Способ питания нагрузки от химического источника тока

Способ питания нагрузки от химического источника тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 479184

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.01.74 (21) 1987708/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28 (51) М. Кл. Н Olm 45/00

G 05f 1/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.355.1:621. .3.078.016.3 (088.8), Дата опубликования описания 05.11,75 (72) Авторы

Н. И. Олейник, В. И. Петренко, Ю. Г. Березкин и Ф. С. Головнев изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ОТ ХИМИЧЕСКОГО

ИСТОЧНИКА ТОКА

Изобретение относится к области электроснабжения и может быть использовано в системах электропитания, основанных па химических источниках ограниченной мощности и обеспечивающих неравномерные графики нагрузки.

Известен способ питания нагрузки от химического источника тока с широтно-импульсным регулированием напряжения.

По предлагаемому способу, с целью повышения к. п.д., определяют направление изменения потребляемой мощности, измеряют к. п. д. системы и изменяют частоту широтноимпульсного регулирования напряжения в направлении, противоположном направлению изменения потребляемой мощности до момента дости>кения максимума к. п.д. системы, после чего частоту фиксируют и питают нагрузку па этой частоте до момента изменения потребляемой мощности.

На фиг. 1 дап график зависимости к. п. д. системы от мощности, потребляемой нагрузкой; на фиг. 2 — график зависимости мощности потерь в элементах системы в функции от потребляемой нагрузкой мощности; на фиг.

3 — график зависимости мощности потерь в системе в функции частоты переключения ключа при фиксированной мощности потребления; на фиг. 4 — кривые суммарных потерь в функцни от частоты прн разных значениях потребляемой мощности; на фиг. 5 — график зависимости частоты переключения ключа в функции от потребляемой мощности; на фиг. 6 — уст5 ройство для реализации способа.

Существо способа можно рассмотреть на основе анализа составляющих потерь энергии в системе регулирования напря>кения, величина которых определяется, в основном, поте10 рями в транзисторе, реализующем ключевой элемент, и в элементах фильтра-дросселя и конденсаторах. С увеличением потребляемой мощности Р (фиг. 2) растет ток в нагрузке, а следовательно, и мощность потерь в транзи15 сторе ЛРл и мощность потерь в фильтре от постоянной составляющей тока A PqÄ= —.

По мере увеличения тока нагрузки выходное напря>кение источника уменьшается в силу ограниченности его мощности. Для авто20 матической стабилизации выходного напряжения регулятора коэффициент заполнения широтно-импульсной модуляции увеличивается, т. е, сии>кается время паузы между импульсами. Поэтому уменьшается переменная сос25 тавляющая тока в цепях регулятора, а потери в фильтре Л Рф- от этой составляющей сии>каются. При условии постоянства частоты график зависимости суммарных потерь в регуляторе APz, в функции от потребляемой

3> мощности Р,,представленный также на фиг.2, 479184 содержит экстремум, совпадающий с экстремумом функции q=Fi(P ) на фиг. 1.

Зависимость составляющих суммарных потерь в регуляторе в функции частоты f переключения ключа при фиксированной мощности представлена на фиг. 3.

Мощность потерь в ключе пропорциональна частоте переключения, которая определяет время нахождения транзистора в активном режиме. Мощность потерь в фильтре от постоянной составляющей тока Л Рф= не зависит от частоты переключения, а определяется только мощностью в нагрузке и омическим сопротивлением обмотки дросселя. Поэтому на графике эта составляющая мощности потерь характеризуется прямой, параллельной оси частот. Мощность потерь в фильтре от переменной составляющей тока с увеличением частоты снижается. Поэтому суммарные потери мощности ЛР„.- при фиксированном знач"-нии потребляемой мощности изменяются как показано на фиг. 3.

Семейство кривых Л Р = Р2(f) полученных при различных значениях потребляемой мощности на основе анализа составляющих потерь (фиг. 2 и фиг. 3) и представленных на фиг. 4, показывает, что с увеличением потребляемой мощности экстремум функции Л Р вЂ”

=Fr () сдвигается в область более низких частот переключения ключа широтно-импульсного регулятора. Поэтому, если воспользоваться известными способами питания нагрузки и оставить частоту неизменной или увеличивать ее по мере возрастания потребляемой мощности, то регулятор, а следовательно, и вся система электропитания, будет работать с повышенными потерями мощности, т. е. с пониженным к. п. д.

Для обеспечения работы системы с минимальными потерями с ростом потребляемой мощности необходимо уменьшить частоту переключения ключа до такого значения, которое соответствует экстремуму функции Л Р вЂ”

=Fz(f) при новом более высоком значении потребляемой мощности. График зависимости

f = F, (P„) представлен на фиг. 5.

Таким образом, изменяя частоту переключения широтно-импульсного регулятора, обеспечивающего постоянство напряжения на нагрузке путем изменения скважности импульсов тока, можно обеспечить максимум к.п.д. системы электропитания на всем диапазоне изменения потребляемо";îùíîñòè.

График б функции т =Р (Р„) в указанном случае, представленный на фиг. 1, показывает, что при неравномерном графике нагрузки, т. е.

i0

2э

33

43

55 когда потребляемая мощность колеблется от

Ри min ДО Pn max, УМЕНЬШЕНИЕ ЧаСтотЫ ПО МЕРЕ увеличения нагрузки приводит к более поло ому экстремуму без снижения максимального значения к.п.д. системы, Способ питания неравномерной нагрузки можно реализовать, например, с помощью устройства представленного на фиг. б, Здесь химический источник 1 ограниченной мощности подключен к нагрузке 2 через широтно-импульсный регулятор напряжения, состоя ций из блока ключей 3, дросселя-фильтра 4, блока конденсаторов 5, блока вентилей б, датчика выходного напряжения 7, датчика входного напряжения 8, датчика тока нагрузки 9, датчика тока источника 10, датчика к.п.д, 11, экстремального регулятора 12 и широтно-импульсного модулятора 13.

Регулирование напряжения (широтно-импульсное) осуществляется через широтно-импульсный модулятор сигналами с выхода датчика напряжения 7. По мере изменения тока нагрузки датчиком 9 производится измерение его величины и знака приращения.

Первый из полученных сип алов подводится к датчику к.п.д. 11, подключенному к выходам датчиков 7, 8, 10, а второй подается на один из входов экстремального регулятора 12. Последний переключается на изменение частоты в направлении, противоположном направлению изменения тока нагрузки..Поскольку второй вход экстремального регулятора 12 подключен к выходу датчика к.п.д. 11, изменение частоты производится до момента достижения максимального значения к.п.д., после чего регулятор

12 выключается, а его цепями величина частоты фиксируется и остается неизменной до очередного изменения тока нагрузки.

Предмет изобретения

Способ питания нагрузки от химического источника тока с широтно-импульсным регулированием напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения к,п.д. системы электропитания, определяют направление изменения потребляемой мощности, измеряют к.п.д. системы и изменяют частоту широтноимпульсного регулировaíèÿ напряжения в направлении, противоположном направлению изменения потребляемой мощности до момента достижения максимума к.п.д, системы, после чего частоту фиксируют и питают нагрузку на этой частоте до момента изменения потребляемой мощности.

479184 нам

fn;in нп. miin ï. мах

Составитель И. Найдина

Техред А. Камышникова

Редактор В. Левятов

Заказ 2580/3 Изд. № 1719 Тираж 833 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2 ï.нам

Фиг. 5

1 Ðï

Корректоры: Е. Рожкова и В. Брыксина