Моделирование нагрузочного устройства рекуперационного типа

Секция

«АВТОМАТИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

УДК 620

М. Н. Волочаев Научный руководитель - В. М. Петунин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СИНТЕЗ ПАССИВНОЙ ЯС ЦЕПИ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ МАТИСАБ

Одной из важных проблем теории управления является синтез корректирующих устройств, обеспечивающих требуемые показатели качества системы автоматического управления. В работе рассматривается один из способов синтеза корректирующего устройства, которое представляет собой КС цепь с заданной структурой, по его передаточной функции, множители которой имеют дробно-степенные показатели.

Цель данной работы - разработка методики синтеза ЯС корректирующего устройства, аппроксимирующего частотные характеристики объекта с распределенными параметрами и передаточной функцией вида:

где К - коэффициент передачи; ть ... , т4 - постоянные времени; т, п, р, д - простые числа, удовлетворяющие условию: т < п, р < д.

В процессе синтеза решаются следующие задачи:

• Определение числа резисторов и конденсаторов

• Местоположение резисторов и конденсаторов в цепи

• Расчет номиналов резисторов и конденсаторов Корректирующие устройства такого вида позволяют оптимизировать качество САУ. Также, подобными передаточными функциями описываются системы с распределенными параметрами.

Нами, в программной среде МаШСАБ, разработан алгоритм, позволяющий по передаточной функции, описывающей некоторую систему с распределенными параметрами, смоделировать сложную ЯС цепь, в виде двухполюсников Фостера и Кауэра, частотные характеристики которой будут аналогичны частотным характеристикам исходной системы.

© Волочаев М. Н., 2012

УДК 629.7.064.52

Д. К. Лобанов, А. С. Федченко Научный руководитель - Е. А. Мизрах Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА РЕКУПЕРАЦИОННОГО ТИПА

Проведено моделирование нагрузочного устройства рекуперационного типа с двумя регулирующими элементами в пакете М1огв-САР.

Нагрузочное устройство рекуперационного типа (НУРТ) [1] применяется в составе энергосберегающего испытательного комплекса при испытании мощных вторичных источников электропитания (ВИЭП) космических аппаратов (КА).

Целью данной работы является исследование характеристик НУРТ с помощью пакета схемотехнического моделирования Мюго-САР.

Модель устройства для исследования НУРТ (рис. 1) содержит первичный источник электропитания (ПИ-ЭП), ВИЭП и НУРТ, состоящий из непрерывного (НСТ) и импульсного (ИСТ) стабилизаторов тока. С помощью НСТ воспроизводятся быстропротекаю-

щие процессы в нагрузке, ИСТ ограничивает мощность НСТ и преобразует электроэнергию к уровням, удобным для рекуперации. Рекуперация осуществляется в сеть постоянного тока, питающую ВИЭП, что приводит к уменьшению энергопотребления от ПИЭП. Об эффективности НУРТ можно судить по коэффициенту рекуперации - отношению рекуперируемой мощности к мощности, потребляемой НУРТ. Из рис. 2, полученного в результате моделирования, видно, что с ростом мощности, потребляемой НУРТ, коэффициент рекуперации растет. Этот рост обусловлен увеличением рекуперируемой мощности по отношению к практически постоянной мощности, потребляемой НСТ.

*Работа выполнена при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

Секция «Автоматика и электроника»

Рис. 1. Модель устройства для исследования НУРТ в пакете М1сго-СЛР

70'

50

40-

30

20

К РЕК' %

/

/

1 1

Р1Г Вт

200

400

600

800

1000 1200 1400 1600

шо (погрешность по току не превышает 5%) согласуются с результатами экспериментов, проведенных на макете. Разработанная модель позволяет сократить время на проектирование нагрузочных устройств ре-куперационного типа и может быть использована при моделировании энергосберегающего испытательного комплекса для испытания мощных систем электропитания космических аппаратов.

Рис. 2. Зависимость коэффициента рекуперации от потребляемой мощности НУРТ

Из рис. 3 видно, что высокая скорость нарастания тока НУРТ (рис. 3, а) при набросе нагрузки обеспечивается НСТ (рис. 3, б). Затем требуемый уровень тока НУРТ поддерживает ИСТ, при этом ток, протекающий через НСТ, уменьшается до требуемого уровня, что исключает перегрузку НСТ по мощности. Длительность фронта нарастания и спада не превышает 3 мкс.

В ходе работы был создан макет НУРТ с максимальной входной мощностью 1600 Вт. ИСТ выполнен в виде мостового преобразователя с фазовым управлением, обеспечивающим «мягкое» переключение ключей. НСТ выполнен по классической схеме непрерывного стабилизатора тока. Результаты, полученные с помощью разработанной модели, достаточно хоро-

1нрэ.А

Л Г

\

\ 1

\

- -1 / -1, мс

б)

Рис. 3. Переходные процессы по входному току НУРТ и току, протекающему через НРЭ

Библиографическая ссылка

1. Мизрах Е. А., Лобанов Д. К. Динамический синтез нагрузочных устройств с рекуперацией электроэнергии в сеть электропитания испытательного комплекса энергосистем космического аппарата // Вестник СибГАУ. Вып. 4(37). Красноярск, 2011. С. 142.

© Лобанов Д. К., Федченко А. С., 2012