Библиографическое описание:Перспективы развития зарядно-разрядных устройств систем электропитания космических аппаратов : научное издание / Ю. В. Краснобаев. - Текст : непосредственный // Сибирский аэрокосмический журнал. - 2024. - Т.25, №1. - С. 115-125. - ISSN 2712-8970, DOI 10.31772/2712-8970-2024-25-1-115-125.
Аннотация:Система электропитания (СЭП) предназначена для обеспечения бесперебойного автономного электроснабжения бортовой аппаратуры во всех режимах и на всех этапах в течение срока активного существования космического аппарата (КА). Масса СЭП составляет существенную долю массы КА и улучшение удельных энергетических характеристик СЭП приводит к возникновению синергетического эффекта, когда одновременно увеличиваются доступные для полезной нагрузки ресурсы массы и энергопотребления, что повышает эффективность КА в целом. В статье рассмотрена эволюция структурных и схемотехнических решений СЭП КА, её энергопреобразующей аппаратуры и влияние этих изменений на энергомассовые характеристики СЭП. Показано, что значительное влияние на энергомассовые характеристики СЭП оказывают структурные и схемотехнические решения зарядных и разрядных устройств энергопреобразующей аппаратуры и выбор величины напряжения аккумуляторной батареи (АБ). Развитие элементной базы, создание программируемых цифровых устройств, способных функционировать в условиях воздействия факторов космического пространства, и появление современных схемотехнических и управленческих решений для импульсных преобразователей в последнее десятилетие, открывают новые возможности по совершенствованию СЭП КА. В статье в качестве зарядно-разрядного устройства СЭП рассмотрен импульсный преобразователь напряжения (ИПН) с новой стратегией модуляции, обладающий способностью к реверсу потока энергии и возможностью работы в понижающе-повышающем режиме с высоким КПД. Его применение в качестве единого зарядно-разрядного устройства (ЗРУ) позволяет обеспечить значительное улучшение характеристик ЗРУ и СЭП в целом, таких, как КПД, энергомассовые, надёжностные и ряда других. Способность ИПН к реверсу потока энергии и возможность работы в понижающеповышающем режиме открывает возможность отказаться от применения АБ с напряжением, ниже напряжения на основном выходе СЭП, и перейти на использование АБ со средним разрядным с напряжением, близким к напряжению на основном выходе СЭП. Такое структурное и схемотехническое решение ЗРУ и АБ позволит поднять КПД ЗРУ до 99 % и дополнительно улучшить энергомассовые характеристики СЭП.
Power supply system (PSS) is designed to ensure uninterrupted autonomous power supply of on-board equipment in all modes and at all stages during the active life of spacecraft. Lots of PSS makes up a significant proportion of the mass spacecraft and improvement of specific energy characteristics PSS this leads to a synergistic effect when the mass and energy consumption resources available for the payload are simultaneously increased, which increases efficiency of spacecraft generally. The article considers the evolution of structural and circuit solutions for PSS spacecraft, its energy- converting equipment and the effect of these changes on energy-mass characteristics PSS. It is shown that a significant effect on energy and mass characteristics PSS provide structural and circuit design solutions for charger and discharge devices of energy-converting equipment and the choice of voltage value accumulator batteries (AB). The development of the element base, the creation of programmable digital devices capable of functioning under the influence of space factors and the emergence of new circuit design and management solutions for pulse converters that have occurred in the last decade opens up new opportunities for improvement of the PSS of spacecraft. In the article as a charger and discharge device PSS reviewed pulse voltage converter (PVC) with a new modulation strategy, with the ability to reverse the flow of energy and the ability to work in a step-up mode with high efficiency. Its application as a single charger-discharge device (CDD) allows for a significant improvement in performance CDD and PSS in general, such as efficiency, energy mass, reliability and a number of others. Ability PVC to reverse the flow of energy and the possibility of working in a step-up mode opens up the possibility to abandon the use of AB with a voltage lower than the voltage at the main output PSS and switch to using AB with an average discharge voltage close to the voltage at the main output PSS. Such a structural and circuit design solution CDD and AB will allow you to increase efficiency of CDD up to 99 % and additionally improve energy and mass characteristics PSS.
