Диссертация (Система генерирования электроэнергии с увеличенным сроком активного существования для малого космического аппарата), страница 14

По этой команде отключаются РЗУ всех п/с,подключаются цепи подзаряда всех АБ и цепи измерениянапряжения на выходе СГЭ (используемые при наземныхпроверках).АРКвыдаетвтелеметрическуюсистемуинформацию:•Аналоговые сигналы в виде напряжения (0- 6,25) В:-напряжение на выходе СГЭ (2 канала). Диапазон измерениянапряжения СГЭ (25 – 30) В.-ток нагрузки. Диапазон измерения тока (0 – 80) А.126-ток батареи солнечной (общий). Диапазон измерениятока (0 – 50) А.-напряжение АБ.диапазон измерения напряжения АБ (0 – 30) В.- РИМ(2канала).Диапазонизмеренияфазыот0до1.Точность измерения аналоговых сигналов ± 5 %дискретные сигналы:-минимальное напряжение АБ1-минимальное напряжение аккумулятора АБ1-выбрана п/с 1-включена п/с 1-разрешение заряда АБ1-разрешения разряда АБ1-блокировка ДД АБ1- для измерения температуры в изделиях П-101 и П-102 установленытемпературные датчики ТЭМ 006-04.Собственное потребление АРК не превышает 100 Вт.АРК имеет следующие показатели надежности:- вероятность безотказной работы изделия (без учета цепейтелеметрии) за 5 лет летной эксплуатации (43800 часов) не менее0,999.- назначенный ресурс 44300 часов, в том числе 500 часов наземнойотработки.127- назначенный срок службы 11,5 лет.- срок сохраняемости не менее 11,5 лет.4.3 Работа аппаратуры регулирования и контроляАРК имеет модульную конструкцию и состоит из двух изделий П-101 иодного изделия П-102.

Разделение на устройства произведено с учетомвыполнения ими конкретных функций.Стабилизация выходного напряжения АРК осуществляется тремя типамирегуляторов: РЗ, РР и РИМ.При мощности БС меньше мощности потребляемой нагрузкой, недостающая мощность снимается с АБ за счет разряда. Стабилизация выходногонапряжения осуществляется PP.При мощности БС больше мощности нагрузки возможны 2 случая:- Вся избыточная мощность БС может быть использована полностьюдлязаряда АБ, в этом случае стабилизация выходного напряжения осуществляется РЗ.- Вся избыточная мощность БС не может быть использована для зарядаАБ, необходимо ограничить мощность, отдаваемую БС, стабилизациявыходногонапряженияУправлениепоследовательностьюосуществляетсячерезвэтомислучаеосуществляетсярежимамипредварительные усилителиработыРИМ.регуляторовмощности единымустройством управления, что позволяет обеспечить высокую точностьстабилизации выходного напряжения за счет общего для всех регуляторовизмерительного органа и, соответственно, исключения разнесения уставокнапряжения различных типов регуляторов.128Регулирование избыточной мощности БС осуществляется регуляторомпараллельноготипа,чтообеспечиваетминимальноесобственноепотребление регулятора при отсутствии избыточной мощности БС, так какпри этом регулятор закрыт и отсутствует потребление в его силовых цепях.Регулятор открывается только при наличии избыточной мощности БС,которая не может быть использована нагрузкой и для заряда АБ.АБчерездиодывольтодобавкиподключенынепосредственноквыходным шинам АРК.РЗ и РР включены последовательно с АБ для компенсации разности напряжения между выходными регулируемыми шинами и АБ.Поскольку напряжение АБ выбрано ниже выходного напряжения АРК,РР добавляет недостающее напряжение, а РЗ «гасит» избыточноенапряжение.Контроль параметров АБ, управление включением и отключением РЗ иРР в зависимости от состояния АБ осуществляется сигнально-команднымустройством.Управление РЗ и РР по внешним командам осуществляется отлогического устройства (ЛУ) через СКУ.Равномерная нагрузка всех 4-х АБ обеспечивается использованиемотдельных регуляторов для каждой АБ, работающих от общего устройствауправления.Устройства,формирующиесигналыТМиЛК,имеютсвойпредварительный усилитель ТМ.Четыре УМ объединяются на выходном фильтре.АРК содержит четыре РИМ, каждый из которых работает на свою секциюБС.129Четыре РИМ объединяются на выходном фильтре.Формирователь сигнала «ОН» формирует и выдает в ЛК сигнал наотключение части нагрузки.Для обеспечения необходимого уровня надежности в РИМ, РЗ и РРприменено резервирование ЭРИ методом глубокого секционирования сотключением вышедшего их строя элемента.

Суть метода состоит врасчленении функционального элемента блока на большое количествопараллельновключенныхсекцийспоследовательновключеннойперемычкой-предохранителем.В орбитальном полете контроль работы СГЭ осуществляет центральныйбортовой компьютер (ЦБК) по программе полетного контроля СГЭ.4.4 Алгоритм управления нового типа аккумуляторной батареиПроблема контроля и регулирования накопителя энергии и устраненияразбаланса его элементов является одной из сложных в СГЭ.

Для создания иреализации алгоритма управления АБ, требуется сформировать переченькоманд, реализующих этот алгоритм. Логическая схема эксплуатациибатареи должна предусматривать построение оптимальных алгоритмовуправления ее функционирования.Одним из главных условий обеспечения длительной эксплуатации АБявляется создание наиболее благоприятного режима работы АБ – режимаработы в основном по счетчику ампер-часов (САЧ), при которомпрекращение заряда осуществляется по восполнению разрядной емкости.Учитывая заданные требования, и результаты наземных испытанийаккумуляторов, алгоритм эксплуатации можно сформулировать следующимобразом:Существуют две основные задачи, которые следует решать приразработке оптимального алгоритма. Одна из них - защита батареи отперезаряда, другая - защита батареи от переразряда.130Особенности эксплуатации АБ для МКА накладывают некоторыеизменения к общепринятым алгоритмам.

К таким особенностям относятся:- осуществление первичного полного заряда при наземной подготовке,- длительный разряд до полного снятия емкости переменной токовойнагрузкой в процессе орбитального полета.- заряд АБ во время полета от СБ.Таким образом, наиболее актуальным в данном контексте являетсяобеспечение защиты батареи от переразряда.Традиционно защита батареи от переразряда осуществляется путемотключения сеансно-работающей аппаратуры:- при устойчивом снижении напряжения БХА до заданной минимальнойвеличины (22±0,15) В;- при устойчивом снижении напряжения на любом из аккумуляторов доминимально допустимой величины (0,8±0,15) В.С целью исключения переполюсовки отдельных аккумуляторов в (случаевозникновении нештатных ситуаций), которая может иметь место за счетразличий в степени разряженности аккумуляторов батареи рекомендуетсяосуществлять:а) отключение сеансно работающей нагрузки.б) индивидуальную токовую разгрузку более «слабых» (с наименьшимнапряжением) аккумуляторов от внешних источников стабилизированногонапряжения, подключенных через диоды к каждому аккумулятору (такназываемое «нивелирование» аккумуляторов).Ток разгрузки от внешнего источника начинает поступать принапряжении аккумулятора (1,15 + 0,05) В.

Далее, чем меньше напряжениеаккумулятора, тем больше указанный ток разгрузки. Максимальная величина131тока разгрузки одного любого аккумулятора ~ 6 А. Сумма токов разгрузкивсех аккумуляторов ограничивается величиной ~ 9 А.Приналичиинескольких«слабых»аккумуляторов,указанныйсуммарный ток перераспределяется между ними в соответствии с величинойнапряжения на них, обеспечивая тем самым нивелирование характеристикаккумуляторов в батареи.Включение режима нивелирования аккумуляторов осуществляется привыполнении любого из условий:- при устойчивом (в течение 3-5 с) снижении напряжения на АБ довеличины (22,7 + 0,1) В:- при устойчивом (в течение 3-5 секунд) снижении напряжения на любомаккумуляторе АБ до величины (1,00 + 0,05) В.4.4.1 Заряд БХАЛогика управления и контроля процессом заряда БХА одинаковадля всех четырех подсистем проектируемого МКА «Кондор-Э».

ЗарядАБ прекращается автоматически при наличии любого из трехследующих условий:1) замыкание контактов любого одного из двух датчиков давленияАБ;2) достижение глубины разряда АБ значения, равного 0, т. е.восполнение разрядной емкости АБ;3) по достижению разности температур более (8 ± 1) С междутемпературой любого из двух аккумуляторов и температурой основанияАБ.При получении сигнала о замыкании контактов одного из двухдатчиков давления АБ, АРК формирует и исполняет команду «Запретзаряда» АБ, а одновременно с этим локальный контролер производит:«обнуление» счета ампер-часов АБ;132изменяет коэффициент перезаряда Кп БХА1 (параметр КБ1) наближайшее меньшее значение и формирует сигнал о полном заряде АБ.Последующее подключение на заряд происходит по факту разрядаАБ и при условии размыкания контактов датчиков давления АБ.При получении сигнала о достижении глубины разряда АБзначения, равного 0, т.