RU2559025C2 - Independent direct-current power supply system - Google Patents

Independent direct-current power supply system Download PDF

Info

Publication number
RU2559025C2
RU2559025C2 RU2014112186/07A RU2014112186A RU2559025C2 RU 2559025 C2 RU2559025 C2 RU 2559025C2 RU 2014112186/07 A RU2014112186/07 A RU 2014112186/07A RU 2014112186 A RU2014112186 A RU 2014112186A RU 2559025 C2 RU2559025 C2 RU 2559025C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
output
solar battery
input
power supply
Prior art date
Application number
RU2014112186/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014112186A (en
Inventor
Николай Николаевич Горяшин
Александр Сергеевич Сидоров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Эфре"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Эфре" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Эфре"
Priority to RU2014112186/07A priority Critical patent/RU2559025C2/en
Publication of RU2014112186A publication Critical patent/RU2014112186A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559025C2 publication Critical patent/RU2559025C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: independent power supply system comprises a solar battery, an energy storage device, a charge-discharge device and a load consisting of one or several voltage stabilisers with electric energy consumers connected to their ends. The system is featured by the usage of a bidirectional voltage converter as the charge-discharge device comprising two key elements only. The essence of the invention consists in the fact that functions of the charge and discharge device are performed by the bidirectional electrically-symmetrical inverting voltage converter, i.e. input and output may be interchanged depending on the direction of energy transmission.
EFFECT: minimising power equipment for the charge and discharge device, implementing the algorithm of maximum power takeoff from the solar battery and excluding transient processes such as voltage loss at the output busbar at the change of its operation modes and preserving power supply at the system output only from the solar battery when the charge and discharge device fails.
3 dwg

Description

Изобретение относится к возобновляемым источникам первичного электропитания и может найти применение в автономных системах электроснабжения малой мощности, как, например, система электропитания удаленных объектов, включая необслуживаемые метеостанции, станции мониторинга сейсмоактивности, системы бесперебойного электропитания портативных и мобильных электронных устройств, а также в бортовой системе электропитания малого космического аппарата и т.д.The invention relates to renewable primary power sources and may find application in autonomous low-power power supply systems, such as, for example, a power supply system for remote objects, including maintenance-free weather stations, seismic activity monitoring stations, uninterruptible power supply systems for portable and mobile electronic devices, as well as an on-board power supply system small spacecraft, etc.

При создании автономных систем электропитания (СЭП) важные роли играют:When creating autonomous power supply systems (BOT), important roles are played by:

1. эффективное использование первичного источника электроэнергии (ПИЭ) - солнечной батареи, что подразумевает извлечение максимальной мощности, которая существенно зависит от параметров окружающей среды (температура и освещенность);1. efficient use of the primary source of electricity (PIE) - the solar battery, which implies the extraction of maximum power, which significantly depends on the parameters of the environment (temperature and illumination);

2. повышение эффективности преобразующих устройств, регулирующих потоки энергии между ПИЭ, накопительным источником электроэнергии (НИЭ) и нагрузкой СЭП;2. improving the efficiency of converting devices that regulate energy flows between FIE, storage energy source (NIE) and the load of the EPA;

3. наличие одной или нескольких выходных шин со стабилизированным напряжением;3. the presence of one or more output buses with stabilized voltage;

4. сохранение частичной работоспособности СЭП при отказе отдельных узлов.4. preservation of partial operability of the EPA in case of failure of individual nodes.

Известны автономные СЭП космических аппаратов, например, описанные в [Системы электропитания космических аппаратов / Б.П. Соустин, В.И. Иванчура, А.И. Чернышев, Ш.Н. Исляев. - Новосибирск, ВО «Наука», Сибирская издательская фирма. - 1994. 318 с; Patel M.R. Spacecraft Power System. N.Y.: CRC Press. - 2005. 691 p., патент РФ 2317216], к недостаткам которых можно отнести:Autonomous BOTs of spacecraft are known, for example, those described in [Spacecraft Power Supply Systems / B.P. Sustin, V.I. Ivanchura, A.I. Chernyshev, Sh.N. Islyaev. - Novosibirsk, VO Nauka, Siberian publishing company. - 1994.318 s; Patel M.R. Spacecraft Power System. N.Y .: CRC Press. - 2005. 691 p., RF patent 2317216], the disadvantages of which include:

1. использование отдельных преобразователей электроэнергии для регулирования потоков энергии между ПИЭ, НИЭ и нагрузкой;1. the use of individual power converters to regulate energy flows between PIE, NIE and the load;

2. использование так называемого трех диапазонного принципа регулирования выходного напряжения СЭП, когда выходное напряжение СЭП должно обязательно иметь отклонение относительно номинального значения для обеспечения переключения между преобразующими устройствами при распределении потоков энергии;2. the use of the so-called three-band principle of regulating the output voltage of the SES, when the output voltage of the SES must necessarily have a deviation from the nominal value to ensure switching between the converting devices in the distribution of energy flows;

3. наличие одной выходной шины СЭП (одного стабилизируемого напряжения). Остальные необходимые напряжения получают за счет использования дополнительных преобразователей электроэнергии, подключаемых к основной шине.3. the presence of one output bus BOT (one stabilized voltage). The remaining necessary voltages are obtained through the use of additional power converters connected to the main bus.

Известно другое техническое решение [Устройство и способ отбора электрической энергии от солнечной батареи, патент РФ №2195754], где использован всего один преобразователь напряжения в качестве зарядного устройства (ЗУ), при этом напряжение потребителем снимается с шин аккумуляторной батареи (АБ). Данное решение также содержит ряд недостатков:Another technical solution is known [Device and method for selecting electric energy from a solar battery, RF patent No. 2195754], where only one voltage converter is used as a charging device (charger), while the voltage is removed by the consumer from the batteries of the battery (AB). This solution also contains a number of disadvantages:

1. отсутствие закона управления зарядным устройством реализующего отбор максимальной мощности от солнечной батареи (СБ);1. the absence of the law of control of the charger that implements the selection of maximum power from the solar battery (SB);

2. подключение нагрузки непосредственно к АБ, что исключает работу нагрузки от СБ в случае выхода из строя ЗУ, снижая тем самым живучесть СЭП в целом, а, как известно, сохранение частичной работоспособности необслуживаемых автономных СЭП при отказе отдельных узлов является одним из приоритетных требований к таким системам;2. connecting the load directly to the battery, which excludes the load from the battery in the event of failure of the memory, thereby reducing the survivability of the EPA as a whole, and, as you know, maintaining the partial operability of maintenance-free autonomous EPBs in the event of failure of individual nodes is one of the priority requirements for such systems;

3. отсутствие стабильного напряжения на выходной шине.3. lack of stable voltage on the output bus.

Из известных устройств наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является автономная система электропитания, предложенная в [патент РФ №2317216], принятое за прототип. Данная структура содержит солнечную батарею, минус которой подключен к общей шине, стабилизатор напряжения (СН), включенный между положительный выводом солнечной батареи и нагрузкой, аккумуляторную батарею, минус которой подключен к общей шине, зарядные и разрядные устройства, подключенные между положительным выводом солнечной батареи и положительным выводом аккумуляторной батареи.Of the known devices closest in technical essence to the claimed is an autonomous power supply system proposed in [RF patent No. 2317216], adopted as a prototype. This structure contains a solar battery, the minus of which is connected to the common bus, a voltage stabilizer (CH) connected between the positive terminal of the solar battery and the load, a battery whose minus is connected to the common bus, chargers and discharge devices connected between the positive terminal of the solar battery and positive terminal of the battery.

Система работает следующим образом. Во всех режимах работы напряжение на нагрузке поддерживается за счет СН. На входе СН (он же выход СБ) напряжение всегда обеспечивается по соотношению UСБ>UН, где UСБ - напряжение на СБ и UH - напряжение на нагрузке. При включенном ЗУ и полностью заряженной АБ (ЗУ выключено) - в соответствии с вольтамперной характеристикой (ВАХ) СБ. При совместной работе СБ и АБ на нагрузку, а также при полном отсутствии мощности СБ, напряжение на входе СН поддерживается за счет АБ и разрядного устройства (РУ). При этом при разряде АБ на нагрузку способ поддержания напряжения на входе СН зависит от состава АБ и выбранной схемы РУ: при UPmin>UH, где UPmin - минимальное напряжение на АБ, схема РУ представляет собой понижающий импульсный преобразователь напряжения; при обратном соотношении, т.е. UPmin<UН - применяется повышающий импульсный преобразователь напряжения.The system operates as follows. In all operating modes, the voltage at the load is supported by CH. At the input of the SN (it is also the output of the SB), the voltage is always provided by the ratio U SB > U N , where U SB is the voltage on the SB and U H is the voltage on the load. When the charger is turned on and the battery is fully charged (the charger is off) - in accordance with the current-voltage characteristic (CVC) of the SB. With the joint operation of the SB and AB on the load, as well as in the complete absence of SB power, the voltage at the input of the SN is supported by the AB and the discharge device (RU). Thus during discharge the load AB method for maintaining the voltage at input SN depends on the composition AB and the selected RC circuit: the U Pmin> U H, wherein U Pmin - minimum voltage AB, RC circuit is a step-down switching voltage converter; in the inverse relation, i.e. U Pmin <U Н - a step-up pulse voltage converter is used.

Несмотря на то, что зонный принцип регулирования напряжения на нагрузке заменен на одноуровневое регулирование с высокой стабильностью напряжения, солнечная батарея может напрямую отдавать энергию в нагрузку в случае отказа ЗУ или РУ и устранены переходные процессы при смене режимов работы системы, существуют определенные недостатки у данного устройства:Despite the fact that the zone principle of regulating the voltage at the load has been replaced by single-level regulation with high voltage stability, the solar battery can directly give energy to the load in case of failure of the charger or switchgear and transients are eliminated when changing the operating modes of the system, there are certain drawbacks to this device :

1. в устройстве нет возможности извлечения максимальной мощности солнечной батареи, что ведет к неполному использованию ее мощности при работе РУ, т.е. АБ имеет большую глубину разряда, что ухудшает ее ресурсные характеристики и требует больше времени на ее заряд. Также неполное использование мощности солнечной батареи отражается с одной стороны в ее избыточности, т.е. большей площади СБ и худших массогабаритных показателях СЭП в целом, с другой стороны в меньшей мощности полезной нагрузки;1. the device does not have the ability to extract the maximum power of the solar battery, which leads to incomplete use of its power during operation of the switchgear, i.e. The battery has a large depth of discharge, which degrades its resource characteristics and requires more time for its charge. Also, the underutilization of the power of the solar battery is reflected on the one hand in its redundancy, i.e. a larger area of SB and the worst overall dimensions of the SEP as a whole, on the other hand, a lower payload power;

2. для заряда и разряда АБ используется два отдельных устройства - импульсных преобразователя электроэнергии, что также ухудшает массогабаритные характеристики системы и требует реализации определенных алгоритмов переключения между режимами заряда и разряда АБ, например, при изменении интенсивности солнечного излучения, вплоть до его полного отсутствия. Также в зависимости от соотношения напряжений АБ, СБ и нагрузки в РУ и ЗУ необходимо применять различные типы преобразователей, что делает СЭП не универсальной.2.Two separate devices are used for the charge and discharge of the battery - pulsed power converters, which also degrades the overall dimensions of the system and requires the implementation of certain algorithms for switching between the charge and discharge modes of the battery, for example, when the intensity of solar radiation changes, up to its complete absence. Also, depending on the ratio of AB, SB voltage and load in the switchgear and the charger, it is necessary to use various types of converters, which makes the EPB not universal.

Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение, - повышение надежности СЭП путем снижения количества дополнительных компонентов при одновременном сохранении всех прочих достоинств; повышение энергоотдачи СЭП за счет использования известного алгоритма отбора максимальной мощности от солнечной батареи; получение более универсальной схемы СЭП за счет возможности применения НИЭ и СБ с диапазонами рабочих напряжений, меняющихся в более широких пределах друг относительно друга, т.е. как напряжение на АБ может превышать напряжение на СБ, так и напряжение на СБ может превышать напряжение на АБ в различных режимах работы СЭП.The tasks to be solved by the claimed invention is directed - improving the reliability of the EPA by reducing the number of additional components while maintaining all other advantages; increasing the energy efficiency of the BOT due to the use of the well-known algorithm for selecting the maximum power from the solar battery; obtaining a more universal BOT scheme due to the possibility of using NIE and SB with operating voltage ranges varying more widely relative to each other, i.e. just as the voltage on the battery can exceed the voltage on the SB, so the voltage on the battery can exceed the voltage on the battery in various modes of operation of the BOT.

Поставленная задача решается тем, что вместо отдельных ЗУ и РУ используется комбинированное зарядно-разрядное устройство (ЗРУ) с общей силовой частью на основе двунаправленного инвертирующего преобразователя с синхронным ключами, что позволяет реализовать автоматическое переключение между режимами заряда и разряда; микропроцессорная система управления ЗРУ, которая позволяет реализовать известный алгоритм поиска точки максимальной мощности солнечной батареи, что позволяет всю избыточную мощность СБ при заряде использовать на заряд АБ, а при разряде наоборот уменьшить мощность, отбираемую от АБ; суперконденсатор (СК) в качестве основного или вспомогательного наряду с АБ накопительного источника энергии, который обладает большим ресурсом работы, большими токами заряда-разряда и меньшей чувствительностью параметров к изменению температуры.The problem is solved in that instead of separate memory and switchgear, a combined charge-discharge device (ZRU) is used with a common power unit based on a bi-directional inverter with synchronous keys, which allows automatic switching between charge and discharge modes; microprocessor control system of the switchgear, which allows you to implement the well-known algorithm for finding the maximum power point of the solar battery, which allows you to use all the excess power of the SB when charging to charge the battery, and when discharging, on the contrary, reduce the power taken from the battery; a supercapacitor (SC) as the main or auxiliary along with the accumulative energy source, which has a long service life, large charge-discharge currents and lower sensitivity of the parameters to temperature changes.

На фиг.1 приведена блок-схема заявляемого устройства. Система состоит из солнечной батареи с блокирующим диодом 9, минус которой через датчик тока солнечной батареи 10 подключен к общему выводу. Между положительным выводом солнечной батареи 9 и общей шиной подключены датчик напряжения солнечной батареи 11, блок стабилизаторов напряжения выходных шин системы электропитания 12, 2-й фильтрующий конденсатор 8. К положительному выводу солнечной батареи 9 подключен минусовой вывод накопительного источника энергии 1 в виде аккумуляторной батареи и/или суперконденсатора. Параллельно накопительному источнику энергии 1 подключен 1-й фильтрующий конденсатор 2. Положительный вывод накопительного источника энергии 1 через коммутирующую ячейку с индуктивным накопителем энергии (дросселем) 6 подключен к общей шине. 3-й вывод коммутирующей ячейки с дросселем 6 через датчик тока 7 подключается к положительному выводу солнечной батареи 9.Figure 1 shows a block diagram of the inventive device. The system consists of a solar battery with a blocking diode 9, the minus of which is connected to a common terminal through a current sensor of the solar battery 10. Between the positive terminal of the solar battery 9 and the common bus are connected the voltage sensor of the solar battery 11, the voltage stabilizer block of the output buses of the power supply system 12, the 2nd filtering capacitor 8. The negative terminal of the solar battery 9 is connected to the negative terminal of the storage energy source 1 in the form of a battery and / or supercapacitor. In parallel with the storage energy source 1, the 1st filtering capacitor 2 is connected. The positive output of the storage energy source 1 through a switching cell with an inductive energy storage (inductor) 6 is connected to a common bus. The 3rd output of the switching cell with inductor 6 through the current sensor 7 is connected to the positive terminal of the solar battery 9.

Коммутирующая ячейка с индуктивным накопителем энергии 3 имеет три вывода и состоит из двух МДП-транзисторов 4 и 5 и индуктивного накопителя энергии (дросселя) 6.A switching cell with an inductive energy storage 3 has three terminals and consists of two MIS transistors 4 and 5 and an inductive energy storage (inductor) 6.

На микроконтроллер 13 поступают сигналы с датчика тока солнечной батареи 10 и с датчика напряжения солнечной батареи 11. Микроконтроллер 15 вырабатывает опорное напряжение, которое поступает на инвертирующий вход усилителя рассогласования 16. На неинвертирующий вход усилителя рассогласования 16 поступает сигнал с датчика напряжения солнечной батареи 11. Выход усилителя рассогласования 16 подключен к неинвертирующему входу усилителя рассогласования 15, на инвертирующий вход которого поступает сигнал с датчика тока дросселя 7. Выход усилителя рассогласования 15 подключен ко входу широтно-импульсного модулятора 14. Усилители рассогласования 15 и 16 могут содержать дополнительные интегродифференцирующие цепи для обеспечения динамической устойчивости преобразователя рассчитанные стандартными методами проектирования пропорционально-интегро-дифференцирующих регуляторов (ПИД-регуляторов).The microcontroller 13 receives signals from the current sensor of the solar battery 10 and the voltage sensor of the solar battery 11. The microcontroller 15 generates a reference voltage that is supplied to the inverting input of the mismatch amplifier 16. A signal from the voltage sensor of the solar battery 11 is received at the non-inverting input of the mismatch amplifier 16. Output the mismatch amplifier 16 is connected to a non-inverting input of the mismatch amplifier 15, the inverting input of which receives a signal from the current sensor of the inductor 7. The output of the amplifier the mismatch 15 is connected to the input of the pulse-width modulator 14. The mismatch amplifiers 15 and 16 may contain additional integro-differentiating circuits to ensure the dynamic stability of the converter calculated by standard design methods of proportional-integro-differentiating controllers (PID controllers).

Работает СЭП следующим образом. При наличии энергии, поступающей от СБ, микроконтроллер 13 вырабатывает опорное напряжение, значение которого соответствует точке максимальной мощности на вольтамперной характеристике солнечной батареи, и которое поступает на инвертирующий вход усилителя рассогласования 16, выход с которого в виде сигнала рассогласования суммируется с сигналом с датчика тока, соответствующего среднему значению тока дросселя 6 для повышения динамической устойчивости и далее передается на широтно-импульсный модулятор 14, который в свою очередь вырабатывает сигналы управления ключами таким образом, чтобы напряжение на СБ 9 соответствовало выработанному опорному значению. В результате разница между мощностью, потребляемой нагрузкой 12, и мощностью, вырабатываемой СБ, будет уходить на заряд НИЭ. При мощности нагрузки, превышающей мощность вырабатываемую СБ, недостающая мощность будет отбираться от НИЭ благодаря тому же закону управления коммутирующей ячейкой 3, при котором стабилизируется напряжение на шине СБ, параллельно которой подключен один из выходов коммутирующей ячейки 3. В связи с тем, что используемый в качестве ЗРУ преобразователь напряжения является повышающе-понижающим и обратимым, то коэффициент передачи по напряжению между входом и выходом может быть как выше, так и ниже единицы, при этом вход и выход могут меняться местами в зависимости от того, в каком режиме работает ЗРУ: если в режиме разряда НИЭ, то входом считаем электрическое присоединение со стороны НИЭ, а выходом - присоединение к шине СБ, и в случае заряда, соответственно, наоборот.BOT works as follows. In the presence of energy from the SB, the microcontroller 13 generates a reference voltage, the value of which corresponds to the point of maximum power on the current-voltage characteristic of the solar battery, and which is fed to the inverting input of the mismatch amplifier 16, the output of which in the form of a mismatch signal is summed with the signal from the current sensor, corresponding to the average value of the current of the inductor 6 to increase the dynamic stability and then transmitted to the pulse-width modulator 14, which in turn produces sends key management signals in such a way that the voltage on SB 9 corresponds to the generated reference value. As a result, the difference between the power consumed by the load 12 and the power generated by the SB will go to the charge of the NIE. When the load power exceeds the power generated by the SB, the missing power will be taken away from the NIE due to the same control law of the switching cell 3, in which the voltage on the SB bus is stabilized, in parallel with which one of the outputs of the switching cell 3 is connected. As a switchgear, the voltage converter is up-down and reversible, the voltage transfer coefficient between the input and output can be either higher or lower than unity, while the input and output can change I sites depending on what mode the LRU if a NIE discharge mode, the input electrical connection view from NIE and output - joining the bus SB, in the case of charge, respectively, on the contrary.

На фиг.2 приведены временные диаграммы сигналов управления ключевыми элементами преобразователя 3. Здесь между импульсами управления есть пауза - "мертвое время", для исключения отпирания одного транзистора в тот момент, когда другой все еще находится в открытом состоянии.Figure 2 shows the timing diagrams of the control signals of the key elements of the converter 3. Here, between the control pulses there is a pause - "dead time", to prevent the unlocking of one transistor at a time when the other is still in the open state.

Был изготовлен и испытан экспериментальный образец СЭП, в котором был реализован известный алгоритм поиска точки максимальной мощности солнечной батареи. В качестве солнечной батареи был использован стабилизатор тока, нагруженный на цепь из 35 последовательно включенных p-n кремниевых диодов, имитирующий ВАХ СБ, где выход снимался с крайних электродов диодной цепи. Параметры данного устройства следующие: напряжение холостого хода ≈26 В, ток короткого замыкания ≈6 А, напряжение в точке максимальной мощности ≈23 В. В качестве накопительного источника энергии была использована аккумуляторная батарея с напряжением в заряженном состоянии 16,5 В на основе литий-ионных феррофосфатных аккумуляторов AHR32113Ultra-B (производитель A123-Systems). Напряжение стабилизации выходной шины 12 В. На фиг.3 представлены экспериментальные кривые работы СЭП, полученные при помощи цифрового осциллографа в виде массива данных, обработанных на ЭВМ. На диаграммах показано изменение мощности по выходной шине 12 В с использованием программируемой нагрузки и соответствующее ему изменение текущей мощности АБ, а также напряжение на СБ и на стабилизируемой выходной шине. Из графиков видно, что по мере увеличения мощности, потребляемой нагрузкой, происходит смена режимов заряда и разряда АБ, где точкой перехода от одного режима к другому является пересечение графика мощности АБ с осью абсцисс (или времени). Как можно наблюдать, в моменты данных переходов напряжение на шине 12 В остается неизменным, а напряжение на СБ остается в районе оптимальной точки 23 В. При этом небольшие отклонения напряжения относительно уровня 23 В связаны с работой алгоритма поиска точки оптимальной мощности СБ.An experimental model of the solar cell was made and tested, in which the well-known algorithm for finding the maximum power point of a solar battery was implemented. A current stabilizer was used as a solar battery, loaded on a circuit of 35 p-n silicon diodes connected in series, simulating the I – V characteristic of the SB, where the output was taken from the extreme electrodes of the diode circuit. The parameters of this device are as follows: open circuit voltage ≈26 V, short circuit current ≈6 A, voltage at the point of maximum power ≈23 V. A storage battery with a charged voltage of 16.5 V based on lithium AHR32113Ultra-B ionic ferrophosphate batteries (manufacturer A123-Systems). The stabilization voltage of the output bus is 12 V. FIG. 3 shows the experimental curves of the operation of the SES obtained using a digital oscilloscope in the form of an array of data processed on a computer. The diagrams show the change in power on the 12 V output bus using a programmable load and the corresponding change in the current AB power, as well as the voltage on the SB and on the stabilized output bus. The graphs show that as the power consumed by the load increases, the charge and discharge modes of the batteries change, where the transition point from one mode to another is the intersection of the battery power chart with the abscissa (or time) axis. As you can see, at the time of these transitions, the voltage on the 12 V bus remains unchanged, and the voltage on the SB remains in the region of the optimum point of 23 V. Moreover, small voltage deviations relative to the level of 23 V are associated with the operation of the algorithm for finding the point of optimal power of the SB.

Claims (1)

Автономная система электропитания, содержащая солнечную батарею, минус которой подключен через датчик тока солнечной батареи к общей шине блока стабилизаторов напряжения выходных шин системы электропитания, а плюс - ко входу блока стабилизаторов напряжения, датчик напряжения солнечной батареи, подключенный между входом блока стабилизаторов напряжения выходных шин системы электропитания и общей шиной, зарядно-разрядное устройство, вход которого подключается между блоком стабилизаторов напряжения выходных шин системы электропитания и общей шиной, а выход - к накопительному источнику электроэнергии, отличающаяся тем, что зарядное и разрядное устройства объединены и выполнены в виде коммутирующей ячейки, состоящей из двух соединенных последовательно МДП-транзисторов таким образом, что их общей точкой являются сток одного и исток другого, к той же точке одним из выводов подключен накопительный дроссель, свободный сток первого МДП-транзистора подключен к положительной обкладке фильтрующего конденсатора и к плюсу накопительного источника электроэнергии, а свободный исток второго МДП-транзистора подключен к отрицательной обкладке фильтрующего конденсатора, подключенного к минусу солнечной батареи, отрицательная обкладка фильтрующего конденсатора, соединенного с накопительным источником электроэнергии, и положительная обкладка конденсатора, соединенного с солнечной батареей, соединены между собой, с минусом накопительного источника электроэнергии и с плюсом солнечной батареи, сигналы управления МДП-транзисторами формируются системой управления, которая включает в себя микроконтроллер, принимающий сигналы от датчиков тока и напряжения солнечной батареи, формирующий опорный сигнал, соответствующий напряжению в точке максимальной мощности вольтамперной характеристики солнечной батареи, выход с которого поступает на положительный вход усилителя рассогласования по напряжению, отрицательный вход которого соединен с выходом датчика напряжения солнечной батареи, выход усилителя рассогласования по напряжению соединен с положительным входом усилителя рассогласования по среднему току накопительного дросселя, отрицательный вход которого соединен с выходом датчика тока дросселя, выход последнего усилителя рассогласования соединен со входом широтно-импульсного модулятора, имеющего два выхода, каждый из которых соединен с управляющим электродом соответствующего МДП-транзистора. An autonomous power supply system containing a solar battery, the minus of which is connected through a solar cell current sensor to the common bus of the voltage stabilizer block of the output buses of the power supply system, and plus to the input of the voltage stabilizer block, the solar battery voltage sensor connected between the input of the voltage stabilizer block of the output busbars of the system power supply and a common bus, a charge-discharge device, the input of which is connected between the voltage stabilizer block of the output buses of the power supply system and a common bus, and the output is to a storage source of electricity, characterized in that the charging and discharge devices are combined and made in the form of a switching cell, consisting of two MIS transistors connected in series so that their common point is the drain of one and the source of the other, a storage choke is connected to the same point by one of the terminals, the free drain of the first MOS transistor is connected to the positive lining of the filtering capacitor and to the plus of the storage energy source, and the free and the drain of the second MOS transistor is connected to the negative lining of the filter capacitor connected to the minus of the solar battery, the negative lining of the filter capacitor connected to the storage source of electricity, and the positive lining of the capacitor connected to the solar battery are connected to each other, with a minus of the storage source of electricity and plus of the solar battery, the control signals of the MOS transistors are formed by the control system, which includes a microcontroller, receiving receiving signals from the sensors of current and voltage of the solar battery, forming a reference signal corresponding to the voltage at the point of maximum power of the current-voltage characteristics of the solar battery, the output of which is fed to the positive input of the voltage mismatch amplifier, the negative input of which is connected to the output of the solar voltage sensor, the output of the amplifier voltage mismatch is connected to the positive input of the amplifier of the mismatch in the average current of the storage inductor, negative input d is connected to output inductor current sensor, the last error amplifier output is connected to the input of pulse width modulator having two outputs, each of which is connected to the control electrode of the corresponding MIS transistor.
RU2014112186/07A 2014-03-28 2014-03-28 Independent direct-current power supply system RU2559025C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014112186/07A RU2559025C2 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Independent direct-current power supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014112186/07A RU2559025C2 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Independent direct-current power supply system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014112186A RU2014112186A (en) 2015-03-20
RU2559025C2 true RU2559025C2 (en) 2015-08-10

Family

ID=53285556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014112186/07A RU2559025C2 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Independent direct-current power supply system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559025C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU183357U1 (en) * 2018-05-23 2018-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM WITH UNIFIED POWER MODULE

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107147178A (en) * 2017-06-08 2017-09-08 上海南电新能源集团有限公司 The electric power electric power structure and its electric current transmission method of a kind of quick charge stake

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4014534A1 (en) * 1990-05-07 1991-11-14 Peter Schwarz Solar cell load regulator - has variable pulse control to maintain charge condition
RU2195754C2 (en) * 1999-09-01 2002-12-27 Игорь Константинович Чернилевский Device and method for solar-battery electrical energy take-off
RU2317216C2 (en) * 2005-12-23 2008-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Self-contained power supply system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4014534A1 (en) * 1990-05-07 1991-11-14 Peter Schwarz Solar cell load regulator - has variable pulse control to maintain charge condition
RU2195754C2 (en) * 1999-09-01 2002-12-27 Игорь Константинович Чернилевский Device and method for solar-battery electrical energy take-off
RU2317216C2 (en) * 2005-12-23 2008-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Self-contained power supply system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU183357U1 (en) * 2018-05-23 2018-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM WITH UNIFIED POWER MODULE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014112186A (en) 2015-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7566828B2 (en) Power source device and charge controlling method to be used in same
KR101074785B1 (en) A battery management system and control method thereof, and energy storage system including the battery management system
KR101698771B1 (en) temperature controlling system of battery and controlling method thereof
Diaz et al. Fuzzy-logic-based gain-scheduling control for state-of-charge balance of distributed energy storage systems for DC microgrids
KR101678536B1 (en) temperature controlling system of battery and energy storage system using the same and controlling method thereof
US20170093187A1 (en) Energy storage system
EP2426570A1 (en) Control device and control method
US10090701B2 (en) Solar power generation system
KR20140097628A (en) temperature controlling system of battery and controlling method thereof
KR101256077B1 (en) Power control system and controlling method thereof
US10720777B2 (en) DC integration of battery for expanding the DC:AC ratio limit of a PV inverter
López-Lapeña Time-division multiplexing control of multi-input converters for low-power solar energy harvesters
Xiao et al. Model predictive control of multi-string PV systems with battery back-up in a community dc microgrid
US9306452B2 (en) Multiple power path management with micro-energy harvesting
Senivasan et al. An MPPT micro solar energy harvester for wireless sensor networks
KR20140071028A (en) Power conversion device, photovoltaic generation system and control method thereof
KR20150106694A (en) Energy storage system and method for driving the same
Shringi et al. Comparative study of buck-boost, Cuk and Zeta converter for maximum output power using P&O technique with solar
Hasan et al. Performance analysis of a scalable DC microgrid offering solar power based energy access and efficient control for domestic loads
RU2559025C2 (en) Independent direct-current power supply system
US20240030724A1 (en) Energy storage system, method for controlling energy storage system, and photovoltaic power generation system
CN210246607U (en) Energy collection control circuit with reconfigurable working mode and DC-DC converter
Ye et al. Development and demonstration of power management of hybrid energy storage for PV integration
Yilmaz et al. PV system flyback converter controlled PI control to charge battery under variable temperature and irradiance
Jayannada et al. Supercapacitor Assisted LED lighting (SCALED) for DC-micro grids

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190329