Имитатор переменной частоторегулируемой нагрузки Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.314

ИМИТАТОР ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТОРЕГУЛИРУЕМОЙ НАГРУЗКИ

В. А. Чех*, А. Г. Юдинцев

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники Российская Федерация, 634034, г. Томск, ул. Белинского, 56 E-mail: [email protected]

С целью обеспечения наземных испытаний энергопреобразующей аппаратуры систем электропитания космических аппаратов (ЭПА СЭП КА) разработан имитатор переменной частоторегулируемой нагрузки (ИПЧН) для шины 100 В. ИПЧН позволяет имитировать различные виды нагрузок: постоянную, со ступенчатым регулированием амплитуды, частоторегулируемую и разовых импульсов тока.

Ключевые слова: наземные испытания, космический аппарат, система электропитания, имитатор нагрузки, переменная частоторегулируемая нагрузка.

IMITATOR OF VARIABLE FREQUENCY-REGULATED LOAD

V. A. Chekh*, A. G. Yudincev

The Research Institute of Automatics and Electromechanics of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics 56, Belinskogo Str., Tomsk, 634034, Russian Federation E-mail: [email protected]

In order to provide ground testing of power conditioning units for power supply systems of spacecraft, the imitator of variable frequency-controlled load for the 100-V bus is developed. The imitator provides various types of loads, such as constant load, load with step-by-step amplitude control, frequency-controlled load and load of single current pulses.

Keywords: ground testing, power conditioning units, power supply system, spacecraft, imitator of load, variable frequency-controlled load.

ЭПА СЭП КА является основным жизнеобеспечивающим элементом, наряду с системами терморегулирования и ориентации, и является обязательной составной частью несущей платформы КА. Надёжность ЭПА СЭП КА является принципиально важным аспектом в ходе проектирования, изготовления, наземных испытаний и эксплуатации КА [1-3].

Повышение требований к СЭП КА, является основной необходимостью увеличения качества надежности наземных испытаний [3; 4]. На текущий момент бортовое напряжение космических аппаратов достигает уровня 100 В, наряду со значительным увеличением мощности бортовой нагрузки (18 кВт) [1; 2]. По этой причине возникает необходимость разработки и производства имитаторов нагрузки по шине 100 В [5].

С целью решения актуальной проблемы разработан имитатор переменной частоторегулируемой нагрузки (ИПЧН) для шины 100 В, который позволяет имитировать следующие виды нагрузок:

- постоянную (активную);

- частоторегулируемую импульсную;

- разовых импульсов тока;

- со ступенчатым регулированием амплитуды и фронтов.

Структурная схема имитатора представлена на рис. 1.

ИПЧН состоит из блока питания (БП), формирующий напряжения собственных нужд; блока управ-

ления и защиты (БУиЗ), который содержит центральный процессор, сенсорный монитор и различные устройства управления и защиты; устройства управления контакторами (УУК), устройства управления импульсной нагрузкой (УУИН), устройства управления регулируемой нагрузкой (УУРН) и устройства управления блоком резисторов (УУБР), которые обеспечивают преобразование информационных сигналов БУЗ в силовой сигнал управления полупроводниковых элементов; импульсной нагрузки (ИН), позволяющей формировать разовые импульсы тока амплитудой 150 и 300 А; регулируемой нагрузки (РН), обеспечивающей потребление тока частотой до 100 кГц; блока резисторов (БР), позволяющего обеспечить потребление тока величиной до 60 А; блока контакторов (БК), реализующего переключение между представленными видами нагрузок и защиту от перенапряжения и смены полярности входного напряжения; датчиков тока (ДТ1, ДТ2) и датчика напряжения (ДН), на основе показаний которых формируются отрицательные обратные связи и производится индикация на приборной панели.

Опытный образец ИПЧН-100 представлен на рис. 2. Подключение ЭПА к стойке ИПЧН осуществляется с использованием двух 6-ти контактных входных разъёмов.

Решетневские чтения. 2017

Сеть ^_|_

220 В ^^ 50 Гц

>Н-

БП

<—►

БУиЗ

УУК

ИПЧН-1001

УУИН - ИН

УУРН РН

УУБР БР

Ив

Рис. 1. Структурная схема имитатора переменной частоторегулируемой нагрузки

Рис. 2. Внешний вид имитатор-переменной частоторегулируемой нагрузки

К основным характеристикам имитатора следует отнести:

- ток постоянной нагрузки в диапазоне 0-60 А с дискретностью регулирования 0,01 А;

- ток частоторегулируемой нагрузки в диапазоне 0-55 А с дискретностью регулирования 0,5 А и диапазоном частот 0,1 Гц-100 кГц;

- ток импульсной нагрузки 150 и 300 А с длительностью импульса 50-300 мкс;

- непрерывную диагностику и протоколирование состояний модулей имитатора.

Библиографические ссылки

1. Нестеришин М. В., Стадухин Н. В., Крючков П. А. Современные системы электропитания космических аппаратов информационного обеспечения производства АО «ИСС» // Актуальные вопросы проектирования автоматических космических аппаратов для фундаментальных и прикладных научных исследований (вып. 2) ; сост. В. В. Ефанов. Химки : АО «НПО Лавочкина». 2017. С. 476-483.

2. Гущин В. Н. Основы устройства космических аппаратов. М. : Машиностроение, 2003. 272 с.

3. 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.

4. Пат. 2513322 Рос. Федерация : МПК51 G 01 R 31/00. Способ электрических проверок космического аппарата / Коротких В. В., Лесковский А. Г., Нестеришин М. В., Опенько С. И.; заявитель и патентообладатель ОАО «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решетнева». № 2012122676/11 ; заявл. 01.06.2012 ; опубл. 20.04.2014, Бюл. № 11. 6 с.

5. Юдинцев А. Г. Автоматизированный энергосберегающий имитатор постоянного тока нагрузки // Решетневские чтения : материалы XVIII Междунар. науч. конф.; под общ. ред. Ю. Ю. Логинова / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. Ч. 1. С. 335-336.

References

1. Nesterishin M. V., Staduhin N. V., Krjuchkov P. A. Sovremennye sistemy jelektropitanija kosmicheskih apparatov informacionnogo obespechenija proizvodstva

JSC "ISS" // Aktual'nye voprosy proektirovanija av-tomaticheskih kosmicheskih apparatov dlja fundamental'nyh i prikladnyh nauchnyh issledovanij (vypusk 2); sost. V. V. Efanov / JSC "NPO Lavochkina". Himki, 2017. P. 476-483.

2. Gushhin V. N. Osnovy ustrojstva kosmicheskih apparatov. M. : Mashinostroenie, 2003. 272 p.

3. 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 Me-jdunar. nauch. konf.; pod obsh. red. Yu. Yu. Loginova / Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2013. P. 1. Pp. 336-337.

4. Pat. 2513322 Ros. Federatsiya : MPK51 G 01 R 31/00. Sposob elektricheskikh proverok kosmicheskogo apparata / Korotkikh V. V., Leskovskiy A. G., Nesterishin M. V., Open'ko S. I.; zayavitel' i patentoobladatel' JSC "Infor-matsionnyye sputnikovyye sistemy" im. akademika M. F. Reshetneva". № 2012122676/11 ; zayavl. 01.06.2012 ; opubl. 20.04.2014, Byul. no. 11. 6 p.

5. Judincev A. G. Avtomatizirovannyj jenergosberega-jushhij imitator postojannogo toka nagruzki // Reshet-nevskie chtenija : materialy XVIII Mezhdunar. nauch. konf.; pod obshh. red. Ju. Ju. Loginova / Sib. gos. ajero-kosmich. un-t. Krasnojarsk, 2014. P. 1. Pp. 335-336.

© Чех В. А., Юдинцев А. Г., 2017