Резервированная аппаратура регулирования и контроля системы электроснабжения малого космического аппарата

• Автор: Романенко, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АППАРАТУРЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (АРКСЭС) СОВРЕМЕННЫХ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ (МКА)

1.1. Этапы развития АРКСЭС космических аппаратов

1.2. Краткий обзор АРКСЭС современных МКА

1.2.1. Научно-исследовательский МКА «CryoSat»

1.2.2. Научно-исследовательский МКА «CHAMP»

1.2.3. Навигационный МКА GIOVE A (GSTB-V2/A)

1.2.4. МКА «RapidEye» для дистанционного зондирования Земли

1.2.5. Связной МКА «Гонец-М»
1.2.6. Экспериментальная модель МКА «Союз-Сат-О» для дистанционного зондирования Земли
1.3. Анализ и классификация структур СЭС современных МКА
Выводы по главе
ГЛАВА 2. МОДЕЛИ СЭС С Б2С-РЕГУЛЯТОРОМ МОЩНОСТИ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ (СБ) И ДВУМЯ АККУМУЛЯТОРНЫМИ БАТАРЕЯМИ (АБ)
2.1. Выражение энергобаланса СЭС с двумя АБ и АРКСЭС на базе с S2C-регулятора мощности СБ
2.1.1. Анализ выражения энергобаланса СЭС на базе АРКСЭС с параллельно-последовательной структурой
2.1.2. Схемы распределения мощности СБ в СЭС с двумя АБ и АРКСЭС на базе 82С-регулятора мощности СБ и выражение энергобаланса
2.2. Имитационная модель СЭС
2.2.1. Структура имитационной модели системы электроснабжения

2.2.2. Модель управляемой солнечной батареи
2.2.3. Модель аккумуляторной батареи
2.2.4. Модели нагрузки и выходных диодов АРКСЭС
2.2.5. Модель системы управления АРКСЭС
2.3. Оценка коэффициента энергетической эффективности СЭС на имитационной модели
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ТРАНЗИСТОРНЫЙ СИЛОВОЙ КЛЮЧ Б2С-РЕГУЛЯТОРА
МОЩНОСТИ СБ
3.1. Требования к ключу 82С-регулятора мощности СБ и его драйверу управления
3.2. Принципы построения транзисторных ключей 82С-регулятора мощности СБ и их драйверов управления
3.3. Результаты исследований работы ключа регулятора мощности секционированной СБ на его модели и экспериментальном макете
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АРКСЭС НА БАЗЕ S2C-
РЕГУЛЯТОРА МОЩНОСТИ СБ ДЛЯ МКА «СОЮЗ-САТ-О»
4.1. Модуль системы управления АРКСЭС
4.2. Модуль ключей 82С-регулятора мощности СБ
4.3. Модуль драйверов ключей 82С-регулятора мощности СБ
4.4. Характеристики изготовленного образца АРКСЭС
Выводы по 4 главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А Программа расчёта необходимой для энергобаланса площади СБ и коэффициента энергетической эффективности СЭС с S2C-
регулятором мощности СБ и двумя АБ в программном пакете MathCAD
Приложение Б Программы описания и расчёта модели управляемой СБ
Приложение В Акты о внедрении

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
КА - Космический аппарат
МКА - Малый космический аппарат
СЭС - Система электроснабжения
АРКСЭС - Аппаратура регулирования и контроля системы электроснабжения САС - Срок активного существования
ЗУ - Зарядное устройство
РУ - Разрядное устройство
СН - Стабилизатор напряжения
ЭРМ - Экстремальный регулятор мощности
ИМ СЭС — Имитационная модель системы электроснабжения КПД - Коэффициент полезного действия
ВАХ - Вольт-амперная характеристика
ВВХ - Вольт-ваттная характеристика
БФК - Блок формирования коэффициентов
СБ - Солнечная батарея
ССБ - Секционированная солнечная батарея
УСБ - Управляемая солнечная батарея
АБ - Аккумуляторная батарея
ПБ - Программный блок
СУ - Система управления
ДШ - Дешифратор

Іс Бк

Модуль S2C-регуля-тора 1.

АРКСЭС

Модуль S2C-регуля-тора 1.

|ИП1| ІИП21 |ИПЗ|

Д ■*!

в-ВН-

Параметры

’-ІАБ

Рисунок 1.16 — Обобщённая структура СЭС МКА «Союз-Сат-О»
Принцип регулирования мощности СБ данной АРКСЭС схож с принципом АРКСЭС МКА «CHAMP» и принципом регулирования мощности АРКСЭС на базе S3-регулятора. Ток /„ (рисунок 1.16) поступает в нагрузку из цепи АБ1 или АБ2, в зависимости от того, напряжение на какой больше. Б2С-регуляторы мощности подключают секции СБ (с токами Ісвк)» суммарный ток которых поступает в цепи АБ и нагрузки, что можно выразить следующим образом (падение напряжения на открытых ключах пренебрежимо мало): т
ісбк ±іабі< пРи Uabi — UVdbi > иАБ

ІСБк ІІДБ2' ПРИ UaB2 — UVDb2 > UAB

(1.6)
(1.7)
^АБІ UVDb1<
При ІІДБ1 — UVDb1 > UAB
UAB2 - UVDb2< ПРИ UAB2 — UVDb2 > UABl'
где: т - количество подключенных секций СБ в цепь АБ1; п - количество подключенных секций СБ в цепь АБ2; ЦлБи - напряжение АБ1,2; Иуови -падение напряжения на выходных диодах УТ)в1,2.