Параллельная работа быстродействующих импульсных стабилизаторов напряжения понижающего типа с цифровым управлением

Секция «Автоматика и электроника»

где dp(i)p(j) - расстояние между позициями, занимаемыми в, и ву элементами; Гу - число связей между в, и ву элементами; п - количество элементов

На первом шаге алгоритма размещаем элемент с наибольшим количеством «длинных» связей (размещение начинают с крайнего левого узла О). На втором шаге претендентами на размещение являются элементы, связанные с размещенным элементом (приоритетным является элемент, имеющий наидлиннейшую связь с размещенным элементом). На третьем шаге алгоритма - из списка неразмещенных элементов выбираются элементы, связанные с уже размещенными элементами, и в списке позиций для размещения происходит поиск позиции, при помещении в которую выбранного элемента обеспечивается минимальное значение СДС системы размещенных элементов. Соответствующие элемент и позиция переносятся из списков в матрицу размещения. Затем производится проверка, все ли элементы размещены. Если нет, тогда происходит переход ко второму шагу, иначе следует окончание алгоритма.

Основные достоинства модифицированного алгоритма размещения - элементы, имеющие наибольшее количество связей, располагаются рядом, что существенно уменьшает суммарное значение СДС. Алгоритм разработан для размещения большого числа конструктивных элементов, позволяя сократить время решения задачи при вполне приемлемом для практики качестве получаемого результата. Двухэтапное решение задачи размещения позволяет на первом этапе создать благоприятный вариант для итерационного

улучшения и сократить тем самым время итераций, что очень существенно для схем большой сложности.

При размещении элементов происходит перебор вариантов размещения, с целью минимизации суммарной СДС. Коммутационное поле создается автоматически, в зависимости от количества элементов коммутационной схемы. Имеется возможность задавать пороговое значение, превышая которое, связь будет являться «линной», что в свою очередь позволяет увеличить глубину поиска.

Модифицированный алгоритм размещения программно реализован на языке С# и интегрирован с САПР ОгСЛЭ посредством получения коммутационной схемы в одном из выходных форматов указанной системы автоматизированного проектирования (*.ие1). Предварительные испытания показали, что решения, полученные на основе модифицированного алгоритма размещения, обеспечивают уменьшение СДС на 3-13 % по сравнению с традиционным последовательно-итерационным алгоритмом размещения, при этом выполнение модифицированного алгоритма происходит за приемлемое время.

Библиографические ссылки

1. Корячко В. П., Курейчик М. М. Теоретические основы САПР,. М. : Энергоатомиздат, 1987. 400 с.

2. Норенков И. П. Системы автоматизированного проектирования. М. : Высш. шк., 1988. 430 c.

© В. С. Архипов, Тарасов Д. В., 2013

УДК 621.314

Д. В. Гончарук Научный руководитель - Ю. В.Краснобаев ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева, Железногорск

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ИМПУЛЬСНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПОНИЖАЮЩЕГО ТИПА С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Рассматриваются особенности реализации устройства управления быстродействующим импульсным стабилизатором напряжения, включающим два силовых модуля. Приводятся результаты исследований процессов в макете ИСН, состоящем из одного и двух силовых модулей.

При реализации системы управления импульсным стабилизатором напряжения (ИСН) на основе цифрового регулятора возникает задача по разработке новых или адаптации известных законов управления силовыми модулями стабилизатора, исходя из минимизации количества процедур оцифровывания входных информационных сигналов за период преобразования энергии, использования простых и экономичных по времени расчетных процедур для формирования выходного импульсного сигнала управления силовым ключом силового модуля (СМ).

В [1] предложен метод синтеза и сам синтез последовательного корректирующего устройства (КУ) импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа, обеспечивающего близкие к минимально

возможным амплитуду и длительность отклонения выходного напряжения ИСН в переходных режимах.

Дискретная передаточная функция корректирующего устройства имеет вид:

Wк*(p) = ^ + ^(1 - в' ^),

где ё0 = LC / T, L и C - индуктивность и емкость выходного фильтра ИСН, а T - период преобразования.

Алгоритм обработки дискретных значений информационных сигналов, реализующий дискретный закон формирования импульсного сигнала управления силовым ключом СМ рассмотрен в [2].

Для проверки работоспособности алгоритма были разработаны макеты силовых модулей, управление

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

силовым ключом в которых обеспечивается посредством микроконтроллерной техники.

Оцифровывание входных сигналов в макете силового модуля производится внешним аналого-цифровым преобразователем (АЦП) МАХ130В, вычислительные процедуры производятся микроконтроллером АТМЕОА128А1. Силовая цепь макета СМ имеет следующие параметры: индуктивность дросселя Ь = 110-180 мкГн и зависит от силы протекающего тока, емкость конденсатора выходного фильтра С = 1 000 мкФ, период преобразования Т = 25 мкс, входное напряжение ивх = 25-80 В и выходное напряжение ивых = 15 В.

Исследование процессов в макете ИСН, состоящем из одного или двух силовых модулей, показали работоспособность ИСН с предложенным устройством управления силовыми модулями. При этом в ИСН обеспечивается астатизм выходного напряжения и длительность переходных процессов в 2-3 периода преобразования при ступенчатом изменении тока нагрузки и малом отклонении длительности импульса управления. При значительной величине коммутируемой составляющей тока нагрузки (около 1,2 А), приводящей к существенному приращению длительности импульса управления, происходит увеличение длительности переходного процесса до 3-5 периодов преобразования, однако сохраняется конечный характер переходного процесса.

Вариант реализации (1) с применением дискретных значений регулируемой составляющей выходного напряжения может быть использован и для управления СМ, входящими в состав многомодульного ИСН. Устройство управления СМ, входящим в состав многомодульного ИСН, помимо задач по обеспечению требуемого качества выходного напряжения в динамических и статических режимах работы должно решать и задачу по распределению тока нагрузки между отдельными модулями, входящими в состав ИСН, что позволяет выровнять тепловыделение в модулях.

Для равномерного распределения тока нагрузки между СМ при аналоговой реализации устройства управления (УУ) использован контур отрицательной обратной связи (ОС) по току дросселя. Применение этого контура формирует наклонную внешнюю характеристику модуля, что способствует выравниванию выходных токов СМ.

Применение в УУ контура отрицательной ОС по току дросселя может негативно отразиться на динамических характеристиках СМ и многомодульного ИСН в целом, так как отрицательная ОС по току дросселя препятствует изменению тока дросселя, необходимому для компенсации приращения тока нагрузки. Поэтому сигнал ОС по току дросселя подвергается частотной коррекции апериодическим звеном с постоянной времени, превышающей длительность переходного процесса при стабилизации выходного напряжения.

Исследование процессов в макете СМ, устройство управления которого дополнено контуром ОС по току дросселя, не выявило существенного изменения динамических и статических характеристик. Основное отличие процессов в СМ с дополнительной ОС по току дросселя состоит в том, что сигнал на выходе интегратора сигнала рассогласования при отсутствии контура ОС по току дросселя изменяется незначительно при ступенчатой коммутации тока нагрузки, в то время как при наличии контура ОС по току дросселя происходят существенные изменения величины сигнала на выходе интегратора. Это объясняется тем, что изменение сигнала на выходе интегратора сигнала рассогласования компенсирует приращения сигнала контура ОС по току дросселя, что позволяет обеспечить астатизм выходного напряжения силового модуля. При исследовании процессов в макете максимальное отклонение выходного тока фазы модуля от тока нагрузки, деленного на число фаз ИСН ПН не превышает 4 % и возникает при максимальном различии уровней питающих напряжений модулей (около 30 В) и низком уровне тока нагрузки.

Библиографические ссылки

1. Соустин Б. П., Иванчура В. И., Чернышев А. И. и др. Системы электропитания космических аппаратов. Новосибирск : Наука, 1994. 318 с.

2. Краснобаев Ю. В., Капулин Д. В., Гончарук Д. В. Быстродействующие импульсные стабилизаторы напряжения с модульным принципом построения и дискретным управлением Журнал СФУ // Красноярск, 2012. С. 327-339.

© Гончарук Д. В., 2013

УДК 621.31

О. А. Донцов Научный руководитель - Ю. В. Краснобаев Сибирский федеральный университет, Красноярск

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОИСКОВОГО ТИПА ДЛЯ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Описаны способы организации автономных систем электропитания на основе солнечных батарей, их преимущества и недостатки. Предложен вариант системы электропитания с экстремальным регулированием и ее функции, а также реализация этих функций. Рассмотрены преимущества поисковых методов экстремального регулирования при изменяющихся внешних условиях.

Подавляющее большинство автономных систем электропитания (СЭП), использующих фотоэлектрические преобразователи, включают в себя источник

энергии - солнечную батарею (СБ), а также аккумуляторную батарею (АБ), которая запасает энергию, выработанную СБ в светлое время суток. В СЭП с