Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2023
Идентификатор DOI: 10.18127/j00338486-202308-22
Ключевые слова: power supply system, autonomous object, solar battery, accumulator battery, pulse converter, charge/discharge device, система электропитания, автономный объект, солнечная батарея, аккумуляторная батарея, импульсный преобразователь, зарядо-разрядное устройство
Аннотация: Постановка проблемы. Для построения систем электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА) применяется структура СЭП, содержащая последовательно включенные солнечную батарею (СБ) и стабилизатор напряжения (СН), к выходу которого подключена нагрузка (Н). Такая структура СЭП может применяться для построения СЭП большого спектра таких автономных объектов (АО), как беспилотные летательные аппараты (БПЛА) большой продолжительности полета, необслуживаемые метеостанции и станции мониторинга окружающей среды, собственно КА и др. Электропитание нагрузки при нулевой или недостаточной мощности СБ в СЭП обеспечивается с помощью аккумуляторной батареи (АБ), заряд и разряд которой осуществляется посредством зарядного (ЗУ) и разрядного устройств (РУ), включенных между выходом СН и АБ, а стабилизацию напряжения Uвых на выходе может выполнять каждое из указанных устройств. В такой СЭП работа РУ и ЗУ разнесена по времени, что дает возможность объединить их функции в едином зарядо-разрядном устройстве (ЗРУ). Применение в качестве ЗРУ повышающе-понижающего реверсивного импульсного преобразователя (РИП) напряжения с высоким КПД минимизирует число элементов в его силовой цепи за счет возможности реверса потока энергии, что позволит улучшить массогабаритные характеристики СЭП и повысить ее надежность. Цель. Показать целесообразность применения РИП с высоким КПД и возможностью реверса потока энергии в качестве ЗРУ в составе СЭП АО, а также подтвердить возможность работы РИП в качестве ЗУ в режиме обеспечения заданного зарядного тока АБ и в режиме заряда АБ снижающимся током при заданном напряжения на АБ. Результаты. Показана целесообразность применения РИП с высоким КПД и возможностью реверса потока энергии в качестве зарядного устройства в составе системы электропитания АО. Разработана модель, на основе которой подтверждена возможность работы РИП в качестве ЗУ в двух режимах: 1) режим обеспечения заданного зарядного тока АБ; 2) режим заряда АБ снижающимся током при заданном напряжения на АБ. Практическая значимость. Применение РИП в качестве единого ЗРУ в СЭП АО позволит улучшить массогабаритные характеристики, эффективность и надежность СЭП и увеличить срок активной эксплуатации АО в целом. Formulation of the problem. The structure shown in Figure 1 is widely used to build spacecraft power supply systems. It contains a solar battery in series and voltage regulator, which a load is connected to its output. To supply power to the load when the solar panel has no or insufficient capacity, the power supply system uses a battery pack which is charged and discharged by means of a charge-discharge device connected between the output of the voltage regulator and the battery pack. The power supply can be used to build power supply systems for a wide range of autonomous objects, such as unmanned aerial vehicles with long flight times, unattended weather stations, and environmental monitoring stations. In a power supply system with the structure shown in Figure 1, each of the devices can stabilize the output voltage: a voltage regulator, a discharge device and a battery charger. In such a power supply system, the operation of the charger and the discharger are separated in time, allowing them to function together. The use as a charge-discharge boost-decrease reversible pulse voltage converter with a high efficiency allows minimizing the number of elements in the power circuit of the device due to the possibility of reversing the energy flow reversal, which will improve the weight and size characteristics of the system and increase to increase its reliability. The purpose is to show the feasibility of using a converter with a high efficiency factor and the possibility of reversing the energy flow as a charge-discharge device as part of the power supply system of an autonomous object. To develop a model and confirm the possibility of operating the pulse converter as a charger in two modes: in the mode of providing a given charging current of the battery and in the mode of charging the battery with a decreasing current at a given voltage on the battery. Results. The expediency of using a reversible pulse converter with a high efficiency factor and the possibility of reversing the energy flow as a charger in the power supply system of an autonomous object is shown. A model has been developed and confirmed of the converter as a charger in two modes: in the mode of providing a given charging current of the battery and in the mode of charging the battery with a decreasing current at a given voltage on the battery pack. Practical Significance. The use of a reversible pulse converter as a single charge-discharge converter in the power supply system of an autonomous object will improve the mass-size characteristics, efficiency and reliability of the power supply system and increase life time of active operation of autonomous object as a whole Keywords: power supply system, autonomous object, solar battery, accumulator battery, pulse converter, charge-discharge device.
Журнал: Радиотехника
Выпуск журнала: Т.87, №8
Номера страниц: 155-162
ISSN журнала: 00338486
Место издания: Москва
Издатель: ООО "Издательское предприятие редакции журнала "Радиотехника"