Разработка и исследование энергосберегающего нагрузочного комплекса для испытаний систем электропитания космических аппаратов

• Автор: Юдинцев, Антон Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

1.1. Современное состояние систем электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА)

1.2. Анализ параметров СЭП КА

1.2.1. Состав электрооборудования КА

1.2.2. Современные структуры СЭП КА

1.2.3. Анализ каналов электропотребления СЭП

1.3. Основные требования к СЭП КА

1.4. Испытательное оборудование СЭП КА

1.5. Основные требования к испытательным нагрузочным устройствам
1.6. Результаты и выводы по первой главе
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СТРУКТУРЫ НАГРУЗОЧНОГО КОМПЛЕКСА, И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ИМИТАЦИИ НАГРУЗОК СЭП КА
2.1. Существующие способы построения нагрузочных устройств, создание нагрузочных токов
2.2. Разработка системы основного канала постоянной нагрузки
2.2.1. Построение топологии блока повышения напряжения БПН..
2.2.2. Построение структуры фильтров
2.3. Разработка системы формирования фронтов сброса-наброса нагрузочного тока
2.4. Разработка системы импульсной нагрузки
2.4.1. Разработка блока комплексной нагрузки
2.5. Разработка системы гармонической частотной нагрузки
2.6. Результаты и выводы по второй главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА КОМПЛЕКСОВ ИМИТАЦИИ НАГРУЗОК
3.1. Получение расчетных характеристик основного канала постоянной нагрузки
3.2. Получение расчетных характеристик формирователей фронтов сброса-наброса нагрузочного тока
3.3. Получение расчётных характеристик системы импульсной нагрузки
3.4. Расчетные характеристики комплексной нагрузки
3.5. Расчётные зависимости гармонической частотной нагрузки
3.6. Результаты и выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАГРУЗОЧНОГО КОМПЛЕКСА, С ФОРМИРОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННЫХ ВИДОВ НАГРУЗОЧНЫХ ТОКОВ И ФРОНТОВ
4.1. Экспериментальное построение и исследование основного нагрузочного канала
4.1.1. Рекомендации по разработке основного канала комплекса имитации нагрузок
4.2. Экспериментальное исследование комплексной и импульсной нагрузок
4.2.1. Рекомендации по разработке комплексной и импульсной нагрузок
4.3. Экспериментальное исследование гармонической частотной нагрузки
4.3.1. Рекомендации по разработке гармонической нагрузки
4.4. Результаты и выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Одной из важных жизнеобеспечивающих систем космического аппарата (КА) является система; электропитания (СЭГ1). Степень надежности СЭИ должна быть максимальной, т.к. все служебные и полезные устройства КА нуждаются^ бесперебойном шкачественном-электропитании:
Этап разработки и создания - бортовой СЭП характеризуется высокой стоимостью и сложностью ввиду применения; дорогих материалов; и участия? большого числа разработчиков различного профиля.-Самым ответственным этапомсоздания СЭП являются наземные испытания,в ходе которых отрабатываются? все возможные режимы функционирования; СЭП в условиях близких к полетным. Оборудование, применяемое при этом, должно обладать не менынешнадежностью и? скоростью обработки информации- отвечать современным требованиям по электромагнитной? совместимости и соответствовать установленной;мощности СЭП.
Среднесуточная мощность СЭП сегодня составляет 4^-10 кВт, при этом характер нагрузки может быть активным- реактивным и смешанным. Очевидно; что подключение реальных устройств— солнечных и аккумуляторных батарей; бортовой1 полезной и служебной нагрузок в полном объёме при- проведении наземных испытаний затруднено из-за их дефицитности, стоимости игромоздкости.
Решением этой проблемы является, создание специализированных имитирующих комплексов, обладающих вольт-амперными характеристиками (ВАХ) реальных солнечной и аккумуляторной батарей и имитационного нагрузочного комплекса (НК), который необходим для отработки се-ансного расписания нагрузок в автоматическом и ручном режимах, для формирования нагрузочных токов в динамическом и статическом режимах, а также для исследования быстродействия и надежности регуляторов СЭП, измерения выходного полного сопротивления СЭП и оценки качества стабилизации выходного напряжения. НК является испытательной сис-

Как следует из рис. 8 энергобалансная модель содержит солнечную батарею (СБ), энергопреобразовательное оборудование (ЭПО), согласующерекуперативную часть (СРС), аккумуляторную батарею (АБ), нагрузку (Н). На схеме также обозначены: W1 — поток энергии, передаваемой от СБ непосредственно или через последовательный регулятор-стабилизатор напряжения нагрузке; W2 - поток энергии от СБ к АБ; W3 — поток энергии от АБ к нагрузке. Энергобалансная,модель отражает реальное взаимодействие основных устройств СЭП, распределение энергии между составными частями СЭП и нагрузкой, и является базовой для построения блок-схемы энергетических связей испытательного комплекса СЭП рис. 9, где КИН — комплекс имитации нагрузки, ИБС — имитатор батареи солнечной, БИАБ — блок имитации аккумуляторных' батарей.
В данном испытательном комплексе питание электрической энергией имитаторов солнечной и аккумуляторной батарей осуществляется от промышленной трехфазной сети переменного тока. При этом имитация канала разряда БИАБ и основного канала комплекса имитации нагрузки (КИН)