CC BY
17
УДК 629.7.018
ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ «ФОРПОСТ»
Е. Д. Зиборов, И. П. Солодилов Научный руководитель - Е. А. Мизрах
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: egzib1997@gmail.com
Разработка имитатора системы электропитания космического аппарата (ИСЭП КА) включает в себя моделирование всего ИСЭП в целом. В статье представлены результаты исследования источника питания для установления требуемых его характеристик.
Ключевые слова: имитатор системы электропитания, импульсный источник питания.
RESEARCHING OF PULSE POWER SUPPLY «FORPOST»
E. D. Ziborov, I. P. Solodilov Scientific supervisor- E. A. Mizrakh
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: egzib1997@gmail.com
The development of animitator of the spacecraft's power supply system includes the modeling the entire system as a whole. The article presents the results of the researching of the power source to establish its required characteristics.
Keywords: power system imitator, pulse power source.
Импульсный источник питания ИПС-6000-380/110Б-60А-3и R «ФОРПОСТ» [1] используется в качестве первичного источника электроэнергии имитатора [2, 3] электрических характеристик систем электропитания (ИСЭП) космических аппаратов (КА). ИСЭП предназначен для электрических испытаний бортовой аппаратуры КА.
При моделировании ИСЭП КА требуется учитывать параметры ФОРПОСТ-а, поскольку они влияют на работу всего ИСЭП в целом. Поэтому требовалось провести исследование источника питания для установления его статических и динамических характеристик, таких как: характер пульсаций выходного напряжения, время нарастания выходного напряжения до заданного значения, величина просадки выходного напряжения при коммутации нагрузки, время переходного процесса при коммутации нагрузки, выходной импеданс системы.
Испытания проводились в лабораторных условиях с использованием блока нагрузок. К источнику питания коммутировалась различная нагрузка, затем снимались выходные величины. Измерения проводились с помощью осциллографа, амперметра и вольтметра.
После проведенных испытаний были установлены значения следующих параметров:
- Время нарастания выходного напряжения с 0 В до 100 В на холостом ходу: 155 мс.
- Время нарастания выходного напряжения с 0 В до 100 В при нагрузке 8 Ом: 200 мс.
- Частота пульсаций: 250 кГц.
- Пульсации выходного напряжения на холостом ходу: 520 мВ.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 1
- Пульсации выходного напряжения при выходном токе 12,2 А: 1,2 В.
- Пульсации выходного напряжения при выходном токе 29,4 А: 1,2 В.
- Пульсации выходного напряжения при выходном токе 41,1 А: 1,76 В.
- Просадка выходного напряжения при коммутации различной нагрузки составляла от 25 В до 40 В. Пример определения просадки выходного напряжения при коммутации нагрузки представлен на рисунке 1.
- Время переходного процесса для всех случаев коммутации нагрузки составляло порядка 8 мкс.
Рис.1. Падение выходного напряжения со 100 В при коммутации нагрузки 3,2 Ом (выходной ток 29,7 А).
Для снятия активной составляющей выходного сопротивления были измерены выходные токи и напряжения при изменении нагрузки с 20 Ом до 8 Ом (выражение 1).
1^20-^81
7 =
■^акт
|/2о-/81
= 24 мОм
(1)
где и20 и 120 - выходные напряжение и ток при нагрузке 20 Ом соответственно, и8 и 18 -выходные напряжение и ток при нагрузке 8 Ом соответственно.
Для определения полного выходного сопротивления (импеданса) источника необходимо создать переменное напряжение со стороны нагрузки, предварительно усиленное. Для этого был изготовлен инжектор (И), представляющий собой тороидальный трансформатор [4]. Структурная схема испытаний по определению выходного импеданса представлена на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема испытаний: ДТ - датчик тока; И - инжектор; ГСК - генератор синусоидальных колебаний; УС - усилитель сигнала; на осциллографе: 1 - первый канал; 2 - второй канал; С - синхронизация с ГСК по частоте; ивых - выходное напряжение ИП; 1Н - ток нагрузки; /сиг - частота сигнала ГСК
Вычисление выходного импеданса ФОРПОСТ-а производилось путем подачи на вход инжектора гармонического сигнала различной частоты с ГСК через УС и снятия выходных токов и напряжений на этих частотах с помощью осциллографа с последующим расчетом
импеданса по формуле (2). График выходного импеданса представлен на рис. 3.
Щ
2Г=Т (2)
'Г
где и и - выходные напряжение и ток на частоте/соответственно.
Выходной импеданс
Частота, Гц
Рис. 3. Выходной импеданс ИПС-6000-380/110Б-60Л-3и Я
Учитывая (1) и вид графика импеданса (рис.3) можно сделать вывод, что Форпост приближённо обладает активно-индуктивным видом импедансной частотной характеристики.
Полученные данные будут применены в дальнейшей работе по разработке ИСЭП КА, для определения параметров модели импульсного источника питания.
Библиографические ссылки
1. Источник питания стабилизированный. Модели ИПС-3000-380/110В-30А-Я, ИПС-6000-380/110В-60А-Я, ИПС-9000-380/110В-90А-Я, ИПС-12000-380/110В-120А-Я, ИПС-15000-380/110В-150А-Я. Руководство по эксплуатации. 2017. - 51 лист.
2. Мизрах Е. А. Автоматизированная система имитации электрических характеристик систем электропитания космических аппаратов / Е. А. Мизрах, Д. Н. Пойманов, Р. В. Балакирев, С. Б. Ткачев // Сибирский журнал науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева / СибГУ. - Красноярск, 2016, Вып. №3 (17), с. 702-709.
3. Пойманов Д. Н. Экспериментальные исследования имитационного комплекса для электрических испытаний электротехнических систем космических аппаратов / Д. Н. Пойманов, Р. В. Балакирев, С. Б. Ткачев, Н. В. Штабель, Е. А. Мизрах / Актуальные проблемы авиации и космонавтики, том №1 / СибГУ. - Красноярск, 2015, с. 290-292.
4. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатом-издат, 1986. — 528 с: ил.
© Зиборов Е. Д., Солодилов И. П., Шангераев Э. М., 2020
