CC BY
16Решетневскуе чтения. 2018
УДК 621.314
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ОБРАТИМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
В. В. Игнатенко1*, О. В. Бубнов1, А. Г. Юдинцев1' 2
Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники Российская Федерация, 634034, г. Томск, ул. Белинского, 53 Национальный исследовательский Томский политехнический университет Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30 Е-mail: [email protected]
С целью обеспечения отечественных предприятий ракетно-космической отрасли более надёжным и качественным оборудованием для этапа наземной отработки и подготовки систем электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА) и в целом КА к полету, а также для обеспечения автоматизации проверок и существенного сокращения продолжительности испытаний разработан энергосберегающий статический обратимый преобразователь (ПСО). ПСО содержит несколько независимых силовых каналов, которые могут быть сконфигурированы для работы в режиме имитатора аккумуляторных батарей в составе СЭП КА, источника питания, а также постоянной или импульсной нагрузки.
Ключевые слова: наземные испытания, системы электропитания космического аппарата, имитирующие устройства, имитатор аккумуляторных батарей, имитатор нагрузки.
ENERGY-SAVING MULTICHANNEL RECIPROCAL CONVERTER
V. V. Ignatenko1*, O. V. Bubnov1, A. G. Yudintsev1, 2
1The research institute of automatics and electromechanics of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics 53, Belynskogo Str., Tomsk, 634034, Russian Federation 2Tomsk Polytechnic University 30, Lenin Av., Tomsk, 634050, Russian Federation *Е-mail: [email protected]
To provide domestic enterprises in the rocket and space industry with more reliable and high-quality equipment for the stage of ground testing and preparation ofpower conditioning units (PCU) and spacecraft, and to provide automation of checks and significantly shorten the test duration, an energy-saving mode static reciprocal converter (SRC) has been developed. The SRC contains several channels intended for the replacement of on-board storage batteries in spacecraft PCU, for work in the power supply mode, as well as constant or impulse load.
Keywords: electrical ground support equipment, special check out equipment, spacecraft power conditioning unit, storage batteries simulator, load simulator.
СЭП КА, наряду с системами ориентации и терморегулирования, является одной из жизнеобеспечивающих систем в составе КА [1]. При проведении этапа наземной отработки СЭП подключение бортовых первичных источников, таких как солнечные (СБ) и аккумуляторные батареи (АБ), затруднено по следующим причинам:
- сложность воспроизведения энергии солнечного потока, аналогичной энергии в космическом пространстве;
- большая площадь полностью развернутых реальных батарей
- трудности и высокие временные затраты на задание необходимой точки на ВАХ СБ и уровня заряда АБ.
Следовательно, успешное проведение наземных испытаний обеспечивает наличие специализированных имитирующих устройств [2].
С целью обеспечения необходимым оборудованием отечественных предприятий, ракетно-космической
отрасли, «НИИ АЭМ ТУСУР» (Томск, Россия) реализует весь спектр имитирующих устройств: имитатор аккумуляторной батареи (ИАБ), имитатор солнечной батареи (ИБС), имитатор нагрузки (ИН), имитатор переменной частотно-регулируемой нагрузки (ИПЧН) и др.
Следующим шагом в создании наземного испытательного оборудования является создание универсального изделия, совмещающего функции нескольких устройств в одном. В контексте решения данной задачи разработан преобразователь статический обратимый (ПСО).
ПСО (см. рисунок) может содержать п - независимых канала (в зависимости от мощности), каждый из которых может работать в различных режимах: режим имитатора аккумуляторных батарей (ИАБ), режиме имитации наземного источника питания (ИП), режиме электронной постоянной или импульсной нагрузки (ПН или ИН).
Контроль и испытания ракетно-космической техники
Структурная схема ПСО
Принцип действия канала ПСО основан на преобразовании электроэнергии переменного тока питающей сети в энергию постоянного тока, передаче ее в нагрузку, в режимах ИАБ РАЗРЯД и ИП, а также преобразовании входного постоянного тока в энергию переменного тока и сброса ее в питающую сеть в режимах ИАБ ЗАРЯД, ПН, ИН [3].
ПСО способен имитировать АБ бесконечной емкости с неограниченным временем разряда и заряда. Таким образом, можно заменить весь ряд АБ, с номинальным напряжением 16-130 В.
В режиме ИП ПСО обеспечивает регулирование напряжения и тока на выходе, с возможностью переноса точки стабилизации напряжения с выходных разъёмов внутри прибора на шины удаленной нагрузки.
В режиме имитации ИН ПСО способен формировать импульсный ток нагрузки с фронтом нарастания и спада менее 1 мс и периодом следования импульсов 0,1-10 с.
В ПСО реализован непрерывный программно-аппаратный контроль и диагностика аварийных и нештатных состояний электронных узлов и блоков, коммутационной аппаратуры с отключением ПСО от изделия при возникновении аварийной ситуации. В устройстве предусмотрены два типа защиты: канальная и общая. При срабатывании общих защит ПСО автоматически отключается, блокирует включение силовой части и подключение каналов к изделию. Срабатывание защиты приводит к появлению и фиксированию сигналов АВАРИЯ с детализацией причин появления аварий. Срабатывание канальной защиты приводит лишь к отключению выхода аварийного канала, при этом работа других каналов продолжается.
Встроенное программное обеспечение (ПО) ПСО обеспечивает:
- возможность вести обмен данными с внешней ПЭВМ по интерфейсу связи Ethernet;
- контроль и диагностику неисправности ПСО;
- тестирование ПСО с целью оценки возможности его функционирования;
- конфигурация режимов;
- управление подключением изделия;
- пользовательский интерфейс, достаточный для реализации всех видов работ.
Таким образом, разработанный многоканальный обратимый преобразователь обладает следующими преимуществами:
- многофункциональность, благодаря совмещению функций трех устройств (имитатор АБ, источник питания, имитатор нагрузки) в одном;
- экономичность, стоимость одного ПСО ниже стоимости трех имитаторов по отдельности;
- компактность, удобство использования, полностью оснащенное рабочее место ПСО компактнее, чем рабочее место с тремя отдельными имитаторами.
- энергосбережение при имитации режимов ИАБ ЗАРЯД и нагрузочных токов.
Библиографические ссылки
1. Системы спутников связи : учеб. пособие / А. Б. Базилевский и др. Красноярск, 1989. 224 с.
2. Юдинцев А. Г. Проблемы проектирования автоматизированных испытательных комплексов систем электропитания космических аппаратов // Решетнев-ские чтения : Междунар. науч. конф. Красноярск, 2013. Ч. 1. С. 336-337.
3. Ignatenko V. V., Bubnov O. V. Static reciprocal converter // Научная сессия ТУСУР-2018 : материалы Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (16-18 мая 2018, г. Томск) : в 5 ч. Томск : В-Спектр, 2018. Ч. 4. C. 205-207.
References
1. Sistemy sputnikov svyazi : Uchebnoe posobie po kursu "Sistemy ehlektrosnabzheniya LA" / A. B. Bazilevskij et al. Krasnoyarsk, 1989. 224 s.
2. Yudintsev A. G. Problemy proektirovaniya avtomatizirovannyh ispytatelnyh kompleksov sistem ehlektropitaniya kosmicheskih apparatov // Materialy Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskie chteniya", Krasnoyarsk, 2013. Chast' 1. Р. 336-337.
3. Ignatenko V. V., Bubnov O. V. Static reciprocal converter // Nauchnaya sessiya TUSUR-2018 : materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh (16-18 maya 2018 g. Tomsk) : v 5 ch. Tomsk: V-Spektr, 2018. Ch. 4. Р. 205-207.
© Игнатенко В. В., Бубнов О. В., Юдинцев А. Г., 2018
