ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ С ЗАДАННОЙ СКОРОСТЬЮ НАРАСТАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 681.5.044

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ С ЗАДАННОЙ СКОРОСТЬЮ НАРАСТАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

И. П. Солодилов, Е. Д. Зиборов 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: enis-home@mail.ru

Исследуемый специализированный источник питания (СИП) используется для проведения испытаний бортовой аппаратуры космических аппаратов. В статье приведены результаты по разработке алгоритма включения СИП для воспроизведения различных скоростей нарастания выходного напряжения.

Ключевые слова: специализированный источник питания, имитатор системы электропитания космического аппарата, разработка алгоритма, рассеиваемая мощность.

RESEARCH OF THE SPECIALIZED POWER SUPPLY WITH THE REGULATED

SPEED OF OUTPUT VOLTAGE

I. P. Solodilov, E. D. Ziborov Scientific supervisor - E. A. Mizrah*

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail: enis-home@mail.ru

The specialized power source (SPS) is used to test spacecraft onboard equipment. The article presents the results of the development of an algorithm for enabling SPS to reproduce various slew rate of output voltage.

Keywords: specialized power source, simulator of the spacecraft's power supply system, algorithm development.

Введение. Исследуемый специализированный источник питания (СИП) представляет собой имитатор системы электропитания космического аппарата [1]. Имитаторы систем электропитания (СИП) космических аппаратов (КА) применяются для проведения испытаний бортовой аппаратуры. Одним из параметров, влияющих на работоспособность бортовой аппаратуры, является скорость нарастания напряжения [2]. В статье приведены результаты исследования параметров работы СИП, на основании которых был выработан алгоритм включения СИП для воспроизведения различных скоростей нарастания выходного напряжения.

СИП состоит из блока импульсных стабилизаторов напряжения (ИСН) и непрерывного стабилизатора напряжения (НСН) (рис. 1). Регулируемый и нерегулируемый ИСН включены последовательно. НСН выполнен по схеме компенсационного стабилизатора напряжения (КСН) [3]. Одним из составляющих блоков КСН является регулирующий элемент (РЭ). В СИП регулирующий элемент состоит из блока транзисторов [4], включенных параллельно. При этом на эмиттерах РЭ формируется выходное напряжение СИП, поступающее на нагрузку, а на коллекторах - напряжение с блока ИСН.

Процесс включения регулируемого ИСН и НСН происходит после стабилизации напряжения на выходе нерегулируемого ИСН. В ходе испытаний управляемого ИСН было выявлено, что

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 1

скорость нарастания напряжения на выходе регулируемого ИСН лежит в пределах от 0.4 до 0.7 В/мс и имеет линейный характер. При этом, согласно требованиям к СИП, скорость нарастания напряжения на нагрузке должна регулироваться в пределах от 0.01 до 20 В/мс. Номинальное выходное напряжение на выходе СИП - 100 В.

Рис. 1. Структурная схема СИП

Исходя из вышеперечисленных проблем, были сформулированы требования к разрабатываемому алгоритму:

1. Алгоритм должен описывать последовательность действий в зависимости от выбранной скорости нарастания выходного напряжения.

2. В результате выполнения алгоритма РЭ не должен входить в насыщение при высоких скоростях нарастания выходного напряжения.

3. В результате выполнения алгоритма мощность [5], рассеиваемая РЭ, не должна превышать заданную.

Алгоритм. Для определения момента включения НСН для выбранной скорости нарастания выходного напряжение используются следующее неравенство (1):

¿/ис-^тек . м < £НС (1)

^тек ^О а

где ^ис - напряжение стабилизации ИСН; итек - напряжение на выходе ИСН в данный момент времени; Дt - время, прошедшее с начало включения регулируемого ИСН; Унс - напряжение стабилизации НСН; а - выбранная скорость нарастания выходного напряжения; и0 -напряжение на выходе нерегулируемого ИСН;

Для снижения рассеиваемой мощности был выбран режим ступенчатого нарастания напряжения на выходе ИСН. После проведения дополнительных исследований ИСН было определено, что данный режим может использоваться только для низких скоростей нарастания выходного напряжения (а < 0.05 В/мс). Амплитуда А и количество ступеней N выходного напряжения ИСН рассчитывается исходя из выбранной скорости нарастания НСН - а (2), значения стабилизации - Унс и продолжительности ступени - (3).

А = гс-а (2)

^ = ^ (3)

В случае если рассчитанное количество ступеней не является целым числом, то амплитуду последней ступени нужно увеличить на недостающее значение (4).

М№= иис-(и0+А-Ю (4)

На рис. 2 показана блок-схема алгоритма.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма

Разработанный алгоритм включения СИП обеспечивает снижение рассеиваемой мощности на РЭ, а также исключает выход РЭ из активного режима при высоких скоростях нарастания.

Библиографические ссылки

1. Мизрах, Е.А. Автоматизированная система имитации электрических характеристик систем электропитания космических аппаратов / Мизрах Е.А., Пойманов Д.Н., Балакирев Р.В., Ткачев С.Б. // Сибирский журнал науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева / СибГУ.- Красноярск, 2016. - Вып.№3 (17). - С. 702-709.

2. Мизрах, Е.А. Методика оценки эффективности имитаторов первичных источников электроэнергии космических аппаратов / Ткачев С.Б., Мизрах Е.А. // Решетневские чтения : материалы XIV Междунар. науч. конф. (10-12 ноября 2010, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ.ред. Ю. Ю. Логинова; СибГАУ. - Красноярск, 2010. - С. 175-176.

3. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры / Найвельт Г.С., Мазель К.Б., Хусаинов Ч.И. и др.;М.: Радио и связь, 1985. 576 с.

4. 2SD2488 [Электронный ресурс] : product specification / SavantIC Semiconductor. - Режим доступа: http://www.svntc.com/TPDF/2714.pdf (дата обращения: 12.3.2020).

5. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи : учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов "Электротехника, электромеханика и электротехнологии", "Электроэнергетика", "Приборостроение" / Л. А. Бессонов. - 11-е изд., испр. и доп. - Москва : Гардарики, 2007. - 701 с.

© Солодилов И. П., Зиборов Е. Д., 2020