Система електроживлення космічного апарата

Реферат: UA 123078 U UA 123078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до авіаційної та ракето-космічної техніки. Відома система електроживлення, що містить сонячну батарею як первинне джерело енергії, акумуляторну батарею як вторинне джерело енергії, послідовний стабілізатор напруги, який з'єднаний між сонячною батареєю та споживачем, зарядний та розрядний пристрої акумуляторної батареї, при тому що вхід зарядного пристрою з'єднаний з виходом сонячної батареї, а вихід розрядного пристрою з'єднаний з виходом стабілізатора напруги. Між плюсовим та мінусовим виходами сонячної батареї міститься ємнісний фільтр, а на виході стабілізатора напруги - індуктивно-ємнісний фільтр. (Соустин Б.П., Іванчура В.І., Чернишев А.І., Ісляєв А.І. "Системи електроживлення космічних апаратів, Новосибірськ, ВО "Наука", 1994", рис. 1.19, розд. 1.5). Недоліком даної системи електроживлення є низький рівень ККД та обмежена область використання системи. Найбільш близькою до даної корисної моделі, прийнятою за прототип, є система електроживлення космічного апарата, що містить сонячну батарею, стабілізатор напруги, включений між сонячною батареєю та споживачем, акумуляторну батарею, зарядний і розрядний пристрої, при цьому акумуляторна батарея одним входом з'єднана з виходом зарядного пристрою та входом розрядного пристрою, вхід зарядного пристрою з'єднаний з виходом сонячної батареї і входом стабілізатора напруги, а вихід розрядного пристрою з'єднаний з виходом сонячної батареї та входом стабілізатора напруги, причому сонячна батарея, акумуляторна батарея та споживач своїми другими виходами з'єднані з загальною шиною, (патенту RU 2317216 С1, опубл. 20.02.2008). Недоліком даної системи є недостатньо ефективне використання первинного джерела електроенергії (сонячної батареї). Задачею корисної моделі є підвищення якості використання первинного та вторинного джерел живлення. Поставлена задача вирішується тим, що в системі електроживлення космічного апарата, що містить сонячну батарею, стабілізатор напруги, включений між сонячною батареєю та споживачем, акумуляторну батарею, зарядний і розрядний пристрої, індуктивно-ємнісний фільтр, при цьому вхід акумуляторної батареї з'єднаний з виходом зарядного пристрою та першим входом розрядного пристрою, перший вхід зарядного пристрою з'єднаний з входом сонячної батареї і першим входом стабілізатора напруги, причому сонячна батарея, акумуляторна батарея, фільтр та споживач своїми виходами з'єднані з загальною шиною, згідно з корисною моделлю, фільтр, з'єднаний з дільником напруги, вихід якого з'єднаний з першим входом порівнювального елемента, джерело опорної напруги з'єднане з другим входом порівнювального елемента, вихід якого з'єднаний з ШІМ-контролером на базі плати Arduino Uno, перший вихід якого з'єднаний з другим входом стабілізатора напруги, другий та третій виходи ШІМ-контролера з'єднані з другими входами регуляторів заряду та розряду відповідно, а стабілізатор напруги та розрядний пристрій своїми виходами з'єднані з загальною шиною. На кресленні зображена функціональна схема системи електроживлення космічного апарата. Запропонована система електроживлення космічного апарата містить сонячну батарею 1, стабілізатор напруги 2, включений між сонячною батареєю 1 та споживачем 3, акумуляторну батарею 4, зарядний 5 і розрядний 6 пристрої, індуктивно-ємнісний фільтр 7, при цьому вхід акумуляторної батареї 4 з'єднаний з виходом зарядного пристрою 5 та першим входом розрядного пристрою 6, перший вхід зарядного пристрою 6 з'єднаний з входом сонячної батареї 1 і першим входом стабілізатора напруги 2, причому сонячна батарея 1, акумуляторна батарея 4, фільтр 7 та споживач 3 своїми виходами з'єднані з загальною шиною. В системі фільтр 7 з'єднаний з дільником напруги 8, вихід якого з'єднаний з першим входом порівнювального елемента 9, джерело опорної напруги 10 з'єднано з другим входом порівнювального елемента 9, вихід якого з'єднаний з ШІМ-контролером на базі плати Arduino Uno 11, перший вихід якого з'єднаний з другим входом стабілізатором напруги 2, другий та третій виходи ШІМ-контролером 11 з'єднані з другими входами регуляторів заряду 6 та розряду 7 відповідно, а стабілізатор напруги 2 та розрядний пристрій 6 своїми виходами з'єднані з загальною шиною. Система електроживлення космічного апарата працює таким чином: Електроживлення споживача 3 може бути здійснено як від сонячної батареї 1 з використанням стабілізатора 2, так і від електрохімічного акумулятора 4. Управління здійснюється за допомогою порівняння вихідної напруги після дільника напруги 8 та опорної напруги від джерела опорної напруги 10. Різниця даних напруг від порівнювального елемента 9 надходить на ШІМ-контролер 11 на базі плати Arduino Uno, що вирішує логічну задачу підключення необхідного регулятора для забезпечення безперервного електроживлення КА. За умови затінення системи електроживлення споживача 3 здійснюється від акумуляторної батареї 1 UA 123078 U 5 10 15 20 4 через розрядний пристрій 6. Заряд акумуляторної батареї 4 від сонячної батареї 1 здійснюється за рахунок використання зарядного пристрою 5. Підвищення якості використання первинного і вторинного джерел живлення вирішується завдяки введенню в систему контролера швидкої дії на базі плати Arduino Uno, реалізація закону управління, на якому забезпечує постійність значення напруги, зменшення кількості теплових втрат в системі. Таким чином, запропонована система дозволяє підвищити якість використання первинного і вторинного джерел живлення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система електроживлення космічного апарата, що містить сонячну батарею, стабілізатор напруги, включений між сонячною батареєю та споживачем, акумуляторну батарею, зарядний і розрядний пристрої, індуктивно-ємнісний фільтр, при цьому вхід акумуляторної батареї з'єднаний з виходом зарядного пристрою та першим входом розрядного пристрою, перший вхід зарядного пристрою з'єднаний з входом сонячної батареї і першим входом стабілізатора напруги, причому сонячна батарея, акумуляторна батарея, фільтр та споживач своїми виходами з'єднані з загальною шиною, яка відрізняється тим, що містить з'єднаний з фільтром дільник напруги, вихід якого з'єднаний з першим входом порівнювального елемента, джерело опорної напруги, з'єднане з другим входом порівнювального елемента, вихід якого з'єднаний з ШІМ-контролером на базі плати Arduino Uno, перший вихід якого з'єднаний з другим входом стабілізатора напруги, другий та третій виходи ШІМ-контролера з'єднані з другими входами регуляторів заряду та розряду відповідно, а стабілізатор напруги та розрядний пристрій своїми виходами з'єднані з загальною шиною. Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2