Қолдану: электротехника. Техникалық нәтиже – арттыру үлестік энергетикалық сипаттамаларын және пайдалану сенімділігін электрмен қоректендіру жүйесін (ЭСК) ғарыш аппараттарын (ҒА). Сәйкес электр қоректену тәсілі, ғарыш аппараты күн батареялары, күн батареясы арқылы қосылған құрылғы поворотное с токосъемниками кіру плюс және тәрбиешілерді шина тұрақтандырылған түрлендіргіш кернеуі, аккумуляторлық батарея қосылған өз плюстік және тәрбиешілерді шиналармен к кіруіне разрядтық және шығу зарядтау құрылғыларын, әрі тұрақтандырғыш кернеу күн батареялар түрінде орындалуы көпірлі инвертордың трансформаторы n демалыс орау, мұндағы n≥2, ал кіру зарядтау соединен бір демалыс трансформатордың орамдарын, басқа бір (n-1) демалыс обмоткам трансформатордың қосылған өтпелі құрылғылар байланыс жүктемелермен өз номиналдары кернеуінің. Бұл ретте күн батареяны таңдайды максималды бастауыш демалыс ток негізге ала отырып, конструкциялық мүмкіндіктерін пайдаланылатын токосъемников айналмалы құрылғылар ғарыш аппаратының, ал шығыс кернеуі жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да таңдайды арақатынасына сүйене отырып: UСБ≥Рн/(ІСБ, бқк), Рн – максималды жүктеме қуаты ескере отырып, қуат зарядтау үшін аккумуляторлық батареялар, Вт; UСБ – шығыс кернеуі күн батареялары жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да, B; ІСБ – шығыс тоғы күн батареялары жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да, A; кпр – ескеретін коэффициент шығындар түрлендіру, кернеуді, ал саны фотоқайта өңдегіштер бір жүйелі тізбегін күн батареясын таңдайды арақатынасына сүйене отырып: , мұндағы Uэл – кернеуі бір фотопреобразователя жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да, күн батареясын B. 1 ил.

Мәлімделген өнертабысқа жатады ғарыштық энергетика, конкретнее – борттық жүйелері электропитания (ЭСК) ғарыш аппараттарын (ҒА).

Ғарыштық техникалар үшін маңызды тактикалық-техникалық сипаттамасы ЭСК болып табылады, үлестік қуаты, т. е. қарым-қатынасы қуаты, өндірілетін электрмен қоректендіру жүйесі бар, оның массасы, ол, ең алдымен, удельно-бұқаралық сипаттамалары пайдаланылатын ток көздері, бірақ едәуір дәрежеде қабылданған құрылымдық схемасын ЭСК қалыптастырылатын кешенімен электрондық жабдықты ЭСК анықтайды режимдері көздерін пайдалану және пайдалану тиімділігі, олардың әлеуетті мүмкіндіктерін.

Белгілі тәсілдері, электрмен қоректендіру КА, олар: тұрақтандыруға тұрақты кернеу жүктеме (дейін дәлдікпен 0,5-1,0% номиналды мәннен), тұрақтандыруға кернеу күн батарея қамтамасыз ететін түсіру қуатын одан жақын оңтайлы жұмыс нүктесі вольт-амперной сипаттамасы (ВАС), сондай-ақ іске асырылуда, оңтайлы басқару алгоритмдері режимдерін пайдалану аккумуляторлық батареяларды қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін барынша ықтимал сыйымдылық параметрлері процесінде ұзақ циклирования батареяларды орбитада. Мысал ретінде, мұндай жүйелерді электрмен қоректендіру келтірейік жобасы ЭСК үшін геостационарного байланыстық КА сипатталған бапта A POWER, FOR A TELECOMMUNICATION SATELLITE. L. Croci, P. Galantini, C. Marana (Proceedings of the European Space Power Conference held in Graz, Austria, 23-27 Тамыз 1993 (ESA WPP-054, August 1993).

Бұл құрылымдық схема ЭСК қарастырылған бөлу күн батареясын 16 секциялар, олардың әрқайсысы реттеледі меншікті шунтовым стабилизатормен кернеу шығу секциялар арқылы развязывающие диодтар қосылған жалпы тұрақталған шинасына, қолдау 42 B±1%. Шунтты тұрақтандырғыштар қолдайды секцияларында күн батарея кернеуі 42 В, ал жобалау күн батареясын жүргізіледі болатындай соңында 15 жыл оңтайлы жұмыс нүктесі ВАС келуі осы кернеу.

Кезінде қол жеткізілген жоғары тактикалық-техникалық сипаттамалары ЭСК-тің қазіргі заманғы КА олар ортақ кемшілік – олар әмбебап, бұл шектейді область, оларды пайдалану.

Белгілі қоректендіру үшін әр түрлі аппаратура нақты КА талап етіледі бірнеше номиналдарын қоректену кернеуінің, бірлік ондаған және жүздеген вольт, ал сатылған ЭСК қалыптастырылады бір шина тамақтану тұрақты кернеудің бір немесе екі номиналдары кернеу, мысалы, 27 (B), 27 (B) және 40 (B), 27 (B) және 100 B.

Көшу кезінде бір номиналды кернеу қоректендіру аппаратурасынан басқа әзірлеу қажет жаңа электрмен қоректендіру жүйесін түбегейлі қайта өңдеумен ток көздерін – күн және аккумуляторлық батареяларды және тиісті уақыт және қаржы шығындары.

Басқа жүйелердің кемшілігі болып табылады төмен бөгелуден қорғанушылық электр энергиясын тұтынушылардың бортында ғарыш аппараты. Бұл түсіндіріледі гальванической арасындағы байланыс шиналармен аппаратураны қоректендіру көздерімен және ток.

Ең жақын техникалық шешіммен болып табылады тәсілі электрмен қоректендіру ғарыш аппаратының іске асырылған электрмен қоректендіру жүйесі бар КА (патент РФ 2396666) тұратын күн батареясының қосылған өз плюстік және тәрбиешілерді шиналармен – стабилизатору кернеуі, аккумуляторлық батареялар, қосылған өз плюстік және тәрбиешілерді шиналармен к кіруіне разрядтық және шығу зарядтау құрылғыларын, экстремалды реттегіштің қуат, күн батареясын құрама корольдігінің өз кірістері датчигімен ток белгіленген бір шиналар арасындағы солнечной батареей және стабилизатормен кернеу, разрядты және зарядным қондырғылармен аккумуляторлық батареялар, шығар – сәйкес стабилизатормен кернеу, күн батареясын отличающийся бұл кернеу тұрақтандырғышы күн батареясын және разрядты құрылғы аккумуляторлық батареялар түрінде орындалуы көпір инверторларды жалпы трансформатормен, бұл ретте кіру зарядтау соединен байланысты демалыс оралатын трансформатордың басқа бір демалыс обмоткам трансформатордың қосылған құрылғылар тағам жүктемелерінің өздерінің номиналдары шығыс кернеуінің айнымалы немесе тұрақты ток, әрі құрылғылардың біреуі тамақтану жүктеме біріктірілді сәйкес стабилизатормен күн батареясын және разрядты құрылғы аккумуляторлық батареялар. Танымал тәсілі КА электрмен қоректендіру ретінде таңдалды прототип мәлімделген өнертабыстың.

Кемшілігі белгілі тәсілі КА электрмен қоректендіру жоқтығы болып табылады оңтайландыру параметрлерін бастапқы (солнечная батарея) көзінен электр энергиясын, нәтижесінде төмендетеді үлестік энергетикалық сипаттамалары және пайдалану сенімділігін ЭСК КА.

Міндеті мәлімделген өнертабыс арттыру болып табылады салыстырмалы энергетикалық сипаттамаларын және пайдалану сенімділігін ЭСК КА.

Қойылған міндет шешіледі деп жүргізу кезінде электрмен қоректендіру, ғарыш аппараты, күн батареясын қосылған құрылғысы арқылы поворотное с токосъемниками кіру плюс және тәрбиешілерді шина тұрақтандырылған түрлендіргіш кернеуі, аккумуляторлық батареялар, қосылған өз плюстік және тәрбиешілерді шиналармен к кіруіне разрядтық және шығу зарядтау құрылғыларын, әрі тұрақтандырғыш кернеу күн батареялар түрінде орындалуы көпірлі инвертордың трансформаторы n демалыс орау, мұндағы n≥2, ал кіру зарядтау соединен бір демалыс трансформатордың орамдарын, басқа бір (n-1) демалыс обмоткам трансформатордың қосылған өтпелі құрылғылар байланыс жүктемелермен өз номиналдары кернеуінің, күн батареяны таңдайды максималды бастауыш демалыс ток негізге ала отырып, конструкциялық мүмкіндіктерін пайдаланылатын токосъемников айналмалы құрылғылар ғарыш аппаратының, ал шығыс кернеуі жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да таңдайды арақатынасына сүйене отырып:

UСБ≥Рн/(ІСБ, бқк)

мұндағы Рн – максималды жүктеме қуаты ескере отырып, қуат зарядтау үшін аккумуляторлық батареялар, Вт;

UСБ – шығыс кернеуі күн батареялары жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да, B;

ІСБ – шығыс тоғы күн батареялары жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да, A;

бқк – ескеретін коэффициент шығындар түрлендіру кернеу,

саны фотоқайта өңдегіштер бір жүйелі тізбегін күн батареясын таңдайды арақатынасына сүйене отырып:

,

онда Uэл – кернеуі бір фотопреобразователя жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да, күн батареясын. В.

Шын мәнінде, мәлімделген электр қоректену тәсілі оңтайландырады күн батареяны кернеу бойынша, сонымен қатар, шығыстық кернеу шамасы ЭСК-тің осы, оның құрылымы болып табылады, айқындаушы үшін оның параметрлерін.

Оңтайландыру кернеуінің күн батареясын жүргізіледі, таңдау шарттары күн батареясының ең жоғары бастауыш демалыс ток негізге ала отырып, конструкциялық мүмкіндіктерін пайдаланылатын токосъемников айналмалы құрылғылар ғарыш аппараты. Бұл ретте, қамтамасыз ету үшін қажетті шығу қуаты, шығыс кернеуі төмендейді, бұл мүмкіндік береді емес, резервтеу қосымша фотопреобразователями дәйекті тізбектер күн батареясын және, тиісінше, арттырады үлестік энергетикалық сипаттамалары және пайдалану сенімділігін ЭСК КА.

Мысал қарастырайық.

Солнечная батарея негізінде трехкаскадных арсенид-галлиевых фотоқайта өңдегіштер:

Uэл=2,5 B, қабылдаймыз Рн=4000 Вт, ІСБ=100 A, кпр=0,95, онда

Uсб≥Рн/(ІСБ, кдж)=4000/(100⋅0,95)=42,1 B; n≥UСБ/Uэл=42,1/2,5=16,84=17 фотоқайта өңдегіштер.

Мәні мәлімделген өнертабыс деп фиг. 1, ұсынылған функционалдық схемасы электрмен қоректендіру КА.

Жүйесі электр қуатының ғарыш аппаратының тұрады күн батареясын 1 қосылған құрылғысы арқылы поворотное с токосъемниками (көрсетілгендей) кіру плюс және тәрбиешілерді шина тұрақтандырылған түрлендіргіш кернеу 2, аккумуляторлық батареялар 3 қосылған параллель күн батарея 1 осы аттас қарама-қарсылық арқылы сериесный түрлендіргіш 3-1 бағытта ағу разрядтық ток зарядтау 4 аккумуляторлық батареялар 3, трансформатордың 5.

Қалыптастыру айнымалы кернеу шығу тұрақтандырылған түрлендіргіш кернеу 2 қамтамасыз етіледі, оның схемасы басқару 2-1, ол белгілі бір заңға ашады жұп транзисторлар 2-2, 2-5 мен 2-3, 2-4, тиісінше.

Шығу тұрақтандырылған түрлендіргіш кернеу соединен бастапқы оралатын 5-1 трансформатордың 5. Солнечная батарея 1 теміржолда біріктірілді-бабына стабилизированным түрлендіргіш кернеу 2 плюстік және тәрбиешілерді шина.

– Қосалқы обмоткам 5-2, 5-3 трансформатордың 5 қосылған өтпелі құрылғылар байланыс жүктемелермен 6-1, 6-2, өз номиналдары кернеуінің тұрақты токтың шығуына қосылған электр энергиясын тұтынушыларға 7 (бұл жағдайда – 7-1 және 7-2-тиісінше). Қайталама орау 5-4 трансформатордың 5 тікелей қосылған тұтынушыларға электр энергиясын 7 айнымалы ток 7-3.

Бірі өтпелі құрылғылар байланыс жүктемелермен таңдайды негізгі ретінде және ол бойынша жүзеге асырады тұрақтандыруға кернеу. Осы мақсатта құрылғы 6-1 біріктірілді кері байланыспен бабына стабилизированным түрлендіргіш кернеу 2.

Қуаттау құрылғысы 4 өз кірер біріктірілді екінші оралатын 5-5 трансформатордың 5, ал шығуы – плюс және тәрбиешілерді шиналармен аккумуляторлық батареялар 2.

Сериесный түрлендіргіш 3-1 тұрады күштік транзисторного кілтті 3-2, басқарылатын схемасы басқару 3-3 білдіретін широтно-импульсті модулятор.

Жүйесі электр қуатының жұмыс істейді келесі негізгі режимдерде.

Тамақтану жүктемесінің күн батареясын

Қуаты болған кезде, күн батареясын асатын жиынтық қуаты, тұтынылатын жүктемелермен, түссіз түрлендіргіш кернеу 2 байланысты кері байланыспен өтпелі құрылғымен 6-1, қолдайды тұрақты кернеу жүктеме (электр энергиясын тұтынушы) 7-1. Бұл ретте тұтынушылар үшін электр энергиясын 7-2 және 7-3 автоматты түрде ұсталады тұрақты тұрақты және айнымалы кернеу коэффициенттерді ескере отырып, трансформация орамдарды. Қажет болған жағдайда, аккумуляторлық батареялар заряд шамасы оны зарядтау ток шектеледі арасындағы айырма шегінде ағымдағы қуаты күн батареясын және жиынтық қуаты жүктеме.

Тамақтану жүктемесінің аккумуляторлық батареялар

Режимі кезінде қалыптасады жетіспеген немесе болмаған қуатты күн батареялары үшін тамақтану қосылған барлық тұтынушылардың, мысалы, енгізу кезінде жүктемелер кезінде маневр КА түзету үшін орбитаның, кіре-беріс және берістерде КА-бірі көлеңке учаскелерінен орбитаның немесе болған кезде, ҒА көлеңкелі учаскесінде орбитаның.

Бұл режимде кернеу кірістегі тұрақтандырғыш түрлендіргіш кернеу 2 деңгейіне дейін төмендейді жұмыс нүктесін күн батареясын ресурстың соңында да, және жетіспейтін қоректендіру үшін жүктеме қуаты күн батареясын қосылады есебінен разрядты аккумуляторлық батареялар 3.

Жүйесі электр қуатының толық автоматты режимде жұмыс істейді.

Осылайша, ұсынылып отырған әдісі электрмен қоректендіру ҒА арттыруға мүмкіндік береді үлестік энергетикалық сипаттамалары және пайдалану сенімділігін электрмен қоректендіру жүйесін КА, бұл өз кезегінде, арттырады энерговооруженность және функционалдық мүмкіндіктері КА.

Тәсілі электрмен қоректендіру, ғарыш аппараты, күн батареясын қосылған құрылғысы арқылы поворотное с токосъемниками кіру плюс және тәрбиешілерді шина тұрақтандырылған түрлендіргіш кернеуі, аккумуляторлық батареялар, қосылған өз плюстік және тәрбиешілерді шиналармен к кіруіне разрядтық және шығу зарядтау құрылғыларын, әрі тұрақтандырғыш кернеу күн батареялар түрінде орындалуы көпірлі инвертордың трансформаторы n демалыс орау, мұндағы n≥2, ал кіру зарядтау соединен бір демалыс трансформатордың орамдарын, басқа бір (n-1) демалыс обмоткам трансформатордың қосылған өтпелі құрылғылар байланыс жүктемелермен өз номиналдары кернеуінің, отличающийся бұл күн батареяны таңдайды максималды бастауыш демалыс ток негізге ала отырып, конструкциялық мүмкіндіктерін пайдаланылатын токосъемников айналмалы құрылғылар ғарыш аппаратының, ал шығыс кернеуі жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да таңдайды арақатынасына сүйене отырып:

UСБ≥Рн/(ІСБ⋅бқк)

мұндағы Рн – максималды жүктеме қуаты ескере отырып, қуат зарядтау үшін аккумуляторлық батареялар, Вт;

UСБ – шығыс кернеуі күн батареялары жұмыс нүктесінде соңында ресурс;

ІСБ – шығыс тоғы күн батареялары жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да, Ал;

бқк – ескеретін коэффициент шығындар түрлендіру кернеу,

саны фотоқайта өңдегіштер бір жүйелі тізбегін күн батареясын таңдайды арақатынасына сүйене отырып:

n≥UСБ/Uэл,

онда Uэл – кернеуі бір фотопреобразователя жұмыс нүктесінде ресурстың соңында да, күн батареясын. В.

Способ электропитания космического аппарата

Қоректендіру көзі — электрлік жабдық өндіру, жинақтау, электр энергиясын немесе оның сипаттамаларын өзгерту.[1]

Электр энергетикасында:

бастапқы тізбек;
екінші реттік тізбектер.
Электрондық құрал-жабдықтар:

Бастапқы жатқызады түрлендіргіштер әр түрлі энергия түрлерін электр, мысал батарея[2], көзді түрлендіретін химиялық энергияны электр.
қайталама көздері жоқ генерируют электр энергиясына, ал қызмет етеді, тек оны түрлендіру қамтамасыз ету мақсатында талап етілетін параметрлерін (кернеу, ток, пульсация кернеу және т. б.)
үшіншілік қорек көзі (tertiary supply) — көзі жабдықты электрмен қоректендіру ұяшығына қарай қайталама электрмен қоректендіру көзі.[3]