Экспериментальные исследования имитационного комплекса для электрических испытаний электротехнических систем космических аппаратов

Пойманов Д.Н.; Ткачёв С.Б.; Балакирев Р.В.; Штабель Н.В.; Мизрах Е.А.

УДК 629.7.018

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИМИТАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Д. Н. Пойманов, С. Б. Ткачёв, Р. В. Балакирев, Н. В. Штабель Научный руководитель - 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 dh_st@mail.ru

Рассмотрены функции и структурная схема имитационного комплекса для электрических испытаний электротехнических систем космических аппаратов. Приведены результаты экспериментальных исследований экспериментального образца имитационного комплекса.

Ключевые слова: имитационный комплекс, электрические испытания, электротехническая система, структурная схема, переходные процессы.

EXPERIMENTAL STUDIES OF SIMULATION FACILITY FOR SPACECRAFT POWER SUPPLY SYSTEM ELECTRICAL TESTS

D. N. Poymanov, S. B. Tkachev, R. V. Balakirev, N. V. Shtabel Scientific supervisor - E. A. Mizrah

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail: dh_st@mail.ru

The article describes functions and block diagram of simulation facility for spacecraft power supply system electrical tests. The results of experimental studies of simulation facility model are given.

Keywords: simulation facility, electrical tests, power supply system, block diagram, transients.

Имитационный комплекс (ИК) имитирует основные технические характеристики системы электропитания (СЭП) космического аппарата (КА) и предназначен для электрических испытаний электротехнических систем (ЭТС) КА.

Одной из важных задач электрических испытаний ЭТС КА является проверка на работоспособность и устойчивость к воздействию по шинам питания электромагнитных помех допустимой амплитуды (ГОСТ Р51317.4.11-2007). Бортовая СЭП в этом случае не соответствует условиям испытаний по следующим причинам:

- для имитации ухудшения качества напряжения питания вследствие аварийных режимов и постепенной деградации электротехнического оборудования бортовой СЭП, требуется варьировать напряжение в широком диапазоне значений на входах потребителей (ЭТС);

- СЭП КА не может воспроизводить помехи на шинах питания с заданными параметрами, что не позволяет имитировать помеховую обстановку и проверять на работоспособность и устойчивость к воздействию по шинам питания электромагнитных помех допустимой амплитуды ЭТС КА, например, ретрансляторов;

- бортовую СЭП КА нежелательно использовать при входном контроле электрооборудования потребителей электроэнергии из-за возможности возникновения нештатных ситуаций или отказов испытываемого оборудования, что может привести к выходу из строя маломощных потребителей.

Поэтому для автономных испытаний ЭТС КА авторами разработан и создан имитационный комплекс СЭП КА. ИК выполняет следующие функции:

- обеспечивает питание ЭТС КА номинальным напряжением 100В;

- имитирует выходной импеданс СЭП на шине 100В;

Секция «Автоматика и электроника»

- имитирует помеховую обстановку на выходной шине 100 В;

- осуществляет защиту ЭТС КА по току и напряжению;

- осуществляет контроль токов утечки между выходными шинами и корпусом во включенном состоянии (для оценки сопротивления изоляции);

- принимает и исполняет команды управления (КУ), формирует и выдает информационные сигналы по интерфейсу Я8232;

- выдает аналоговую и дискретную информацию состояния устройств ИК.

ИК состоит из основных и вспомогательных устройств, представленных на структурной схеме (рис. 1).

Основными устройствами комплекса являются:

- имитатор системы электропитания (ИСЭП) КА;

- управляющий комплекс (УК);

- генератор тестовых сигналов (ГТС);

- контрольный многоканальный осциллограф.

Тестируемые ЭТС КА подключаются к выходным линиям (Л1...Л4) и дифференциальным измерительным входам (изм. 1.16) ИСЭП. Применение нескольких выходных линий позволяет избирательно подключать и отключать питание электрических устройств ЭТС КА в процессе испытаний.

Для проведения периодического контроля электрических параметров или получения предварительной оценки переходных процессов включения линий, вместо ЭТС КА к ИСЭП подключается нагрузочное устройство рекуперативного типа (НУРТ), либо имитатор нагрузки (ИН) и дополнительный осциллограф.

Большинство электрических параметров ИСЭП (напряжение стабилизации, работа защит по токам линий, измерение коэффициентов датчиков токов выходных линий, коэффициентов делителей измерительной системы и др.) проверяются в рабочих режимах от тока холостого хода до максимально допустимого суммарного тока нагрузки. Использование НУРТ в этом случае позволяет уменьшить мощность нагрузки и автоматизировать процесс проведения испытаний [1].

л л ---------------> /

и1 -*■ -► N 1 1 1 > 11 1 г

1

ММЛЛ 1111 ,1

0

Рис. 1. Структурная схема ИСЭП

На входе большинства приборов ЭТС КА подключены входные индуктивно-емкостные фильтры. При этом ограничение пускового тока ЭТС КА достигается ограничением скорости нарастания напряжения на выходе СЭП. Повторение этого способа в ИСЭП нерационально, так как фактически приведет к созданию нескольких независимых ИСЭП, работающих параллельно.

Для ограничения пусковых токов, питание испытываемого от ИСЭП оборудования производится через управляемые стабилизаторы пускового тока (УСПТ), подключаемые на время заряда емкостей входных фильтров. После достижения требуемого значения напряжения стабилизации, выходная линия ИСЭП переключается на стабилизатор напряжения ИСЭП, а УСПТ отключается.

Для определения оптимальных параметров работы или проверки УСПТ, к ИСЭП подключается ИН, воспроизводящий частотные характеристики входных фильтров ЭТС КА.

На рис. 2, а представлены переходные процессы тока и напряжения одной из нагрузок ИН без ограничения пускового тока, а на рис. 2, б - при использовании УСПТ.

На рис. 3 представлен внешний вид исследуемого ИСЭП мощностью 13 кВт.

Рис. 2. Переходные процессы тока (1, 3) и напряжения (2, 4) на входе ИН

иВ

Рис. 3. Внешний вид ИСЭП 13 кВт

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Соглашение № 14.577.21.0082).

Уникальный идентификатор RFMEFI57714X0082.

Библиографическая ссылка

1. Лобанов Д. К., Мизрах Е. А. Экспериментальное исследование опытного образца нагрузочного устройства рекуперационного типа // Вестник СибГАУ. 2012. № 4(44). С. 34-36.