Научная статья на тему 'Верификация частотных характеристик нагрузочных устройств, заявленных производителем'

Верификация частотных характеристик нагрузочных устройств, заявленных производителем Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
13
3
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
нагрузочное устройство / частотные характеристики / импеданс / load device / frequency characteristics / impedance

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Широков Алексей Дмитриевич, Феоктистов Данил Александрович, Орешенко Татьяна Геннадьевна, Федоров Михаил Сергеевич, Чубарь Алексей Владимирович

Целью работы являлось уточнение возможности определения частотных характеристик нагрузочных устройств по параметрам переходных процессов, скорости нарастания переднего фронта, его длительности, наличию или отсутствию перерегулирования, форме переходного процесса. Основная задача исследования состояла в определении параметров нагрузки, необходимых для выполнения расчета. Для подтверждения указанной гипотезы о влиянии выбранных параметров использован метод физического эксперимента. Уточнение показателей по эксплуатационным параметрам может быть актуальным при организации входного контроля поступающих покупных изделий для различных прикладных задач. Совершенствование алгоритмов входного контроля, реализация проверок временных характеристик вместо частотных позволят подтвердить соответствие характеристик, заявленных производителем либо поставщиком данного оборудования, и дадут возможность идентифицировать внутреннюю структуру устройств в обеспечение их совместимости с прочим оборудованием, применяемым на производстве, а также расширить технологические возможности предприятий. Обозначенная проблема представляется перспективной для ряда организаций, эксплуатирующих сложную электронную технику, а также для отечественных производителей электронных устройств. Актуальность исследования также заключается в уменьшении количества, требуемого для процесса верификации оборудования за счет увеличения вычислительной нагрузки. Кроме того, динамическая идентификация по параметрам переходных процессов повышает скорость проведения верификации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Широков Алексей Дмитриевич, Феоктистов Данил Александрович, Орешенко Татьяна Геннадьевна, Федоров Михаил Сергеевич, Чубарь Алексей Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотрDOI: 10.26732/j.st.2023.3.01
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Verification of frequency characteristics of load devices declared by the manufacturer

The aim of the work was to clarify the possibility of determining the frequency characteristics of load devices according to the parameters of transients, the rate of rise of the leading edge, its duration, the presence or absence of overshoot, the form of the transient process. The main objective of the study was to determine the load parameters required to perform the calculation. To confirm this hypothesis about the influence of the selected parameters, the method of physical experiment was used. The specification of indicators for operational parameters may be relevant when organizing the input control of incoming purchased products for various applied tasks. The improvement of input control algorithms, the implementation of time characteristics checks instead of frequency ones will confirm the compliance of the characteristics declared by the manufacturer or supplier of this equipment and provide the possibility of identifying the internal structure of devices to ensure their compatibility with other equipment used in production, as well as expand the technological capabilities of enterprises. The indicated problem seems promising for a number of organizations operating complex electronic equipment, as well as for domestic manufacturers of electronic devices. The relevance of the study also lies in reducing the amount required for the verification process of equipment by increasing the computational load. In addition, dynamic identification by transient parameters increases the speed of verification.

Текст научной работы на тему «Верификация частотных характеристик нагрузочных устройств, заявленных производителем»

КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

УДК 621.3.012.6

DOI 10.26732/^.2023.3.01

ВЕРИФИКАЦИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ, ЗАЯВЛЕННЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ

А. Д. Широков, Д. А. Феоктистов, Т. Г. Орешенкои, М. С. Федоров, А. В. Чубарь

Сибирский государственный университет науки и технологий

имени академика М. Ф. Решетнева, г. Красноярск, Российская Федерация

Целью работы являлось уточнение возможности определения частотных характеристик нагрузочных устройств по параметрам переходных процессов, скорости нарастания переднего фронта, его длительности, наличию или отсутствию перерегулирования, форме переходного процесса. Основная задача исследования состояла в определении параметров нагрузки, необходимых для выполнения расчета. Для подтверждения указанной гипотезы о влиянии выбранных параметров использован метод физического эксперимента. Уточнение показателей по эксплуатационным параметрам может быть актуальным при организации входного контроля поступающих покупных изделий для различных прикладных задач. Совершенствование алгоритмов входного контроля, реализация проверок временных характеристик вместо частотных позволят подтвердить соответствие характеристик, заявленных производителем либо поставщиком данного оборудования, и дадут возможность идентифицировать внутреннюю структуру устройств в обеспечение их совместимости с прочим оборудованием, применяемым на производстве, а также расширить технологические возможности предприятий. Обозначенная проблема представляется перспективной для ряда организаций, эксплуатирующих сложную электронную технику, а также для отечественных производителей электронных устройств. Актуальность исследования также заключается в уменьшении количества, требуемого для процесса верификации оборудования за счет увеличения вычислительной нагрузки. Кроме того, динамическая идентификация по параметрам переходных процессов повышает скорость проведения верификации.

Ключевые слова: нагрузочное устройство, частотные характеристики, импеданс.

Введение

Активное использование нагрузочных устройств при испытании преобразующего оборудования определяет необходимость подтверждения их характеристик. Существует ряд подходов к уточнению характеристик подобного рода устройств в зависимости от их мощности, однако отраслевых стандартов для проведения процедуры оценки до сих пор нет.

Следует отметить, что при работе систем электропитания характер работы нагрузочного устройства изменяется в течение суток, в зависимости от текущих потребностей в том или ином оборудовании. Как уже упоминалось в [1], характер нагрузки может быть активным, реактивным и смешанным.

Н veisver@mail.ru © Ассоциация «ТП «НИСС», 2023

Так, в работах [2, 3] приводятся данные о возможности проверки характеристик нагрузочных устройств.

1. Теория расчёта импеданса

В общем случае нагрузочное устройство должно быть подключено к поверенному источнику питания. Сбор данных должен производиться при различной частоте и форме входного сигнала аттестованным и калиброванным оборудованием [4]. Сигнал должен изменяться в диапазоне заявленных производителем частот с регулируемой амплитудой.

В качестве примера можно привести проверку электронной управляемой нагрузки EA-EL9360-120, которая осуществлялась путем подключения к программируемому источнику питания Lambda. На ис-

№ 3 (45) 2023

точнике устанавливалось напряжение питания 100 В, на нагрузке ток 2А. Сигнал имел синусоидальную форму с частотой от 500 до 10 кГц и прямоугольную форму с частотой от 1 до 10 кГц.

Цель исследования - проверка заявленных характеристик, а также выявление особенностей работы нагрузочного устройства на частотах, близких к верхней границе заявленного диапазона. Это направление исследования представляется актуальным ввиду необходимости обеспечения метрологической точности как при операциях калибровки источников питания, так и при измерении параме-182 тров исследуемых или изготавливаемых преобразовательных устройств [5]. Чтобы наиболее полно представить порядок оценки характеристик электронной нагрузки, необходимо обратиться к схеме, представленной на рис. 1. Измерения производились при помощи токового пистолета, подключенного к усилителю и далее к осциллографу.

Том 7

Приведенная схема измерения позволяет оценить нестабильность характеристик испытываемого нагрузочного устройства. При этом источник питания подключен в режиме стабилизации напряжения (control voltage), а нагрузочное устройство - в режиме стабилизации тока (control current).

При этом, зная напряжение источника питания, можно оценить импедансную частотную характеристику нагрузочного устройства по переходным процессам, так как отклик системы на входное воздействие напрямую связан с обменом энергией внутри устройства, исходя из характера которого можно говорить о присутствии резистивных, емкостных и индуктивных элементов в цепи, а также о диапазоне рабочих частот [6].

На рис. 2 представлены изменения тока нагрузки при различной частоте ее работы и прямоугольном характере переключения.

Рис. 1. Схема для оценки характеристик нагрузочного устройства

Тек JL

I Trig'd

М Pos 0,000s AUTORANGE Autoi anting

Тек JL

I Trig'd

M 25.0ms 12-May-2217:56 TDS 2022B- 6:51:47 26.09.2011

а

Тек J~L D Wd +

M Рок 0,000í AUTORANGE

MSOJOju 12-May-2217:26

TDS 2022B - 6:22:02 26.09.2011

MPOK0,0C0Í AUTORANGE Autoranging

M 500jus 12-Miy-22 17:46

TDS 2022B-6:42:07 26 09.2011

Тек Л.

Urdo Autor arging

М50Д1И 12-May-22 17:16 TDS 2C22B -6:11:50 26.09.2011

В Г

Рис. 2. Осциллограммы тока на частотах переключения нагрузки: а - 10 Гц; б - 1 кГц; в - 6 кГц; г - 8 кГц

б

№ 3 (45) 2023

Том 7

[10] Мелентьев В. С. Методы определения параметров переходных процессов в электрических цепях // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. Науки. 2004. Вып. 30. С. 190-194.

VERIFICATION OF FREQUENCY CHARACTERISTICS

OF LOAD DEVICES DECLARED BY THE MANUFACTURER

184 _

A. D. Shirokov, D. A. Feoktistov, T. G. Oreshenko, M. S. Fedorov, A. V. Chubar

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology,

Krasnoyarsk, Russian Federation

The aim of the work was to clarify the possibility of determining the frequency characteristics of load devices according to the parameters of transients, the rate of rise of the leading edge, its duration, the presence or absence of overshoot, the form of the transient process. The main objective of the study was to determine the load parameters required to perform the calculation. To confirm this hypothesis about the influence of the selected parameters, the method of physical experiment was used. The specification of indicators for operational parameters may be relevant when organizing the input control of incoming purchased products for various applied tasks. The improvement of input control algorithms, the implementation of time characteristics checks instead of frequency ones will confirm the compliance of the characteristics declared by the manufacturer or supplier of this equipment and provide the possibility of identifying the internal structure of devices to ensure their compatibility with other equipment used in production, as well as expand the technological capabilities of enterprises. The indicated problem seems promising for a number of organizations operating complex electronic equipment, as well as for domestic manufacturers of electronic devices. The relevance of the study also lies in reducing the amount required for the verification process of equipment by increasing the computational load. In addition, dynamic identification by transient parameters increases the speed of verification.

Keywords: load device, frequency characteristics, impedance.

References

[1] Yudintsev A. G., Bubnov O. V., Dementiev Yu.N. Load devices for testing spacecraft power supply systems / Proceedings of Tomsk Polytechnic University. 2004. Vol. 307 No. 6. pp. 126-130.

[2] Mizrakh E. A., Lobanov D. K. Dynamic synthesis of load devices with power recovery into the power supply network of the test complex of the spacecraft power systems // Bulletin of SibGAU. 2011. Issue 4 (37). pp. 142-147.

[3] Mizrakh E. A., Lobanov D. K. Energy-saving load device for testing DC power supply systems // Bulletin of SibGAU. 2010. Issue 6 (32). pp. 56-61.

[4] Special electric machines: (Energy sources and converters). Textbook for universities / A. I. Bertinov, D. A. Booth, S. R. Mizyurin, etc.; Edited by A. I. Bertinov. M.: Energoatomizdat, 1982. 552 p.

[5] Soustin B. P., Ivanchura V. I., Chernyshev A. I., Islyaev Sh. N. Power supply systems of spacecraft. Novosibirsk: IN "Science", Siberian Publishing company, 1994. 318 p.

[6] Ivanchura V. I., Krasnobaev Yu.V., Pozharkova I. N. Determination of the input impedance of the system of energy consumption channels based on limited data on end users // "Electronic and electromechanical systems and devices". Abstracts of the reports of the XVII STC. Tomsk: FSUE SPC "Polyus", 2006. pp. 29-32.

[7] A.S. № 1797079 SSSR, (MKI) G01R 27/26. Sposob izmereniya elektricheskih velichin aktivnogo soprotivleniya, induktivnosti i emkosti / V. S. Melent'ev, V. S. Baskakov i dr., opubl. v B.I. 1993, № 7.

[8] Melent'ev V. S. Opredelenie parametrov elektricheskih cepej po perekhodnym harakteristikam v izmeritel'noj cepi //Matematicheskoe modelirovanie i kraevye zadachi: Tr. Vseros. nauch. konf. CH.2. Samara: SamGTU, 2004. pp. 158-160.

А. Д. Широков, Д. А. Феоктистов, Т. Г. Орешенко, М. С. Федоров, А. В. Чубарь

Верификация частотных характеристик нагрузочных устройств, заявленных производителем

[9] Pat. № 2187822 RF, (MKI) G01R 23/16. Sposob opredeleniya parametrov perekhodnogo processa / M. R. Safarov,

L. V Sarvarov, opubl. V BIPM. 2002, № 23. [10] Melent'ev V. S. Metody opredeleniya parametrov perekhodnyh processov v elektricheskih cepyah, Vestn. Sam. gos. tekhn. un-ta. Ser. Fiz.-mat. nauki, 2004, vypusk 30, pp. 190-194.

Сведения об авторах

Широков Алексей Дмитриевич - студент 5-го курса кафедры систем автоматического управления Сибирского государственного университета науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнева. Область научных интересов: программирование систем автоматического управления, технология проведения испытаний, теория автоматического управления.

Феоктистов Данил Александрович - студент 5-го курса кафедры систем автоматического управления Сибирского государственного университета науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнева. Область научных интересов: Теория автоматического управления, системы управления летательными аппаратами.

Орешенко Татьяна Геннадьевна - доцент кафедры систем автоматического управления Сибирского государственного университета науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнева, канд. техн. наук, окончила Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М. Ф. Решетнева в 2010 году по специальности «Системы управления летательными аппаратами». Область научных интересов: системы управления, надежность, преобразовательные устройства.

Федоров Михаил Сергеевич - студент 5-го курса кафедры систем автоматического управления Сибирского государственного университета науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнева. Область научных интересов: организация входного контроля, технология проведения испытаний, преобразовательные устройства.

Чубарь Алексей Владимирович - доцент кафедры систем автоматического управления Сибирского государственного университета науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнева, канд. техн. наук. Область научных интересов: системы управления, моделирование систем управления, преобразовательные устройства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.