Тематический план
Функціонування системи енергозабезпечення космічного апарату
Типові структури системи енергозабезпечення (СЕЗ). Типи схем, що використовуються при побудові та аналізі СЕЗ. Характеристики СЕЗ, що визначаються параметрами регулювання. Регулювання СЕЗ. Необхідність регулювання та закони регулювання СЕЗ. Базові питання керування та регулювання СЕЗ. Використання положень теорії автоматичного керування. Основні методи регулювання СЕЗ. Погодження джерела енергії та навантаження.
Тема 2. Керування та контроль первинного джерела енергії.
Регулювання потужності первинного джерела енергії. Основні задачі апаратури регулювання та контролю. Загальна класифікація силових регуляторів СЕЗ. Класифікація регуляторів потужності СЕЗ. Особливості керування батареї фотоелектричної (БФ). Регулювання БФ. Дискретне регулювання потужності БФ. Аналогове регулювання потужності БФ. Попередні визначення параметрів дискретних та аналогових регуляторів первинного джерела (ПД). Переваги та недоліки дискретного та аналогового методів регулювання потужності ПД. Методи підвищення ефективності регулювання БФ. Використання широтно-імпульсного модульованого (ШІМ) регулятора. Організація ШІМ режиму та використання індуктивно-ємнісних фільтрів. Попередні визначення параметрів. Переваги та недоліки ШІМ регулювання потужності БФ. Аналого-дискретні регулятори БФ. Принцип аналого-дискретного регулювання потужності первинного джерела. Попередні визначення параметрів аналого-дискретного регулювання ПД. Переваги та недоліки аналого-дискретного регулювання ПД. Екстремальне регулювання БФ. Методи визначення екстремуму екстремальним регулятором БФ. Переваги та недоліки екстремального методу регулювання потужності БФ.
Тема 3. Керування та контроль накопичувачів енергії і типові СЕЗ.
Накопичувачі енергії у СЕЗ. Типи накопичувачів енергії (НЕ) у бортових СЕЗ, їх характеристики та режими роботи. Організація прямого підключення накопичувача енергії. Підключення накопичувача до шини стабілізованої напруги. Поняття про зарядно-розрядні пристрої. Вольт-додатковий регулятор заряду-розряду. Сервісні пристрої накопичувачів енергії. Принцип роботи та використання лічильника ампер-годин (ЛАГ). Сервісні пристрої обмеження заряду і розряду НЕ у складі СЕЗ. Сервісні пристрої підвищення ресурсу НЕ. Типові схеми СЕЗ. Поняття про центральну шину СЕЗ. Схема з нестабілізованою напругою на центральній шині СЕЗ, що обмежується поляризацією накопичувача енергії. Переваги та недоліки. Схема СЕЗ зі стабілізованою напругою на центральній шині. Переваги та недоліки.
Канали енергоживлення та енергоживлення ЕРД
Тема 4. Електроживлення бортової апаратури космічного апарату.
Організація електроживлення бортової апаратури. Організація каналу електроживлення (КЕЖ). Централізоване та децентралізоване енергоживлення. Мережа напруги та її забезпечення. Гальванічна розв’язка ланцюгів живлення.
Якість енергоживлення бортової апаратури космічного апарату. Параметри, що характеризують якість енергії перетворювачів напруги СЕЗ. Виміри параметрів каналів електроживлення, формування телеметрії та телекерування. Гальванічна розв’язка у вимірах параметрів СЕЗ КА.
Автоматичний захист мережі бортового живлення (АЗМ). Особливості автоматичного захисту бортової мережі КА та вимоги до неї. Формування блоків автоматичного захисту і контролю (БАЗК) КЕЖ. Структура швидкодіючої системи автоматичного захисту, комутації та керування СЕЗ. Інтерфейс СЕЗ.
Тема 5. Вторинні джерела живлення для бортової апаратури КА.
Стабілізатори струму та напруги живлення бортової апаратури. Схемотехніка стабілізаторів струму, їх застосування в каналах електроживлення. Особливості оціночного розрахунку імпульсного стабілізатору струму. Схемотехніка стабілізаторів напруги, їх застосування в каналах електроживлення.
Перетворювачі напруги для живлення бортової апаратури. Класифікація вторинних джерел живлення. Автономні перетворювачі для створення сітки напруг СЕЗ.
Однотактні перетворювачі напруги. Однотактні прямо ходові перетворювачі напруги у СЕЗ. Переваги та недоліки. Оціночні розрахунки. Однотактні зворотно ходові перетворювачі напруги у СЕЗ. Переваги та недоліки. Оціночні розрахунки.
Двотактні перетворювачі напруги. Двотактні перетворювачі напруги з середньою точкою (тягни-товкай) у складі СЕЗ. Переваги та недоліки. Оціночні розрахунки. Двотактні мостові перетворювачі напруги у складі СЕЗ. Переваги та недоліки. Оціночні розрахунки. Двотактні напів-мостові перетворювачі напруги у складі СЕЗ. Пререваги та недоліки. Оціночні розрахунки.
Тема 6. Організація електроживлення електроракетних двигунів (ЕРД).
Електроживлення електротермічних двигунів. Типове електроживлення електронагрівного (омічного) двигуна (ЕНД). Типове електроживлення дугового плазмового двигуна (ЕДД). Електроживлення холлівських плазмових прискорювачів. Електроживлення стаціонарного плазмового двигуна (СПД). Типове електроживлення торцевого холлівського двигуна (ТХД). Електроживлення іонних плазмових прискорювачів. Електроживлення плазмово-іонного двигуна (ПІД). Типове електроживлення імпульсного плазмового двигуна (ІПД). Контролери енергоживлення. Сучасна техніка автоматичного керування енергетичними установками та плазмовими прискорювачами.
Практичні заняття
Практичні роботи
Тести
Резистори та їх характеристики. Конденсатори та їх характеристики. Індуктивності, дроселі, трансформатори (моточні елементи).
Загальний аналіз вольт-амперної характеристики p-n переходу. Напівпровідникові діоди та їх характеристики. Тиристори та їх характеристики, особливості симісторів.
Біполярні транзистори їх структура та принцип дії. Вольт амперні характеристики. Технічні характеристики. Схеми включення.
Польові транзистори - унітрони та їх характеристики. Польові транзистори структури метал-діелектрик-напівпровідник (MOSFET) та їх характеристики. Біполярні транзистори керовані полем (IGBT) та їх характеристики.
Комутаційні елементи (реле, контактори) та характеристики їх електромагнітної системи. Комутаційні елементи (реле, контактори) та характеристики їх контактної системи. Комутаційні елементи (з’єднувачі, кабелі).
Аналогові мікросхеми у системах енергозабезпечення.
Цифрові мікросхеми у системах енергозабехпечення
Демонстраційні роботи
Аналіз схеми дискретного регулювання БФ
Аналіз схеми шунтового регулювання БФ з ШІМ регулятором
Аналіз схеми СЕЗ з нестабілізованою напругою на центральній шині.
Аналіз схеми СЕЗ зі стабілізованою напругою на центральній шині.
Аналіз схеми імпульсного стабілізатора струму та напруги
Аналіз схеми двотактного перетворювача напруги
Розробка та розрахунок схеми електроживлення електроракетного двигуна
Самостійна робота
Побудова та аналіз схеми СЕЗ з нестабілізованою напругою на центральній шині.
Побудова та аналіз схеми СЕЗ зі стабілізованою напругою на центральній шині.
Аналіз схеми імпульсного стабілізатора струму та напруги для живлення ЕРД
Аналіз схеми двотактного перетворювача напруги для живлення ЕРД
Розрахунково-графічна робота
- Імпульсний стабілізатор напруги для живлення елементів електроракетного двигуна, розробка схеми, розрахунок та вибір основних силових електронних компонентів, задані за попереднім розрахунком двигуна потужність, вхідні та вихідні параметри.
- Імпульсний стабілізатор струму для живлення елементів електроракетного двигуна, розробка схеми, розрахунок та вибір основних силових електронних компонентів, задані за попереднім розрахунком двигуна потужність, вхідні та вихідні параметри.
- Двотактний перетворювач напруги зі стабілізацією для живлення елементів електроракетного двигуна, розробка схеми, розрахунок та вибір основних силових електронних компонентів, задані за попереднім розрахунком двигуна потужність, вхідні та вихідні параметри.
- Двотактний перетворювач напруги зі стабілізацією струму для живлення елементів електроракетного двигуна, розробка схеми, розрахунок та вибір основних силових електронних компонентів, задані за попереднім розрахунком двигуна потужність, вхідні та вихідні параметри.
РГР
Кожному студенту видається окреме завдання.
Практичні заняття