CC BY
1
УДК 621.314.1
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТОДОВ
ТОКОВЫРАВНИВАНИЯ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ИСТОЧНИКОВ
НАПРЯЖЕНИЯ
Ю. Р. Уфимцева Научный руководитель - Д. К. Лобанов
1 Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: ufimtseva-yu-r@yandex.ru
В ходе работы проведен сравнительный анализ методов токовыравнивания при параллельном включении источников питания с целью улучшения выходных характеристик.
Ключевые слова: стабилизатор напряжения, методы токовыравнивания.
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE DYNAMIC PROPERTIES OF CURRENT EQUALIZATION METHODS WITH PARALLEL CONNECTION OF VOLTAGE
SOURCES
Y. R. Ufimtseva Scientific supervisor - D. K. Lobanov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: ufimtseva-yu-r@yandex.ru
The research considers the result of a comparative analysis of comparative analysis of current equalization methods with parallel connection of power supplies was carried out in order to improve the output characteristics.
Key words: pulse converter, current leveling methods.
В настоящее время происходит рост мощности систем электропитания космических аппаратов, что в свою очередь требует разработки имитаторов систем электропитания, имитаторов солнечных и аккумуляторных батарей. Для повышения мощности имитаторов рационально использовать модульный принцип: параллельное включение унифицированных модулей. Принцип обеспечивает избыточность для защиты от одиночных отказов, или возможность горячей замены отказавшего источника без воздействия на всю систему.
Для получения большего выходного тока на практике часто используют два и более источников питания, включенных параллельно. Проблема данного способа заключается в появлении в цепи «паразитного» тока. Несбалансированные токи могут привести к преждевременному старению наиболее напряженных элементов, что отрицательно отразится на надежности всей системы. Кроме этого существует проблема неравномерного распределения нагрузки на источники: более нагруженным окажется источник с большим напряжением [1]. Для решения данной проблемы рекомендуется использовать методы токовыравнивания. В данном исследовании были рассмотрены 2 метода токовыравнивания: метод автоматического подстраивания тока ведомого стабилизатора напряжения (СН) под ток ведущего СН; метод автоматического подстраивания тока ведомого стабилизатора напряжения под среднее значение тока одного СН.
Секция «Автоматика и электроника»
На рисунке 1 показаны структурные схемы параллельного включения источников напряжения при разных методах токовыравнивания:
Рис. 1 - структурные схемы методов токовыравнивания а - метод автоматического подстраивания тока ведомого СН под ток ведущего источника напряжения; б - метод автоматического подстраивания тока ведомого стабилизатора напряжения под
среднее значение тока одного источника напряжения
Все методы параллельного подключения источников напряжения сравним по приведенной погрешности токовыравнивания [2] и по значениям общего сопротивления источников в зависимости от величины коэффициента передачи обратной связи.
Приведенная погрешность токовыравнивания вычислялась по формуле:
1г
'общ
-и
61 =
I.
100%,
max
где 1общ - общий ток источника, I2 - ток второго источника напряжения, Imax - максимальный выходной ток источника напряжения.
Значения токов рассчитаны на остабилизатора напряженияовании теоремы Тевенена [3].
2т
15-
i--
03"'
\ \ V 1 \ \ \
ч
DJS
— --- ----
cj6t
2 4 6
Коэффициент передачи ОС — Парный метод гиковыравнивэмнй - Пторпй ллетод тпнгтырлвниплния
ID
1 10
не
МО НО 0 01 коэффициент передачи ОС
- П е рвы й метод токов ы рэ вии ва i >ил
--- Второй метод токовыравниааиия
б
Рис. 2 - Сравнение методов токовыравнивания а - график зависимости относительной погрешности токовыравнивания от коэффициента передачи обратной связи по току; б - график зависимости сопротивления параллельно подключенных источников напряжения от коэффициента передачи обратной связи по току
а
Методы токовыравнивания уменьшают общее сопротивление подключенных параллельно источников напряжения относительно внутреннего сопротивления одного источника. Для сравнения методов рассчитаем отношение общего сопротивления параллельно включенных источников к внутреннему сопротивлению одного источника KR:
Uxx - U
J ' ^вн
где Uxx - напряжение холостого хода, U - выходное напряжение параллельно работающих источников, I - общий ток, выдаваемый источниками напряжения, Rвн - внутреннее сопротивление одного источника напряжения.
Выше на рисунке 2 рассмотрены графики сравнения методов токовыравнивания. Итак, осуществив сравнительный анализ 2 методов токовыравнивания, делаем вывод, что меньшим сопротивлением источники напряжения обладают при первом методе токовыравнивания, следовательно, данный метод является наиболее подходящим при параллельном включении источников напряжения.
Библиографические ссылки:
1. Russell A. Paralleling power supplies: Many viable options, but know the tradeoffs /
A. Russell // Radiolocman. - 2016. - № 62. - P. 34-39.
2. Сергеев А.Г. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник / А.Г. Сергеев,
B.В. Терегеря. - М.: Издательство Юрайт; ИД Юрайт, 2011. - 820 с.
3. Матвиенко В. А. Остабилизатора напряженияовы теории цепей: учебное пособие для вузов / В. А. Матвиенко. - Екатеринбург: УМЦ УПИ, 2016. - 162с.
© Уфимцева Ю. Р., 2021
