Научная статья на тему 'Улучшение динамических характеристик функционального преобразователя для имитатора солнечных батарей'

Улучшение динамических характеристик функционального преобразователя для имитатора солнечных батарей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
129
57
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Штабель Н.В., Балакирев Р.В., Мизрах Е.А.

Обеспечено улучшение качества имитации характеристик солнечной батареи за счёт улучшения динамических характеристик функционального преобразователя в имитаторе солнечных батарей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Улучшение динамических характеристик функционального преобразователя для имитатора солнечных батарей»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

ние ип или ток 1п) описывается выражением при четном числе плеч п

Кп - ТпКп-\ + Кп-2 =

(3)

где Ti иммитанс /-го плеча (сопротивление Т для нечетных / и проводимость У для четных /).

Начальными условиями алгоритма вычисления Кп являются значения К0 = 1 при п = 0 и К1 = Т1 при п = 1.

Впервые доказано, что резонансная частота ю0 определяется из выражения

ЯС

(4)

п п—2 п

п—1 п—3 п —1

Кп - 1 + X 2ук + X X +..., (1)

/-1 /-1 р -к+1 к-/+1 к-/+1 q - р+1

где / - 2Ь —1; Ь - 1,2,3,...,0,5п,

а для цепных структур (ЦС) с нечетным числом плеч п

п—1,

Кп -Хт + X +..., (2)

/-1 /-1, р-к+1 к-/+1

где Ь - 1,2,3,...,0,5(п +1) для ЦС с нечетным числом плеч п .

Соотношения (1) и (2) приводят к рекуррентной формуле для вычисления ФП

Для вычисления коэффициента кп и частот квазирезонанса ю0 у четырех видов п-плечих ЦС (рис. 2) была разработана программа. При задании числа плеч, сопротивления и емкости элементов, программа подсчитывает коэффициенты кп ЦС и соответствующие этим коэффициентам частоты квазирезонанса ю0, которые отображаются на окне просмотра.

Библиографические ссылки

1. Новицкий П. В., Кнорринг В. Г., Гутников В. С. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л. : Энергия. 1970. 424 с.

2. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л. : Энергоатомиздат. 1988. 304 с.

3. Гулин А. И. Диагностика измерительных преобразователей и устройств связи с неоднородной цепной структурой // Контроль. Диагностика. 2010. № 11. С. 69-72.

4. Кольцов А. А., Гулин А. И. Коэффициенты преобразования цепных трехполюсных структур // Изв. Вузов СССР - Приборостроение, 1975. № 9. С. 31-34.

© Терехина Е. С., Панькова Е. С., 2012

к

п

УДК 629.7.064.52

Н. В. Штабель, Р. В. Балакирев, Е. А. Мизрах Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

УЛУЧШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ИМИТАТОРА СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ

Обеспечено улучшение качества имитации характеристик солнечной батареи за счёт улучшения динамических характеристик функционального преобразователя в имитаторе солнечных батарей.

В настоящее время к возможностям имитаторов солнечных батарей (ИБС) предъявляются высокие требования, как к возможностям воспроизведения вольтамперной характеристики (ВАХ) солнечной батареи (БС), так и к имитации динамических характеристик БС.

Требования к заданию ВАХ заключаются в высокой точности воспроизведения ВАХ (обычно в диапазоне ±1 % от заданных), а также в возможности задания различных ВАХ и изменения ВАХ в процессе работы. Такие возможности позволяют более широко использовать ИБС для проверки различных критических режимов работы энергопреобразующего оборудования космических аппаратов, которые возникают при частичном или полном затенении БС, выходе части элементов БС из строя и т. д., что характеризуется изменением ВАХ БС. Также произвольно задаваемая ВАХ даёт возможность имитировать различные типы БС на одном и том же оборудовании, что в целом снижает затраты на испытания.

Имитация динамических характеристик БС необходима, прежде всего, для корректного воспроизведения внутреннего сопротивления БС, которое характеризуется адмитансно-частотной характеристикой (АдЧХ) БС. Плохие динамические характеристики ИБС могут существенно повлиять на вид АдЧХ, а, следовательно, и понизить точность воспроизведения внутреннего сопротивления БС.

Функциональный преобразователь используется в ИБС для получения выходной нелинейной характеристики и поэтому непосредственно влияет на вышеуказанные качественные характеристики ИБС. Для корректного воспроизведения характеристик БС ФП должен обладать полосой пропускания по амплитуде не менее 1 МГц, а фазовый сдвиг сигнала на частоте 1 МГц не должен превышать 90 градусов для обеспечения устойчивости и корректности воспроизведения АдЧХ. Эти значения получены в результате экспериментального исследования ИБС.

Секция «Автоматика и электроника»

Традиционно в ИБС использовались аналоговые ФП, которые характеризуются хорошими динамическими характеристиками, но обладают существенным недостатками в плане возможностей задания ВАХ, это относится как к сложности разработки и настройки, так и к гибкости задания ВАХ, которая в общем случае ограничена одной кривой и не способна изменяться в процессе работы ИБС. Также точность воспроизведения ВАХ при использовании аналогового ФП достаточно низка, что объясняется кусочно-линейной аппроксимацией ВАХ.

Одной из альтернатив ФП, которая обеспечит устранение описанных недостатков является класс цифровых ФП, которые отличаются тем, что обработка сигнала осуществляется после его аналого-цифрового преобразования. Это позволяет существенно упростить схемотехнику ФП, его настройку и разработку. Цифровые ФП обеспечивают более высокую точность задания ФП, гибкость задания ВАХ и её изменения в процессе работы имитатора. Однако получение хороших динамических характеристик на цифровых ФП достаточно сложно, так как в общем случае аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования вносят сильное запаздывание сигнала. В результате линейная

часть цифрового ФП представляет из себя звено чистого запаздывания, что негативно отражается на фазо-частотной характеристике устройства.

Для достижения высоких динамических характеристик авторами был спроектирован и разработан ФП, цифровое преобразование сигнала в котором осуществляется с помощью двухпортовой памяти, что позволяет обеспечить как низкую задержку сигнала, так и возможность смены ВАХ ИБС в процессе проведения испытаний. В результате исследования экспериментального образца ФП были получены динамические характеристики, показанные на рисунке. Для сравнения приведены характеристики разработанных ранее цифровых ФП.

Полоса пропускания ФП соответствует требуемой, значение фазового сдвига на частоте 1 МГц равняется 73 градусам. По итогам работы можно сделать вывод, что разработанный ФП может быть использован в будущих ИБС в качестве штатного, что позволит улучшить возможности и качество имитации БС при испытаниях.

© Штабель Н. В., Балакирев Р. В., Мизрах Е. А., 2012

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.