CC BY
14Intelligent Information Technology Application. 2009. P. 446-448.
5. Однокристальные системы с динамической реконфигурацией в радиоэлектронной аппаратуре специального назначения / О. В. Непомнящий, Е. А. Вей-сов, А. С. Правитель // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 5. С. 25-29.
6. Carmichael C., Fueller E., Blain P., Caffrey M. SEU Mitigation Techniques for Virtex FPGAs in Space Applications [Electronic resource]. Available at: http://www.xilinx.com/appnotes/VtxSEU.pdf.
7. Savani Vijay G., Mecwan Akash I., N Gajjar. P. Dynamic Partial Reconfiguration of FPGA for SEU Mitigation and Area Efficiency // International Journal of Advancements in Technology. 2011. Vol. 2, № 2. P. 285-291.
References
1. Chumakov A. I. Deystvie kosmicheskoy radiatsii na integral'nye skhemy [effects of cosmic radiation on integrated circuits]. Moscow : Radio i svyaz', 2004.
2. Yudintsev V. Radiatsionno stoykie integral'nye skhemy. Nadjozhnost' v kosmose i na zemle [Radiation hardened integrated circuits. Reliability in space and on earth] // Elektronika. NTB. 2007. № 5. (In Russ.)
3. Filippov A. K. Vysokonadezhnye dinamicheski rekonfiguriruemye sistemy obrabotki informacii dlya
otvetstvennykh primeneniy [Highly reliable dynamically reconfigurable data processing systems for critical applications] // Proektirovanie i tekhnologiya elektronnykh sredstv. 2008. № 2. P. 2-9. (In Russ.)
4. Wang Lie, Wu Feng-yan. Dynamic partial reconfiguration in FPGAs // Third International Symposium on Intelligent Information Technology Application. 2009. P. 446-448.
5. Nepomnyashchiy O. V., Veysov E. A., Pravitel' A. S. Odnokristal'nye sistemy s dinamicheskoy rekonfiguratsiey v radioelektronnoy apparature spetsial'nogo naznacheniya [System-on-chip with dynamic reconfiguration in electronic equipment for critical applications]. Uspekhi sovremennoy radioelektroniki. 2014. № 5, P. 25-29. (In Russ.)
6. Carmichael C., Fueller E., Blain P., Caffrey M. SEU Mitigation Techniques for Virtex FPGAs in Space Applications [electronic resource]. Available at: http://www.xilinx.com/appnotes/VtxSEU.pdf.
7. Vijay G. Savani, Akash I. Mecwan, N. P. Gajjar. Dynamic Partial Reconfiguration of FPGA for SEU Mitigation and Area Efficiency // International Journal of Advancements in Technology. 2011. Vol. 2, № 2. P. 285-291.
© Непомнящий О. В., Вейсов E. А., Мамбеталиев Н. А., Правитель А. С., 2016
УДК 621.316.91
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ИСТОЧНИКОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Л. А. Самотик, Д. Н. Пойманов, Е. А. Мизрах
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Разработано устройство защиты источников постоянного тока для применения в составе комплекса для испытаний электрооборудования космического аппарата. Экспериментально исследовано его быстродейст-
Ключевые слова: система электропитания, защитное отключение, устройство защиты.
EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF DIRECT CURRENT SOURCE PROTECTION
DEVICE PERFOMANCE
L. A. Samotik, D. N. Poymanov, E. A. Mizrah
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
A DC source protection device was developed for an application in a spacecraft electrics testing system. The device performance is investigated experimentally.
Keywords: power supply system, safety switches, protection device.
Во время проведения наземных испытаний электрооборудования космического аппарата (КА) проверяется корректность его работы в различных режи-
мах. При этом существует вероятность выхода токов и напряжений на входах испытываемого электрооборудования за границы допустимых диапазонов значе-
Фешетневс^ие чтения. 2016
ний. Для обеспечения безопасной работы электрооборудования КА необходимо применение специального устройства защиты (УЗ). Такое УЗ применяется для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканиях и/ или нештатных режимах (перегрузках, исчезновении или снижении напряжения), а также для включения и отключения нагрузки в штатных режимах [1-4].
Авторами был разработан исследовательский образец быстродействующего устройства защиты (БУЗ) для применения в составе комплекса для испытаний системы электропитания КА. Основными требованиями к БУЗ являются: время срабатывания не более 20 мкс и приведенная погрешность по уровню срабатывания не более 1 %. Структура БУЗ представлена на рис. 1. БУЗ включает в себя: датчики тока (ДТ1, ДТ2), делители напряжений (ДН1, ДН2), драйверы АЦП (ДР1-ДР4), аналогово-цифровые преобразователи (АЦП1-АЦП4), программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС), твердотельные реле (ТР1, ТР2), ПЭВМ, источник питания (ИП). Напряжения на выходе твердотельных реле (ТР1, ТР2) ослабляются делителями напряжения (ДН1, ДН2), токи ТР1, ТР2 измеряются датчиками тока (ДТ1, ДТ2), проходят через драйверы АЦП ДР1-ДР4, преобразуются в цифровой вид АЦП1-АЦП4 и подаются на входы ПЛИС. ПЛИС вырабатывает сигналы управления для ТР1, ТР2, производящих отключение выходов при срабатывании БУЗ. Питание устройств, входящих в БУЗ, осуществляется от источника питания постоянного тока ИП. Изменение установок уровня и времени осуществляется с помощью ПЭВМ.
Для оценки фактического времени срабатывания БУЗ была проведена серия экспериментов. Схемы экспериментов приведены на рис. 2.
Уставка времени срабатывания задавалась с учетом времени отключения твердотельного реле. Время
отключения твердотельного реле было определено экспериментально, поскольку применяемые твердотельные реле имеют технологический разброс параметров. Для определения фактического времени срабатывания по току последовательно с датчиком тока была включена широкополосная система измерения тока, поскольку применяемый датчик тока имеет ограниченную полосу пропускания [5].
Рис. 1. Структурная схема быстродействующего устройства защиты
Переходные процессы изменения напряжения нагрузки, тока нагрузки и напряжения на выходе датчика тока во время срабатывания БУЗ регистрировались с помощью осциллографа. Результаты исследования быстродействия БУЗ по напряжению для уровня срабатывания 24,3 В приведены на рис. 3. Результаты исследования быстродействия БУЗ по току для уровня срабатывания 12,5А приведены на рис. 4.
а б
Рис. 2. Схема исследования быстродействия БУЗ: а - по напряжению; б - току: ИП1 - источник питания, ТР1 - твердотельное реле, ДТ1 - датчик тока; ДР - драйвера АЦП, ДН1 - датчик напряжения; ИТ1 - широкополосная система измерения ток; БУЗ -быстродействующее устройство защиты; ИП БУЗ - источник питания устройства защиты
Рис. 3. Переходной процесс изменения напряжения нагрузки (идн) при уставке времени срабатывания: а - 20 мкс; б - 1 мс
Рис. 4. Переходной процесс изменения тока нагрузки (1ит) и напряжения на выходе датчика тока (Цдт)
при установке времени срабатывания: а - 20 мкс; б - 1 мс
Разработанное БУЗ имеет следующие характеристики:
- время срабатывания 20 мкс - 4с. (настраиваемое) с погрешностью не более 5 мкс при двукратном превышении порога срабатывания;
- возможность задания до 4-х порогов срабатывания по току и напряжению;
- возможность подключения внешних датчиков на разные диапазоны токов и напряжений;
- приведенная погрешность срабатывания по уровню срабатывания - у = ±1 %.
По результатам исследования можно сделать вывод о возможности широкого применения БУЗ, реализованных на ПЛИС для защиты как источников питания КА, так и потребителей от повышенных токов и напряжений при необходимости обеспечения времени срабатывания порядка единиц микросекунд.
Библиографические ссылки
1. Кабышев А., Тарасов Е. Низковольтные автоматические выключатели. Томск : Изд-во Томск. гос. политехн. ун-та, 2011. C. 4-7.
2. Чернобровов Н., Семенов В. Релейная защита энергетических систем. М. : Энергоатомиздат, 1998. C. 774-781.
3. Practical Power System Protection / L. G. Hewitson, M. Brown and R. Balakrishnan // Newnes, Oxford, 2005.
4. ГОСТ 12.2.007.0-75. ССБТ. Изделия электротехнические. Требования безопасности. М. : Изд-во стандартов, 2003.
5. Current Transducer LA 55-P [Электронный ресурс]. URL: http://www.lem.com/docs/products/la_55-p_e.pdf (Дата обращения: 11.09.2016).
References
1. Kabyshev A., Tarasov E. Nizkovol'tnye avtomaticheskie vykljuchateli. Tomsk : Izdatel'stvo Tomskogo politehnicheskogo universiteta, 2011. P. 4-7.
2. Chernobrovov N., Semenov V. Relejnaja zashhita jenergeticheskih sistem. M. : Energoatomizdat, 1998. P. 774-781.
3. Practical Power System Protection / L. G. Hewitson, M. Brown and R. Balakrishnan // Newnes, Oxford, 2005.
4. GOST 12.2.007.0-75. SSBT. Izdelija jelektrotehnicheskie. Obshchie trebovanija bezopasnosti. [State Standard 12.2.007.0-75. Occupation safety standards system. Electical equipment. General safety requirements]. Moscow : Standartinform publ., 2003.
5. Current Transducer LA 55-P. Available at: http://www.lem.com/docs/products/la_55-p_e.pdf (accessed 11.09.2016).
© Самотик Л. А., Пойманов Д. Н., Мизрах Е. А., 2016
