CC BY
53
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Таблица 1
Характеристики фотопреобразователей
Варианты панели КПД ФП, % Удельно-массовые характеристики панелей в начале САС
Удельная мощность, Вт/м2 Удельная масса, кг/м2 Вт/кг Тыс. руб./Вт
Планарный, Si 15 151 2,3 66 6.6
Планарный, GaAs отечественный 27 278 2,3 121 12.6
Таблица 2
Характеристики аккумуляторных батарей
Удельная энергоемкость (Вт-ч/кг) КПД (%) Пределы напряжения, В Среднее напряжение разряда, В
Ni-H2 60 70 1,0-1,7 1,2
Li-ion 125 96 2,5-4,1 3,5
Литий-ионная АБ имеет более чем в два раза высокую удельную энерговооруженность, пределы напряжения и среднее напряжение разряда.
Как видно из табл. 1 и 2 АБ и трехкаскадные арсе-нид-галиевые ФП обладают более высокими удельными характеристиками по сравнению с использующимися аналогами [3; 5]. В результате чего, можно уменьшить массу СЭП имеющую те же энергетические характеристики (выходная мощность БС и энергоемкость АБ) или при тех же размерах СЭП значительно увеличить энерговооруженность КА, добавив энергопотребляемое оборудование.
В рамках проведения работ по этому направлению в сегменте малых КА в ОАО «ИСС» был разработан и в мае 2008 г. запущен на орбиту малый КА негерметичного исполнения «Юбилейный». Запуск КА «Юбилейный» и трехлетняя летная эксплуатация подтвердили правильность выбранного направления развития систем электропитания сегмента малых КА.
Таким образом, разработка СЭП на базе современных технических решений для малых КА с негерметичным приборным отсеком с использованием литий-ионной АБ и трехкаскадных арсенид-галлиевых ФП является актуальной и перспективной.
Библиографические ссылки
1. Алфёров Ж. И., Андреев В. М., Румянцев В. Д. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики. URL: http://www.ioffe.rssi.ru/journals/ftp/ 2004/08/р937-948.рё^/Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38. Вып. 8. С. 937-948.
2. Достовалов А. Космический аппарат AMOS-5: новый контракт в рамках международного сотрудничества. «Информационные спутниковые системы». 2010. № 10. С. 11-13.
3. Ефимов В. П. Фотопреобразователи солнечного излучения нового поколения. Физическая инженерия поверхности. 2010. Т. 8. № 2. С. 11-13.
4. Звонарь В., Чеботарев В. Новое качество спутниковой навигации // Информационные спутниковые системы. 2010. № 11. С. 12-13.
5. Коренко А. Эффективные источники энергии // Информационные спутниковые системы. 2008. № 4. С. 12-13.
© Журавлёв А. В., Козлов Р. В., Лукьяненко М. В., 2011
УДК 621.314
А. Н. Зорин Научный руководитель - Н. Н. Горяшин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЫШАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ С РЕЖИМОМ КОММУТАЦИИ КЛЮЧЕВОГО ЭЛЕМЕНТА ПРИ НУЛЕВЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ТОКА
Исследуется возможность оптимального выбора параметров элементов резонансного контура квазирезонансного преобразователя напряжения с переключением ключевых элементов при нулевых значениях тока с точки зрения минимума статических потерь.
Постоянное развитие мировой индустрии телекоммуникаций требует увеличения мощностей ретранслирующего оборудования, в которое входят космические спутниковые системы. Необходимость увеличения мощностей ставит задачу увеличения удельных энергетических характеристик систем элек-
троснабжения КА. Для увеличения удельной мощности импульсных преобразователей напряжения (ПН) необходимо увеличивать частоту преобразования, что в классических схемах ПН приводит к увеличению мощности потерь на переключение ключевых элементов (КЭ).
Секция «Автоматика и электроника»
Решением этой проблемы является применение методики переключения при нулевом токе, особенностью которой является снижение потерь мощности при переключении и, как следствие, увеличение КПД, а также, возможность увеличения частоты преобразования, что в свою очередь увеличивает удельные энергетические характеристики. В литературе, посвященной тематике преобразователей напряжения с резонансными режимами работы КЭ, лишь в небольшой степени рассматриваются практические методики расчета параметров и режимов таких ПН.
В данной работе был проведен анализ стационарных энергетических режимов квазирезонансного ПН, на основе которого разработана методика расчета параметров резонансного контура с точки зрения минимизации статических потерь в резонансном ключевом элементе, состоящем из силовых диодных и транзисторных ключей. Для изучения влияния резонансного контура на динамические параметры ПН проведен анализ режимов работы стабилизатора напряжения построенного на базе исследуемого ПН при возмущающем воздействии со стороны нагрузки, где закон управления реализован двумя разными способами. В первом случае был использован традиционный одноконтурный способ управления с частотным корректирующим звеном (ПИД регулятор), во втором случае -двухконтурный способ управления с дополнительной обратной связью по среднему значению тока дросселя. В результате этого анализа было заключено, что оба способа регулирования могут применяться для данного ПН.
На рис. 1 приведена схема исследуемого преобразователя.
ие1
и
Ьр1
о
\
К1
I \
¥БК1
К2
21 4=
¥Бк2
1—
¥Б2
57
Сф
= =Ср
Рис. 1. Схема повышающего ПНТ преобразователя напряжения с ШИМ
На рис. 2 показаны переходные процессы при изменении выходной мощности с 150 до 300 Вт для классического ШИМ ПН и ПНТ преобразователя при использовании двухконтурного способа управления.
Рис. 2. Переходные процессы выходного напряжения при изменении выходной мощности с 150 Вт до 300Вт
Рис. 3. Графики зависимости статических потерь в резонансном цикле от емкости и индуктивности резонансного контура при различных значениях входного тока (нижний график 1вх = 6А, верхний график 1вх = 2А)
Как видно из рис. 3, зависимость потерь в резонансном контуре от Ьр2 имеет экстремальный характер (экстремум показан линией), что позволяет сформировать критерии оптимизации параметров РК, с точки зрения минимума статических потерь.
© Зорин А. Н., Горяшин Н. Н., 2011
