CC BY
58Решетнеескцие чтения. 2015
3
-3 1- 1 -1-
Угол поворота,угловые градусы
Рис. 2. Зависимость выходных напряжений Холла ПХ от поворота вала синусно-косинусного ДУП малой точности при токе питания 1 мА и длине соединительной линии 20 м
Библиографические ссылки
1. Кобус А., Тушинский Я. Датчики Холла и маг-ниторезисторы / пер. с польск. В. И. Тихонова, К. Б. Макидонской ; под ред. О. К. Хомерики. М. : Энергия, 1971. 352 с.
2. Вевюрко И. А. Прецизионный электропривод с интерферометрическим измерителем перемещений и цифровым программным управлением // Труды ВНИИЭМ. Т. 78. С. 5-33.
3. Опыт разработки сканирующего устройства видеоспектрометра ОМЕГА с уменьшением его габаритов / Э. И. Рожавский, П. П. Моисеев, В. А. Котцов // Вопросы миниатюризации в современном космическом приборостроении : сб. докл. сем. ИКИ РАН. М. : ИКИ РАН, 2005. С. 104-111.
4. Применение малогабаритных датчиков углового положения в сканирующих устройствах космического назначения / П. П. Моисеев, Э. И. Рожавский, А. П. Драпезо // Известия ОрелГТУ. Сер. Машиностроение. Приборостроение. Орел : ОрелГТУ, 2006. № 1. С. 15.
5. Рожавский Э. И., Моисеев П. П. Прецизионные оптико-механические сканирующие устройства системы дистанционного зондирования МСУ-ГС //
Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов : сб. докл. сем. ИКИ РАН. М. : ИКИ РАН, 2009. C. 503-509.
6 Моисеев П. П. Самокалибрующийся датчик углового перемещения на эффекте Холла // Датчики и системы. 2010. № 2. С. 31-36.
References
1. Kobus A., Tushinskiy Ya. Datchiki Kholla i mag-nitorezistory [Hall sensors and magnetoresistors]. Moscow, Energiya, 1971, 352 p.
2. Vevyurko I. A. Pretsizionnyy elektroprivod s inter-ferometricheskim izmeritelem peremeshcheniy i tsifrovym programmnym upravleniem [Precision electric interfer-ometric displacement meter, and numerically controlled]. Tr. VNIIEM. Vol. 78. p. 5-33 (In Russ.)
3. Rozhavskiy E. I., Moiseev E. I., Kottsov V. A. Opyt razrabotki skaniruyushchego ustroystva videospektro-metra OMEGA s umen'sheniem ego gabaritov [Experience in the development of scanning devices of the OMEGA imaging spectrometer with the decrease of its dimensions]. Voprosy miniatyurizatsii v sovremennom kosmicheskom priborostroenii. Sb. dokl. sem. IKI RAN. Moscow, IKI RAN, 2005, p. 104-111. (In Russ.)
4. Moiseev P. P., Rozhavskiy E. I., Drapezo A. P. Primenenie malogabaritnykh datchikov uglovogo poloz-heniya v skaniruyushchikh ustroystvakh kosmicheskogo naznacheniya [Application of compact angular position sensors in scanning devices for space applications]. Izves-tiya OrelGTU. Ser. Mashinostroenie. Priborostroenie. Orel: OrelGTU, 2006, no 1, p. 15. (In Russ.)
5. Rozhavskiy E. I., Moiseev P. P. Sovremennye prob-lemy opredeleniya orientatsii i navigatsii kosmicheskikh apparatov [Precision optical-mechanical scanning device system for remote sensing of MSU-GS]. Sb. dokl. sem. IKI RAN. Moscow, IKI RAN, 2009, p. 503-509 (In Russ.)
6. Moiseev P. P. Samokalibruyushchiysya datchik uglovogo peremeshcheniya na effekte Kholla [Selfcalibra-tion of the angular movement sensor on the Hall effect] Datchiki i sistemy, 2010, no 2, p. 31-36 (In Russ.)
© Моисеев П. П., Алымов В. Б., Нечушкин И. И.,
Власова Е. Г., 2015
УДК 621.311
РЕЗОНАНСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ*
А. В. Осипов, Ю. А. Шиняков, М. М. Черная, А. А. Ткаченко
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 40. Е-таП: cmm91@inbox.ru
Рассмотрены варианты реализации резонансных стабилизаторов напряжения с однополярным возбуждением контура для систем электропитания космических аппаратов. Показаны преимущества преобразователя с последовательным резонансным контуром.
Ключевые слова: система электропитания космического аппарата, солнечная батарея, резонансные преобразователи, мягкая коммутация транзисторов.
*Работа выполнена в рамках ПНИ-6/15 (раздел 07.08) «Исследование и разработка энергогенерирующих электронакопительных и энергопреобразующих средств для создания контрольно-испытательной аппаратуры автономных объектов наземного, космического и подводного базирования».
Космическое и специальное электронное приборостроение
RESONANT CONVERTERS OF SOLAR BATTERIES ENERGY
A. V. Osipov, Yu. A. Shinyakov, M. M. Chemaya, A. A. Tkachenko
Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics 40, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation. E-mail: cmm91@inbox.ru
Options of creating a resonant voltage stabilizer with unipolar excitement of a contour for power supply systems of space crafts are considered. Advantages of the converter on the basis of a series resonant circuit are shown.
Keywords: resonant converters, solar battery, power supply system of a spacecraft, soft-switching technology.
Совершенствование систем электропитания космических аппаратов во многом связано с повышением их энергетических характеристик, в первую очередь КПД и массогабаритного показателя. При этом улучшение характеристик преобразователей энергии солнечной батареи (СБ), в частности, применяющегося в настоящее время шунтового преобразователя [1], сдерживается «жестким» режимом переключения силового транзистора, что вызывает большие динамические потери и ограничивает рабочую частоту, определяющую массогабаритный показатель. В этой связи применение резонансных преобразователей [2], транзисторы которых переключаются в «мягком» режиме, может существенно улучшить энергетическую эффективность системы электропитания.
Схемотехнически наиболее просты варианты реализации резонансных преобразователей с однополяр-ным возбуждением контура, представленные на рисунке. В схеме с параллельным резонансным контуром (см. рисунок, а) энергия СБ с помощью ключей К1,
К2 преобразуется в однополярные импульсы тока 1к с частотой, равной резонансной частоте параллельного контура, состоящего из дросселя Lр и конденсатора Cр. Возникающие в параллельном контуре гармонические колебания обеспечивают синусоидальное напряжение конденсатора ЦСр, в моменты переключения ключей равное нулю, что минимизирует динамические потери. Напряжение конденсатора после выпрямления и фильтрации поступает на нагрузку Ян. Выходное напряжение в этой схеме равно удвоенному напряжению СБ, однако при необходимости согласование уровней напряжения СБ и нагрузки может быть легко реализовано трансформатором [3]. Рабочая точка вольт-амперной характеристики (ВАХ) солнечной батареи находится на ветви постоянного напряжения, поэтому выходное напряжение стабильно даже при больших колебаниях нагрузки. Главной проблемой является дрейф напряжения СБ при изменении ее температуры, что требует глубокого регулирования параметров преобразователя [4].
Lвх К1
СБ
К2
Cр Ч Lр
. _р j
Lф _rrm_
*
Cф
+ о
К1
СБ
Cвх
Lр
_rm_
К2
/ =к
Cр
*
Lф
Го
R
Н
Н
а б
Резонансные преобразователи и диаграммы их работы с параллельным (а) и последовательным (б)
резонансным контуром
Решетневские чтения. 2015
Решить проблему зависимости от напряжения СБ могут схемы, работающие на токовой ветви ВАХ, поэтому рассмотрена резонансная схема с последовательным контуром (см. рисунок, б). Схема формирует однополярные импульсы напряжения Цк путем чередования интервала передачи напряжения на контур при открытом ключе К1 и интервала закорачивания контура ключом К2.
Синусоидальная форма тока контура 1Ьр позволяет переключать ключи в нуле тока с минимальными потерями. Так как преобразователь работает на токовой ветви ВАХ, ток контура 1Ьр стабилен по амплитуде и фактически не зависит от нагрузки, а соответственно, стабильно и выходное напряжение, снимаемое с резонансного конденсатора Ср. Значение выходного напряжения определяется соотношением ивых = 21сб-Р, где р - волновое сопротивление контура.
Следовательно, с помощью параметров резонансного контура можно произвольно согласовать уровень тока солнечной батареи 1СБ с требуемым значением выходного напряжения без применения трансформатора.
Таким образом, схема на основе последовательного контура обеспечивает не только «мягкую» коммутацию транзисторов, но и параметрическую стабилизацию выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки и напряжения СБ.
Библиографические ссылки
1. Лесных А. Н., Сарычев В. А. Исследование высоковольтных систем электропитания космических аппаратов со стабилизаторами напряжения вольтодо-бавочного типа // Вестник СибГАУ. 2006. № 6 (13). С. 63-66.
2. Обеспечение благоприятного переключения транзисторов инвертора тока в преобразователях со звеном повышенной частоты / А. В. Осипов, Ю. А. Шиняков, А. И. Отто, М. М. Черная, А. А. Тка-
ченко // Известия Томского политехи. ун-та. 2015. Т. 326, № 4. С. 138-145.
3. Chernaya M. M., Shinyakov Yu. A., Osipov A. V. High-voltage power supply system of low-orbit spacecraft // Proceedings of the 16th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM 2015). Erlagol, 2015. P. 502-507.
4. Сопоставительный анализ энергетической эффективности преобразователей энергии солнечной батареи преобразователями постоянного напряжения / А. В. Осипов, Ю. А. Шурыгин, Ю. А. Шиняков, А. И. Отто, М. М. Черная // Доклады ТУСУРа. 2013. № 1(27). С. 14-19.
References
1. Lesnykh A. N., Sarychev V. A. [The research of high-voltage power supply systems for spacecrafts with boost converter]. Vestnik SibGAU. 2006, no. 6(13), p.63-66.
2. Osipov A. V., Shinyakov Yu. A., Otto A. I., Chernaya M. M., Tkachenko A. A. [Power supply systems of space crafts based on controlled converters with intermediate high frequency link]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2015, Vol. 326, no. 4, p. 138-145 (In Russ.)
3. Chernaya M. M., Shinyakov Yu. A., Osipov A. V. [High-voltage power supply system of low-orbit spacecraft]. Proceedings of the 16th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM2015). Erlagol, 2015, p. 502-507. (In Eng.)
4. Osipov A. V., Shurygin Yu. A., Shinyakov Yu. A., Otto A. I., Chernaya M. M. [The comparative analysis of the energy conversion efficiency of solar energy by DC converters]. Doklady TUSURa. 2013, no. 1(27), p. 14-19/ (In Russ.)
© Осипов А. В., Шиняков Ю. А., Черная М. М., Ткаченко А. А., 2015
УДК 629.78.051:681.3
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯЗЫКОВ ГРАФИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
А. В. Пичкалев
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: al-mail@iss-reshetnev.ru.
Для разработки программного обеспечения бортовой аппаратуры требуется более быстрый и надежный способ, чем классическое программирование по исходным данным. Графическое программирование дает возможность принципиально иной разработки программного обеспечения.
Ключевые слова: графическое программирование, гибридный язык программирования, ДРАКОН.
