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invention
Fédération de Russie Patent RU2279705

MODE DE PUISSANCE LOAD à partir de panneaux solaires

MODE DE PUISSANCE LOAD à partir de panneaux solaires

Nom de l'inventeur: Alexander Chernyshev (RU); Kazantsev Yury (RU); Lekarev Anatoly (RU); Sergey Polyakov
Le nom du titulaire du brevet: Federal State Unitary Enterprise "Centre scientifique-production" Polyus "
Adresse de correspondance: 634050, Tomsk, pl. Kirov, 2, FSUE SPC "Polyus"
Date de début du brevet: 20.09.2004

La solution technique revendiquée concerne le contrôle automatique et est conçu pour contrôler les sources d'alimentation en tension limitée, dc, il peut être largement utilisé dans les sources d'énergie secondaires gérées, travaillant à partir des sources de courant, comme les panneaux solaires. Le résultat technique de l'invention est d'étendre la fonctionnalité de la méthode de contrôle en raison de sa propagation à l'étape-up convertisseurs. Le résultat technique est obtenu en ce que les principaux éléments de commutation élévateur de fréquence effectuées des signaux de synchronisation et de contrôle, le signal de commande est formé à partir de la somme du signal d'erreur et le papillon des gaz signal de balayage mesuré (source d'énergie) et le courant de sortie, dans lequel le signal de balayage est généré proportionnel à la différence entre le signal en dents de scie une amplitude égale au courant d'alimentation de puissance de signal et un signal correspondant au courant de sortie de l'onduleur.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

La solution technique revendiquée concerne le contrôle automatique et est conçu pour contrôler les sources d'alimentation en tension limitée, dc, il peut être largement utilisé dans les sources d'énergie secondaires gérées, travaillant à partir des sources de courant, comme les panneaux solaires.

les transducteurs connus augmentent type comprenant une manette des gaz, un élément clé, une diode et un condensateur de filtrage, dans lequel, lorsque l'élément clé en cours de fermeture de l'alimentation électrique circule à travers le réacteur, en stockant dans celui-ci l'énergie de la diode tout en bloquant la charge et le condensateur de filtrage de l'élément clé, le courant dans la charge dans ce laps de temps ne provient que du condensateur de filtrage, puis lorsque l'élément clé est fermé, l'auto-induction de la FEM étrangleur est ajouté au courant d'entrée de tension d'alimentation et la puissance inductance est donnée au condensateur de charge et le filtre.

Des procédés connus pour commander la tension de sortie de ces convertisseurs sont basés sur l'élément de commutation clé avec un rapport cyclique Proportionnel au signal d'erreur égal à la différence entre la tension de sortie du convertisseur et la tension cible, tandis que la tension de sortie est indépendante de la tension d'alimentation U n, r la résistance de décharge et circuit de charge de l' inductance, la résistance de charge R n et le facteur de remplissage [1].

L'inconvénient de cette méthode de régulation est la plage de réglage limitée k U = 1-5 et la non - linéarité, et une relation entre le signal d'erreur et le cycle de service d'impulsion.

La solution technique la plus proche choisie comme prototype, est un procédé pour le contrôle de convertisseur de type bas, dont les principaux éléments de commutation comportent des signaux de synchronisation et de contrôle, le signal de commande est formé à partir de la somme du signal d'erreur, le signal de sortie différentiel et un signal de balayage, un signal de sortie différentiel est généré proportionnel à la différence de courant papillon des gaz et le courant de sortie du convertisseur, et un signal de balayage est généré après que l'intervalle de la sortie différentielle des éléments de commutation prévus base [2].

Le procédé connu fournit la commutation d'un élément clé en l'absence d'une erreur et contrôle de la stabilité statique dans une large gamme de réglage des paramètres.

L'inconvénient du procédé connu est l'incapacité à produire une tension de sortie supérieure à la tension d'alimentation, et dans la nature impulsionnelle du courant d'entrée, inacceptable, alimenté par les sources de courant.

Le but de l'invention est d'étendre la fonctionnalité du procédé de contrôle en raison de sa distribution pour stimuler les convertisseurs.

Ce but est atteint par le fait que la commutation des éléments clés du convertisseur élévateur est réalisé de signaux de synchronisation et de commande, le signal de commande est formé à partir de la somme du signal d'erreur et le papillon des gaz signal de balayage mesuré (source d'énergie) et le courant de sortie, dans lequel le signal de balayage est généré proportionnel à la différence entre le signal en dents de scie une amplitude égale au courant d'alimentation de puissance de signal et un signal correspondant au courant de sortie de l'onduleur.

L'invention consiste en ce que le procédé de contrôle proposé est basé sur les éléments clés pour commuter le signal de balayage qui est formé par le critère d'égalité à zéro dans la moyenne à l'état stationnaire de la période de répétition des impulsions du courant à travers le condensateur de filtrage. Dans le voisinage de l'état d'équilibre au moment de la commutation d'un élément clé de la valeur du signal de balayage est égale à zéro, ce qui permet de passer un élément clé en l'absence d'une erreur statique.

Selon le critère de l'égalité à zéro dans la moyenne de l'état d'équilibre des valeurs de la période de répétition des impulsions du convertisseur élévateur courant de condensateur de filtrage pour PWM simple face ont

où C I1, I2 C - condensateur de filtrage de courant dans l'intervalle avant et après la commutation de l'élément clé; tk - le moment de la commutation d' un élément clé.

Lorsque le signal de balayage pour accepter la valeur de courant I C.sr, après des transformations simples, (2) obtenir le

où t p = T {t / T } - la coordonnée de temps pour former un signal de balayage ({et} - partie fractionnaire de a).

condensateur de filtrage actuel lorsque l'impulsion de modulation bord d' attaque est égal à: I1 C = -I O, I2 C = I n - I O, et au bord de fuite modulation - I1 C = I n -I O, I2 C = -I O, où je n - alimentation en courant; I out - le courant de sortie.

Substituer les expressions correspondantes pour le courant de condensateur dans l' équation (3) et ayant à des intervalles de commutation d' un élément clé de courant I n, I et O fixé sur la base du théorème de valeur moyenne pour intégrante de signal défini [3], on obtient le balayage pour commander la modulation de l'impulsion de courant avant

qui est la différence entre un signal de rampe descendante avec une amplitude égale au courant d'alimentation de puissance de signal et un signal correspondant au courant de sortie de l'onduleur.

Pour contrôler la modulation réglable impulsion de courant - signal de balayage

qui est la différence entre le signal de rampe montante ayant une amplitude égale au courant d'alimentation de puissance de signal et d'un signal égal au signal de courant de sortie.

Dans le même temps, nous obtenons sorte de loi de contrôle

où x = U O-U sur - signal d'erreur, U O - signal de sortie; U sur - le signal de référence; k m - coefficient de transmission de balayage qui détermine la réponse dynamique du convertisseur [4]; tk - le temps de commutation des éléments clés qui définissent la plus petite en valeur absolue racine négative de l'équation F = 0 dans la direction de la source de modulation de puissance d'impulsions de courant avant et la plus petite racine positive de l'équation F = 0 dans la direction de la modulation du bord de fuite de la puissance d'impulsion d' alimentation en courant.

Selon (2) de commutation correspondant un élément clé dans l'état d' équilibre devrait se produire lorsque je C.cp = 0, ce qui correspond à la transition par signal zéro de balayage (3, 4, 5), qui à son tour permet de passer un élément clé dans la gestion de la loi ( 6) lorsque le signal d'erreur x (t k) = 0.

Le dessin est un schéma du convertisseur avec réglage de la largeur d'impulsion, sur la base du procédé de commande proposé.

MODE DE PUISSANCE LOAD à partir de panneaux solaires

Convertisseur avec un réglage de la largeur d'impulsion réalisée selon le procédé de contrôle proposé comprend une source d'alimentation (batterie solaire) 1, un organe d'étranglement 2, une diode 3, un 4 condenseur élément central de filtre 5, l'unité de comparaison 6, deux capteurs de courant 7, 8, un bloc de génération d'une commande le signal 9, RS-bascule 10 commandée générateur de rampe 11 et l'unité de soustraction 12. le bloc d' alimentation de sortie de bus 1 est relié à une inductance d'entrée 2 par l'intermédiaire du capteur de courant 7, un organe d' étranglement 2 est reliée à la sortie de l'inverseur de sortie U O bus à travers la diode 3, en outre, sortie d'étranglement 2 est shunté élément clé 5 dans le convertisseur de circuit de charge comprend 8 entrées site de comparaison capteur de courant 6 connecté à la ligne de sortie du convertisseur U out et le pneu U sur la référence de tension de référence, la sortie courante du capteur 7 est relié à l'entrée de commande des entrées oscillateur rampe 11 le noeud soustraction 12 connectée à la sortie du générateur de rampe 11 et la sortie de détecteur de courant 8, les entrées d'un signal de commande 9 relié à la sortie de l'unité de comparaison 6 et l'unité de soustraction 12, la sortie du bloc un signal de commande 9 est relié à l'entrée S de la RS-déclenchement 10, R RS-bascule -entrée 10 et l'entrée de synchronisation du générateur de rampe 11 connecté au bus de synchronisation U sync, sortie RS-flip-flop 10 est reliée à l'entrée de commande d'un élément clé 5.

Converter avec réglage de largeur d'impulsion fonctionne comme suit: la rampe de sortie du générateur 11 pour synchroniser U sync signal de rampe généré avec une amplitude proportionnelle à la valeur de courant I n la source d'alimentation 1, la sortie de l' unité de soustraction 12 est formé par Y signal p de balayage à la sortie de l'unité de comparaison 6 est formé un signal x d'erreur, l'unité de sortie pour générer le signal de commande 9, conformément à (6) est formé par le signal de commande F, RS-flip-flop 10 est réglé sur VT = 1 quand une synchronisation U synchronisation et de l' état VT = 0 quand un signal de commande F , la fermeture d'un élément clé 5, le courant I n l'alimentation 1 circule à travers le réacteur 2, lui recueillant l'énergie, la diode 3 en même temps coupe (blocs) la charge et ne permet pas le condensateur de filtrage 4 pour décharger à travers l'élément clé fermée 5, le courant dans la charge au cours de cette période le temps arrive seulement du condensateur de filtrage 4, en outre, lorsque l'élément clé 5 est ouvert, le courant I n la source d'alimentation 1 à travers une diode 3 à la charge et charge le condensateur filtre 4 si ce mode est pas assez d' énergie de puissance 1 (la tension de la source 1 est moins la tension de sortie du convertisseur), le self-induction de la FEM étranglement 2 est ajoutée à la tension de sortie et de la puissance des gaz 2 est donné au courant de charge.

L'onduleur contrôlé modulation du bord d' attaque du générateur d'impulsions de courant de sortie rampe 11 est formée par un signal de rampe descendante au niveau du noeud de sortie en soustrayant 12 formé de balayage de signal Y pn par l'équation (4), la synchronisation du signal U sync RS-flip-flop 10 est réglé sur VT = 1, dans lequel les clés élément 5 se ferme et coupe (blocs) la charge de la source d'énergie 1, avec la valeur absolue la plus faible des racines négatives de l'équation (6) F = 0 - RS-flip-flop 10 est réglé sur VT = 0, où l'élément clé 5 est ouvert et un courant d'alimentation fournie à la charge 1, et les charges filtre condensateur 4.

La modulation commandé par inverseur avec réglage à la sortie du générateur d' impulsions de courant de rampe 11 forme un signal de rampe montante à la sortie de l'unité de soustraction 12 est formé par Y signal de balayage RZ selon l'équation (5), le réveil U Sync RS-flip-flop 10 est réglé sur VT = 1, dans lequel l'élément clé 5 est ouvert et le courant d'alimentation de 1 entre la charge et charge le filtre 4 un condensateur, avec la racine moins positive de l'équation (6) F = 0 - RS-bascule 10 est réglé sur VT = 0, dans lequel l'élément clé 5 ouvre et coupes (blocs) la charge d'une source d'alimentation.

l'inverseur est commandé par le critère de l'état d'équilibre - le milieu de fuite de la période de répétition des impulsions, la valeur du courant du condensateur de filtrage par (2), et mis en oeuvre par la formation du signal de balayage (3) qui, à son tour, dépend du type de modulation est converti en (4) ou ( 5).

Ainsi, la méthode proposée permet l'opération de commande du convertisseur en l'absence d'erreurs statiques, assurant la stabilité dans une large gamme de réglage des paramètres à l'état stable.

RÉFÉRENCES

1. Semenov B.Yu. L'électronique de puissance pour les amateurs et les professionnels. M:. P Solon. 2001.

2. Yu Kazantsev, médecins AF le contrôle direct de la méthode de synthèse dans l'équipement de conversion // systèmes et appareils électroniques et électromécaniques: Coll. scientifique. CPS fonctionne "Pole". Tomsk: PHI "RASCO" à ed-ve "Radio et de la communication", 2001. S.131-140.

3. Smirnov VI Cours de mathématiques supérieures. M:. Nauka, 1974. T.1.

4. Yu Kazantsev, AI Chernyshev, les médecins AF Formation processus de kvaziskolzyaschih dans les convertisseurs d'impulsions avec PWM // électricité. 1993. №12. S.45-49.

REVENDICATIONS

puissance de charge de la méthode de la batterie solaire, comprenant les étapes qui utilisent le convertisseur de type boost, dans lequel la commutation des éléments clés est réalisée signaux de synchronisation et de contrôle sont mesurées sortie de l'onduleur en cours et de fournir forme actuelle, le signal d'erreur x égal à la différence entre le signal de sortie et le signal de référence, caractérisé en ce que le signal p de balayage sous forme de Y proportionnel à la différence de la forme d' onde en dents de scie avec une amplitude égale au courant d'alimentation de signal et un signal correspondant au courant de sortie de l'onduleur, et la commutation des éléments clés est effectuée conformément à la loi de commande de la forme

où x = U -U Oop - signal d'erreur, U O - signal de sortie; signal de référence - U op; k m - coefficient de transmission scan; t p = T {T / T } - la coordonnée de temps pour former un signal de balayage; tk - le moment de la commutation des éléments clés qui définissent la plus petite en valeur absolue racine négative de l'équation F = 0 dans la direction de la source de modulation de puissance d'impulsions de courant avant et la plus petite racine positive de l'équation F = 0 dans la direction de la modulation du bord de fuite de la puissance d'impulsion d' alimentation en courant.

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Date de publication 03.02.2007gg