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负载由多个电源驱动是如何工作的?电源之间会互相干扰吗?

2024-03-20 16:28:46 JOHN DUNN 阅读:
本文将就三个电压源串联而成的“三元组”进行讨论,探究多个电压源之间串联的相互关系……

当负载由多个电源同时驱动且每个电源具有其自己的频率时,来自各个电源的负载功率传输是彼此独立的。无论其中任何一个电源单独为负载提供多少功率,该功率传输都不会受到其他电源存在与否的影响。NAEednc

想象一下这个场景,一堆电压源串联在一起,馈入某个负载电阻R。它可能类似于图1。NAEednc

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图1 一组串联的电压源,馈入某个负载电阻R。NAEednc

当然,我们还可以有更多的电压源,比如四个、五个或更多,但三个是一个比较好且方便的数字。为了便于讨论,我们可以将这三个电压源的电压称为“三元组”。我们还可以说,我们的三元组每个电压源都以不同的频率输出电压。直流电源的频率当然为零。NAEednc

输送到R的瞬时功率是这一堆电压源顶部的瞬时电压的平方,然后除以R。R的值现在并不重要,因此我们只需关注这一堆电压源顶部的电压,即我们的三元组电压。NAEednc

当我们对三元组表达式进行平方运算时,就会得到图2中所示代数的几个分量。NAEednc

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图2 对三元组表达式进行平方运算,得出输送到R的瞬时功率。NAEednc

为了再次检验这个代数是均等的,我们可以特意选择不同的频率W1和W2,以图形的形式绘制三元组的平方,然后绘制导出项的总和,如图3所示。我们看到它们确实是相同的。NAEednc

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图3 用图形检验三元组的平方,通过选择不同的频率(W1和W2),我们可以以图形方式绘制三元组的平方并绘制导出项的总和。由此,我们可以直观地确认它们是相同的。NAEednc

回到代数上,上图显示了三元组的平方的结果。第一行的值永远不会是负数,只会是正数,但第二行和第三行的值却在正负、负正之间来回摆动,如此反复。NAEednc

传输到R的能量是功率随时间的积分。第一行的积分为正,这意味着R确实从第一行的项接收能量,但第二行和第三行的积分均为零。随着时间的推移,第二行和第三行的正向波动产生能量,而第二行和第三行的负向波动则会带走能量。因此,这两行的积分为零,这意味着这两行不向负载传输能量,没有能量传输也就意味着没有功率传输。NAEednc

只有第一行的项向R提供功率,该功率如图4所示。NAEednc

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图4 向R传输功率。如图所示,只有第一行的项向R传输功率。NAEednc

最终分析的结果是,我们的三元组的每个电压源向R提供的功率都与它单独连接到R时提供的功率一样大。每个电压源提供的功率与其他电压源的存在与否无关。NAEednc

如果我们有四个或五个或更多的电压源,那也没有关系。只要它们的频率不相等,每个电压源的功率传输仍然与其他电压源无关。NAEednc

有了更多的电压源,代数就会更加复杂,但它们之间的相互独立性将保持不变。NAEednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Power delivery for a load that is driven with multiple sources,由Ricardo Xie编译)NAEednc

责编:Ricardo
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  • 觉得这只是对理想情形下的电源有效。这里面首先没有考虑到电源的内阻,也没考虑直流电源和交流电源内部功率输出和反馈电路。
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