CC BY
19
Секция
«АВТОМАТИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»
УДК 629.7.064.52
РЕГУЛИРОВАНИЕ ИНДУКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИМИТАТОРА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
С. А. Алдаев, Н. С. Наконечная, А. А. Дружинин Научный руководитель - Д. К. Лобанов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: Nakonechnaya-334@mail.ru
Рассмотрены два способа регулирования индуктивной составляющей импеданса имитатора аккумуляторной батареи путем изменения намагниченности сердечника. Приведен сравнительный анализ двух способов на основе результатов экспериментов.
Ключевые слова: имитатор аккумуляторной батареи, индуктивность, намагниченность, дроссель, эксперимент.
THE INDUCTIVE IMPEDANCE REGULATION OF STORAGE BATTERY SIMULATOR
S. A. Aldaev, N. S. Nakonechnaya, A. A. Druzhinin Scientific Supervisor - D. K. Lobanov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Nakonechnaya-334@mail.ru
Actual article describes two methods the inductive impedance regulation of storage battery simulator by changing in the magnetization of the core. The comparative analysis of two methods on basis of the experiment is presented.
Keywords: storage battery simulator, inductance, relative permeability, choking coil, experiment.
Для проведения наземных испытаний систем электропитания широко применяются имитаторы аккумуляторной батареи (ИАБ), позволяющие имитировать АБ с различными характеристиками: количество аккумуляторов в АБ, напряжение АБ, зарядно-разрядная характеристика, емкость, импеданс. Для регулирования импеданса ИАБ существуют два способа [1]: регулирование по цепи управления и регулирование по цепи нагрузки. Поскольку регулирование по цепи управления может осуществляться в диапазоне частот, не превышающем частоты среза ИАБ, то регулирование в высокочастотной области возможно только по цепи нагрузки. АБ в высокочастотной области обладает индуктивным сопротивлением [2]. Таким образом, для регулирования индуктивной составляющей импеданса ИАБ последовательно с его выходом необходимо коммутировать катушки индуктивности с требуемыми значениями индуктивности. Сложность этого метода заключается в следующем: коммутирующие устройства должны обладать высокой надежностью, низким сопротивлением (не более 1 мОм) и должны выдерживать ток порядка сотен ампер, что ограничивает использование механических коммутаторов и усложняет конструкцию электронных (для требуемого сопротивления потребуется параллельное включение нескольких десятков транзисторов).
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
В данной работе рассматривается возможность регулирования индуктивности дросселя путем изменения относительной магнитной проницаемости его сердечника.
Первый способ регулирования заключается в изменении сопротивления, шунтирующего дополнительную обмотку на сердечнике дросселя (рис. 1). Величина сопротивления задается функциональным преобразователем.
Рис. 1. Структурная схема системы регулирования индуктивности ИАБ с помощью дополнительной обмотки с программируемым сопротивлением: ИАБ - имитатор аккумуляторной батареи; ПС - программируемое сопротивление; ФП - функциональный преобразователь; Пупр - напряжение управления; Ьи - изменяемая индуктивность; Ьк - дополнительная обмотка
Второй способ регулирования магнитной проницаемости - регулирование уровня намагниченности сердечника дросселя (рис. 2). Используется дополнительная обмотка для компенсации магнитного потока, создаваемого основной обмоткой, путем создания противоположно направленного потока. Поток в свою очередь меняется за счет регулирования тока в этой обмотке.
Рис. 2. Структурная схема системы регулирования индуктивности ИАБ
с помощью обмотки: ИАБ - имитатор аккумуляторной батареи; ИП - источник питания; ДТ1 - датчик тока № 1; ДТ2 - датчик тока № 2; Кк - коэффициент компенсации; Кус - коэффициент усиления; ФП - функциональный преобразователь; иупр - напряжение управления; Ьи - изменяемая индуктивность; Ьк - обмотка компенсации
Для регулирования напряженности магнитного поля сердечника используется внешний сигнал управления и ФП. При нулевом внешнем сигнале система управления с помощью компенсирующей обмотки полностью компенсирует магнитный поток, созданный протекающим через регулируемую индуктивность током, индуктивность при этом максимальна.
Секция «Автоматика и электроника»
Был проведен эксперимент для определения функциональной зависимости изменения индуктивности для обоих рассмотренных способов регулирования (рис. 3). Дроссель изготовлен на сердечнике из феррита с относительной магнитной проницаемостью 2000.
а
б
Рис. 3. График зависимости изменения индуктивности при первом (а) и втором (б) способах
Опираясь на результаты проведенных экспериментов, можно сделать следующие выводы:
1. По представленным графикам (рис. 3, а, б) видно, что первый способ позволяет изменять индуктивность в 11 раз, второй - в 14 раз.
2. Первый способ обладает более простой реализацией, но для применения его при больших токах необходимо использовать сердечник с низким значением относительной магнитной проницаемости, что может вызвать конструктивные сложности изготовления дросселя с относительно высокой индуктивностью: требуется большее количество витков и габариты при относительно большом сечении проводника [3].
3. Второй способ полностью или частично компенсирует магнитный поток в сердечнике и позволяет использовать сердечник с высоким значением относительной магнитной проницаемости, что дает возможность уменьшить габариты и количество витков обмотки сердечника.
Библиографические ссылки
1. Мизрах Е. А. О выборе структуры имитатора первичных источников электроэнергии космических аппаратов // Вестник СибГАУ. 2002. Вып. 3.
2. Лобанов Д. К., Мацук Н. В. Исследование статических и динамических характеристик имитатора литий-ионной аккумуляторной батареи // Решетневские чтения : материалы XIX Ме-ждунар. науч. конф., посвящ. памяти генерал. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева (10-14 нояб. 2015, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. Ч. 1. С. 241-243.
3. Мелешин В. И. Транзистор. преобразовательная техника. М. : Техносфера, 2005. 632 с.
© Алдаев С. А., Наконечная Н. С., Дружинин А. А., 2017
