CC BY
10
УДК 621.3.062.12
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ТОКОВЫРАВНИВАНИЯ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ПОДКЛЮЧЕНИИ ИСТОЧНИКОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Э. М. Шангераев Научный руководитель - Д. К. Лобанов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: e.shangeraev@gmail.com
Работа посвящена методам токовыравнивания при параллельном включении источников питания с целью улучшения выходных характеристик. Данное исследование может послужить примером при разработке усилителей, основополагающим принципом устройства которых является параллельное подключение двух источников напряжения.
Ключевые слова: методы токовыравнивания, источник напряжения.
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE METHODS OF CURRENT LEVELING WITH THE PARALLEL CONNECTION OF VOLTAGE SOURCES
E. M. Shangeraev Sientific supervisor - D. K. Lobanov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: e.shangeraev@gmail.com
The work is devoted to current leveling methods with parallel connection of power sources in order to improve output characteristics. This study can serve as an example in the development of amplifiers, the fundamental structure principle of which is the parallel connection of two voltage sources.
Keywords: current leveling methods, voltage source.
В настоящее время происходит рост мощности систем электропитания космических аппаратов, что в свою очередь требует разработки новых более мощных наземных средств испытаний: имитаторов систем электропитания, имитаторов солнечных и аккумуляторных батарей. Для повышения мощности имитаторов рационально использовать модульный принцип: параллельное включение унифицированных модулей.
Для получения большего выходного тока на практике часто используют два и более источников питания, включенных параллельно. Проблема данного способа масштабирования характеристик заключается в появлении в цепи, так называемого, «паразитного» тока. Это происходит в связи с тем, что источники напряжения не могут иметь идентичные характеристики, а обладают некой погрешностью, закладываемой еще на этапе производства. Кроме этого недостатка, возникает проблема неравномерного распределения нагрузки на источники: более нагруженным окажется источник с большим напряжением [1]. В данном исследовании были рассмотрены четыре метода токовыравнивания при параллельном подключении источников напряжения: метод автоматического подстраивания тока ведомого источника под ток ведущего источника, метод автоматического
Секция «Автоматика и электроника»
подстраивания тока ведомого источника иод среднее значение тока одного источника, метод автоматического подстраивания токов источников друг под друга и метод автоматического подстраивания токов источников под среднее значение тока одного источника.
На рис. 1 приведены структурные схемы параллельного подключения источников напряжения при разных методах токовыравнивания:
Рис. 1. Структурные схемы методов токовыравнивания: а - метод автоматического подстраивания тока ведомого источника иод ток ведущего источника; б - метод автоматического подстраивания тока ведомого источника иод среднее значение тока одного источника; в - метод автоматического подстраивания токов источников друг под друга; г - метод автоматического подстраивания токов источников под общий ток
Все методы сравнивались по приведенной погрешности токовыравнивания [2] и по значениям общего сопротивления источников в зависимости от величины коэффициента передачи обратной связи. В качестве разброса параметров были использованы: разброс в выдаваемом источниками выходном напряжении холостого хода, разброс во внутренних сопротивлениях источников, разброс в коэффициентах датчиков тока, разброс в коэффициентах передачи обратной связи по току.
Приведенная погрешность 5/ токовыравнивания вычислялась по формуле
общ
81 =
1-п
100%,
где /общ - общий ток источников, 12 - ток второго источника напряжения, /т максимальный выходной ток источника напряжения.
Значения токов были рассчитаны на основании теоремы Тевенена [3].
Методы токовыравнивания позволяют уменьшить общее сопротивление подключенных параллельно источников напряжения относительно внутреннего сопротивления одного источника. Для сравнения методов рассчитывалось отношение общего сопротивления параллельно включенных источников к внутреннему сопротивлению одного источника Кц\
К* =
Uvv-U
/■Яп
где ихх - напряжение холостого хода, и - выходное напряжение параллельно работающих источников, I - общий ток, выдаваемый источниками напряжения, Явн - внутреннее сопротивление одного источника напряжения.
На рис. 2 представлены графики, по которым сравнивались все методы токовыравнивания:
1 \ \ тг^ \ \
0.S
----
X х >
0 2 4 6 8
Коэффициент передачи ОС
- Первый метод токовыравнивания
--Второй метод токовыравнивания
- Третий метод токовыравнивания
ххх Четвертый метод токовыравнивания
10
о а
с
о О
0.6т
1 10
1 -10
МО 110 0.01 0.1 Коэффициент передачи ОС
- Первый метод токовыравнивания
--Второй метод токовыравнивания
- Третий метод токовыравнивания
ххх Четвертый метод токовыравнивания
Рис. 2. Сравнение методов токовыранивания: а - зависимость относительной погрешности токовыравнивания от коэффициента передачи обратной связи по току; б - зависимость сопротивления параллельно подключенных источников напряжения от коэффициента передачи обратной связи по току
На графике рис. 2, б видно, что наименьшим сопротивлением источники напряжения обладают при первом методе токовыравнивания, а значит данный метод является наиболее оптимальным при параллельном подключении источников напряжения.
Библиографические ссылки:
1. Russell A. Работа нескольких источников питания на общую нагрузку: возможные варианты и компромиссы / A. Russell // РадиоЛоцман. - 2016. - № 62. - С. 34-39.
2. Сергеев А.Г. Метрология, стандартизация и сертификация : учебник / А.Г. Сергеев, В.В. Терегеря. - М. : Издательство Юрайт ; ИД Юрайт, 2011. - 820 с. - (Основы наук).
3. Матвиенко В.А. Основы теории цепей : учебное пособие для вузов / В.А. Матвиенко. -Екатеринбург: УМЦ УПИ, 2016. - 162 с.
© Шангераев Э. М., 2020
