[go: up one dir, main page]

RU144248U1 - SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR - Google Patents

SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR Download PDF

Info

Publication number
RU144248U1
RU144248U1 RU2014117895/28U RU2014117895U RU144248U1 RU 144248 U1 RU144248 U1 RU 144248U1 RU 2014117895/28 U RU2014117895/28 U RU 2014117895/28U RU 2014117895 U RU2014117895 U RU 2014117895U RU 144248 U1 RU144248 U1 RU 144248U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
diode
voltage
key
simulator
Prior art date
Application number
RU2014117895/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Николаевич Мишин
Виктор Алексеевич Пчельников
Олег Викторович Бубнов
Юрий Александрович Кремзуков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority to RU2014117895/28U priority Critical patent/RU144248U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU144248U1 publication Critical patent/RU144248U1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

1. Электрический имитатор солнечной батареи, содержащий источник постоянного напряжения в виде выпрямителя с фильтром и конвертора со стабильным выходным напряжением, источник постоянного тока в виде стабилизатора тока короткого замыкания имитатора, модуль вольтодобавки в виде конвертора со стабильным добавочным напряжением, включенный между источником постоянного напряжения и источником постоянного тока, блок резисторов, включенный на выходе источника постоянного тока и содержащий последовательный управляемый резистор Rп и шунтовый управляемый резистор Rш, а также нелинейный элемент, образованный параллельно-последовательно включенными диодами, и соединенный с блоком резисторов, через отсекающий диод, отличающийся тем, что стабилизатор тока выполнен с двумя контурами управления, образованными двумя ключами, первый ключ - входом, а второй - выходом, соединены с катодом диода, анод которого подключен к выходу источника постоянного напряжения и общей выходной шине модуля вольтодобавки, а также дросселем и возвратным диодом, катод которого соединен с выходом первого ключа, а через дроссель - с точкой соединения входа блока резисторов и анода отсекающего диода, при этом анод возвратного диода соединен с общей шиной нагрузки и источника постоянного напряжения, нелинейный элемент подключен своим входом к катоду отсекающего диода, а также, через развязывающий диод и реверсивный преобразователь параллельно выходу модуля вольтодобавки, соединенного положительным полюсом со входом второго ключа стабилизатора тока, кроме того, для подключения к нагрузке введены разделительный диод и выходной коммутатор.2.1. An electric simulator of a solar battery containing a constant voltage source in the form of a rectifier with a filter and a converter with a stable output voltage, a direct current source in the form of a short circuit current stabilizer simulator, a voltage boost module in the form of a converter with a stable additional voltage, connected between a constant voltage source and a direct current source, a block of resistors connected to the output of a direct current source and containing a series controlled resistor Rп and shunts controlled resistor Rш, as well as a nonlinear element formed by parallel-series-connected diodes, and connected to the resistor block, through a cut-off diode, characterized in that the current regulator is made with two control loops formed by two keys, the first key is an input, and the second - output, connected to the cathode of the diode, the anode of which is connected to the output of the constant voltage source and the common output bus of the boost module, as well as a choke and return diode, the cathode of which is connected to the output of the first key, and through the inductor - with the connection point of the input of the block of resistors and the anode of the cut-off diode, while the anode of the return diode is connected to the common bus of the load and the constant voltage source, the non-linear element is connected by its input to the cathode of the cut-off diode, and also, through the decoupling diode and the reverse the converter is parallel to the output of the boost module, connected by a positive pole to the input of the second key of the current stabilizer, in addition, an isolation diode and an output switch are introduced to connect to the load. 2.

Description

Имитаторы солнечных батарей являются вторичными источниками питания для имитации основных технических характеристик солнечных батарей, которые используются при проведении автономных и комплексных испытаний энергопреобразующей аппаратуры на базе первичных источников в виде солнечных батарей.Solar battery simulators are secondary power sources for simulating the main technical characteristics of solar cells, which are used in carrying out autonomous and complex tests of energy converting equipment based on primary sources in the form of solar panels.

Известны имитаторы солнечных батарей, которые содержат источник напряжения и источник тока, которые управляются т.о., чтобы быть взаимосвязанными и имитировать вольт-амперную характеристику (ВАХ) солнечной батареи (см., например, описание к патенту US 4999524). Указанное устройство содержит источник постоянного напряжения, соединенный последовательно с программируемым источником напряжения вольтодобавки, и программируемый импульсный источник тока. Ограничительный диод соединен параллельно с источником тока и источником постоянного напряжения. Полная схема управления содержит два контура. Относительно медленный основной контур управления с полосой пропускания в несколько кГц регулирует среднюю амплитуду тока, текущего в дроссель и содержит датчик Холла, усилитель ошибки, суммирующий усилитель, компаратор для генерации выходного сигнала ШИМ, драйвер ключа, ключ и дроссель. Относительно быстрый контур с полосой пропускания, по крайней мере, в 100 кГц, компенсирует изменения напряжения на дросселе и связывает динамические изменения в главном контуре. Недостатком устройства является наличие датчик Холла, а также суммирующего усилителя и компаратора, реализующих переход с токового участка ВАХ на участок напряжения.Solar cell simulators are known that contain a voltage source and a current source, which are controlled in such a way as to be interconnected and simulate the current-voltage characteristic (CVC) of a solar battery (see, for example, the description of US Pat. No. 4,999,524). The specified device contains a constant voltage source connected in series with a programmable voltage source voltage boost, and a programmable pulsed current source. The limiting diode is connected in parallel with the current source and the constant voltage source. The complete control circuit contains two circuits. The relatively slow main control loop with a bandwidth of several kHz regulates the average amplitude of the current flowing into the inductor and contains a Hall sensor, an error amplifier, a summing amplifier, a comparator for generating the PWM output signal, a key driver, a key, and a choke. A relatively fast loop with a bandwidth of at least 100 kHz compensates for voltage changes across the inductor and links dynamic changes to the main loop. The disadvantage of this device is the presence of a Hall sensor, as well as a summing amplifier and a comparator, realizing the transition from the current section of the I – V characteristic to the voltage section.

Известно также устройство для имитации вольтамперной характеристики солнечной батареи (RU 52522), которое также содержит источник напряжения постоянного тока, источник постоянного тока, блок переменных резисторов, имитирующих внутреннее сопротивление солнечной батареи, нелинейный блок, образованный параллельно-последовательно включенными диодами, и блок конденсаторов для имитации выходного сопротивления солнечной батареи, модуль вольтодобавки, включенный между источником напряжения и источником тока, развязывающие диоды, а также разрядный и зарядный модули. В этом устройстве блок резисторов состоит из резисторов Rп и Rш. Величиной резистора Кш задается наклон на участке тока ВАХ, а резистор Rп задает наклон на участке напряжения ВАХ. Конфигурация нелинейного перехода между участками напряжения и тока определяется соответствующим набором диодов нелинейного элемента. Зарядный и разрядный модули обеспечивают регулирование и стабилизацию напряжения блока фильтра. Недостатком устройства является сложность схемы, обусловленная наличием зарядного и разрядного блоков.Also known is a device for simulating the current-voltage characteristics of a solar battery (RU 52522), which also contains a DC voltage source, a DC source, a block of variable resistors that simulate the internal resistance of a solar battery, a nonlinear block formed by parallel-series connected diodes, and a block of capacitors for simulating the output resistance of a solar battery, a voltage boost module connected between a voltage source and a current source, decoupling diodes, and also a discharge core and charging modules. In this device, the resistor block consists of resistors Rп and Rш. The value of the resistor Ksh sets the slope in the current – voltage – voltage section of the current, and the resistor Rp sets the slope in the voltage – voltage – voltage section. The configuration of the nonlinear transition between the voltage and current sections is determined by the corresponding set of diodes of the nonlinear element. Charging and discharge modules provide regulation and stabilization of the voltage of the filter unit. The disadvantage of this device is the complexity of the circuit due to the presence of charging and discharge blocks.

Наиболее близким по существенным признакам и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является устройство имитации вольтамперной характеристики солнечной батареи по полезной модели RU 77695, которое состоит из источника напряжения постоянного тока, источника постоянного тока, блок резисторов, имитирующих внутреннее сопротивление солнечной батареи, нелинейного блока, образованного последовательно-параллельно включенными резисторами, блока конденсаторов и модуля вольтодобавки, модуля стабилизации напряжения, компаратора, управляемого транзисторного ключа и датчика тока. Принцип действия этого имитатора вольтамперной характеристики солнечной батареи основан на параметрическом формировании ВАХ с улучшенными статическими и динамическими характеристиками.The closest in essential features and achieved effect to the proposed solution is a device for simulating the current-voltage characteristics of a solar battery according to utility model RU 77695, which consists of a DC voltage source, DC source, a block of resistors that simulate the internal resistance of the solar battery, a nonlinear block formed in series - parallel-connected resistors, capacitor unit and voltage boost module, voltage stabilization module, comparator, control forward transistor switch and a current sensor. The principle of operation of this simulator of the current-voltage characteristics of the solar battery is based on the parametric formation of the current-voltage characteristic with improved static and dynamic characteristics.

Недостатки указанного устройства связаны с наличием компаратора, реализующего формирование ВАХ на участке перехода с токового участка на участок напряжения, с порогом тока диода. В этом случае присутствуют ошибки, связанные с нечетким критерием перехода, обусловленные в случае токового порога, установлением не нулевого, а конечного значения тока, а также с гистерезисом компараторов. Недостатком также является наличие датчика тока.The disadvantages of this device are associated with the presence of a comparator that implements the formation of the I – V characteristic at the transition section from the current section to the voltage section, with a diode current threshold. In this case, there are errors associated with a fuzzy transition criterion, caused in the case of a current threshold, the establishment of not a zero but a final current value, as well as with the hysteresis of the comparators. The disadvantage is the presence of a current sensor.

Задача полезной модели - повышение точности формирования ВАХ солнечной батареи за счет обеспечения ее монотонности в точках перехода.The objective of the utility model is to increase the accuracy of the formation of the I – V characteristic of the solar battery by ensuring its monotonicity at the transition points.

Электрический имитатор солнечной батареи в предлагаемом техническом решении, также как и прототип, содержит источник постоянного напряжения в виде выпрямителя с фильтром и конвертора со стабильным выходным напряжением, источник постоянного тока в виде стабилизатора тока короткого замыкания имитатора, модуль вольтодобавки в виде конвертора со стабильным добавочным напряжением, включенный между источником постоянного напряжения и источником постоянного тока, блок резисторов, включенный на выходе источника постоянного тока и содержащий последовательный управляемый резистор Rп и шунтовый управляемый резистор Rш, а также нелинейный элемент, образованный параллельно-последовательно включенными диодами, и соединенный с блоком резисторов, через отсекающий диод. В отличие от прототипа, в электрическом имитаторе стабилизатор тока выполнен с двумя контурами управления, образованными двумя ключами, первый ключ - входом, а второй - выходом, соединенными с катодом диода, анод которого подключен к выходу источника постоянного напряжения и общей выходной шине модуля вольтодобавки, а также дросселем и возвратным диодом, катод которого соединен с выходом первого ключа, а через дроссель - с точкой соединения входа блока резисторов и анода отсекающего диода, при этом анод возвратного диода соединен с общей шиной нагрузки и источника постоянного напряжения, нелинейный элемент подключен своим входом к катоду отсекающего диода, а также, через развязывающий диод и реверсивный преобразователь параллельно выходу модуля вольтодобавки, соединенного положительным полюсом со входом второго ключа стабилизатора тока, кроме того, для подключения к нагрузке введены разделительный диод и выходной коммутатор.The electric simulator of the solar battery in the proposed technical solution, as well as the prototype, contains a constant voltage source in the form of a rectifier with a filter and a converter with a stable output voltage, a direct current source in the form of a short-circuit current stabilizer simulator, a voltage boost module in the form of a converter with a stable additional voltage connected between a constant voltage source and a constant current source, a resistor block included in the output of the constant current source and containing s serial controllable resistor Rp and controllable shunt resistor Rsh and a nonlinear element formed by parallel-series-connected diodes and resistors connected to the block via clipping diode. Unlike the prototype, in the electric simulator, the current stabilizer is made with two control loops formed by two keys, the first key is an input, and the second is an output connected to the cathode of the diode, the anode of which is connected to the output of the DC voltage source and the common output bus of the boost module, as well as a choke and a return diode, the cathode of which is connected to the output of the first key, and through the choke to the connection point of the input of the resistor block and the anode of the cut-off diode, while the anode of the return diode is connected to a common of a load and a constant voltage source, the nonlinear element is connected by its input to the cathode of the cut-off diode, and also, through the decoupling diode and a reversing converter, in parallel with the output of the boost module connected by a positive pole to the input of the second key of the current stabilizer, in addition, a disconnector is introduced to connect to the load diode and output switch.

Для повышения надежности и непрерывности электропитания нагрузки, электрический имитатор может быть выполнен в виде двух идентичных модулей электрического имитатора, работающих в режиме горячего резервирования, для чего на выходе каждого канала установлен шунтирующий ключ, управляемый устройством мониторинга параметров имитатора.To increase the reliability and continuity of the power supply to the load, the electric simulator can be made in the form of two identical modules of the electric simulator operating in the hot standby mode, for which a shunt key is installed at the output of each channel, controlled by the simulator parameters monitoring device.

Далее принцип работы электрического имитатора объясняется с помощью рисунков, на которых представлено: на Фиг. 1 - структурная схема имитатора, на Фиг. 2 - имитируемая вольт-амперная характеристика солнечной батареи.Further, the principle of operation of the electrical simulator is explained using the figures in which: FIG. 1 is a structural diagram of a simulator, FIG. 2 - simulated current-voltage characteristic of a solar battery.

Имитатор солнечной батареи в соответствии с полезной моделью содержит источник постоянного напряжения, состоящий из выпрямителя 1, подключенного к питающей сети через коммутатор 2, фильтра 3 и конвертора 4 со стабильным напряжением на выходе, и модуль вольтодобавки 5, включенный входом параллельно с источником постоянного напряжения. Между плюсовым выводом источника постоянного напряжения 4, соединенным с минусовым выводом модуля вольтодобавки 5, включен через диод 6 источник постоянного тока в виде стабилизатора тока, состоящего из ключа 7, дросселя 8 и возвратного диода 11. Для образования второго контура регулирования тока введен второй ключ 9. Для формирования вольт-амперной характеристики солнечной батареи на выходе стабилизатора тока включены последовательный управляемый резистор 12, задающий наклон характеристики на участке напряжения, и шунтирующий управляемый резистор 13, задающий наклон характеристики на участке тока. Нелинейный элемент 14, подключенный параллельно выходу источника вольтодобавки через развязывающий диод 15 и реверсивный преобразователь 16, обеспечивает нелинейную конфигурацию переходного участка ВАХ солнечной батареи. Реверсивный преобразователь 16, соединенный параллельно с источником вольтодобавки 5 и нелинейным элементом 14, введен для стабилизации уровня напряжения нелинейного элемента в рамках заданных параметров. На выходе имитатора имеется шунтирующий ключ 17, управляемый устройством мониторинга параметров имитатора 18, и имитатор подключается к нагрузке через разделительный диод 19 и коммутатор 20.The solar battery simulator in accordance with the utility model comprises a constant voltage source consisting of a rectifier 1 connected to the supply network through a switch 2, a filter 3 and a converter 4 with a stable output voltage, and a voltage boost module 5 connected by an input in parallel with the constant voltage source. Between the positive terminal of the DC voltage source 4 connected to the negative terminal of the boost module 5, a constant current source is connected through diode 6 in the form of a current stabilizer consisting of a key 7, a choke 8 and a return diode 11. A second switch 9 is introduced to form a second current control loop To form the current-voltage characteristic of the solar battery at the output of the current stabilizer, a sequential controlled resistor 12 is included, which sets the slope of the characteristic in the voltage section, and the shunt are controlled resistor 13, defining the slope of the current at the portion. A non-linear element 14 connected in parallel with the output of the voltage boost source through an isolation diode 15 and a reversing converter 16 provides a non-linear configuration of the transition section of the I – V characteristic of the solar battery. A reversing converter 16 connected in parallel with the voltage boost source 5 and the non-linear element 14 is introduced to stabilize the voltage level of the non-linear element within the specified parameters. At the output of the simulator there is a shunt key 17, controlled by the device for monitoring the parameters of the simulator 18, and the simulator is connected to the load through the isolation diode 19 and the switch 20.

Для обеспечения горячего резервирования, имитатор выполнен в виде двух идентичных модулей, основного и резервного, имеющих одинаковые уставки выходных параметров. Второй резервный модуль обозначен на рисунке как 21.To ensure hot redundancy, the simulator is made in the form of two identical modules, the main and backup, having the same output settings. The second redundant module is indicated in the figure as 21.

Устройство работает следующим образом: после замыкания ключа 2, питание от сети поступает на выпрямитель 1, выходное напряжение которого через фильтр 3 поступает на понижающий конвертор 4, который формирует напряжение U0=Uхх(1+Rп/Rш)-Uнэ, где Uхх - напряжение холостого хода имитатора, Rп и Rш -значения сопротивлений резисторов 12 и 13, Uнэ - напряжение на нелинейном элементе 14. На выходе источника постоянного напряжения вольтодобавки 5 устанавливается напряжение: Uд>Uэ. Стабилизатор тока обеспечивает регулирование и стабилизацию тока короткого замыкания Iкз через дроссель 8. Величиной резистора 13 задается наклон на участке тока ВАХ (участок AB на Фиг. 2), Резистор 12 задает наклон ВАХ на участке напряжения (участок CO на Фиг. 2). Конфигурация нелинейного перехода ВАХ (участок BC на Фиг. 2) определяется соответствующим набором полупроводниковых диодов нелинейного элемента 14.The device operates as follows: after the key 2 is closed, the mains power is supplied to the rectifier 1, the output voltage of which through the filter 3 is supplied to the buck converter 4, which generates the voltage U 0 = Uхх (1 + Rп / Rш) -Uне, where Uхх - the idle voltage of the simulator, Rп and Rш are the resistance values of the resistors 12 and 13, Une is the voltage at the nonlinear element 14. The voltage is installed at the output of the DC voltage source of voltage boost 5: Uд> Uэ. The current stabilizer provides regulation and stabilization of the short-circuit current Ikz through the inductor 8. The resistor 13 sets the slope in the current-voltage characteristic section (section AB in Fig. 2), the resistor 12 sets the slope of the current-voltage characteristic in the voltage section (CO section in Fig. 2). The configuration of the nonlinear I – V transition (section BC in FIG. 2) is determined by the corresponding set of semiconductor diodes of the nonlinear element 14.

Стабилизатор тока имеет два контура регулирования и стабилизации тока Iкз. Для пояснения рассмотрим процесс изменения сопротивления нагрузки от короткого замыкания до холостого хода.The current stabilizer has two control circuits and current stabilization Ikz. For clarification, consider the process of changing the load resistance from short circuit to idle.

При коротком замыкании нагрузки имитатор работает на участке тока ВАХ, при этом ток нелинейного элемента 14 равен нулю, т.к. отсекающий диод 10 заперт. Транзисторный ключ 9 закрыт.Транзисторный ключ 7 работает в режиме ШИМ с малым коэффициентом заполнения γ7. Во время импульса (ключ 7 - открыт) ток в нагрузку протекает по цепи «большого» контура: плюс источника 4 - диод 6 - ключ 7 - дроссель 8 - резистор 12 - развязывающий диод 19 - коммутатор 20 - нагрузка - минус источника 4. В моменты паузы (ключ 7 - заперт) ток в нагрузку протекает по цепи: дроссель 8 - резистор 12 - развязывающий диод 19 - коммутатор 20 - нагрузка - возвратный диод 11. С ростом сопротивления нагрузки γ7 растет, увеличивая мощность в нагрузке.When the load is short-circuited, the simulator operates in the current – voltage – voltage – current section, while the current of the nonlinear element 14 is zero, because the clipping diode 10 is locked. The transistor switch 9 is closed. The transistor switch 7 operates in a PWM mode with a low duty cycle γ 7 . During the pulse (key 7 is open), the current flows into the load along the "large" circuit: plus source 4 - diode 6 - key 7 - inductor 8 - resistor 12 - decoupling diode 19 - switch 20 - load - minus source 4. V moments of pause (key 7 is locked), the current flows into the load along the circuit: inductor 8 - resistor 12 - decoupling diode 19 - switch 20 - load - return diode 11. With increasing load resistance, γ 7 increases, increasing the power in the load.

В момент, когда ключ 7 полностью открывается, а сопротивление нагрузки не обеспечивает в дросселе 8 тока Iкз, блок управления имитатором (не показан) автоматически начинает разворачивать γ9. При этом вступает в работу второй «малый» контур регулирования и стабилизации Iкз, осуществляя одновременно добавку напряжения вплоть до напряжения холостого хода имитатора. Во время импульса (ключ 9 - открыт), на периоде ШИМ, ток Iкз дросселя 8 распределяется по цепям: (плюс источника вольтодобаки 5 - ключ 9 - открытый ключ 7 - дроссель 8 - диод 10 - нелинейный элемент 14 - минус источника вольтодобавки 5) и (плюс источника 5 - ключ 9 - ключ 7 - дроссель 8 - резистор 12 - параллельная цепь резистора 13 и нагрузки - источник постоянного напряжения 4 - минус источника вольтодобавки 5). В моменты паузы (ключ 9 - заперт) ток дросселя 8 распределяется по цепям: {дроссель 8 - диод 10 - нелинейный элемент 14 - диод 6 - ключ 7 - дроссель 8} и {дроссель 8 - резистор 12 - параллельная цепь резистора 13 и нагрузки - конвертор 4 - минус источника вольтодобавки 5}. Таким образом, реализуется безынерционная параметрическая ВАХ имитатора солнечной батареи, представленная на Фиг. 2.At the moment when the key 7 is fully open, and the load resistance does not provide Ikz current in the inductor 8, the simulator control unit (not shown) automatically starts to deploy γ 9 . At the same time, the second “small” control and stabilization circuit Ikz comes into operation, simultaneously adding voltage up to the idle voltage of the simulator. During the pulse (switch 9 is open), during the PWM period, the current Ikz of inductor 8 is distributed in the following circuits: (plus voltage source 5 - switch 9 - open switch 7 - inductor 8 - diode 10 - non-linear element 14 - minus voltage supplement 5) and (plus source 5 - key 9 - key 7 - inductor 8 - resistor 12 - parallel circuit of resistor 13 and load - constant voltage source 4 - minus voltage boost source 5). At the time of a pause (key 9 is locked), the current of the inductor 8 is distributed along the following circuits: {inductor 8 - diode 10 - non-linear element 14 - diode 6 - key 7 - inductor 8} and {inductor 8 - resistor 12 - parallel circuit of resistor 13 and load - Converter 4 - minus the voltage boost source 5}. Thus, the inertia-free parametric I – V characteristic of the solar cell simulator shown in FIG. 2.

Нелинейный элемент 14 построен на полупроводниковых диодах, прямое падение напряжения на которых зависит от температуры. Для удержания ВАХ имитатора в рамках заданных параметров уровень напряжения ограничения Uнэ стабилизируется реверсивным преобразователем 16. Реверсивный преобразователь 16 может быть реализован встречно-параллельным включением повышающего и понижающего преобразователей. Если канал работает на токовом участке ВАХ, то сброса тока в нелинейный элемент нет, а напряжение на катоде диода 15 поддерживается понижающим преобразователем. На участке напряжения ВАХ избыточная энергия нелинейного элемента 14 сбрасывается повышающим преобразователем на вход источника вольтодобавки 5, откуда тратится на работу «малого» контура регулирования и стабилизации Iкз.Non-linear element 14 is built on semiconductor diodes, the direct voltage drop on which depends on temperature. To keep the I – V characteristic of the simulator within the specified parameters, the voltage level of the restriction Une is stabilized by the reversing transducer 16. The reversing transducer 16 can be implemented in an anti-parallel connection of step-up and step-down converters. If the channel operates on the current portion of the I – V characteristic, there is no current discharge to the nonlinear element, and the voltage at the cathode of the diode 15 is supported by a buck converter. In the voltage – voltage characteristic section, the excess energy of the nonlinear element 14 is discharged by a boost converter to the input of the voltage boost source 5, from where it is spent on the operation of the “small” control and stabilization circuit Ikz.

В предложенной схеме применен автоматический переход с ШИМ ключа 7 на ШИМ ключа 9 и наоборот, что позволило обеспечить монотонность вольтамперной характеристики в точках перехода.In the proposed scheme, an automatic transition is applied from the PWM key 7 to the PWM key 9 and vice versa, which made it possible to ensure the monotonicity of the current-voltage characteristic at the transition points.

Горячее резервирование осуществляется следующим образом: Имитатор выполняется в виде двух модулей, основного, который описан выше, и резервного модуля 21. В работе оба канала, имеющие одинаковые уставки выходных параметров, включены. При этом ключ 17 (в дальнейшем «коротитель») на выходе основного модуля разомкнут, а на выходе резервного модуля 21 - замкнут.В случае отказа основного модуля ключ 17 основного модуля, управляемый устройствами мониторинга 18 параметров основного и резервного модулей, мгновенно замыкает выход основного модуля, а «коротитель» резервного модуля 21 одновременно размыкает свой выход. Т.о., при обеспечении безынерционной вольтамперной характеристики, достигается непрерывность электропитания нагрузки и, тем самым, повышение надежности имитатора солнечной батареи.Hot backup is carried out as follows: The simulator is made in the form of two modules, the main one, which is described above, and the backup module 21. In operation, both channels having the same settings of the output parameters are turned on. In this case, the key 17 (hereinafter referred to as the “short circuit”) is open at the output of the main module, and is closed at the output of the backup module 21. In the event of a failure of the main module, the key of the main module 17, controlled by monitoring devices 18 of the parameters of the main and backup modules, instantly closes the output of the main module, and the "shortener" of the backup module 21 simultaneously opens its output. Thus, while providing inertialess current-voltage characteristics, the continuity of the load power supply is achieved and, thereby, increasing the reliability of the solar battery simulator.

Claims (2)

1. Электрический имитатор солнечной батареи, содержащий источник постоянного напряжения в виде выпрямителя с фильтром и конвертора со стабильным выходным напряжением, источник постоянного тока в виде стабилизатора тока короткого замыкания имитатора, модуль вольтодобавки в виде конвертора со стабильным добавочным напряжением, включенный между источником постоянного напряжения и источником постоянного тока, блок резисторов, включенный на выходе источника постоянного тока и содержащий последовательный управляемый резистор Rп и шунтовый управляемый резистор Rш, а также нелинейный элемент, образованный параллельно-последовательно включенными диодами, и соединенный с блоком резисторов, через отсекающий диод, отличающийся тем, что стабилизатор тока выполнен с двумя контурами управления, образованными двумя ключами, первый ключ - входом, а второй - выходом, соединены с катодом диода, анод которого подключен к выходу источника постоянного напряжения и общей выходной шине модуля вольтодобавки, а также дросселем и возвратным диодом, катод которого соединен с выходом первого ключа, а через дроссель - с точкой соединения входа блока резисторов и анода отсекающего диода, при этом анод возвратного диода соединен с общей шиной нагрузки и источника постоянного напряжения, нелинейный элемент подключен своим входом к катоду отсекающего диода, а также, через развязывающий диод и реверсивный преобразователь параллельно выходу модуля вольтодобавки, соединенного положительным полюсом со входом второго ключа стабилизатора тока, кроме того, для подключения к нагрузке введены разделительный диод и выходной коммутатор.1. An electric simulator of a solar battery containing a constant voltage source in the form of a rectifier with a filter and a converter with a stable output voltage, a direct current source in the form of a short circuit current stabilizer simulator, a voltage boost module in the form of a converter with a stable additional voltage, connected between a constant voltage source and a direct current source, a block of resistors connected to the output of a direct current source and containing a series controlled resistor Rп and shunts controlled resistor Rш, as well as a nonlinear element formed by parallel-series-connected diodes, and connected to the resistor block, through a cut-off diode, characterized in that the current regulator is made with two control loops formed by two keys, the first key is an input, and the second - output, connected to the cathode of the diode, the anode of which is connected to the output of the constant voltage source and the common output bus of the boost module, as well as a choke and return diode, the cathode of which is connected to the output of the first key, and through the inductor - with the connection point of the input of the block of resistors and the anode of the cut-off diode, while the anode of the return diode is connected to the common bus of the load and the constant voltage source, the non-linear element is connected by its input to the cathode of the cut-off diode, and also, through the decoupling diode and the reverse the converter is parallel to the output of the boost module, connected by a positive pole to the input of the second key of the current stabilizer, in addition, an isolation diode and an output switch are introduced to connect to the load. 2. Электрический имитатор солнечной батареи по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде двух идентичных модулей: основного и резервного, имеющих одинаковые уставки выходных параметров, и включенных по схеме горячего резервирования с помощью ключей, шунтирующих выходы указанных модулей по сигналам устройства мониторинга параметров имитатора.
Figure 00000001
2. An electric simulator of a solar battery according to claim 1, characterized in that it is made in the form of two identical modules: a primary and a backup, having the same output parameter settings, and turned on according to the hot standby circuit with the help of keys shunting the outputs of these modules according to the device signals monitoring parameters of the simulator.
Figure 00000001
RU2014117895/28U 2014-04-30 2014-04-30 SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR RU144248U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117895/28U RU144248U1 (en) 2014-04-30 2014-04-30 SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117895/28U RU144248U1 (en) 2014-04-30 2014-04-30 SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU144248U1 true RU144248U1 (en) 2014-08-20

Family

ID=51384890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014117895/28U RU144248U1 (en) 2014-04-30 2014-04-30 SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU144248U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625624C1 (en) * 2016-07-19 2017-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Solar battery test box
RU201749U1 (en) * 2020-09-02 2021-01-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) A device for simulating a sectioned solar battery
RU2780971C1 (en) * 2021-11-12 2022-10-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Method for controlling the keys of a stabilised current source in an electronic solar array simulator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625624C1 (en) * 2016-07-19 2017-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Solar battery test box
RU201749U1 (en) * 2020-09-02 2021-01-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) A device for simulating a sectioned solar battery
RU2780971C1 (en) * 2021-11-12 2022-10-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Method for controlling the keys of a stabilised current source in an electronic solar array simulator
RU218981U1 (en) * 2023-05-12 2023-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"(ТУСУР) Stabilized current source key control device in a solar battery simulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8531855B2 (en) Power conversion apparatus
Qiu et al. A photovoltaic generation system based on wide voltage-gain DC-DC converter and differential power processors for DC microgrids
Ghosh et al. High gain DC-DC step-up converter with multilevel output voltage
CN102647083B (en) Boost two-way voltage balance converter
RU144248U1 (en) SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR
Kanna et al. Analysis and design of DC-DC/AC non isolated cuk converter using sliding mode controller
Kolluru et al. Development and implementation of control algorithms for a photovoltaic system
Espinosa Asynchronous non-inverter buck-boost DC to DC converter for battery charging in a solar MPPT system
Pala et al. Design, modeling and implementation of Bi-directional buck and boost converter
Muddineni et al. A new solar PV fed multiple-input DC-DC converter for DC micro grid application
Sahin et al. Small signal analyses and hardware implementation of a buck-boost converter for renewable energy applications
Sun et al. A PV generation system based on centralized-distributed structure and cascaded power balancing mechanism for DC microgrids
Khan et al. Hybrid split pi converter
Chen et al. Battery current-sharing power decoupling method for realizing a single-stage hybrid PV system
RU97007U1 (en) DEVICE FOR SIMULATION OF A SECTIONAL SOLAR BATTERY WITH A COMMON BUS
US9673691B2 (en) Energy balance controller of electronic power converter and energy balance control method
Lavanya et al. Dual input DC-DC converter for renewable energy systems
Khadse et al. Design of battery storage system for microgrid
Ramesh et al. Comparative Study of PI and Fuzzy Control Strategies to A Novel Buck-Boost Converter
Yu et al. Load sharing in a hybrid power system with a pv panel and a pem fuel-cell
Zha et al. Energy management system applied in DC electric springs
Akbar Shunt Connected Power Conditioner with Energy Storage for a Hydrogen Fuel Cell System Supplying a DC Nanogrid
Rahulkumar et al. Efficient Utilization of Renewable Energy Employing SEPIC Converter for Standalone Solar PV System
RU201749U1 (en) A device for simulating a sectioned solar battery
CN216957242U (en) DC-DC power electronic teaching experiment platform