Формирование требований к выходному импедансу систем электропитания космических аппаратов

• Автор: Пожаркова, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 211 с. : ил.

Содержание

Перечень сокращений

Введение

Глава 1. Анализ СЭС космического аппарата и ее подсистем

1.1. Описание объекта исследования - системы электроснабжения космического аппарата

1.2. Описание СЭП современных КА

1.2.1. Топологии современных СЭП

1.2.2. Критерии сравнения СЭП

1.2.3. Анализ динамических и частотных характеристик СЭП при

различных законах управления ИСН

1.3. Описание КЭП современных КА

1.3.1. Классификация КЭП
1.3.2. Основные типы потребителей КЭП современных КА
1.3.3. Исследование динамических характеристик ВИП
1.4. Постановка задачи
1.4.1. Актуальность создания методики определения допустимых
значений выходного импеданса СЭП
1.4.2. Исследование СЭС как линейной динамической системы
Выводы по первой главе
Глава 2. Методы получения частотных характеристик входного импеданса КЭП
2.1. Разработка экспериментального метода определения частотных характеристик входного импеданса КЭП
2.1.1. Физический эксперимент
Способы введения в систему гармонического воздействия
Способы измерения выходных координат КЭП
Описание измерительных установок для определения входного импеданса КЭП
2.1.2. Имитационное моделирование
Описание технологии моделирования в среде ОгСАЕ)
Особенности определения ЧХ входного импеданса КЭП с
использованием ОгСАО
Адекватность моделей, используемых при анализе процессов в КЭП

Анализ процессов в физическом макете КЭП и его упрощенной
модели
Анализ процессов в упрощенной и полной моделях КЭП
2.2. Оценка влияния параметров и топологии КЭП на вид частотных характеристик входного импеданса системы КЭП
2.2.1. Исследование частотных характеристик входного импеданса

2.2.2. Анализ экспериментальных ЧХ входного импеданса КЭП
2.3. Методика определения частотных характеристик системы КЭП в условиях ограниченной информации о каналах

Выводы по второй главе
Глава 3. Формирование требований к выходному импедансу СЭП
3.1. Формирование требований к выходному импедансу СЭП по известным частотным характеристикам системы КЭП
3.1.1. Определение допустимых значений выходного импеданса СЭП при работе на заданную группу КЭП
3.1.2. Определение допустимых значений выходного импеданса СЭП при всех возможных комбинациях одновременно включенных КЭП
3.1.3. Методика формирования требований к выходному импедансу СЭП на ранних этапах проектирования
3.1.4. Описание работы программы расчета границ возможных значений ЧХ выходного импеданса СЭП
3.2. Алгоритм оценки устойчивости СЭС
3.3. Разработка мер по увеличению модуля входного импеданса системы КЭП с целью ослабления требований к модулю выходного импеданса СЭП

Выводы по третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Перечень сокращений
ESA - Европейское космическое агентство
АБ - аккумуляторная батарея
АИН - автономный инвертор напряжения
АЧХ - амплитудная частотная характеристика
БС - батарея солнечная
БУ - быстродействующее управление
ВИЛ - вторичный источник питания
ВФ - входной фильтр
ГНЧ - генератор низкой частоты
ГС - гиросиловой стабилизатор
ЗУ - зарядное устройство
ИПН - импульсный преобразователь напряжения
ИСН - импульсный стабилизатор напряжения
ИСН ИН - ИСН с силовой цепью инвертирующего типа
ИСН ПВ - ИСН с силовой цепью повышающего типа
ИСН ПН - ИСН с силовой цепью понижающего типа
ИФКУ - инерционно-форсирующее корректирующее устройство
КА - космический аппарат
КИС - командно-измерительная система
КС - кабельная сеть
КЭП - канал электропотребления
ЛАФЧХ - логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики
ЛАЧХ - логарифмическая амплитудная частотная характеристика,
ЛФЧХ - логарифмическая фазовая частотная характеристика
ОС - обратная связь
ПС - последовательный стабилизатор
РТР - ретранслятор
- основным возмущением, вызывающим переходные процессы в канале, является изменение, напряжения на входе КЭП, обычно скачкообразное или экспоненциальное,, обусловленное переходом СЭП из режима в режим или коммутацией других каналов электропотребления [3]
По схеме построения (рис. 1.12 - 1.21) следует выделить следующие типы импульсных преобразователей, используемых в современных КА: повышающие, понижающие, инвертирующие, однотактные (прямоходовые, обратноходовые), двухтактные (мостовые, полумостовые), резонансные.
Обязательным элементом силовой части всех перечисленных преобразователей является входной конденсатор, который обеспечивает непрерывный характер входного тока. Конденсатор монтируется как можно ближе к собственно ИСН для уменьшения паразитной индуктивности; Емкость его рассчитывается в соответствии с возможным уровнем пульсаций напряжения на входе преобразователя и составляет порядка сотен микрофарад [37].
В преобразователях, приведенных на рис. 1.12 - 1.14, в качестве
энергонакопительного элемента используется дроссель. Использование дросселя в преобразователях повышающего, понижающего и инвертирующего типов, позволяет получить недорогое и эффективное решение импульсного источника вторичного питания, но при этом исключается гальваническая развязка выходной и входной цепи [35]. В понижающем стабилизаторе (рис. 1.12) входное напряжение постоянного тока преобразуется в более низкое при помощи ключа, управляемого широтно-импульсным модулятором. Эта схема часто выступает в. качестве высокоэффективного стабилизатора с тремя выходами.
Схема повышающего стабилизатора (рис. 1.13) работает подобно схеме понижающего стабилизатора, за исключением того, что выходное напряжение: выше, чем входное: Выходное напряжение равно входному напряжению плюс напряжение, определяемое переключением транзистора. Инвертирующий преобразователь (рис. 1.14) можно получить из схемы