Моделирование помехозащищенной сети электропитания космического аппарата

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ


Авторы

Куксенко С. П.

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, ТУСУР, проспект Ленина, 40, Томск, 634050, Россия

e-mail: ksergp@tu.tusur.ru

Аннотация

Показана актуальность использования математического моделирования с учетом требований электромагнитной совместимости при проектировании энергосистемы космического аппарата (КА). Описаны особенности разработки прототипа программного обеспечения для проектирования элементов распределительной сети КА, разработанного в ТУСУРе. Представлены результаты квазистатического моделирования силовой шины электропитания (СШЭП) и подключенных к ней проводных отводов, а также разработки модуля для оценки эффективности экранирования корпусов с апертурами и базы данных кондуктивных помеховых сигналов для моделирования отклика сети электропитания на преднамеренные воздействия. Апробирован подход к ускорению моделирования проводных отводов до 19 раз, за счет использования математической модели, учитывающей частичные изменения в матрице системы линейных алгебраических уравнений при многократных вычислениях.

Ключевые слова:

сеть электропитания, космический аппарат, моделирование

Библиографический список

  1. Хантресс У.Т., Маров М.Я. Советские роботы в Солнечной системе. Технологии и открытия. - М.: Физматлит, 2013. - 612 с.

  2. Шангина Е.А., Патраев В.Е., Яковлев А.В. Конструктивные методы создания надежных космических аппаратов информационного обеспечения // Авиакосмическое приборостроение. 2014. № 6. С. 8 - 15.

  3. Жаднов В.В., Артюхова М.А. Прогнозирование показателей надежности бортовой аппаратуры космических аппаратов при воздействии ионизирующих излучений низкой интенсивности // Надежность. 2015. № 1. С. 13 - 24.

  4. Иванов В.А., Кириллов В.Ю., Морозов Е.П. Модельные и стендовые исследования электризации космических аппаратов / Под редакцией В.Ю. Кириллова. – М.: Изд-во МАИ, 2012. – 168 с.

  5. Кириллов В.Ю., Томилин М.М. Воздействие преднамеренных электромагнитных помех на бортовые кабели космических аппаратов // Труды МАИ. 2013. № 66. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=40836

  6. Кириллов В.Ю., Клыков А.В., Нгуен В.Х. Моделирование воздействия мощных электромагнитных помех на электротехнический комплекс самолета // Труды МАИ. 2013. № 71. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=46550

  7. Allocco J.M. Laminated bus bars for power system interconnects // Applied power electronics conference and exposition (APEC), 1997, vol. 2. pp. 585 - 589.

  8. Wang J., Yang B., Zhao J., Deng Y., He X., Zhixin X. Development of a compact 750KVA three-phase NPC three-level universal inverter module with specifically designed busbar // Twenty-fifth annual IEEE Applied power electronics conference and exposition (APEC), 2010, pp. 1266 - 1271.

  9. Stibgen M. Applying laminated busbars to enhance DC power distribution systems // 26th annual International telecommunications energy conference (INTELEC), 2004, pp. 537 - 541. DOI:10.1109/INTLEC.2004.1401521

  10. Momoh A.J., Xu K. Maximizing serviceability of a ring-bus power system in an spacecraft by implementing multiple objectives // 2005/2006 IEEE/PES Transmission and distribution conference and exhibition, 2006, pp. 909 - 914. DOI: 10.1109/TDC.2006.1668619

  11. Mankikar M. Analysis of various power supply business models // Sixteenth annual IEEE Applied power electronics conference and exposition (APEC), 2002, pp. 54 - 57. DOI: 10.1109/APEC.2001.911626

  12. Lingjie K., Shanshui Y., Li W. Analysis on power supply and distribution system for spacecraft based on reliability // 15th European conference on power electronics and applications (EPE), 2013, pp. 1 - 9. DOI: 10.1109/EPE.2013.6631740

  13. Hayashi H., Kuroda T., Kato K., Fukuda K., Baba S., Fukuda Y. ESD protection design optimization using a mixed-mode simulation and its impact on ESD protection design of power bus line resistance // International conference on simulation of semiconductor processes and devices, 2005, pp. 99 - 102. DOI: 10.1109/SISPAD.2005.201482

  14. Luo F., Baisden A.C., Boroyevich D., Ngo K.D.T., Wang F., Mattavelli P., Coppola L., Gazel N., Kang Y. An improved design for transmission line busbar EMI filter // Energy conversion congress and exposition (ECCE), 2010, pp. 1232 - 1238. DOI: 10.1109/ECCE.2010.5617826

  15. Шаймарданов Т.Р., Загитов Р.Р. Помехоподавляющее устройство для противодействия электромагнитным импульсам // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2014. Т. 1. № 10. С. 177 - 178.

  16. Zhang X., Zhang H., Yu R.-W., Tan G.-J. Planar bus bar optimum design in high-power converters based on FEM analysis // The 2nd International symposium on power electronics for distributed generation systems, 2010, pp. 167 - 170.

  17. Shashikiran H.K. Magnetic modelling to capture geometry based impedance matrix for Busbar // IEEE International transportation electrification conference (ITEC), 2015, pp. 1 - 3.

  18. Eickhoff J. Simulating Spacecraft Systems, Berlin, Springer-Verlag, 2009, 353 p.

  19. Zhang W., Zhang M.T., Lee F.C., Roudet J., Clavel E. Conducted EMI analysis of a boost PFC circuit // Applied power electronics conference and exposition (APEC), 1997, vol. 1, pp. 223 - 229.

  20. Popa I., Dolan A.I. Numerical modeling of DC busbar contacts // 13th International conference on optimization of electrical and electronic equipment (OPTIM), 2012, pp. 188 - 193.

  21. Smirnova L., Juntunen R., Murashko K., Musikka T., Pyrhönen J. Thermal analysis of the laminated busbar system of a multilevel converter // IEEE Transaction on power electronics, 2016, vol. 31, no. 2, pp. 1479 - 1488.

  22. Liang H., Wang R., Bao L., Wang H., You J. Research on the distribution thermal FEM model for an enclosed isolated phase bus-bar in short-circuit condition // IEEE Holm conference on electrical contacts, 2017, pp. 55 - 58.

  23. Hyder A.K., Wiley R.L., Halpert G., Flood D.J., Sabripour S. Spacecraft power technologies, London, World Scientific Publishing Company, 2010, 492 p.

  24. Patel M.R. Spacecraft Power Systems, Boca Raton, CRC Press, 2005, 691 р.

  25. TALGAT Система компьютерного моделирования электромагнитной совместимости. URL: www.talgat.org/talgat-software/

  26. Gazizov T., Melkozerov A., Orlov P., Salov V., Ashirbakiev R., Akhunov R., Kuksenko S., Kalimulin I. New results on EMC simulation for space projects of TUSUR University // IEEE International conference on numerical electromagnetic modeling and optimization for RF, microwave, and terahertz applications (NEMO), 2014, pp. 1 - 4.

  27. Gazizov T., Melkozerov A., Zabolotsky A., Kuksenko S., Orlov P., Salov V., Akhunov R., Kalimulin I., Surovtsev R., Komnatnov M., Gazizov A. Ensurance and simulation of electromagnetic compatibility: recent results in TUSUR University // International conference on applied physics, simulation and computers, 2015, pp. 1 - 12.

  28. Djordjevich A.R., Biljic R.M., Likar-SmiljanicV.D., Sarkar T.K. Wideband frequency-domain characterization of FR-4 and time-domain causality // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility, 2001, vol. 43, no 4, pp. 662 - 666.

  29. Куксенко С.П., Газизов Т.Р. Усовершенствование алгоритма вычисления методом моментов ёмкостных матриц структуры проводников и диэлектриков в диапазоне значений диэлектрической проницаемости // Электромагнитные волны и электронные системы. 2012. № 10. C. 13 - 21.

  30. Mora N., Vega F., Lugrin G., Rachidi F., Rubinstein M. Study and classification of potential IEMI sources // System design and assessment notes, note 41, 2014, pp. 1 - 48.

  31. Газизов Р.Р., Заболоцкий А.М., Белоусов А.О., Газизов Т.Т. Локализация максимумов напряжения в шине печатной платы системы автономной навигации космического аппарата // Труды МАИ. 2016. № 89. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=73345


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2019

Вход