Параллельное подключение источников питания

Обновлено: 21.11.2024

Фотогальванические модули и батареи – это строительные блоки системы. Хотя каждый модуль или батарея имеют номинальное напряжение или силу тока, их также можно соединить вместе, чтобы получить желаемое системное напряжение.

1. Схемы серии

Последовательные соединения проводки выполняются от положительного (+) конца одного модуля к отрицательному (-) концу другого модуля. Когда нагрузки или источники питания соединены последовательно, напряжение увеличивается. Последовательное подключение не увеличивает производимую силу тока. На изображении справа показаны два последовательно соединенных модуля, что дает 24 В и 3 А.

Последовательные схемы также можно проиллюстрировать с помощью батареек для фонарика. Аккумуляторы для фонариков часто соединяют последовательно, чтобы увеличить напряжение и обеспечить питание лампы с более высоким напряжением, чем может питать только один аккумулятор.

Вопрос. Когда четыре батареи постоянного тока 1,5 В соединены последовательно, каково итоговое напряжение?

2. Параллельные цепи

Параллельные проводные соединения выполняются от положительных (+) к положительным (+) клеммам и от отрицательных (-) к отрицательным (-) клеммам между модулями. Когда нагрузки или источники подключены параллельно, токи складываются, а напряжение одинаково во всех частях цепи. Чтобы увеличить силу тока системы, источники напряжения должны быть подключены параллельно. На изображении справа показаны фотоэлектрические модули, соединенные параллельно, чтобы получить систему на 12 В и 6 ампер. Обратите внимание, что параллельное соединение увеличивает производимый ток, но не увеличивает напряжение.

Аккумуляторы также часто подключаются параллельно для увеличения общего количества ампер-часов, что увеличивает емкость аккумулятора и продлевает время работы.

3. Последовательные и параллельные схемы

В системах может использоваться сочетание последовательной и параллельной проводки для получения требуемых напряжений и токов. На изображении справа показаны четыре модуля на 3 А и 12 В постоянного тока, соединенные последовательно и параллельно. Строки из двух модулей соединены последовательно, увеличивая напряжение до 24В. Каждая из этих цепочек подключена параллельно цепи, увеличивая силу тока до 6 ампер. В результате получается система на 6 ампер и 24 В постоянного тока.

4. Аккумуляторы последовательно и параллельно

Преимущества параллельной схемы можно проиллюстрировать, наблюдая, как долго будет работать фонарик до полной разрядки батарей. Чтобы фонарик работал в два раза дольше, необходимо удвоить емкость аккумулятора.

На изображении слева ряд из четырех батарей добавлен параллельно к другому ряду из четырех батарей для увеличения емкости (ампер-часы). Новая цепочка батарей подключается параллельно, что увеличивает доступный ампер-час, тем самым добавляя дополнительную емкость и увеличивая время использования. Вторую цепочку нельзя было добавить последовательно, так как общее напряжение составило бы 12 вольт, что несовместимо с 6-вольтовой лампой.

5. Солнечные батареи высокого напряжения

До сих пор в этой главе мы обсуждали только входное напряжение до 24 В номинального значения. Сегодня большинство безбатарейных сетевых инверторов, представленных на рынке, требуют высокого напряжения на входе постоянного тока. Это входное окно обычно находится в диапазоне от 350 до 550 В постоянного тока. Из-за требований инвертора к высокому входному напряжению фотоэлектрические модули должны быть соединены последовательно, чтобы достаточно увеличить напряжение.

6. Примеры и инструкции последовательного и параллельного подключения

<р>1. Соедините фотогальванические модули (массив) последовательно или параллельно, чтобы получить желаемое напряжение в системе.

<р>2. Рассчитайте общую выходную мощность модуля для вольт и ампер.

<р>3. Подключите массив к контроллеру заряда.

<р>4. Подключайте аккумуляторы последовательно или параллельно, чтобы получить нужное системное напряжение.

<р>5. Рассчитайте общее напряжение батареи и емкость в ампер-часах.

<р>6. Подключите блок аккумуляторов к контроллеру заряда.

Источник: «ФОТОЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА — Руководство по проектированию и установке» компании Solar Energy International.

Обучение по сертификации солнечной энергии от профессиональных установщиков солнечной энергии

С 18 сертифицированными IREC-ISPQ инструкторами по солнечной фотоэлектрической энергии и 24 сертифицированными NABCEP установщиками солнечных фотоэлектрических систем — больше, чем в любой другой организации по обучению солнечной энергии — опытная команда Solar Energy International находится в авангарде обучения возобновляемым источникам энергии. Если вы ищете онлайн-обучение по солнечной энергии или личное лабораторное обучение для экзамена начального уровня NABCEP или сертификации установщика NABCEP, почему бы не получить образование у команды самых опытных специалистов по установке солнечной энергии в отрасли? Многие инструкторы SEI участвовали в самых известных солнечных установках в своих сообществах в США и в развивающихся странах.

Чтобы начать обучение солнечной энергии сегодня с Solar Energy International, нажмите здесь.

В некоторых приложениях использование одного источника питания может быть недостаточным для обеспечения питания, необходимого нагрузке. Причины использования нескольких источников питания могут включать резервирование для повышения надежности или увеличения выходной мощности.При обеспечении комбинированного питания необходимо позаботиться о том, чтобы обеспечить сбалансированное питание всех источников.

Источники питания подключены для резервирования

Резервные источники питания — это топология, в которой выходы нескольких источников питания соединяются для повышения надежности системы, но не для увеличения выходной мощности. Конфигурации с резервированием обычно предназначены для получения выходного тока только от основных источников питания и для получения тока от резервных источников питания в случае отказа одного из основных источников питания. Поскольку потребляемый ток нагрузки создает нагрузку на компоненты источника питания, высокая надежность системы достигается, когда ток не потребляется от резервных источников до тех пор, пока не возникнет проблема с одним из основных источников.

Источники питания A и B аналогичны; Vout и максимальный Iout одинаковы
Напряжение нагрузки равно напряжению питания.
Максимальный ток нагрузки равен максимальному выходному току одного источника питания.
Электронный переключатель подключает один из выходов питания к нагрузке.

Источники питания с параллельными выходами

Общая топология, используемая для увеличения выходной мощности, заключается в параллельном подключении выходов двух или более источников питания. В этой конфигурации каждый источник питания обеспечивает требуемое напряжение нагрузки, а параллельное подключение источников увеличивает доступный ток нагрузки и, следовательно, доступную мощность нагрузки.

Эту топологию можно успешно внедрить, но есть много соображений, обеспечивающих эффективность конфигурации. Для параллельных конфигураций предпочтительнее источники питания с внутренними цепями, так как внутренние цепи повышают эффективность распределения тока. Если источники питания, используемые в приложении для разделения тока, не имеют внутренних цепей разделения, необходимо использовать внешние методы, которые могут быть менее эффективными.

Главная проблема заключается в том, насколько равномерно распределяется ток нагрузки между источниками питания. Распределение тока нагрузки зависит как от конструкции источников питания, так и от конструкции внешней цепи и проводников, используемых для параллельного соединения выходов источников питания. Почти всегда при параллельном подключении используются идентичные источники питания из-за проблем с эффективной настройкой источников питания. Однако возможно параллельное подключение источников питания с соответствующими выходными напряжениями и несовпадающими максимальными выходными токами.

Более подробное обсуждение параллельного подключения блоков питания можно найти в нашем техническом документе «Распределение тока с блоками питания».

Источники питания A и B должны иметь одинаковое значение Vout; Максимальный Iout может быть разным
Напряжение нагрузки равно напряжению питания.
Максимальный ток нагрузки равен сумме максимального выходного тока обоих источников питания.
Схемы контроля тока уравновешивают ток нагрузки между источниками питания.

Источники питания с последовательно соединенными выходами

Еще один способ получить большую мощность, подаваемую на нагрузку, — подключить выходы нескольких источников питания последовательно, а не параллельно. Некоторые из преимуществ использования последовательной топологии включают в себя: почти идеальное использование мощности, подаваемой между источниками, отсутствие необходимости в настройке или совместном использовании цепей, а также устойчивость к большому разнообразию приложений. Как упоминалось ранее, при параллельном соединении выходов источников питания каждый источник обеспечивает требуемое напряжение, а ток нагрузки распределяется между источниками. Для сравнения, когда выходы источников питания соединены последовательно, каждый источник обеспечивает требуемый ток нагрузки, а выходное напряжение, подаваемое на нагрузку, будет представлять собой комбинацию источников питания, соединенных последовательно.

Следует отметить, что когда блоки питания настроены с выходами, соединенными последовательно, источники питания не должны иметь одинаковые выходные характеристики. Ток нагрузки будет ограничен наименьшим допустимым током нагрузки любого из источников питания в конфигурации, а напряжение нагрузки будет суммой выходных напряжений всех источников питания в цепочке.

Есть несколько ограничений, накладываемых на блоки питания, когда они используются в конфигурации с последовательным выходом. Одно из ограничений заключается в том, что выход источников питания должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать смещение напряжения из-за последовательной конфигурации. Это напряжение смещения обычно не представляет проблемы, но выходные напряжения источников питания с заземлением не могут суммироваться с выходами других источников. Второе ограничение заключается в том, что на выход источника питания может быть подано обратное напряжение, если выход не активен, когда остальные выходы в цепочке активны.Проблема обратного напряжения может быть легко решена путем размещения диода с обратным смещением на выходе каждого источника питания. Номинальное напряжение пробоя диода должно быть больше выходного напряжения отдельного источника, а номинальный ток диода должен быть больше максимального выходного тока любого источника питания в последовательной цепи.

Источники питания A и B могут иметь разные максимальные значения Vout и Iout
Напряжение нагрузки равно сумме выходных напряжений источника питания.
Максимальный ток нагрузки равен меньшему из значений максимального выходного тока любого источника.
Диоды обратного смещения защищают выходы источников питания.

Обзор

Источники питания подключены параллельно:

Плохое использование мощности из-за допусков управления распределением тока между источниками.
Для управления распределением тока между источниками требуется специальная схема.
Чувствителен к дизайну и конструкции проводников, соединяющих источники питания параллельно
Наиболее простая конструкция с аналогичными источниками питания.

Источники питания соединены последовательно:

Эффективное использование энергии ограничено только точностью выходного напряжения каждого источника.
Не требуется никаких цепей для управления распределением напряжения или тока между источниками питания.
Не зависит от конструкции или конструкции проводников, соединяющих источники питания последовательно
Легко конструируется с любой комбинацией блоков питания.

Хотя общий метод, используемый для увеличения мощности нагрузки, подаваемой от источников питания, заключается в параллельном соединении выходов, другим решением может быть последовательное соединение выходов нескольких источников питания. У поставщиков блоков питания, таких как CUI, есть технический персонал, который может помочь настроить приемлемое решение для этих и других проблем с приложениями питания.

В некоторых приложениях использование одного источника питания может быть недостаточным для обеспечения мощности, необходимой для нагрузки. Причины использования нескольких источников питания могут включать в себя резервирование для повышения надежности или увеличения выходной мощности. При обеспечении комбинированного питания необходимо позаботиться о том, чтобы обеспечить сбалансированное питание всех источников.

Источники питания подключены для резервирования

Источники питания A и B аналогичны; Vout и максимальный Iout одинаковы
Напряжение нагрузки равно напряжению питания.
Максимальный ток нагрузки равен максимальному выходному току одного источника питания.
Электронный переключатель подключает один из выходов питания к нагрузке.

Источники питания с параллельными выходами

Эта топология может быть успешно реализована, но существует множество соображений, обеспечивающих эффективность конфигурации. Для параллельных конфигураций предпочтительнее источники питания с внутренними цепями, так как внутренние цепи повышают эффективность распределения тока. Если источники питания, используемые в приложении для разделения тока, не имеют внутренних цепей разделения, необходимо использовать внешние методы, которые могут быть менее эффективными.

Источники питания A и B должны иметь одинаковое значение Vout; Максимальный Iout может быть разным
Напряжение нагрузки равно напряжению питания.
Максимальный ток нагрузки равен сумме максимального выходного тока обоих источников питания.
Схемы контроля тока уравновешивают ток нагрузки между источниками питания.

Источники питания с последовательно соединенными выходами

Еще один способ получить большую мощность, подаваемую на нагрузку, — подключить выходы нескольких источников питания последовательно, а не параллельно. Некоторые преимущества использования последовательной топологии включают почти идеальное использование мощности, подаваемой между источниками, отсутствие необходимости в настройке или совместном использовании цепей, а также совместимость с большим разнообразием приложений.

Как упоминалось ранее, при параллельном подключении выходов источников питания каждый источник обеспечивает необходимое напряжение, а ток нагрузки распределяется между источниками. Для сравнения, когда выходы источников питания соединены последовательно, каждый источник обеспечивает требуемый ток нагрузки, а выходное напряжение, подаваемое на нагрузку, будет комбинацией последовательно соединенных источников.

Следует отметить, что когда блоки питания настроены с последовательным подключением выходов, блоки питания не обязательно должны иметь одинаковые выходные характеристики. Ток нагрузки будет ограничен самым низким допустимым током нагрузки любого из источников питания в конфигурации. Напряжение нагрузки будет суммой выходных напряжений всех источников питания в цепочке.

На блоки питания накладывается несколько ограничений, когда они используются в конфигурации с последовательным выходом. Одно из ограничений заключается в том, что выход источников питания должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать смещение напряжения из-за последовательной конфигурации. Это напряжение смещения обычно не представляет проблемы, но выходные напряжения источников питания с заземлением не могут суммироваться с выходами других источников.

Второе ограничение заключается в том, что на выход источника питания может быть подано обратное напряжение, если выход не активен, когда остальные выходы в цепочке активны. Проблема обратного напряжения может быть легко решена путем размещения диода с обратным смещением на выходе каждого источника питания. Номинальное напряжение пробоя диода должно быть больше, чем выходное напряжение отдельного источника, а номинальный ток диода должен быть больше, чем самый высокий номинальный выходной ток любого источника питания в последовательной цепочке.

Источники питания A и B могут иметь разные максимальные значения Vout и Iout
Напряжение нагрузки равно сумме выходных напряжений источника питания.
Максимальный ток нагрузки равен меньшему из значений максимального выходного тока любого источника.
Диоды обратного смещения защищают выходы источников питания.

Плохое использование мощности из-за допусков управления распределением тока между источниками.
Требуется специальная схема для управления распределением тока между источниками.
Чувствителен к дизайну и конструкции проводников, соединяющих источники питания параллельно
Наиболее простая конструкция с аналогичными источниками питания.

Эффективное использование энергии ограничено только точностью выходного напряжения каждого источника.
Не требуется никаких цепей для управления распределением напряжения или тока между источниками питания.
Не зависит от конструкции или конструкции проводников, соединяющих источники питания последовательно
Легко конструируется с любой комбинацией блоков питания.

Брюс Роуз (Bruce Rose) — главный инженер по приложениям в CUI Inc. За многие годы работы в электронной промышленности, занимаясь проектированием, продажами и маркетингом, он занимался аналоговыми схемами и подачей питания.

Технический вопрос недели: можно ли подключить два блока питания MEAN WELL параллельно?

Ответ — да, если рассматриваемые блоки питания имеют функцию «распределения тока».

На самом деле, в зависимости от фактического источника питания, вы можете подключить более двух параллельно.

Многие считают, что можно использовать два любых источника питания параллельно, если для их изоляции используются два диода.

Это неправильно. Это только даст вам избыточность. Другими словами, если один источник питания выходит из строя, другой берет на себя нагрузку. Но это не позволит блокам питания распределить нагрузку.

В технических характеристиках продукта показано, как следует соединять два источника питания, которые должны быть подключены параллельно.

Ниже приведен пример одной из таких схем подключения, на которой показано, как источник питания Mean Well с функцией разделения тока может быть подключен параллельно. Пожалуйста, обратитесь к спецификации для конкретного источника питания, который вы хотите использовать.

Если у вас есть дополнительные вопросы о параллельном подключении источников питания, обращайтесь в компанию Power Supplies Australia. Мы здесь, чтобы помочь.

Читайте также: