CC BY
16Контроль и испытания ракетно-космической техники
УДК 621.314
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ИМИТАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА НАГРУЗКИ
А. Г. Юдинцев
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Российская Федерация, 634034, Томск, ул. Белинского, 53. E-mail: [email protected]
Разработан энергосберегающий имитатор нагрузки, с помощью которого возможно, в ходе проведения на-земно-технических испытаний для систем электропитания космических аппаратов с выходным напряжением общей шины 27В, формировать постоянный нагрузочный ток в диапазоне 0^360 А.
Ключевые слова: космический аппарат, система электропитания, автоматизированный имитатор тока нагрузки, наземно-технические испытания.
THE AUTOMATED POWER SAVING HARDWARE OF CONSTANT CURRENT LOAD EMULATOR
A. G. Yudintsev
Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics 53, Belinskogo str., Tomsk, 634034, Russian Federation. E-mail: [email protected]
The power saving hardware load emulator was developed, that provided burden on spacecraft power supply system in a constant current mode. Bus voltage is 27 VDC, load current range is 0^360А DC.
Keywords: spacecraft, power supply system, electrical burden, automated hardware load emulator, technical testing.
Ранее отмечалось, насколько необходимыми и важными являются наземно-технические испытания систем электропитания космических аппаратов (СЭП КА), а также была предложена структура автоматизированного испытательного комплекса для СЭП КА с напряжением общей шины 27 В [1]. В современном производстве КА все еще применяется шина с напряжением 27 В, наряду со значительно возросшими мощностями бортовой нагрузки (до 10 кВт). В связи с этим возникает необходимость разработки и производства имитаторов постоянного тока нагрузки, значения которого достигают 360-400 А.
С целью обеспечения необходимым оборудованием отечественных предприятий, занимающихся выпуском КА с шиной СЭП напряжением 27 В, разработан автоматизированный энергосберегающий имитатор постоянного тока, реализующий формирование статической нагрузки в диапазоне 0+360 А [2].
Упрощенная функциональная схема имитатора нагрузки (ИН) представлена на рис. 1, где КМ - коммутатор, обеспечивающий своевременное подключение (отключение) изделия к каналу нагрузки; БФ1 - первый блок фильтров, необходимый для устранения влияния высокочастотных помех на СЭП; БМПП -блок модулей повышающих преобразователей, осуществляющий первичное повышение напряжения (с 27 до 130 В), а также осуществляющий функцию стабилизации имитируемого тока нагрузки; БФ2 - второй блок фильтров, необходим для устранения пульсаций выходного напряжения БМПП; БАИ - блок автономных инверторов, осуществляющий вторичное повышение напряжения до уровня, необходимого для
работы ведомого инвертора (530+560 В, в зависимости от уровня 3-фазной силовой сети); БФ3 - третий блок фильтров, необходим для устранения пульсации тока 300 Гц, возникающей при работе мостового зависимого инвертора с сетью; БВИ - блок ведомого инвертора, осуществляет непосредственно передачу энергии в трёхфазную силовую сеть, состоит из трехфазного мостового инвертора (на IGBT транзисторах), системы управления и синхронизации, а также драйверов управления транзисторными стойками; БУС -блок управления и синхронизации, содержит центральный процессор, сенсорный монитор и различные устройства управления и синхронизации работы модулями преобразователей; ИТН - источник тестового напряжения 27 В, необходимый для самотестирования работы нагрузочного канала имитатора; БПСН -блок питания собственных нужд, в этом блоке формируется необходимый ряд питаний +5 В, +24 В, ±15 В и т. д.
Блоки КМ, БФ1, БМПП, БФ2, БАИ, БФ3, БВИ образуют нагрузочный канал, по которому энергия передаётся от СЭП КА в силовую сеть. Таким образом, потери энергии определяются только суммарным КПД нагрузочного канала (0,8+0,9). Основной вклад в потери вносят блоки преобразующие энергию БМПП, БАИ, БВИ. Программа испытаний обрабатывается центральным процессором БУС, и может задаваться как по сети (Ethernet), так и непосредственно подачей команд с сенсорного монитора. К основным характеристикам ИН следует отнести низкий уровень пульсаций имитируемого нагрузочного тока (0,5 % во всем диапазоне нагрузочных токов), быстродейст-
Решетневскуе чтения. 2014
вующую многоуровневую систему защиты, обеспечивающую сохранность СЭП в случае возникновения нештатных ситуаций, непрерывную диагностику и протоколирование состояния нагрузочного канала, а также вспомогательных модулей, с сохранением полученной информации в памяти БУС. Опытный обра-
зец ИН-27/360 представлен на рис. 2, где изображены передний внешний вид и задний с открытыми стенками. СЭП КА подключается к ИН с помощью 12-ти входных разъемов, с целью распределения токовой нагрузки, внутри конструкции подвод напряжения к БМПП ведется с помощью системы медных шин.
<-Сеть
БПСН
СЭП КА
БФТ
БМПП
БФ2
БАИ БФЗ БВИ
БУС
Рис. 1. Упрощённая функциональная схема имитатора нагрузки
Рис. 2. ИН-27/360, передний внешний вид, задний вид с открытыми стенками
Библиографические ссылки
1. Юдинцев А. Г. Проблемы проектирования автоматизированных испытательных комплексов систем электропитания космических аппаратов // Решетнев-ские чтения : материалы XVII Междунар. науч. конф.; под общ. ред. Ю. Ю. Логинова / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. Ч. 1. С. 336-337.
2. Модуль имитации постоянной нагрузки для испытания систем электроснабжения космических аппаратов : пат. 138615 Рос. Федерация : МПК51 G 01 R 31/02 / В. Н. Мишин, А. Г. Юдинцев, В. А. Пчельников, О. В. Бубнов ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники». № 2013154132/28 ; заявл. 05.12.2013 ; опубл. 20.03.2014. Бюл. № 8. 2 с.
References
1. Yudintsev A. G., Problemy proektirovaniya avtoma-tizirovannyh ispytatelnyh kompleksov system elektropi-
taniya kosmicheskih apparatov (The development problems of automated control system for spacecraft's power systems) // Reshetnevskie chteniya: materialy XVII Mejdunar. nauch. konf.; pod obsh. red. Yu. Yu. Loginova / Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2013. Part 1. P. 336-337.
2. Modul imitacii postoyannoy nagruzki dlya ispy-taniya system elektrosnabjeniya kosmicheskih apparatov (The hardware DC load emulator module for technical testing spacecraft power supply system) : pat. 138615 Ros. Federaciya : MPK51 G 01 R 31/02 / V. N. Mishin, A. G. Yudintsev, V. A. Pchelnikov, O. V. Bubnov ; zayavitel i patentoobladatel Federalnoe gosudarstvennoe byudjet-noe obrazovatelnoe uchrejdenie vysshego professional-nogo obrazovaniya "Tomskiy gosudarstvennyi universitet system upravleniya i radioelectroniki". № 2013154132/28 ; zayavl. 05.12.2013 ; opubl. 20.03.2014, Byul. № 8. 2 p.
© rognH^B A. r., 2014
