Особенности организации и применения ячеек активной балансировки с расширенным диапазоном срабатывания ключей шунтирующих цепей в ионисторных модулях и накопителях акционерного общества «Элеконд» - Чикуров, Тимофей Георгиевич; Кибардин, Михаил Владимирович; Широких, Сергей Леонидович (Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2021)
Дано решение проблемы недостатка уровня напряжения для полного отпирания МОП-транзисторов, используемых в качестве ключей в шунтирующих цепях ячеек активной балансировки ионисторных накопителей. В частности представлена доработка широко распространенной двухполюсной схемы ячейки активной балансировки ионистора, состоящей из схемы сравнения и шунтирующей цепи с ключом на МОП-транзисторе. Актуальность проблемы подтверждается результатами анализа характеристик ключевых МОП-транзисторов при уровне отпирающего напряжения 2,5…2,7 В с выхода схемы сравнения. Показано, что этого напряжения недостаточно для обеспечения сопротивления канала, соответствующего полностью открытому транзистору, и протекания заданных токов шунтирования во всем диапазоне внешних воздействующих факторов, особенно при воздействии пониженной температуры от +15 до -60 °С. Представленное в статье решение по доработке схемы ячейки активной балансировки заключается в том, что между узлом сравнения и шунтирующей цепью вводятся схемы повышения напряжения. Их применение позволяет увеличивать напряжение на затворе ключевого МОП-транзистора в два, три, четыре и т. д. раз, что обеспечивает надежное срабатывание ключа шунтирующей цепи для разных токов шунтирования. Особенностью разработанных схем ячеек является трехполюсное включение, при котором подключение дополнительного вывода производится к соседней ионисторной ячейке. Такой способ включения разработанных ячеек активной балансировки обеспечивает удвоение отпирающего напряжения на затворе и является достаточным для надежного отпирания ключа на МОП-транзисторе при всех токах шунтирования при уровне напряжения зарядки ионисторов в накопителе 2,5…2,7 В. При шунтирующих токах порядка десятков ампер показана необходимость перехода к квазичетырехполюсному включению разработанной ячейки активной балансировки за счет разделения подводящих цепей питания (измерительных цепей) схемы сравнения и шин питания схемы повышения уровня с шунтирующей цепью. Показаны способы включения разработанных ячеек, позволяющие умножать отпирающее напряжение на затворе ключевого МОП-транзистора в три, четыре и более число раз. Приведены схемы и критерии необходимости применения такого включения. Практическая апробация разработанных трехполюсных и квазичетырехполюсных ячеек активной балансировки, проведенная на ионисторных накопителях электрической энергии АО «Элеконд», показала удовлетворительную стойкость и работоспособность при воздействии всей совокупности внешних воздействующих факторов.