CC BY
13Решетневскце чтения
Разработанный усилитель мощности находится на этапе интеграции в бортовую аппаратуру БПЛА «Гамма» (рис. 2).
Библиографические ссылки
1. Боев Н. М. Анализ командно-телеметрической радиолинии связи с беспилотными летательными аппаратами // Вестник СибГАУ. Вып. 42. С. 86-91.
2. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. М. : Вильямс, 2003.
T. N. Baturin, N. M. Boev Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
DESIGN AND DEVELOPMENT OF UHF POWER AMPLIFIER FOR UAV
The design and development of on-board RF power amplifier of UAV UHF transmitter is described. Block diagram is proposed, features are described, and amplifier realization in Altium Designer software is presented.
© Батурин Т. Н., Боев Н. М., 2012
УДК 621.3:34
А. В. Гордеев ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
А. С. Сидоров
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ В ШУНТОВОМ СТАБИЛИЗАТОРЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Рассматриваются результаты имитационного моделирования в пакете P-Spice динамических режимов в шунтовом стабилизаторе напряжения с уточненной имитационной моделью солнечной батареи.
Для стабилизации выходного напряжения солнечной батареи (СБ) в системах электропитания (СЭП) геостационарных КА широкое применение нашли шунтовые стабилизаторы (ШС) напряжения короткого замыкающего типа, которые имеют минимальный набор компонентов, не требуют дросселя для сглаживания пульсаций выходного тока, что обуславливает их хорошие удельные характеристики [1]. Однако, в связи с переходом на современные солнечные батареи на основе трехкаскадных (GaInP/GaAs/Ge) солнечных элементов (СЭ), у которых паразитная емкость больше емкости ранее использовавшихся кремниевых СБ, возросли потери в системе СБ - кабельная линия (КЛ)-ШС. Для оценки и дальнейшей оптимизации потерь в системе стабилизации напряжения СБ необходима математическая модель, которая адекватно будет отражать динамические процессы в данной системе.
Традиционно модель панели СБ вне зависимости от материала изготовления и количества каскадов представляется в виде нелинейного источника тока с
эквивалентной емкостью, которая характеризует заряд, накапливаемый/отдаваемый СБ при переходе из точки короткого замыкания (КЗ) в оптимальную точку. Однако панель СБ состоит из нескольких параллельно включенных ветвей, а каждая ветвь, в свою очередь, состоит из последовательно включенных СЭ. При этом на случаи выхода из строя или затенения параллельно каждому СЭ включен шунтирующий диод. А из-за неизбежного разброса токов короткого замыкания элементов в разных ветвях требуется включение последовательно с каждой ветвью блокирующего диода.
Электроэнергия СБ поступает к ШС, расположенному в корпусе КА, через токоотводы (токосъемные кольца), которые обладают некоторым сопротивлением. Таким образом, в составе реальной СБ имеется ряд пассивных элементов, которые являются источниками рассеивания мощности, генерируемой СЭ.
Эквивалентная схема системы СБ-КЛ-ШС представлена на рис. 1.
Системы управления, космическая навигация и связь
Рис. 1. Эквивалентная схема системы СБ-КЛ-ШС УЭв - блокирующий диод; УЭш1 — шунтирующий диод; ^тк — сопротивление токосъемных колец; Ккл, ^кл, - сопротивление, индуктивность, емкость кабельной линии; К1 — шунтирующий ключ; С® — конденсатор фильтра; БН — бортовая нагрузка; /СВ(Ц) — нелинейный источник тока, моделирующий ВАХ СБ
С
КЛ
Рис. 2. Результаты моделирования динамических режимов в системе СВ-КЛ-ШС П1 — сигнал управления ключом К1; иК1 — напряжение сток-исток ключа К1 (в случае использования МДП-транзистора); иСВ — напряжение на выходе СБ; 1КЛ — ток кабельной линии; 1Ш — ток, протекающий через шунтирующие диоды
В пакете имитационного моделирования МсгоСАР был поставлен ряд вычислительных экспериментов с моделями системы СБ-КЛ-ШС для двух случаев: с учетом шунтирующих и блокирующих диодов и сопротивления токосъемных колец и без учета данных элементов.
Результаты имитационного моделирования системы СБ-КЛ-ШС с учетом шунтирующих и блокирующих диодов и сопротивления токосъемных колец представлены на рис. 2.
Как показали результаты моделирования, шунтирующие и блокирующие диоды, а также сопротивление токосъемных колец оказывают влияние на форму переходных процессов в системе СБ-КЛ-ШС, а именно, после открытия ключа К1:
1) шунтирующие диоды ограничивают выброс по напряжению на СБ;
2) блокирующий диод «обрезает» отрицательную полуволну тока кабельной линии;
3) сопротивление токосъемных колец оказывает демпфирующий эффект, тем самым вызывая более быстрое затухание переходных процессов по току и напряжению.
По результатам моделирования можно сделать вывод, что при имитационном и физическом моделировании динамических режимов в шунтовых стабилизаторах напряжения необходимо учитывать шунтирующие и блокирующие диоды и сопротивления токосъемных колец.
Библиографическая ссылка
1. O'Sullivan D., Weinberg A. H. The Sequential Switching Shunt Regulator (S3R) // ESTEC Spacecraft Power Conditioning Seminar. 1977. P. 123-131.
Решетневские чтения
А. V. Gordeyev
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
А. S. Sidorov
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
MODELLING OF DYNAMIC PROCESSES IN SWITCHING SHUNT REGULATOR
The results of P-Spice simulation of dynamic processes in switching shunt regulator with more accurate solar array model are presented.
© Гордеев А. В., Сидоров А. С., 2012
УДК 621.396.6(075)
А. Н. Дементьев, Ю. В. Маслов Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш), Россия, Королев
В. А. Глускин
Комплексные электромагнитные системы, Россия, Москва
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАСЧЕТНЫХ СООТНОШЕНИЙ ПРИ АНАЛИЗЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ «ПОЛЕ-ПРОВОД»
Электромагнитные поля проникают в космический аппарат через диэлектрические апертуры в его обшивке и наводят токи в непосредственно прилегающих проводах. Апертуры включают обтекатели, лючки доступа. Количество проникающей электромагнитной энергии зависит от размера и размещения облучаемого провода. Для вычисления токов, наводимых в нагрузках проводов, планируется использовать модель линии передачи.
При определении тока, наводимого в линии, воспользуемся подходом, предложенным в работе [1]. Линия передачи, облучаемая электромагнитным полем показана на рисунке.
Провода линии -передачи
Апертура; А1 (облучаемая поверхность линии)
Падающее поле
Отраженные нагрузки линии
Линия передачи, облучаемая электромагнитным полем
В соответствии с законом Фарадея ЭДС электромагнитной индукции находится следующим образом:
д
dt-
E = -— J ВШ
где А1 - площадь облучаемой поверхности линии; В - вектор магнитной индукции; € - единичный вектор нормали к площадке dS.
Определение напряжения на проводах на данном расстоянии ъ определяется по выражению
rb
V(z) = -J Ex (x, z)dx.
И приводит к следующим уравнениям в частных производных для линии передачи с включенными источниками напряжения и тока:
+ II (z) = ;ю ГЪ ВУ (х, z)dx,
02 .1о '
+ У¥(2) = ГЪ Ех (х, 2^х,
02
где зависимость от времени предполагается синусоидальной; Е1 и В1 - падающие поля; У и I - комплексные полные проводимость и сопротивление линии передачи соответственно.
Если падающим полем облучается не вся линия передачи, то на рисунке и в уравнениях величины 1о и заменяются выражениями для эквивалентного импеданса необлучаемой линии передачи и физических нагрузок.
Для электрически короткой линии передачи, где [у(12 ^ I)] << 1, уравнения для токов, генерируемых в линии передачи падающим электромагнитным полем, принимают асимптотическую форму.
Для линии передачи, которая не является электрически короткой, выражение для тока более сложное.
