RU84995U1

RU84995U1 - Имитатор нагрузок с процессорным управлением

Info

Publication number: RU84995U1
Application number: RU2009111862/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Головатов; Ольга Ростиславовна Думачева; Александр Владимирович Ланцов; Андрей Валериевич Петровский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс"
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2009-07-20

Abstract

Имитатор нагрузок для испытаний систем электропитания космических аппаратов, включающий коммутаторы тока, содержащие силовые ключевые элементы, драйверы и элементы имитации нагрузки, а также панель ручного управления и сетевой контроллер с первым выходным портом, отличающийся тем, что в него дополнительно введены процессорный блок, устройство измерения текущих значений входных тока и напряжения, элементы гальванической развязки управляющих сигналов коммутаторов тока, элемент гальванической развязки выходного последовательного канала устройства измерения текущих значений входных тока и напряжения, для связи с внешней персональной ЭВМ используется дифференциальный интерфейс с высокой помехозащищенностью, сетевой контроллер снабжен вторым выходным портом, электропитание узлов имитатора осуществляется введенным резервированным источником питания собственных нужд, в процессорном блоке применяется программное обеспечение, позволяющее тестировать системы электропитания, первичные источники и накопители энергии систем электропитания или их имитаторы.

Description

Полезная модель относится к области испытаний электротехнической аппаратуры и может быть использована для имитации нагрузок при автономных и комплексных испытаниях систем электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА) и узлов данных систем (первичного источника энергии, например солнечной батареи, и накопительного элемента, например аккумуляторной батареи) или их имитаторов.

Известны имитаторы нагрузки для испытаний вторичных источников электропитания, которые подключены к выходным шинам источника питания. Имитаторы выполнены в виде понижающего [1] или повышающего [2] преобразователей постоянного напряжения в постоянное, вход которых подключен к испытываемому устройству. Энергия, полученная от испытуемого устройства, через выходной фильтр и инвертор, ведомый сетью, отдается в промышленную сеть переменного тока.

Известен также имитатор динамической импульсной нагрузки переменной частоты для испытаний систем электропитания [3], включающий в себя коммутаторы тока, содержащие элементы имитации нагрузки, представляющие собой множество резисторов, силовые ключевые элементы и драйверы. Силовые ключевые элементы соединены последовательно с резистивными элементами имитации нагрузки и управляются через драйверы от блока управления, выполненного на логических схемах, который в свою очередь через сетевой контроллер управляется от внешней персональной ЭВМ (ПЭВМ). Имеется пульт ручного управления.

Известный имитатор обладает рядом недостатков: низкая помехозащищенность, ограниченная область применения, его использование приводит к снижению общего быстродействия системы испытаний СЭП, вследствие жесткой логики работы под управлением внешней ПЭВМ. Любое изменение текущего режима работы имитатора требует управляющего воздействия от внешней ПЭВМ.

Цель создания предложенного имитатора: расширение функциональных возможностей, повышение помехозащищенности, увеличение оперативности и быстродействия системы испытания СЭП. Расширение функциональных возможностей реализовано возможностью исследовать не только режимы работы системы в целом, но и первичного источника питания, накопительного элемента или устройств их имитации. Это обеспечивается вновь введенным процессорным блоком с встроенным программным обеспечением. Процессорный блок осуществляет управление коммутаторами тока по информации о циклограмме нагрузки, полученной от ПЭВМ, и информации вновь введенного устройства измерения текущих значений входных тока и напряжения. Примененное в процессорном блоке программное обеспечение позволяет тестировать как СЭП в целом, так и первичные источники, накопители энергии или их имитаторы в ручном и автоматическом режимах. Это повышает автономность работы имитатора, а также оперативность и быстродействие системы испытаний СЭП, поскольку информация о циклограмме нагрузки заносится в память процессорного блока и работа имитатора в дальнейшем реализуется без обращения к внешней ПЭВМ

Кроме того, в предложенном имитаторе с целью повышения помехозащищенности введены элементы гальванической развязки управляющего сигнала коммутаторов тока, элемент гальванической развязки выходного последовательного канала устройства измерения текущих значений входных тока и напряжения. Для связи с внешней ПЭВМ использован дифференциальный интерфейс с высокой помехозащищенностью RS-485. Для использования при испытаниях комплекта из нескольких имитаторов нагрузки, в сетевой контроллер введен дополнительный выходной порт для подключения нескольких устройств по интерфейсу RS-485.

На фиг. приведена структурная схема описываемого устройства.

Управляющим узлом имитатора является процессорной блок 3. Через элементы гальванической развязки 2₁…2_n он управляет коммутаторами тока 1₁…1_n, содержащими силовые ключевые элементы, драйверы и элементы имитации нагрузки, подключаемыми к выходным шинам испытуемой системы электропитания. Измерительный тракт представлен устройством измерения текущих значений входных тока и напряжения 5 и элементом гальванической развязки последовательного канала устройства измерения текущих значений входных тока и напряжения 6, служащий для развязки выходного цифрового последовательного кода от входной аналоговой измерительной схемы. Кроме того, к процессорному блоку подключаются панель ручного управления 4 и, через сетевой контроллер 7, внешняя ПЭВМ. Электропитание узлов имитатора осуществляется резервированным источником питания собственных нужд 8.

Имитатор работает следующим образом.

Процессорный блок 3 загружает из ПЭВМ через сетевой контроллер 7, реализующий спецификации дифференциального интерфейса с высокой помехозащищенностью RS-485, данные о циклограмме имитируемой нагрузки. В ПЭВМ процессорный блок 3 передает данные о текущих значениях тока и напряжения испытуемой системы электропитания. Текущие значения выходных тока и напряжения испытуемой системы электропитания в виде последовательного кода, гальванически развязанного от схемы измерения, процессорный блок 3 получает от устройства измерения текущих значений входных тока и напряжения 5 через элемент гальванической развязки последовательного канала устройства измерения текущих значений входных тока и напряжения 6. Процессорный блок 3 на основе данных о циклограмме имитируемой нагрузки и текущих значений выходных тока и напряжения испытуемой системы электропитания определяет необходимое количество и последовательность включения коммутаторов тока l₁…l_n для формирования нарастающих, спадающих фронтов тока нагрузки или синусоидальной составляющей для измерения импеданса системы электропитания. Управление включением или отключением коммутаторов l₁…l_n осуществляется процессорным блоком через элементы гальванической развязки управляющих сигналов 2₁…2_n. Ручное управление имитатором в автономном режиме доступно с панели ручного управления 4.

Литература:

1. Патент РФ на полезную модель №2138850 «Имитатор нагрузки для испытаний управляемого ключа», автор Федосов А.А., опубликовано 27.09.1999.

2. Патент РФ на полезную модель №75755 «Имитатор нагрузок для испытания систем электроснабжения космических аппаратов», авторы Мишин В.Н., Бубнов О.В., Пчельников В.А., Юдинцев А.Г., Иванов В.Л, Патрахина О.В., опубликовано: 20.08.2008 Бюл. №23.

3. Патент РФ на полезную модель №73087 «Имитатор переменной частоторегулируемой нагрузки», авторы Мишин В.Н., Бубнов О.В., Пчельников В.А., Ковальчук Д.А., Иванов В.Л, Миргородский С.К., Патрахина О.В., опубликовано: 10.05.08 Бюл. №13.