Диссертация (Исследование помехозащищенности электрических жгутов электротехнических комплексов летательных аппаратов при воздействии мощных электромагнитных помех), страница 18

Сравнение частотных характеристик математических моделей сопротивления связи (кривые 1-4) и экспериментальных частотных характеристик сопротивления связи (кривые 5-6) позволяет выбрать модель сопротивления связи для расчета наведенных токов и напряжений на экранах и внутренних проводниках электрических жгутов ЭТК ЛА.1395.2.Моделирование воздействия ЭМП, наведенных в электрических жгутахвнешними МЭМП, на устройство ЭТК ЛАВ течение трех последних десятилетий активно проводятся работы по созданию«более электрифицированного самолета» [2, 3, 26]. К данному классу относятсяЛА, имеющие на борту электрические приводы для управления различными органами управления ЛА [27], например, рулей управления.

Современные научноисследовательские работы направлены на разработку двух типов электроприводов- электромеханического и электрогидростатического [28]. При этом элементы иустройства систем электрических приводов являются рецепторами внешних излучаемых или кондуктивных ЭМП, которые могут искажать управляющие сигналымикропроцессорного контроллера и, следовательно, вызывать кондуктивныеЭМП в обмотках двигателя в виде переходных процессов фазных токов.В случаях, воздействия на микропроцессор, управляющий модулем усилителятока двигателя (УТД), системы рулевого привода (СРП) ЛА, наведенных кондуктивных ЭМП, превышающих уровень восприимчивости микропроцессора, качество его функционирования ухудшится [30] и закон управления затворами транзисторов изменится.

В свою очередь, изменение закона управления затворамитранзисторов приведет к искажению токов в фазных обмотках трехфазного исполнительного синхронного двигателя с постоянными магнитами и возможнойпотере его работоспособности. Структурная схема воздействия ЭМП на блокуправления системы рулевого привода (СРП) приведена на рисунке 5.7.ЭМПУсилительтокадвигателяМикропроцессорДвигательСРПРисунок 5.7 – Структурная схема воздействия ЭМП на СРП ЛА140Питание модуля УТД осуществляется от источника напряжения постоянноготока (выходной ток которого может достигать 30А) при подаче на его выходы напряжения от трёхфазной сети (200 В, 400 Гц).

Управление током двигателя осуществляется трехфазным сильноточным электронным коммутатором мостовоготипа на IGBT-транзисторах, зашунтированных диодами. Упрощённая электрическая схема замещения модуля УТД представлена на рисунке 5.8.В качестве рабочего инструмента для моделирования для моделирования воздействия ЭМП на модуль УТД была выбрана программа OrCad 9.2. Схема замещения УТД в компьютерной среде OrCad 9.2 дана на рисунке 5.9. Для управлениязатворами транзисторов в среде OrCad 9.2 использовались "программируемые" источники напряжения V1, V2, … V6. Временные зависимости напряжения на зажимахтаких источников задаются в текстовых файлах с расширением *.txt.В данной схеме IGBT-транзисторы представлены PSPICE-моделями транзисторов IRGPC 40F.

Закон управления затворами данных транзисторов в нормальномрежиме работы приведен на рисунке 5.10. Частота следования управляющих импульсов f400 Гц. Временная диаграмма фазного тока ILb в обмотке двигателядля нормального режима работы приведена на рисунке 5.11.В качестве примера рассмотрим законы управления затворами транзисторовпри различных ЭМП, представленных на рисунках 5.12, 5.14, 5.16. Временнаядиаграмма фазных токов в обмотке двигателя при различных ЭМП приведена нарисунке 5.13, 5.15, 5.17-5.19.141VT1VT3VD1VD3E3E1VT5VD5E5CфEVT2E4E2E – источник питания (E(Сф3000 мкФ); Ei (iVT4VD2VD4VT6RaLaRbLbRcLcVD6E6200 В); Сф – фильтрующий конденсатор1, 2, …, 6) – источники импульсного напряжения дляуправления затворами транзисторов (Ei15 В); Ra, Rb, Rc – активные сопротивле-ния фазных обмоток двигателя (Ra = Rb = Rc 0,8 Ом); La, Lb, Lc – индуктивностифазных обмоток двигателя (La = Lb = Lc = 2,1 мГн)Рисунок 5.8 – Упрощённая электрическая схема замещения модуля УТД.142Z1Z3Z5D1V1 = 0VTD = 0msV2 = 15VTR = 0.01msTF = 0.01msPW = 1.25msPER = 2.5msV1D3V1 = 0VTD = 0.833msV2 = 15VTR = 0.01msTF = 0.01msPW = 1.25msPER = 2.5msIRGPC40FV3D5V1 = 0VTD = 1.667msV2 = 15VTR = 0.01msTF = 0.01msPW = 1.25msPER = 2.5msIRGPC40FV5 IRGPC40FRaC33000uV0.0008k12.10mHRb200VdcLb2Z2Z4D2Z60.0008kD4D6V1 = 0VTD = 1.25msV2 = 15VTR = 0.01msTF = 0.01msPW = 1.25msPER = 2.5msLa2V1 = 0VTD = 2.083msV2 = 15VTR = 0.01msTF = 0.01msPW = 1.25msPER = 2.5msV2 IRGPC40FV4IRGPC40FV1 = 0VTD = 0.417msV2 = 15VTR = 0.01msTF = 0.01msPW = 1.25msPER = 2.5ms12.10mHRcLc20.0008k12.10mHV6 IRGPC40F0Рисунок 5.9 – Упрощённая схема замещения модуля УТД в компьютерной средеOrCad 9.2.14315 1В5 V10 1В0 VVT15 В5 V0 В0 VV(V1:+)- V(V1:-)15V10 1В0 VVT25 В5 VSEL>>0 В0 V 0 s1ms1 мсV(V2:+)- V(V2:-)2ms2 мс3ms3 мс4ms4 мс5ms5 мс6ms7 мс6ms7 мс6ms7 мс6 мс7ms8 мс8ms9 мс9ms10 мс7ms8 мс7ms8 мс10ms8ms9 мс9ms10 мс8ms9 мс9ms10 мсTime15 1В5 V10 1В0 VVT35 В5 VSEL>>0 В0 VV(V3:+)- V(V3:-)15V0V101 ВVT45V5В0 0ВV0s1ms1 мсV(V4:+)- V(V4:-)2ms2 мс3ms3 мс4ms4 мс5ms5 мс6 мс10msTime15 1В5 V10V10 ВVT55 В5 V0 В0 VV(V5:+)- V(V5:-)15V10V10 ВVT65 В5 VSEL>>0V0В0s1ms1 мсV(V6:+)- V(V6:-)2ms2 мс3ms3 мс4ms4 мс5ms5 мс6 мс10msTimeРисунок 5.10 – Закон управления затворами транзисторов для нормального режима работы двигателя.1440A40 4А0A20 2А0A0 -АI Lb0A-20- 2А0A-40- 4А0A-60- 6А0sI(Lb)ms11 мсms2 2мсms3 3мсms4 4мсms5 5мсms6 6мсms7 7мсms8 8мсms99мс10 мс10msTimeРисунок 5.11 – Временная диаграмма фазного тока ILb в обмотке для нормальногорежима работы двигателя.14515 В10 ВVT15В0В15 В10 ВVT25В0В1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс15 В10 ВVT35В0В15 В10 ВVT45В0В15 В10 ВVT55В0В15 В10 ВVT65В0ВРисунок 5.12 – Закон управления затворами транзисторов для режима работыдвигателя при воздействии ЭМП длительностью 1,5 мс напряжением 7 В в момент времени 6,5 мс.14640 А20 АILa0А-20 А-40 А1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс40 А20 АILb0А-20 А-40 А40 А20 АILc0А-20 А-40 АРисунок 5.13– Временная диаграмма фазных токов в обмотке для режима работыдвигателя при воздействии ЭМП длительностью 1,5 мс напряжением 7 В в момент времени 6,5 мс.14715 В10 ВVT15В0В15 В10 ВVT25В0В1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс15 В10 ВVT35В0В15 В10 ВVT45В0В15 В10 ВVT55В0В15 В10 ВVT65В0ВРисунок 5.14 – Закон управления затворами транзисторов для режима работыдвигателя при воздействии ЭМП длительностью 1,5 мс напряжением 15 В в момент времени 6,5 мс.14840 А20 АILa0А-20 А-40 А1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс40 А20 АILb0А-20 А-40 А40 А20 АILc0А-20 А-40 АРисунок 5.15 – Временная диаграмма фазных токов в обмотке для режима работыдвигателя при воздействии ЭМП длительностью 1,5 мс напряжением 15 В в момент времени 6,5 мс.14915 В10 ВVT15В0В15 В10 ВVT25В0В1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс15 В10 ВVT35В0В15 В10 ВVT45В0В15 В10 ВVT55В0В15 В10 ВVT65В0ВРисунок 5.16 – Закон управления затворами транзисторов для режима работыдвигателя при воздействии ЭМП в виде ошибок последовательности импульсовна двух транзисторах (VT1,VT3).15040 А20 АILa0А-20 А-40 А1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мс40 А20 АILb0А-20 А-40 А-60 А60 А40 А20 АILc0А-20 А-40 АРисунок 5.17 – Временная диаграмма фазных токов в обмотке для режима работыдвигателя при воздействии ЭМП в виде ошибок последовательности импульсовна двух транзисторах (VT1,VT3).15160 А40 А20 АILa,ILb,ILc0А-20 А-40 А-60 А1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мсРисунок 5.18– Временная диаграмма фазных токов в обмотке для режима работыдвигателя при воздействии ЭМП в виде ошибок последовательности импульсовна трех транзисторах (VT1,VT3,VT5).60 А40 А20 АILa,ILb,ILc0А-20 А-40 А-60 А1 мс2 мс3 мс4 мс5 мс6 мс7 мс8 мс9 мс10 мсРисунок 5.19– Временная диаграмма фазных токов в обмотке для режима работыдвигателя при воздействии ЭМП в виде ошибок последовательности импульсовна четырех транзисторах (VT1,VT2,VT3,VT5).152Выводы по главе 5:1.

Проведено экспериментальное исследование частотных характеристик сопротивлений связи и эффективностей экранирования экранов электрических жгутов с помощью установок, спроектированных по коаксиальной и триаксиальнойсхемам с использованием высокочастотного токосъемника.2. Проведено сравнение частотных характеристик сопротивлений связи и эффективностей экранирования экранов электрических жгутов, рассчитанных помоделям, приведенным в разделе 3.1, с частотными характеристиками, полученными экспериментально.

Сравнение показывает, что в различных частотных диапазонах частотные характеристики сопротивлений связи и эффективностей экранирования, рассчитанные по моделям, приведенным в разделе 3.1, отличаются какмежду собой, так и в сравнении с экспериментальными данными. Сравнение позволяет выбрать модель сопротивления связи для расчета наведенных токов и напряжений на экранах и внутренних проводниках электрических жгутов ЭТК ЛА.3.

Проведено моделирование работоспособности модуля УТД СРП в случаевоздействия на микропроцессор, управляющий модулем УТД, ЭМП превышающих порог восприимчивости микропроцессора, и ухудшения качества функционирования микропроцессора, приводящего к изменению закона управления затворами транзисторов. На основе результатов моделирования можно заключить, чтовоздействие кондуктивных ЭМП на микропроцессор приводит к искажению токовв фазных обмотках исполнительного синхронного двигателя с постоянными магнитами и ухудшению качества функционирования СРП в целом, что может отрицательно повлиять на динамику полета ЛА.153ЗАКЛЮЧЕНИЕВ диссертационной работе получены следующие результаты:1.