Проблемы проектирования автоматизированных испытательных комплексов систем электропитания космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Решетневскуе чтения. 2013

УДК 621.314

ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

А. Г. Юдинцев

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники Россия, 634034, Томск, ул. Белинского, 53. E-mail: yudintsev-anton@mail.ru

Предложенный разработанный комплекс позволяет отрабатывать сеансное расписание нагрузки в автоматическом и ручном режимах, формирует динамические и статические режимы нагрузок, позволяет исследовать быстродействие и надежность регуляторов системы электропитания. Входящие в состав комплекса имитаторы солнечной и аккумуляторной батарей обеспечивают формирование вольт-амперных характеристик (ВАХ) бортовых источников первичной энергии.

Ключевые слова: космический аппарат, система электропитания, автоматизированный испытательный комплекс, комплекс имитации нагрузки, имитатор солнечной батареи, имитатор аккумуляторной батареи.

DEVELOPMENT PROBLEMS OF AUTOMATED CONTROL SYSTEM FOR SPACECRAFTS POWER SYSTEMS

A. G. Iudintsev

The research institute of automatics and electromechanics of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics 53, Belinskogo str., Tomsk, 634034, Russia. E-mail: yudintsev-anton@mail.ru

The proposed system allows to work out a session schedule load in automatic and manual modes, generates dynamic and static loading regimes, allows to study the performance and reliability of regulators of a power system. Part of the complex of solar simulators and rechargeable batteries ensure the formation of the current-voltage characteristics of board sources ofprimary energy.

Keywords: spacecraft, power system, automated control system, load simulator, solar battery simulator, accumulator battery simulator.

Очевидным является то, что система электропитания космического аппарата (СЭП КА) - это одна из самых важных систем, обеспечивающих надёжное функционирование спутника на орбите. Среднесуточная мощность СЭП современных КА превышает 10 кВт, при этом характер нагрузок может быть постоянным, импульсным и частотно регулируемым (гармоническая синусоидальная нагрузка). Как отмечалось ранее [1; 2], подключение бортовых первичных источников энергии (ПИЭ) - солнечных и аккумуляторных батарей, бортовой полезной и служебной нагрузок в полном объёме при проведении наземных испытаний затруднено ввиду очевидных причин: отсутствие энергии солнечного потока, аналогичной энергии в космическом пространстве, например на геостационарной орбите, невозможность задания в любой момент времени необходимой точки на ВАХ аккумуляторной и солнечной батарей, а также отсутствие возможности подключения всей нагрузки СЭП с учетом её динамики и вышеуказанной мощности при работе в длительном режиме.

Решением этой проблемы является создание специализированных имитирующих комплексов, обладающих ВАХ бортовых солнечной и аккумуляторной батарей. Необходимой также является разработка комплекса имитации нагрузок для отработки сеансно-го расписания потребляемой мощности в автоматиче-

ском и ручном режимах, формирования нагрузочных токов в динамическом и статическом режимах, исследования быстродействия и надежности регуляторов СЭП, измерения выходного импеданса СЭП в функции от частоты и оценки качества стабилизации выходного напряжения. Кроме того, так как выходная мощность современных СЭП КА постоянно растет, то важной задачей при проведении длительных (несколько суток) наземных испытаний является реализация энергосберегающего режима, позволяющего направить ток, протекающий по выходным шинам СЭП в питающую трехфазную сеть, а не рассеивать мощность на активных сопротивлениях.

С целью решения актуальной проблемы разработан автоматизированный испытательный комплекс (см. рисунок), содержащий имитаторы бортовых источников питания (блок имитации аккумуляторных батарей - БИАБ, имитатор батареи солнечной - ИБС), а также комплексы имитации нагрузок (имитатор нагрузки - ИН, имитатор переменной частотной (синусоидальной) нагрузки - ИПЧН). Имитационные комплексы управляются дистанционно по Ethernet сети. С помощью программно-аппаратного комплекса автоматизированной системы контроля (АСК) можно задавать необходимый нагрузочный профиль (время-токовая характеристика), вести протокол испытаний, проводить диагностику состояния имитационной и

Контроль и испытания ракетно-космической техники

энергопреобразующей аппаратуры (ЭПА). Следует отметить, что имитаторы в составе АСК позволяют полностью автоматизировать процесс испытаний. Для обеспечения аппаратной и программной стыковки имитационных блоков с АСК каждый имитатор содержит процессорную плату.

ÜJL Ü1L HjJL Ди ЛЛ

к тГ Сеть 380 В И U

Структурная схема автоматизированного испытательного комплекса

Библиографические ссылки

1. Пат. 75755 РФ. Имитатор нагрузок для испытания систем электроснабжения космических аппаратов / В. Н. Мишин, О. В. Бубнов, В. А. Пчельников, А. Г. Юдинцев, В. Л. Иванов, О. В. Патрахина. 2008. Бюл. № 23.

2. Юдинцев А. Г. Нагрузочные устройства для испытаний систем электропитания космических аппаратов // Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 307. № 6. С. 126-130.

References

1. Patent 75755 RF. Imitator nagruzok dlya ispy-taniya system elektrosnabjeniya kosmicheskih apparatov / V. N. Mishin, O. V. Bubnov, V. A. Pchelnikov, A. G. Yudintsev, V. L. Ivanov, O. V. Patrahina. 2008. Byul. № 23.

2. Yudintsev A. G. Nagruzochnye ustroistva dlya is-pytanyi system elektropitaniya kosmicheskih apparatov // Izvestiya Tomskogo politehnicheskogo universiteta. 2005. T. 307. № 6, pp. 126-130.

© Юдинцев А. Г., 2013