RU75755U1

RU75755U1 - LOAD SIMULATOR FOR TESTING ELECTRICAL SUPPLY SYSTEMS FOR SPACE VEHICLES

Info

Publication number: RU75755U1
Application number: RU2008109351/22U
Authority: RU
Inventors: Вадим Николаевич Мишин; Олег Викторович Бубнов; Виктор Алексеевич Пчельников; Антон Геннадьевич Юдинцев; Валентин Львович Иванов; Ольга Васильевна Патрахина
Original assignee: Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс")
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2008-08-20

Abstract

Имитатор нагрузок для испытания систем электроснабжения космических аппаратов относится к электронным имитаторам нагрузок для испытаний систем электроснабжения космических аппаратов. Для испытаний таких систем необходимо имитировать нагрузки в широком диапазоне.A load simulator for testing spacecraft power systems relates to electronic load simulators for testing spacecraft power systems. To test such systems, it is necessary to simulate loads in a wide range.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей при имитации импульсной и комплексной (емкостно-резистивной) нагрузок.The objective of the utility model is to expand the functionality when simulating pulsed and complex (capacitive-resistive) loads.

Имитатор комплексной и импульсной нагрузок для испытания систем электроснабжения космических аппаратов, содержит модуль постоянной нагрузки, модуль импульсной нагрузки, и модуль комплексной (емкостно-резистивной) нагрузки, каждый из которых в своем составе имеет схему управления соответствующей нагрузкой, соединенную с блоком управления модулями, связанным с ЭВМ. Модуль постоянной нагрузки выполнен в виде соединенного с тестируемой системой электроснабжения через входной фильтр повышающего преобразователя, выполненного на основе управляемых ключей, подключенного через выходной фильтр к инвертору, ведомому сетью, блок управления которым соединен с блоком трансформаторов, связанным с сетью, а схемы управления импульсной и комплексной нагрузками связаны через блок управления с модулем постоянной нагрузки таким образом, что постоянные составляющие их нагрузок реализуются с использованием модуля постоянной нагрузки. Модули комплексной и импульсной нагрузок реализованы на основе наборов управляемых ключевых транзисторных элементов, в одном из наборов указанные ключевые элементы соединены с резисторами для реализации импульсной нагрузки, а в другом наборе - с последовательными RC-цепями для реализации комплексной нагрузки. Указанные резисторы расположены с возможностью подключения параллельно испытываемой системе электроснабжения в определенные моменты времени с заданным шагом дискретности, обеспечивая ступенчатое формирование нарастающего или спадающего фронтов тока импульсной нагрузки, а также параллельно соответствующим RC-цепям в определенном наборе одновременно для формирования переднего фронта и последовательного отключения при формировании заднего пилообразного фронта комплексной нагрузки, при этом, время нарастания или спада, а также шаг дискретности фронтов импульсной нагрузки и регулирование фронтов комплексной нагрузки осуществляется подключением различных групп резисторов в соответствии с программой ЭВМ.The integrated and pulsed load simulator for testing spacecraft power supply systems contains a constant load module, a pulse load module, and a complex (capacitive-resistive) load module, each of which has a corresponding load control circuit connected to the module control unit connected with a computer. The constant load module is made in the form of a boost converter connected to the tested power supply system through the input filter, made on the basis of controlled keys, connected through the output filter to an inverter driven by the network, the control unit of which is connected to the transformer unit connected to the network, and the control circuits are pulse and integrated loads are connected through the control unit to the constant load module in such a way that the constant components of their loads are realized using the mod I have a constant load. Integrated and pulsed load modules are implemented on the basis of sets of controlled key transistor elements, in one of the sets these key elements are connected to resistors for implementing a pulsed load, and in the other set, to serial RC circuits for implementing a complex load. These resistors are arranged to be connected in parallel with the tested power supply system at certain points in time with a given step of discreteness, providing stepwise formation of rising or falling edges of the pulse load current, as well as parallel to the corresponding RC circuits in a certain set at the same time for forming a leading edge and sequential shutdown when forming the rear sawtooth front of the complex load, while the rise or fall time, as well as step d the curvature of the edges of the pulse load and the regulation of the fronts of the complex load is carried out by connecting various groups of resistors in accordance with the computer program.

Description

Полезная модель относится к устройствам для испытаний систем электроснабжения. В частности, полезная модель относится к электронным имитаторам нагрузок для испытаний систем электроснабжения космических аппаратов. Для испытаний таких систем необходимо имитировать нагрузки в широком диапазоне. На современных космических аппаратах системы электроснабжения, распределения электроэнергии, системы обеспечения заданного качества аккумулирования, с учетом более высокой надежности по сравнению с другими системами, занимают по массе и объему до 30% самого космического аппарата. Среднесуточная мощность систем электропитания космических аппаратов сегодня составляет 4-7 кВт, при этом характер нагрузки может быть активным, реактивным, смешанным и т.д. Соответственно, и устройства для имитации нагрузок при наземных испытаниях систем электропитания космических аппаратов должны обеспечивать различные виды нагрузок, а также статические и динамические режимы работы.The utility model relates to devices for testing power supply systems. In particular, the utility model relates to electronic load simulators for testing spacecraft power supply systems. To test such systems, it is necessary to simulate loads in a wide range. On modern spacecraft, power supply systems, power distribution systems, systems for ensuring a given quality of storage, taking into account higher reliability compared to other systems, occupy up to 30% of the spacecraft in weight and volume. The average daily power of spacecraft power systems today is 4-7 kW, while the nature of the load can be active, reactive, mixed, etc. Accordingly, devices for simulating loads during ground testing of power systems for spacecraft should provide various types of loads, as well as static and dynamic modes of operation.

Известные устройства для тестирования систем электропитания обычно состоят из групп резисторов, которые требуют физического подключения и отключения для установления определенной величины нагрузки (US 3624489). Этот процесс в испытательном комплексе должен неоднократно повторяться, если испытания должны проводиться на нескольких уровнях мощности. Недостатками таких устройств является невозможность непрерывно изменять ток нагрузки от одного уровня до другого, невозможность проведения динамических испытаний, а также малое количество информации, получаемой в процессе испытаний об испытываемом объекте.Known devices for testing power systems usually consist of groups of resistors that require physical connection and disconnection in order to establish a certain load value (US 3624489). This process in the test complex should be repeated several times if the tests should be carried out at several power levels. The disadvantages of such devices are the inability to continuously change the load current from one level to another, the impossibility of conducting dynamic tests, as well as the small amount of information obtained during testing of the test object.

В настоящее время разработано большое количество электронных переключаемых устройств для имитации динамических нагрузок. Так устройство по патенту US 3406341 использует фиксированный резистор и управляемые регулируемые источники тока и напряжения. Тогда изменение нагрузки выполняется либо изменением тока, либо изменением напряжения в зависимости от задач испытаний. Известно также использование в имитаторах нагрузки коммутируемых кремниевых управляемых диодных выпрямителей для создания пульсаций переменного тока источника питания. При работе такие устройства обеспечивают пульсации, имитирующие изменение нагрузки, ограниченное только действием коммутирующей схемы (US 4288739), Недостатком таких устройств по-прежнему остается возможность имитации только активной нагрузки и недостаточная информация, получаемая в процессе испытаний.A large number of electronic switch devices have been developed to simulate dynamic loads. So the device according to patent US 3406341 uses a fixed resistor and controlled adjustable current and voltage sources. Then the change in load is performed either by changing the current, or by changing the voltage depending on the test tasks. It is also known to use switched simulated silicon diode rectifiers in load simulators to create AC ripple power supply. During operation, such devices provide ripples that simulate a change in load, limited only by the action of the switching circuit (US 4288739). The disadvantage of such devices is still the ability to simulate only the active load and insufficient information obtained during the test.

В качестве прототипа нами выбрано программируемый блок имитации комплексной и импульсной нагрузок, описанный в полезной модели RU 50317. Устройство состоит из множества нагрузочных модулей, соединенных параллельно к выходу испытываемого источника питания, и блок управления комплексом, в качестве которого может выступать программируемый контроллер или ПЭВМ. Нагрузочные модули являются модулями разных видов нагрузки: модуль постоянной нагрузки, модуль комплексной нагрузки, модуль импульсной нагрузки и модуль переменной (синусоидальной) нагрузки. Каждый из указанных модулей имеет в своем составе схему управления соответствующей нагрузкой, схемы управления всеми нагрузками связаны с блоком управления модулями, связанным с контроллером управления комплексом. Модуль постоянной нагрузки выполнен в виде, соединенного с тестируемой системой электроснабжения через входной фильтр, повышающего преобразователя, выполненного на основе управляемых ключей и подключенного через выходной фильтр к инвертору, ведомому сетью, блок управления которого соединен с трансформатором, связанным с сетью. Кроме того, схемы управления постоянной, импульсной и комплексной нагрузок связаны с блоком управления модулями таким образом, что постоянные составляющие их нагрузок реализуются с использованием модуля постоянной нагрузки. Модуль имитации импульсной нагрузки в описываемом комплексе выполнен в виде дифференциальных импульсных ключей, соединенных с фиксированными заданными активными нагрузками. Задачей модуля импульсной нагрузки совместно с устройством постоянной нагрузки является сброс или наброс тока нагрузки на фиксированную величину. Модуль комплексной нагрузки содержит дифференциальные ключи, каждый из которых связан с последовательной RC-цепью. Модуль комплексной нагрузки обеспечивает подключение параллельно шинам тестируемой системы электроснабжения конденсатора и резистора заданных величин. Включение постоянной составляющей реализуется совместно с модулем постоянной нагрузки. Такое построение комплекса позволяет осуществлять преобразование энергии постоянного тока системы электроснабжения в энергию переменного тока и передачу ее в питающую сеть для повторного использования.As a prototype, we chose a programmable unit for simulating complex and pulsed loads, described in utility model RU 50317. The device consists of many load modules connected in parallel to the output of the test power supply, and a complex control unit, which can be a programmable controller or PC. Load modules are different types of load modules: constant load module, complex load module, pulse load module and variable (sinusoidal) load module. Each of these modules incorporates a control circuit for the corresponding load, control circuits for all loads are connected to the module control unit associated with the complex control controller. The constant load module is made in the form of a step-up converter connected to the tested power supply system through an input filter, made on the basis of controlled keys and connected through an output filter to an inverter driven by a network, the control unit of which is connected to a transformer connected to the network. In addition, control circuits for constant, pulsed and complex loads are connected to the module control unit in such a way that the constant components of their loads are realized using a constant load module. The impulse load simulation module in the described complex is made in the form of differential impulse keys connected to fixed given active loads. The task of the pulsed load module in conjunction with a constant load device is to dump or surge the load current by a fixed value. The complex load module contains differential keys, each of which is connected to a serial RC circuit. The integrated load module provides the connection in parallel with the tires of the tested power supply system of the capacitor and the resistor of the specified values. The inclusion of a constant component is implemented in conjunction with a constant load module. Such a construction of the complex allows the conversion of direct current energy of the power supply system into alternating current energy and its transfer to the supply network for reuse.

Недостатки приведенного решения заключаются в недостаточных функциональных возможностях, заключающихся в невозможности регулирования времени нарастания и спада фронтов имитируемого импульса. Кроме того, транзисторы блока импульсной нагрузки работают в так называемом активном режиме, при перехвате нагрузочного тока каналом постоянной нагрузки. Т.е. после подключения необходимой ступени нагрузки и короткой паузы (3-5 мс), транзистор переводится системой управления в активный режим работы и плавно запирается, в то время как входит в работу канал постоянной нагрузки. Так как The disadvantages of this solution are the lack of functionality, which consists in the impossibility of regulating the rise and fall times of the edges of the simulated pulse. In addition, the transistors of the pulse load unit operate in the so-called active mode, when the load current is intercepted by the constant load channel. Those. after connecting the necessary load stage and a short pause (3-5 ms), the transistor is put into active mode by the control system and smoothly locks, while the constant load channel enters operation. As

транзисторы, используемые для подключения ступеней импульсной нагрузки являются полевыми, то очевидно, что обладая бесконечным коэффициентом усиления по постоянному току, они неустойчиво работают в активном режиме, что приводит к усложнению системы управления и к трудоемкости настройки системы в целом.Since the transistors used to connect the pulsed load stages are field-effect, it is obvious that having an infinite DC gain, they are unstable in the active mode, which complicates the control system and the complexity of tuning the system as a whole.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей при имитации нагрузок, а именно возможность регулирования фронтов нарастания и спада при имитации импульсов нагрузки за счет их ступенчатого формирования, а также расширение параметров имитируемых комплексных емкостно-резистивных нагрузок, при сохранении возможности энергосбережения за счет использования модуля постоянной нагрузки при имитации импульсной и комплексной нагрузок.The objective of the utility model is to expand the functionality for simulating loads, namely the ability to control the rise and fall fronts when simulating load pulses due to their stepwise formation, as well as expanding the parameters of simulated complex capacitive-resistive loads, while maintaining the possibility of energy saving through the use of a constant load module when simulating pulsed and complex loads.

Поставленная задача решается тем, что блок комплексной и импульсной нагрузок для испытания систем электроснабжения космических аппаратов, содержит несколько нагрузочных модулей, подключенных параллельно к тестируемой системе электроснабжения, и блок управления модулями.. Указанные нагрузочные модули включают модуль постоянной нагрузки, модуль импульсной нагрузки, и модуль комплексной (емкостно-резистивной) нагрузки, каждый из которых в своем составе имеет схему управления соответствующей нагрузкой, соединенную с блоком управления модулями, связанным с ЭВМ. Так же как и в прототипе, модуль постоянной нагрузки выполнен в виде соединенного с тестируемой системой электроснабжения через входной фильтр повышающего преобразователя, выполненного на основе управляемых ключей, подключенного через выходной фильтр к инвертору, ведомому сетью, блок управления которым соединен с блоком трансформаторов, связанным с сетью, а схемы управления импульсной и комплексной нагрузками связаны через блок управления с модулем постоянной нагрузки таким образом, что постоянные составляющие их нагрузок реализуются с использованием модуля постоянной нагрузки. В отличие от прототипа, в заявляемом устройстве модули комплексной и импульсной нагрузок реализованы на основе наборов управляемых ключевых транзисторных элементов, в одном из наборов указанные ключевые элементы соединены с резисторами для реализации импульсной нагрузки, а в другом наборе - с последовательными RC-цепями для реализации комплексной нагрузки. Указанные резисторы расположены с возможностью подключения параллельно испытываемой системе электроснабжения в определенные моменты времени с заданным шагом дискретности, обеспечивая ступенчатое формирование нарастающего или спадающего фронтов тока импульсной нагрузки, а также параллельно соответствующим RC-цепям в определенном наборе одновременно для формирования переднего фронта и последовательного отключения при формировании заднего пилообразного фронта комплексной нагрузки, при этом, время нарастания или спада, а также шаг дискретности The problem is solved in that the integrated and pulsed load unit for testing spacecraft power supply systems contains several load modules connected in parallel to the power supply system under test, and a module control unit. These load modules include a constant load module, a pulse load module, and a module integrated (capacitive-resistive) load, each of which in its composition has a corresponding load control circuit connected to the control unit The module is connected to the computer. As in the prototype, the constant load module is made in the form of a boost converter connected to the tested power supply system through the input filter, made on the basis of controlled keys, connected through the output filter to an inverter driven by the network, the control unit of which is connected to the transformer unit associated with network, and control circuits for pulsed and complex loads are connected through the control unit to the constant load module so that the constant components of their loads realize I'm using a constant load module. Unlike the prototype, in the claimed device, the integrated and pulsed load modules are implemented on the basis of sets of controlled key transistor elements, in one of the sets these key elements are connected to resistors for implementing a pulsed load, and in the other set - with serial RC circuits for implementing a complex load. These resistors are arranged to be connected in parallel with the tested power supply system at certain points in time with a given step of discreteness, providing stepwise formation of rising or falling edges of the pulse load current, as well as parallel to the corresponding RC circuits in a certain set at the same time for forming a leading edge and sequential shutdown when forming the rear sawtooth front of the complex load, while the rise or fall time, as well as step d sparks

фронтов импульсной нагрузки и регулирование фронтов комплексной нагрузки осуществляется подключением различных групп резисторов в соответствии с программой ЭВМ.pulse fronts and the regulation of the fronts of the complex load is carried out by connecting various groups of resistors in accordance with the computer program.

Далее сущность полезной модели поясняется рисунками, на которых представлено:Further, the essence of the utility model is illustrated by drawings, which show:

на фиг.1 - структурная схема имитатора для испытаний систем электроснабжения космических аппаратов; на фиг.2 - реализация модулей импульсной и комплексной нагрузок; на фиг.3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие формирование фронтов импульсной нагрузки,figure 1 is a structural diagram of a simulator for testing power systems of spacecraft; figure 2 - implementation of the pulse modules and integrated loads; figure 3 and 4 is a timing chart explaining the formation of the fronts of the pulse load,

Имитатор нагрузок для испытаний системы электроснабжения 1 состоит из нагрузочных модулей 2 и 3, подсоединенных параллельно к тестируемой системе 1. Нагрузочный модуль 2 является имитатором постоянной нагрузки, блок 3 - устройство имитации импульсной и комплексной нагрузки. Модуль постоянной нагрузки 2 представляет собой повышающий преобразователь 4, выполненный на основе управляемых ключей, и соединенный с тестируемой системой электроснабжения 1 через входной фильтр 5, и, через выходной фильтр 6 к инвертору 7, ведомому сетью. Повышающий преобразователь 4 представляет собой транзисторный ключ, управляемый импульсами схемы управления 8. Блок управления 8 инвертором 7 соединен с трансформатором 9, подключенным к сети. Величина и длительность импульсов схемы управления 8 задают уровни подключаемой к выходным клеммам системы электроснабжения активной нагрузки. Инвертор 7 представляет собой трехфазный мостовой инвертор, ведомый сетью. Каждый нагрузочный модуль имеет в своем составе схему управления соответствующей нагрузкой. Схемы управления постоянной, комплексной и импульсной нагрузок объединены в блоке управления модулями 10, который соединен с повышающим преобразователем 6. Работа нагрузочного комплекса управляется либо программно от блока управления комплексом 11, либо от ПЭВМ. На фиг.2 представлена схема блока импульсной и комплексной нагрузок, реализованных на основе наборов управляемых ключевых транзисторных элементов VTn₁, VTn₂,...VTnn, соединенных с резисторами R1, R2,..Rn соответственно, для реализации импульсной нагрузки, и ключевого транзисторного элемента VTk, который соединен с последовательной RC-цепью для реализации комплексной (емкостно-резистивной) нагрузки (на рисунке показан только один транзисторный элемент, но их может быть несколько). Затворы (управляющие входы) всех ключевых транзисторных элементов соединены с блоком управления 10. Модуль импульсной нагрузки обеспечивает независимое увеличение (наброс) или уменьшение (сброс) постоянной нагрузки с регулируемой длительностью подключения или отключения, т.е. имитирует нарастание и The load simulator for testing the power supply system 1 consists of load modules 2 and 3 connected in parallel to the system under test 1. Load module 2 is a constant load simulator, block 3 is a device for simulating pulsed and complex loads. The constant load module 2 is a step-up converter 4, made on the basis of controlled keys, and connected to the tested power supply system 1 through an input filter 5, and, through an output filter 6, to an inverter 7 driven by the network. The boost converter 4 is a transistor switch controlled by pulses of the control circuit 8. The control unit 8 of the inverter 7 is connected to a transformer 9 connected to the network. The magnitude and duration of the pulses of the control circuit 8 sets the levels of the active load connected to the output terminals of the power supply system. The inverter 7 is a three-phase bridge inverter driven by a network. Each load module incorporates a control circuit for the corresponding load. Control circuits for constant, complex, and pulsed loads are combined in a module control unit 10, which is connected to a boost converter 6. The operation of the load complex is controlled either programmatically from the control unit of complex 11, or from a PC. Figure 2 presents a block diagram of the pulse and complex loads implemented on the basis of sets of controlled key transistor elements VTn ₁ , VTn ₂ , ... VTnn connected to resistors R1, R2, .. Rn, respectively, for the implementation of the pulse load, and key a transistor element VTk, which is connected to a serial RC circuit to realize a complex (capacitive-resistive) load (the figure shows only one transistor element, but there can be several). The gates (control inputs) of all the key transistor elements are connected to the control unit 10. The pulse load module provides an independent increase (surge) or decrease (discharge) of the constant load with an adjustable duration of connection or disconnection, i.e. imitates growth and

спадание тока с регулируемой длительностью и регулируемыми фронтами нарастания и спада. Модуль комплексной нагрузки обеспечивает подключение параллельно шинам тестируемой системы электроснабжения конденсатора 12 и резистора 13 заданных величин. Включение активного сопротивления реализуется посредством подключения определенного набора сопротивлений R1, R2,..Rn с ключевыми транзисторными элементами VTn₁, VTn₂,...VTnn, задаваемого блоком управления 10.current decay with adjustable duration and adjustable rise and fall edges. The integrated load module provides a parallel connection to the tires of the tested power supply system of the capacitor 12 and the resistor 13 of the specified values. The inclusion of active resistance is realized by connecting a specific set of resistances R1, R2, .. Rn with the key transistor elements VTn ₁ , VTn ₂ , ... VTnn specified by the control unit 10.

Описание работы имитатора нагрузки лучше начать с модуля постоянной нагрузки, как с самого простого, так и по той причине, что модуль постоянной нагрузки используется для формирования постоянной составляющей импульсной и комплексной нагрузок. При включении в работу модуля постоянной нагрузки по сигналам блока управления комплексом 11 или ПЭВМ выходное напряжение тестируемой системы электроснабжения 1 подается на входной фильтр 5, необходимый для устранения помех импульсных преобразователей, и поступает на вход повышающего преобразователя 4. Схема управления 11 по заданной программе выдает импульсы управления на ключи повышающего преобразователя 4. При этом происходит подключение по заданной программе сопротивлений импульсной нагрузки. Далее высокое постоянное напряжение через дроссели выходного фильтра 6 поступает на вход ведомого сетью инвертора 7. Управление инвертором 7 осуществляется от блока управления 8 с постоянными углами инвертирования. С целью реализации питания и синхронизации блока управления 8 с сетью используется блок трансформаторов 9. Преобразованное инвертором 7 напряжение возвращается в питающую сеть. Такое построение позволяет вторично использовать основную часть энергии входного источника 1, а не рассеивать ее в пространстве. По этому каналу прокачивается энергия имитации постоянной нагрузки, а также постоянные составляющие импульсной и комплексной нагрузок, так как эти составляющие реализуются на повышающем преобразователе 4, как будет объяснено далее при описании работы блока комплексной и импульсной нагрузок 3. Суммарный ток выходной шины системы электроснабжения 1, который задается подключаемой нагрузкой может достигать 150 А при проведении испытаний современных моделей бортовых систем. Если не использовать предложенную систему построения модуля постоянной нагрузки рассеиваемая в пространстве мощность при выходном напряжении системы электроснабжения 1 равном 27 В и токе 75А составит 2025Вт. Следует отметить существующую тенденцию увеличения выходного напряжения систем электроснабжения космических аппаратов, что может привести к увеличению рассеиваемой мощности. Предложенное построение позволяет вторично использовать основную часть энергии источника электроснабжения.It is better to start the description of the load simulator with a constant load module, both from the simplest and for the reason that the constant load module is used to form the constant component of the pulse and complex loads. When the constant load module is turned on by the signals of the complex control unit 11 or PC, the output voltage of the tested power supply system 1 is supplied to the input filter 5, which is necessary to eliminate the interference of the pulse converters, and is fed to the input of the boost converter 4. The control circuit 11 gives pulses according to a given program control of the keys of the boost converter 4. At the same time, the impedance load resistances are connected according to the specified program. Further, a high DC voltage through the chokes of the output filter 6 is supplied to the input of the inverter 7 driven by the network. The inverter 7 is controlled from the control unit 8 with constant inverting angles. In order to implement power supply and synchronize the control unit 8 with the network, a block of transformers 9 is used. The voltage converted by the inverter 7 is returned to the supply network. This construction allows you to reuse the main part of the energy of the input source 1, and not to scatter it in space. The energy of simulating a constant load is pumped through this channel, as well as the constant components of the pulse and complex loads, since these components are realized on the boost converter 4, as will be explained later in the description of the operation of the complex and pulse loads 3. The total current of the output bus of the power supply system 1, which is specified by the connected load can reach 150 A when testing modern models of on-board systems. If you do not use the proposed system for constructing a constant load module, the power dissipated in space with an output voltage of the power supply system 1 equal to 27 V and a current of 75A will be 2025W. It should be noted that there is a tendency to increase the output voltage of spacecraft power supply systems, which can lead to an increase in power dissipation. The proposed construction allows the secondary use of the main part of the energy source.

Задачей импульсной нагрузки, которую реализует модуль импульсной нагрузки совместно с вышеописанным модулем постоянной нагрузки, является наброс или сброс тока нагрузки на фиксированную величину. При этом наброс или сброс тока выполняется по автономной или дистанционной команде (от блока управления 11), поступающей на схему управления 10. Наброс тока выполняется подключением в определенные моменты времени с заданным шагом дискретности, соответствующих ключевых транзисторных элементов из набора VTn₁, VTn₂,...VTnn, с соответствующими фиксированными резисторами R1, R2,..Rn, обеспечивая ступенчатое формирование нарастающего или спадающего фронтов тока импульсной нагрузки, как показано на фиг.3 и 4 (Iкин). При этом формирование фронтов нарастания и спада тока обусловлено специальным алгоритмом работы блока управления, согласно которому по соответствующему фронту внутреннего задающего счетчика включается ступенчатое нарастание до тока уставки или спадание от тока уставки до 0 тока нагрузки с заданным шагом дискретности по длительности фронта. При этом шаг дискретности по току будет равен отношению тока уставки к длительности фронта в мкс. В режиме имитации импульсной нагрузки формируется импульсный ток, регулируемый:The task of the pulsed load, which is implemented by the pulsed load module in conjunction with the above constant load module, is to surge or discharge the load current by a fixed amount. In this case, the current surge or discharge is performed by an autonomous or remote command (from the control unit 11) supplied to the control circuit 10. The current surge is performed by connecting at certain points in time with a given step of discreteness corresponding to the key transistor elements from the set VTn ₁ , VTn ₂ , ... VTnn, with the corresponding fixed resistors R1, R2, .. Rn, providing stepwise formation of rising or falling edges of the pulse load current, as shown in Figs. 3 and 4 (Ikin). In this case, the formation of the rise and fall edges of the current is due to the special algorithm of the control unit, according to which, according to the corresponding front of the internal reference counter, a step-wise rise to the setpoint current or a fall from the setpoint current to 0 of the load current with a given step of discreteness in the front duration is activated. In this case, the discrete step in current will be equal to the ratio of the set current to the edge duration in microseconds. In the simulation mode of the pulse load, a pulse current is generated, adjustable:

а) по амплитудеa) in amplitude

б) по длительности фронтов нарастания и спада тока.b) the duration of the rise and fall fronts of the current.

Повышающий преобразователь 4 после каждой ступеньки наброса удерживает ток постоянным и равным заданной сумме резисторов постоянной нагрузки и скачка тока наброса (Iпп). При этом, энергия постоянной нагрузки, как описано выше, преобразуется и возвращается в питающую сеть. При формировании спадающего фронта, наоборот, следует отпирание соответствующих ключей до величины фиксированного тока. Одновременно с этим, посредством блока управления 10, входной ток повышающего преобразователя 4 уменьшается пропорционально увеличению тока ключа.Boost converter 4 after each step of the surge keeps the current constant and equal to the given sum of the resistors of the constant load and the surge of the surge current (Ipp). In this case, the energy of a constant load, as described above, is converted and returned to the mains. When a falling edge is formed, on the contrary, the corresponding keys are unlocked to a fixed current value. At the same time, by means of the control unit 10, the input current of the boost converter 4 decreases in proportion to the increase in the key current.

Модуль комплексной нагрузки состоит из ключевого транзисторного элемента VTk, подключающего по сигналам управления схемы 10 конденсатор 12 и резистор 13 RC-цепи параллельно шинам системы электроснабжения 1. При этом параллельно с ключом VTk сигналы управления поступают на открытие заданного набора, соответствующего уставке, соседних ключей VTn₁, VTn₂...VTnn с резисторами R1, R2,..Rn. Емкость комплексной нагрузки окажется через некоторое время заряженной и перестанет пропускать ток. После этого программа начнет последовательно отключать транзисторы VTn₁, VTn₂,...VTnn с резистивной нагрузкой в цепях, формируя задний пилообразный фронт. Таким образом, в случае с комплексной нагрузкой передний фронт определяется параметрами индуктивностей подводящих проводов и их активными The integrated load module consists of a key transistor element VTk, which connects the capacitor 12 and the resistor 13 of the RC circuit according to the control signals of circuit 10 parallel to the buses of the power supply system 1. At the same time, along with the key VTk, the control signals are received to open a given set corresponding to the setting of the neighboring keys VTn ₁ , VTn ₂ ... VTnn with resistors R1, R2, .. Rn. The complex load capacity will be charged after some time and will no longer pass current. After that, the program will begin to sequentially turn off transistors VTn ₁ , VTn ₂ , ... VTnn with a resistive load in the circuits, forming a trailing saw-shaped front. Thus, in the case of a complex load, the leading edge is determined by the inductance parameters of the lead wires and their active

сопротивлениями, а задний фронт формируется сворачиванием тока методом цифровой пилы (транзисторы отключаются в определенном порядке) в то время как повышающий преобразователь вступает в работу, формируя ток в шине. Включение постоянной составляющей комплексной нагрузки осуществляется аналогично набросу тока импульсной нагрузки и реализуется совместно с повышающим преобразователем 4.resistances, and the trailing edge is formed by folding current by the method of a digital saw (transistors are turned off in a certain order) while the boost converter comes into operation, forming a current in the bus. The inclusion of the DC component of the complex load is carried out similarly to the surge current of the pulse load and is implemented in conjunction with a boost converter 4.

Применение предлагаемого комплекса позволит обеспечить качественное проведение наземных испытаний бортовых систем электроснабжения. Важной особенностью в разработанном нагрузочном комплексе является возможность регулирования фронтов нарастания и спада при имитации импульсной нагрузки, и формирования заднего пилообразного фронта при имитации комплексной нагрузки, а также вторичное использование электроэнергии системы электроснабжения, посредством ее последующего преобразования и передачи в сеть. Полная автоматизация комплекса нагрузочных устройств позволяет задавать программу испытаний и вести протокол в автономном режиме.The application of the proposed complex will ensure high-quality ground testing of onboard power supply systems. An important feature in the developed load complex is the ability to control the rise and fall fronts when simulating a pulsed load, and the formation of a trailing sawtooth front when simulating a complex load, as well as the secondary use of electricity from the power supply system, through its subsequent conversion and transmission to the network. Full automation of the complex load devices allows you to set the test program and maintain a protocol in standalone mode.

Claims

A load simulator for testing spacecraft power systems, containing several load modules connected in parallel to the power supply system under test, and an external complex control controller in which load modules include a constant load module, a pulse load module, and a complex (capacitive-resistive) load module, each of which in its composition has a control circuit for the corresponding load connected to the control unit of the modules associated with the computer, while the module constant load is made in the form of a boost converter connected to the tested power supply system through the input filter, made on the basis of controlled keys, connected through the output filter to the inverter driven by the network, the control unit of which is connected to the transformer unit connected to the network, the control circuit of the pulse and complex loads are connected through the control unit to the constant load module so that the constant components of their loads are realized using the constant load, characterized in that the integrated and pulsed load modules are implemented on the basis of sets of controlled key transistor elements, in one of the sets of these key elements are connected to resistors for implementing a pulsed load, and in the other set - with serial RC circuits for implementing a complex load , these resistors are arranged to be connected in parallel with the tested power supply system at certain points in time with a given step of discreteness, providing a step the formation of rising or falling edges of the pulse load current, as well as parallel to the corresponding RC circuits in a certain set, simultaneously for forming the leading edge and sequentially disconnecting when forming the trailing saw-shaped front of the complex load, while the rise or fall times, as well as the step of discreteness of these fronts are regulated connecting various groups of resistors in accordance with a computer program.