Научная статья на тему 'Системы электропитания космических аппаратов на основе регулируемых преобразователей с промежуточным звеном повышенной частоты'

Системы электропитания космических аппаратов на основе регулируемых преобразователей с промежуточным звеном повышенной частоты Текст научной статьи по специальности «Энергетика»

CC BY
704
138
Поделиться
Ключевые слова
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА / ЗВЕНО ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ / СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ / АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ / ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ

Аннотация научной статьи по энергетике, автор научной работы — Осипов Александр Владимирович, Шиняков Юрий Александрович, Отто Артур Исаакович, Черная Мария Михайловна

Рассмотрены способы суммирования энергии солнечной и аккумуляторной батарей с помощью инверторно-трансформаторных преобразователей с промежуточным звеном повышенной частоты, позволяющих согласовывать существенно отличающиеся уровни напряжений источников с нагрузкой. Показано, что структура с суммированием выходных напряжений инверторов в общем контуре позволяет регулировать напряжение солнечной батареи в диапазоне, достаточном для реализации режима максимального отбора мощности. Получены регулировочные характеристики преобразователя при заданной вольт-амперной характеристике солнечной батареи и различных значениях нагрузки. Определены условия наиболее энергетически выгодного распределения мощностей источников, соответствующего минимальной мощности аккумуляторной батареи и максимальной мощности солнечной батареи. Показано, что в таких системах положение рабочей точки вольт-амперной характеристики солнечной батареи зависит от сопротивления нагрузки. Сделаны выводы, обсуждены полученные результаты.

Похожие темы научных работ по энергетике , автор научной работы — Осипов Александр Владимирович, Шиняков Юрий Александрович, Отто Артур Исаакович, Черная Мария Михайловна,

The authors have considered the methods of summing the energy of solar cell and rechargeable battery by invert-transformer converters with intermediate high frequency link which allow matching sufficiently different the levels of source voltages with load. It was shown that the structure with addition of inverter output voltages in general loop allows controlling solar cell voltage in the range sufficient to implement the mode of maximum power take-off. The adjustment characteristics of the converter at specified voltage-current relationship of solar cell and different load values were obtained. The authors determined the conditions of the most energetically favorable source power distribution which corresponds to minimum power of rechargeable battery and peak power of solar cell. It was shown that in such systems the position of a set point of solar cell voltage-current relationship depends on load resistance. The authors made the conclusion and discussed the results.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Системы электропитания космических аппаратов на основе регулируемых преобразователей с промежуточным звеном повышенной частоты»

UDC 621.37

INVESTIGATION OF PASSENGER LIFT FAILURE BY THE OPERATION DATA

N.A. Shpet, O.P. Muravlev Tomsk Polytechnic University

The article is devoted to investigation of reliability of passenger lifts during operational process and obtaining quantitative failure data required to repair and improve the technical service system. The paper considers lift construction and its main elements. All elements of a passenger lift were ordered with the help of the system analysis, their subordination and relationships were determined; the structural model was built and presented as a tree of goals with hierarchical structure which determines the order of reliability calculation. Using sampling inquiry the interval censored sample considering the availability of failed and working lifts was formed. The authors studied the operational observation materials recorded in control station journals. The obtained statistical information was analyzed and distribution of failures of lift elements was introduced at all levels of the tree of goals.

Key words:

Passenger lift, hoist, asynchronous motor, operating reliability, failure, systems analysis, censored samples.

REFERENCES

1. Volkov D.P. Lifty (Lifts). Moscow, ASV Publ., 1999. 480 p.

2. Peregudov F.I., Tarasenko F.P. Osnovy sistemnogo analiza (Fundamentals of system analysis). Tomsk, NTL Publ., 2001. 396 p.

3. Lift passazhirskiy (Passenger lift). Rukovodstvo po ekspluatatsii 0601.00.00.000 RE (Operation manual 0601.00.00.000 RE). Moscow, Shcherbinskiy liftostroitelnyy zavod, 2010. 176 p.

4. Skripnik V.M., Nazin A.E., Prikhodko Yu.G., Blagoveshchen-skiy Yu.N. Analiz nadezhnosti tekhnicheskikh sistem po tsenzuri-rovannym vyborkam (Analysis of reliability of technical systems censored samples). Moscow, Radio i svyaz, 1988. 184 p.

УДК 621.311

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

А.В. Осипов, Ю.А. Шиняков, А.И. Отто, М.М. Черная

Томский университет систем управления и радиоэлектроники E-mail: ossan@mail.ru

Рассмотрены способы суммирования энергии солнечной и аккумуляторной батарей с помощью инверторно-трансформаторных преобразователей с промежуточным звеном повышенной частоты, позволяющих согласовывать существенно отличающиеся уровни напряжений источников с нагрузкой. Показано, что структура с суммированием выходных напряжений инверторов в общем контуре позволяет регулировать напряжение солнечной батареи в диапазоне, достаточном для реализации режима максимального отбора мощности. Получены регулировочные характеристики преобразователя при заданной вольт-амперной характеристике солнечной батареи и различных значениях нагрузки. Определены условия наиболее энергетически выгодного распределения мощностей источников, соответствующего минимальной мощности аккумуляторной батареи и максимальной мощности солнечной батареи. Показано, что в таких системах положение рабочей точки вольт-амперной характеристики солнечной батареи зависит от сопротивления нагрузки. Сделаны выводы, обсуждены полученные результаты.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ключевые слова:

Система электропитания космического аппарата, звено повышенной частоты, солнечная батарея, аккумуляторная батарея, экстремальное регулирование мощности.

Введение

Энергетическая эффективность систем электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА) во многом зависит от согласования уровней напряжения нагрузки с напряжениями аккумуляторной (АБ) и солнечной батареи (СБ), имеющей нелинейную вольт-ваттную характеристику (ВВХ) с ярко выраженным максимумом мощности. Применяемые в настоящее время СЭП КА построены на осно-

ве нескольких импульсных преобразователей постоянного напряжения, соединяющих СБ и АБ с нагрузкой по последовательной, параллельной (шунтовой) или последовательно-параллельной схеме, получившей наибольшее распространение [1]. В таких системах применяется экстремальное регулирование мощности (ЭРМ), заключающееся в регулировании напряжения на СБ по условию максимальной снимаемой с нее мощности. При

этом диапазон регулирования напряжения СБ привязан к напряжению нагрузки, поэтому при изменении последнего требуется индивидуальный подбор СБ с напряжением, отвечающим диапазону регулирования преобразователя. Происходящий в настоящее время в СЭП КА переход с выходного напряжения 27 В на напряжение 100 В подтверждает актуальность обозначенной проблемы [2, 3].

Одним из путей решения является применение широкодиапазонных преобразователей постоянного напряжения, способных как уменьшать, так и увеличивать выходное напряжение [4], однако при согласовании многократно отличающихся напряжений это приводит к существенному ухудшению энергетических показателей. Радикальным решением проблемы согласования напряжений первичных источников является введение в преобразователь «электронного» трансформатора на основе звена повышенной частоты [5, 6]. В этом случае уровни напряжения источников произвольно согласовываются коэффициентами трансформации, что позволяет применять первичные источники питания СБ и АБ с любыми напряжениями. При этом важным преимуществом таких инверторнотрансформаторных схем является возможность сравнительно простого суммирования энергии нескольких первичных источников, имеющих разные уровни напряжения.

Созданию инверторно-трансформаторных преобразователей энергии солнечных батарей посвящены работы [2, 3], не позволяющие произвести всесторонний анализ возможных вариантов реализации с позиций энергетической эффективности и дать четкие практические рекомендации. Настоящая работа посвящена исследованию характеристик и режимов работы инверторно-трансформаторных преобразователей при суммировании энергии источников с различающимися параметрами и выходными характеристиками.

1. Топологии инверторно-трансформаторных схем

суммирования энергии первичных источников

Основной задачей, которую необходимо решить при создании СЭП КА со звеном повышенной частоты является суммирование энергий СБ и АБ. При этом по типу суммирования выходных параметров практически все инверторно-трансформаторные преобразователи можно отнести к одной из двух основных групп: преобразователи с суммированием токов в общем узле (рис. 1, а) и преобразователи с суммированием напряжений в общем контуре (рис. 1, б).

Принцип суммирования токов реализуется схемой (рис. 1, а), имеющей параллельное включение вторичных обмоток трансформаторов и позволяющей суммировать выходные токи первичных источников. Исходя из топологии схемы, первичные источники целесообразно преобразовывать в источники тока и, соответственно, применять инверторы тока, имеющие ключи с односторонней проводимостью и двусторонней блокировкой, при

б

Рис. 1. Инверторно-трансформаторные преобразователи, суммирующие энергию первичных источников

этом режим выхода тока инвертора из узла суммирования реализуется исключением обмотки трансформатора из узла суммирования. Ввиду сложности и громоздкости преобразования источника напряжения в источник тока, и учитывая гибкость вольт-амперной характеристики (ВАХ) солнечной батареи, предлагаются варианты реализации этой схемы на инверторах напряжения на одном многообмоточном трансформаторе [3], такая схема позволяет стабилизировать напряжение на нагрузке, однако имеет узкий диапазон регулирования напряжения СБ из-за ее параллельного включения с АБ через трансформатор, что не позволяет реализовать ЭРМ. При применении преобразователей (рис. 1, б) этой проблемы не существует из-за последовательного включения источников через трансформатор, при этом суммируемыми параметрами выступают напряжения. Значение выходного напряжения преобразователя определяется суммой выходных напряжений инверторов, регулируемых фазовым способом, путем сдвига управляющих импульсов транзисторов, образующих стойки инверторов, на определенный угол [7]. При угле регулирования равном 180° выходное напряжение инвертора полностью исключается из контура суммирования и первичная обмотка соответствующего согласующего трансформатора закорачивается транзисторами инвертора. Именно применение топологии суммирования напряжений представляется авторам наиболее эффективным для реализа-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

а

к

ции СЭП КА, так как позволяет регулировать напряжение СБ и реализовать экстремальное регулирование ее мощности.

2. Анализ характеристик инверторнотрансформаторного преобразователя с суммированием напряжений СБ и АБ

При питании потребителей постоянным напряжением, что требуется для СЭП КА, на выход включается выпрямитель и структура (рис. 1, б) принимает вид (рис. 2).

Рис. 2. СЭП на основе инверторно-трансформаторных преобразователей с суммированием напряжений в общем контуре

Выходные параметры преобразователя с суммированием напряжений связаны с входными параметрами источников выражениями

т к 1сб к 1АБ

1 Н _ Л-тр СБ _ Л-тр АБ >

" УСБ - ГАБ

и н = и СБ

К,

СБ достигается при некотором значении уСБ опт, при котором напряжение на СБ уменьшается до иопт, в результате чего СБ передает в нагрузку максимальное значение мощности, что приводит к максимальному уменьшению мощности, потребляемой от АБ, и, соответственно, к максимальному уменьшению 7аб. Такой режим энергетически наиболее эффективен. Поэтому в представленной структуре предполагается следующий режим работы. Инвертор ИСБ регулирует напряжение на СБ и соответственно положение рабочей точки ее ВАХ таким образом, чтобы получить максимальную мощность, т. е. работает в режиме экстремального регулирования мощности СБ по алгоритму, аналогичному [8], а инвертор ИАБ осуществляет стабилизацию напряжения на нагрузке, обеспечивая необходимую «вольтодобавку» к напряжению, генерируемому инвертором ИСБ.

Коэффициенты трансформации в такой структуре можно рассчитать исходя из того, что каждый из первичных источников должен питать нагрузку автономно

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

К

и с

тр_СБ

К

и А

тр_АБ

(2)

Для определения регулировочных характеристик схемы суммирования напряжений необходима математическая модель СБ, приемлемую точность обеспечивает следующее выражение, описывающее ВАХ СБ [9]

Г

- + ^ЛБ (!)

^тр_СБ Ктр_ЛБ

где 1Н, ин - ток и напряжение нагрузки, 1СБ, иСБ, IАБ, иАБ - токи и напряжения источников.

Исходя из выражений (1) питание нагрузки заданным напряжением в преобразователе, построенном по этой структуре, может быть реализовано при различных соотношениях мощностей, потребляемых от первичных источников СБ и АБ. Так, при фазовом сдвиге управляющих импульсов инвертора Исб на угол аСБ^п длительность импульсов его выходного напряжения 7СБ^0, поэтому нагрузку полностью питает АБ, напряжение инвертора СБ исключено из контура суммирования, поэтому иСБ^ихх. По мере увеличения длительности импульсов напряжения /СБ инвертор ИСБ начинает генерировать напряжение в контур суммирования, что компенсируется уменьшением напряжения генерируемого инвертором ИАБ путем уменьшения 7сб, баланс мощности смещается в сторону потребления энергии от СБ. Напряжение на СБ уменьшается, но не достигает точки с максимальной мощностью ихх>иСБ>иопт, т. е. СБ по-прежнему недоиспользуется. Максимальное использование

1 -\1 - ^ І ІК

и -и„

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о

(3)

на основе которого для солнечной панели КСМ-160 с параметрами ихх=52,46 В, 1КЗ=4,78 А,

иопт=43,1 В, 1опт=4,3 А при -30 °С получены ВАХ и ВВХ, представленные на рис. 3.

Рис. 3. Характеристики фотоэлектрических панелей КСМ-160 при -30 °С

Путем решения в MathCad уравнений (1)-(3) для солнечной панели КСМ-160 с ВАХ (рис. 3) по-

60 г 50 40 30 20 10 0

UcБ, В Зн=1 25В

Ртт—Р )

Рн—2 \ ,50В тСБ

УСБ

350

300

250

200

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

150

100

50

PCБ, Вт

Т >н—2,‘ 0В Рн— 3

- ^

х-" Рн =125] В

УСБ

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 °° 0,1 0,2 0,3 0,4 О,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

350

300

250

200

150

100

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

50

0

PAБ, Вт

Рп=" 50ВГ

Р н—12 5В Рн— РтСБ

УСБ

- 50

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Рис. 4. Характеристики инверторно-трансформаторного преобразователя с суммированием напряжений при иН=100В, иАБ=24В, на панели кСМ-160 при -30 °С с коэффициентами трансформации, обеспечивающими питание нагрузки заданным напряжением Ктр_а=0,431, Ктр №=0,24

лучены регулировочные характеристики при стабилизации напряжения ин=100В, напряжении АБ ^аб=24 В, коэффициенты трансформации выбраны по условию (2), т. е. Ктр_СБ=0,431, Ктр_АБ=0,24. Характеристики представлены на рис. 4 при различных мощностях нагрузки и показывают, что при рабочих точках ВАХ СБ, близких к оптимальным, наблюдается максимальное потребление энергии от СБ и минимальное от АБ.

При этом точка /СБ опт может быть достигнута только при Рн>РтСБ и существенно зависит от мощности нагрузки, что объясняется прямой связью между током СБ и током нагрузки 7сб_опт=Кр_сб1б_оптДн. Показано, что при мощностях нагрузки менее максимальной мощности СБ, т. е. при Рн<РтСБ, в системе наблюдается избыток мощности и она не может работать в точке ВАХ СБ с максимальной мощностью. При этом на характеристиках присутствует участок с отрицательным значением мощности АБ, соответствующий отрицательным значениям 7аб, что говорит о заряде АБ избыточной мощностью через обратные диоды инвертора ИАБ. Следует заметить, что реализовать режим рекуперации энергии, т. е. заряд АБ приведенным током нагрузки можно только при условии иСБ/Ктр СБ>иАБ/Ктр АБ. При (2) это условие будет выполняться, так как в этом режиме всегда иСБ>иопт. Характеристики показывают, что заряд АБ в этом случае осуществля-

ется не максимальной мощностью СБ. Для обеспечения максимальной мощности заряда, т. е. обеспечения работы СБ в точке ВАХ с максимальной мощностью необходимо уменьшение коэффициента трансформации Ктр СБ пропорционально уменьшению сопротивления нагрузки. Так, согласно (1) работа в точке с максимальной мощностью СБ возможна только при условии

> Ктр_СБ1 опт •

(4)

Поэтому для иллюстрации режима заряда АБ максимальной мощностью коэффициент трансформации инвертора ИСБ уменьшен до значения Ктр сб=0,29, обеспечивающего этот режим при заданной минимальной нагрузке Ин=80 Ом. Соответствующие характеристики приведены на рис. 5. На характеристиках показано, что максимальное значение мощности СБ получено при параметрах 7СБ=1, 7аб=-0,47, при этом максимальная мощность СБ, равная 184 Вт, распределится следующим образом Рн=125 Вт, РАБ= -59 Вт.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Однако следует заметить, что уменьшение коэффициента трансформации ИСБ инвертора привело к сокращению интервала потребления энергии от СБ и, как следствие, завышению установленной мощности транзисторов ИСБ инвертора. В предельном случае на холостом ходу заряд АБ в схеме (рис. 2) будет практически невозможен. Поэтому

60 г

1

50 -40 -3020 -10 -

0

1

0,8

0.6

0,4

0,2

0

-0,2

-0,4

-0,6

UcБ, В

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

\ Р Н Ь 5В

Рн= 250В Рн =РшС Б

УСБ

350 300 250200150 -10050

PСБ, Вт

Рн =250] В I >н-Рг пСБ Рн-1 25В

Г

УСБ

0

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

350300250 200150100 50 0

- 50-

Уаб

Рн -250 В

' Рь РшС Б

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Р н—12 5В

УСБ

PAБ, Вт

Р? -250 В

Р Т—Р

1 Рш СБ

)

-^1 >н—1: В 5 /-х 1

УСБ

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Рис. 5. Характеристики инверторно-трансформаторного преобразователя с суммированием напряжений при иН=100В, иАБ=24 В на панели КСМ-160 при -30 °С с коэффициентами трансформации, обеспечивающими заряд АБ при максимальной мощности СБ

для систем, у которых мощность нагрузки может быть многократно меньше мощности СБ, рациональнее использовать инверторно-трансформаторные преобразователи с дополнительным каналом передачи энергии от СБ к АБ через преобразователь постоянного напряжения или звено повышенной частоты. Принципы работы таких преобразователей будут аналогичны описанным, а коэффициенты трансформации при этом могут быть рассчитаны по (2) и смогут обеспечивать приемлемую габаритную мощность транзисторов.

Для верификации аналитически полученных результатов проведено моделирование в среде Ог-Cad9.2 при питании нагрузки через LC фильтр с параметрами L=500 мкГн С=100 мкФ и напряжениях ин=100 В, иАБ=24 В, использовалась модель КСМ-160 с ВАХ рис. 3. Рассмотрено два случая Рн>РтСБ при Ин=40 Ом, Рн=250 Вт и Рн<Ртсв при Ин=80 Ом, Рн=125 Вт. на рис. 6, а, б приведены параметры при расчете согласно условию (2) на рис. 6, в, г при Ктр сб=0,29.

Результаты моделирования сведены в таблицу и подтверждают выводы, полученные аналитическим путем, незначительные расхождения значений (таблица) со значениями зависимостей (рис. 4, 5) объясняются потерями мощности элементами, заданными при моделировании, и точностью вычисления ВАХ СБ.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таблица. Параметры инверторно-трансформаторного преобразователя в точке с максимальной мощностью ВАХ СБ (в числителе - результатыы моделирования, в знаменателе - данные аналитического расчета)

Ктр СБ Рн, Вт ГСБ 7аб РСБ, Вт Раб, Вт 11сб, В

0,43 250 0,71/0,75 0,3/0,26 180,5/184 71,6/66 42,7/43,1

125 1 / 1 -0,12/-0,12 142/ 141,8 -15/-16,8 48,3/48,6

0,29 250 0,48/0,51 0,3/0,26 179,1/ 184 72,2/66 43,3/43,1

125 0,97/1,00 -0,41/-0,47 181,2/184 -49,8/59 43,7/43,1

Заключение

Применение в системах электропитания космических аппаратов инверторно-трансформаторных преобразователей с суммированием напряжений общим контуром позволяет согласовывать многократно отличающиеся уровни напряжений нагрузки и источников и регулировать напряжение СБ от холостого хода до значения, ограниченного током нагрузки. Получены регулировочные характеристики мощностей источников, показывающие возможность реализации ЭРМ СБ.

Структура преобразователя с суммированием напряжений позволяет реализовать заряд АБ путем рекуперации приведенного тока нагрузки через обратные диоды. При этом для обеспечения заряда АБ при максимальной мощности СБ необхо-

55В

-55В

250В

0

-250В

-Ии

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ии

55В

И вых

-1т.

-55В

250В

о

-250В^

9,95 9,96 9,97 9,98 9,99 г, мс 9,95

а Рн=250 Вт, Ктр_сБ=0,43

Иисб — ~ИиАБ ~

Ив ых 1т

9,96 9,97 9,98 9,99 г, мс

б Рн=125 Вт, Ктр_сБ=0,43

55В

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

-55В

300В

ИисБ

• И

55В

_тт

-300В

-55В

300В

-300В

=Ии

Ии

9,95 9,96 9,97 9,98 9,99 г, мс 9,95 9,96 9,97 9,98 9,99 г, мс

в Рн-250 Вт, Ктр_сБ=0,29 г Рн=125 Вт, Ктр_сБ=0,29

Рис. 6. Результатыы моделирования инверторно-трансформаторного преобразователя с суммированием напряжений источников энергии

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

димо проектировать трансформатор ИСБ по условию (4), ограничивающему минимальный ток нагрузки.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашения № 14.B37.21.0162,14.B37.21.0420 и 14.B37.21.1493

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Соустин Б.П., Иванчура В.И., Чернышев А.И., Исляев Ш.н. Системы электропитания космических аппаратов. - новосибирск: ВО «наука». Сибирская издательская фирма, 1994. - 318 с. Поляков С.А., Чернышев А.И., Эльман В.О., Кудряшов В.С. Структурная схема и схемотехнические решения комплексов автоматики и стабилизации СЭП негерметичного геостационарного КА с гальванической развязкой бортовой аппаратуры от солнечных и аккумуляторных батарей // Электронные и электромеханические системы и устройства: сб. трудов нПЦ «Полюс». - Томск, 2001. - С. 42-48.

Система электропитания космического аппарата: пат. 2396666 Рос. Федерация № 2009124704/09, заявл. 29.06.2009, опубл. 10.08.10, Бюл. №22. - 8 с.

Осипов А.В., Шурыгин Ю.А., Шиняков Ю.А., Отто А.И., Черная М.М. Сопоставительный анализ энергетической эффективности преобразования энергии солнечной батареи преобразователями постоянного напряжения // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2013. - № 1 (27). - Ч. 1. - С. 14-20.

Кобзев А.В. Многозонная импульсная модуляция. Теория и применение в системах преобразования параметров электрической энергии. - новосибирск: наука, 1979. - 304 с.

Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 184 с. Регулятор напряжения с промежуточным высокочастотным преобразованием: пат. 754635 Рос. Федерация

№ 2480779/24-07; заявл. 26.04.77; опубл. 07.08.80, Бюл. № 29. - 8 с.

Шиняков Ю.А., Шурыгин Ю.А., Осипов А.В., Аржанов В.В., Теущаков О.А. Автономная фотоэлектрическая энергетическая установка // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 320. - № 4. - С. 133-138.

Шиняков Ю.А., Шурыгин Ю.А., Аркатова О.Е. Повышение энергетической эффективности автономных фотоэлектрических энергетических установок // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2010. - № 2 (22). - Ч. 2. - С. 102-107.

Поступила 24.09.2013 г.

0

0

0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0

0

0

1.

UDC 621.311

POWER SUPPLY SYSTEMS OF SPACECRAFTS BASED ON CONTROLLED CONVERTERS WITH INTERMEDIATE HIGH FREQUENCY LINK

A.V. Osipov, Yu.A. Shinyakov, A.I. Otto, M.M. Chernaya Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics

The authors have considered the methods of summing the energy of solar cell and rechargeable battery by invert-transformer converters with intermediate high frequency link which allow matching sufficiently different the levels of source voltages with load. It was shown that the structure with addition of inverter output voltages in general loop allows controlling solar cell voltage in the range sufficient to implement the mode of maximum power take-off. The adjustment characteristics of the converter at specified voltage-current relationship of solar cell and different load values were obtained. The authors determined the conditions of the most energetically favorable source power distribution which corresponds to minimum power of rechargeable battery and peak power of solar cell. It was shown that in such systems the position of a set point of solar cell voltage-current relationship depends on load resistance. The authors made the conclusion and discussed the results.

Key words:

Power supply system of a spacecraft, high frequency link, solar cell, rechargeable battery, extreme power control.

REFERENCES

1. Soustin B.P., Ivanchura V.I., Chernyshev A.I., Islyaev Sh.N. Sistemy elektropitaniya kosmicheskikh apparatov (Spacecraft power supply system). Novosibirsk, Nauka, 1994. 318 p.

2. Polyakov S.A., Chernyshev A.I., Elman V.O., Kudryashov V.S. Strukturnaya skhema i skhemotekhnicheskie resheniya komplek-sov avtomatiki i stabilizatsii SEP negermetichnogo geostatsio-narnogo KA s galvanicheskoy razvyazkoy bortovoy apparatury ot solnechnykh i akkumulyatornykh batarey (The block diagram and schematic solution of complex automation and stabilization of the power supply of the leaky geostationary spacecraft with electrically isolated from the on-board equipment and solar batteries). Elektronnye i elektromekhanicheskie sistemy i ustroystva. Sbor-nik trudov (Electron and electromechanical systems and devices). Tomsk, Polyus, 2001. pp. 42-48.

3. Kudryashov V.S., Elman V.O., Nesterishin M.V., Gordeev K.G., Gladushchenko V.N., Khartov V.V., Kochura S.G., Soldaten-ko V.G., Melnikov N.V., Kozlov R.V. Sistema elektropitaniya kosmicheskogo apparata (Electric power supply system of space vehicle). Patent RF, no. 2009124704/09, 2010.

4. Osipov A.V., Shurygin Yu.A., Shinyakov Yu.A., Otto A.I., Chernaya M.M. Sopostavitelnyy analiz energeticheskoy effektivnosti preobrazovaniya energii solnechnoy batarei preobrazovatelyami postoyannogo napryazheniya (The comparative analysis of the energy conversion efficiency of solar energy by DC converters). Do-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

klady Tomskogo gosudarstvennogo universiteta sistem upravleni-ya i radioelektroniki (Reports of Tomsk Sate University of control systems and radioelectronics), 2013. 1 (27), pp. 14-20.

5. Kobzev A.V. Mnogozonnaya impulsnaya modulyatsiya. Teoriya i primenenie v sistemakh preobrazovaniya parametrov elektriches-koy energii (Theory and application systems convert electric energy parameters). Novosibirsk, Nauka, 1979. 304 p.

6. Rozanov Yu.K. Poluprovodnikovyepreobrazovateli so zvenompo-vyshennoy chastity (Semiconductor converters with link of the increased frequency). Moscow, Energoatomizdat, 1987. 184 p.

7. Zeman S.K., Kobzev A.V., Shak Yu.M. Regulyator napryazheniya s promezhutochnym vysokochastotnym preobrazovaniem (The voltage controller with the intermediate high-frequency conversion). Patent RF, no. 754635, 1980.

8. Shinyakov Yu.A., Shurygin Yu.A., Osipov A.V., Arzhanov V.V., Teushchakov O.A. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2012. 320, 4, pp. 133-138.

9. Shinyakov Yu.A., Shurygin Yu.A., Arkatova O.E. Povyshenie en-ergeticheskoy effektivnosti avtonomnykh fotoelektricheskikh energeticheskikh ustanovok (Increase the energy efficiency of autonomous photovoltaic power systems). Doklady Tomskogo gosu-darstvennogo universiteta sistem upravlenija i radiojelektroniki (Reports of Tomsk Sate University of control systems and radioelectronics), 2010. 2 (22), pp. 102-107.