power supply system provided with photovoltaic generator | |
KR100835091B1 (en) | Charger, dc/dc converter having that charger, and control circuit thereof | |
US20050112420A1 (en) | Power supply device | |
US6246215B1 (en) | Buffer battery power supply system | |
US20080036440A1 (en) | Systems and Methods for Providing Maximum Photovoltaic Peak Power Tracking | |
KR20100047159A (en) | Circuits and methods for power conversion | |
US6586906B1 (en) | Solar rechargeable battery | |
US7116009B2 (en) | Power distribution apparatus for distributing power to various electrical loads | |
KR101351349B1 (en) | Hybrid power supply apparatus using fuel cell and rechargeable battery | |
US4785226A (en) | Powder supply device with solar cell | |
RU2101831C1 (en) | Power system using optimizing power control of photovoltaic battery | |
US4835454A (en) | Advanced feed forward switch mode power suppply control | |
JP7438282B2 (en) | Battery module and charging system | |
CA2140535C (en) | Electronic device having internal charge regulator for controlling application of a charging current thereto and associated method therefor | |
JP2001231176A (en) | Fuel cell power supply | |
US20090001813A1 (en) | Configurable input high power dc-dc converter | |
KR101737461B1 (en) | System for obtaining a driving power source to the power generation of the solar cell and method therefor | |
JP2520963B2 (en) | Fuel cell DC parallel operation system | |
CN117096971A (en) | Charging management method and charging management system for energy storage power supply | |
RU2392718C1 (en) | Method for dc supply to load in autonomous power supply system of artificial earth satellite | |
CN114928115A (en) | Automatic balance control method and system for power of parallel inverters in micro-grid | |
US6498465B1 (en) | Device for generating an adjustment signal for a D.C. converter | |
RU2258292C2 (en) | Method for supplying dc power to load |