автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Устройство запуска и электропитания стационарного плазменного двигателя

На правах рукописи

Михайлов Максим Валентинович

УСТРОЙСТВО ЗАПУСКА И ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СТАЦИОНАРНОГО ПЛАЗМЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Специальность 05.09.12 - Силовая электроника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии "Научно-производственный центр "Полюс" и Томском политехническом университете.

Научный руководитель -

доктор технических наук Казанцев Юрий Михайлович.

Официальные оппоненты:

Обрусник Валентин Петрович, доктор технических наук, профессор

Лукьяненко Михаил Васильевич, кандидат технических наук, профессор

Ведущая организация "Научно-производственное объединение прикладной механики им. Академика М. Ф. Решетнева", г. Железногорск Красноярского края.

Защита состоится 9 ноября 2006 г. в ч. на заседании

диссертационного совета Д 212.268.03 в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина 40, ауд. 230.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Автореферат разослан " О " октября 2006 г.

Ученый секретарь ^ ^

диссертационного совета // / ^ /

к.т.н., доцент Г///1У Мещеряков Р. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: Космический аппарат (КА) представляет, собой сложнейший комплекс систем, среди которых можно выделить две категории: целевая нагрузка, которая обеспечивает выполнение аппаратом поставленных задач, и модуль служебных систем, обеспечивающий его жизнедеятельность. Ко всем КА, создаваемым для работы на геостационарной орбите, предъявляется требование к длительному ресурсу (10 лет и более), выполнить которое невозможно без двигательной установки коррекции орбиты. Во многих современных КА установки такого типа выполнены на базе стационарных плазменных двигателей (СПД), которые периодически включаются по командам с Земли, и за счет создаваемого ими вектора тяги КА перемещается в заданном направлении, тем самым поддерживается его расчетная орбита.

За последние годы были значительно улучшены эксплуатационные характеристики двигателей (КПД, удельный импульс, надежность), что позволило расширить область их применения. Совершенствование СПД повлекло ужесточение требований, предъявляемых к системе питания и управления (СПУ), основной частью которой является устройство запуска и электропитания (УЗЭП), в первую очередь это коснулось массогабаритных характеристик и надежности, также возросли требования к режимам электропитания элементов СПД. Это обусловливает актуальность задачи создания систем питания и управления СПД нового поколения с повышенной удельной мощностью.

Цель работы - решение задачи создания систем питания и управления с повышенной удельной мощностью для стационарных плазменных двигателей нового поколения, имеющей большое значение для ракетно-космической техники.

Для реализации поставленной цели определены следующие направления исследований:

1. Определение зависимости массы электрореактивной плазменной двигательной установки (ЭРПДУ) от параметров электропитания СПД (тока и напряжения разряда).

2. Разработка и оценка эффективности структуры совмещенного преобразователя для электропитания элементов СПД.

3. Разработка методики расчета преобразователей СПУ с учетом особенностей СПД как объекта электропитания.

4. Создание интегрированной модели совмещенного преобразователя с учетом нелинейностей В АХ источника питания и нагрузки, позволяющей имитировать все режимы работы двигателя.

5. Экспериментальное исследование прибора СПУ-В, построенного на базе совмещенного преобразователя.

Методы исследования базируются на общих положениях теории электрических цепей, теории алгебраических уравнений, методе декомпозиции сложных схем, принципе формальных аналогий, а также критерии1Стъюдента для функций с нормальным распределением. Расчеты и моделирование проведены с использованием пакета программ ОгСас! 9.2. :

Научная новизна

1. Получена аналитическая зависимость массы ЭРПДУ от параметров электропитания СПД, на основе которой определено оптимальное значение напряжения разряда А — К.

2. Определено минимальное значение индуктивности выходного дросселя канала нагревателя катода в - совмещенном преобразователе, достаточное для формирования поджигающих импульсов.

3. Проведен сравнительный анализ структур преобразователей СПУ, определено, что наименьшей относительной массой обладает устройство запуска и электропитания на базе совмещенного преобразователя.

4. Для устранения перенапряжения в режимах холостого хода и накала катода предложено использовать способ двухступенчатого заряда конденсатора выходного фильтра устройства запуска и электропитания СПД.

На защиту автором выносятся следующие положения (тезисы)! •

1. Проектирование УЗЭП на оптимальное напряжение разряда А - К позволяет обеспечить минимальную суммарную массу ЭРПДУ.

2. Использование энергии, накопленной в дозирующем дросселе выходной цепи канала НК для формирования поджигающих импульсов путем кратковременного (на длительность поджигающего импульса) прерывания тока накала катода, позволяет- исключить дополнительный преобразователь и повысить удельную мощность системы.

3. Использование методики определения относительной массы преобразователей СПУ позволяет определить весовые коэффициенты и оценить массовые показатели новых структурных решений построения СПУ.

4. Интегрированная модель совмещенного преобразователя, включающая модели источника питания (солнечной батареи) и нагрузки (СПД) с нелинейными ВАХ, позволяет адекватно имитировать электрические процессы в схеме, происходящие при работе с реальной ЭРПДУ. ^

5. Применение при разработке структуры совмещенного электропитания элементов СПД позволяет увеличить удельную мощность преобразователей СПУ не менее чем на И %.

Личный вклад автора

1, Выведена аналитическая зависимость массы ЭРПДУ от выходных параметров устройства запуска и электропитания (тока и напряжения разряда).

2. Разработана методика и проведен расчет весовых коэффициентов для определения относительной массы преобразователей СПУ.

3. Разработана и исследована интегрированная модель каналов электропитания элементов СПД.

4. Разработаны принципиальные схемы СПУ-В, модулей устройства запуска двигателя и стабилизатора„ тяги, а также проведены испытания данного прибора.

Практическая ценность

1. Полученная зависимость массы ЭРПДУ от параметров элеюропитания СПД показывает, что при выходных мощностях СПУ по цепи разряда более 1500 Вт целесообразно использовать автономный стабилизатор.

2. Предложенная методика расчета основных узлов преобразователей СПУ позволяет достоверно определить параметры элементов схемы, необходимые для нормального запуска и работы двигателя.

3. Методика определения относительной массы преобразователей СПУ позволяет формализовать процесс определения концептуальных структурных и конструктивных решений преобразователей СПУ.

4. Интегрированная модель совмещенного преобразователя позволяет имитировать нештатные ситуации в процессе эксплуатации приборов, что ускоряет выявление, причин возможных неисправностей и пути их устранения.

5. Прибор СПУ-В, разработанный на базе совмещенного преобразователя, имеет удельную мощность преобразователей на 11 % выше, чем у аналогичных приборов с раздельным электропитанием элементов СПД.

6. Параметры предложенного корректирующего устройства, позволяют синхронизовать частоту релейного регулятора тока НК с частотой силового инвертора.

Реализация результатов работы. С 1999 по 2005 годы при непосредственном участии автора, разработан и изготовлен прибор СПУ-В, успешно проведены огневые стыковочные испытания данного прибора с двигателем Д-80 в ОКБ "Факел" (г. Калининград). Полученные результаты , также используются при разработке приборов по темам "СЯ-ЗООО" и "Экспресс-1 ООО". ,

; Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 8 публикациях, в том числе одной статье, опубликованной в центральном журнале, получен 1 патент на изобретение.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- IV международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", Томск, 1998 г. -

-The 2nd international symposium KORUS'98. Tomsk, 1998. -

-The 3rd international symposium KORUS'99. Novosibirsk, 1999.

- XVI и XVII научно-техническая конференция "Электронные системы и устройства". Томск, 2000 г. (2006 г.). J

- XI international scientific & practical conference :of students, postgraduates & young scientists "Modern technics & technology", Tomsk, 2000.

- Научно-техническая конференция молодых специалистов ФГУП "НПЦ "Полюс" "Электронные и электромеханические системы и устройства". Томск, 2004 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и трех приложений. Общий объем работы (без приложений) составляет 148 страниц, 56 рисунков и 15 таблиц. Список литературы изложен на 10 страницах и содержит 107 наименований.

- СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе определены основные требования, предъявляемые к СПУ. Проведен сравнительный анализ эксплуатационных характеристик и показаны тенденции развития СПУ. Рассмотрен СПД как объект. электропитания и выведена аналитическая зависимость массы двигательной установки в функции выходных параметров устройства запуска и электропитания СПД.

Показано, что однотипный набор элементов ЭРПДУ обусловливает сходство всех СПУ по необходимому набору их'основных функциональных узлов. Однако по удельной мощности, надежности и степени интеграции функциональных узлов, существующие типы СПУ значительно различаются (таблица 1). * ■.- '

Таблица I __: ' ' ' ' - 1 — ' 1 ■ ■■.--

Тип СПУ Уд. мощность, Вт/кг ' Надежность Масса, кг Кол-во и тип СПД

СПУ-2ЕМ 64,44 0,98 27 274; СПД-70

17М220 67,17 0,98 46 2*/8; СПД-100

СПУ-К 64,38 0,991 . 48 2'/8; СПД-100

СПУ-КГ 118,85 0,999 13 Г/2; СПД-100

PPU 154,5 0,995 ...10" Г/1; СПД-100

* количество одновременно работающих СПД; ** расчетное значение

Основными элементами электропитания СПД являются: анод — основной силовой каскад, нагреватель катода (основной и резервный), электрод поджига (основной и резервный), магнитные катушки и термодроссель (основной и резервный). Структурная схема элементов СПД показана на рисунке 1.

СХП

А — анод; К - катод; Кр — катод резервный; МК — магнитные катушки; НК - нагреватель катода; НКр - нагреватель катода резервный; ЭП -электрод поджига; ПЭр — электрод поджига резервный; ТД -

термодроссель; ТДр — термодроссель резервный; СХП — система хранения и подачи рабочего вещества.

Рисунок 1 - Структурная схема элементов СПД.

Основной характеристикой СПД является тяга. Принцип создания тяги основан на взаимодействии заряженных частиц плазмы с взаимно перпендикулярными продольным электрическим и поперечным магнитным полями, которые создаются напряжением разряда А - К и током через магнитную катушку, расположенной вокруг внешнего кольцевого электрода — анода. Ионы плазмы, ускоряясь в электрическом поле вдоль разрядной камеры, образуют направленный поток. Скорость истечения, а следовательно и тяга скомпенсированного потока плазмы на выходе модуля определяются разностью потенциалов, пройденной ионами в ускоряющем промежутке А-К.

. 2 иптг

Е- =--, или ^ ■

-т

О)

где Р- тяга; • ' >

кр - величина, характеризующая количество рабочего тела, которое необходимо затратить, чтобы получить ток разряда 1 А;

С/р - напряжение разряда А - К;

. т - секундный расход рабочего вещества; -

; (0,064ЫГ +0,181) т]т -----тяговый КПД СПД, работающего на ксеноне.

0,81 к

Разработчики ЭРПДУ стараются снизить ее массу, которая складывается как из масс систем, входящих в ее состав, так и из приращения масс других систем, вызванного необходимостью электропитания ЭРПДУ. С учетом параметров двигательной установки и после всех преобразований зависимость массы ЭРПДУ в функции напряжения разряда А - К принимает вид

•^»пду

<2^(0^064^1/, + 0,181) (2)

V 0,8

иг 'I 1 1 1 ^ 1 | 1

х 2£Г + ———(-+-+-+-) +-=Ч-+-+-),

V М-» «Л™ «чг "«Л,« ) «Л™ «-Ли.

. где Г- суммарное время работы ЭРПДУ;

Р^ - дополнительная мощность источника, необходимая для

электропитания элементов запуска СПД (обычно составляет 400 — 600 Вт); а-удельная мощность соответствующей системы; : г) - КПД соответствующей системы.

На рисунке 2 показана зависимость массы ЭРПДУ в функции напряжения разряда, построенная на основании выражения (2), где Мр, - масса рабочего вещества; - Мк - масса конструкции, баков и трубопровода (для ксенона Мк = 1,2Мрв); ДМИ - составляющая массы первичного источника энергии, необходимого для электропитания ЭРПДУ; Мспу — масса СПУ;

ДМ^ — составляющая массы комплекса автоматики и стабилизации (КАС) КА, вызванная необходимостью электропитания СПУ; Мсм-масса СПД..

Зависимость суммарной массы ЭРПДУ от напряжения разряда в точке экстремума имеет пологий характер (1000 - 1200 В), поэтому при разработке значение напряжения разряда А — К выбирается с учетом параметров конкретной ЭРПДУ.

Помимо оптимального напряжения разряда интерес представляет зависимость мощности, подаваемой на. вход СПД, от напряжения разряда при постоянной тяге. Определив зависимость, расхода рабочего вещества в

функции напряжения разряда, итоговое выражение для мощности по цепи А - К имеет вид

илт

р„=и„г--

р Р

4

26гД0,Рб41пС/р+0,181) 0,8\к

(3)

Лх, Вт

2500

2000

1500

1000

500

кг

0 200 400 600 800 1000 ц^ 1200 1400 1600^ в

---Мспд+ М^+ДМ^+ДМ* при питании СПУ от

нестабнлизированной шины КАС

Рисунок 2 — Зависимость массы ЭРПДУ от напряжения разряда А — К

Графическая зависимость мощности, необходимой для электропитания промежутка А — К, от напряжения разряда при постоянной тяге построена для Г = 80 мН и 1,1 мг/сА. Мощность Рт - 1500 Вт, соответствующая точке пересечения кривых Мсд+Мспу+ДМ^с+ДМ,, на рисунке 2 (£/р = 400 В), соответствует границе, с одной стороны которой электропитание УЗЭП целесообразно (по критерию минимальной массы) осуществлять от стабилизированной шины КАС, а с другой - от нестабнлизированной. - „

Во второй главе разработана структура электропитания СПД на базе совмещенного преобразователя (пат. 2265135) и его методика проектирования. С целью оценки предложенных схемотехнических решений разработана методика расчета относительной массы преобразователей СПУ на базе принципа формальных аналогий.

Поскольку МК в большинстве случаев включаются последовательно в цепь разряда А - К (рисунок 1), т.е. не требует отдельного источника питания, то наибольшее распространение получила схема УЗЭП с тремя раздельными преобразователями (рисунок 3), включающая источник питания разряда (ИПР), источник питания нагревателя катода (ИПНК) и генератор поджигающих импульсов, (ГПИ). Однако, как ' видно из циклограммы (рисунок ,4) , ИПНК и, особенно, ГПИ работают кратковременно, только в момент запуска и подготовки к запуску двигателя, остальное время эти преобразователи обесточены. Следовательно, использование отдельных источников питания для этих целей не рационально. - р

: Ф1 инв! тп] ,

ш.

ДТР, ДНР Ком.1

,ЛУ1

ИПР

\ 4УМ2 зг2 ~ ЛУ2 ;

ЕЬ—ж?

&

У2 ИПНК

Ф4

згз

УМЗ

ш

и ' Ф _ _ згз. УМЗ • " -Ш вз ■

МЖИЖНВЗ-* Ж НЗгэп

ГПИ

Рисунок 3 - Структурная схема источников с раздельным - электропитанием элементов СПД

На рисунке 5 показана схема УЗЭП на базе одного совмещенного преобразователя, который также обслуживает канал разряда А - К, НК и ЭП (пат. 2265135). Формирование поджигающих импульсов происходит с помощью энергии, накопленной в дозирующем дросселе выходной цепи канала НК, путем кратковременного прерывания тока НК коммутатором

Ком.2. Это позволило полностью исключить маломощный преобразователь ГПИ, инвертор, трансформатор и фильтр ИПНК.

(2 Ъ 14 и

Рисунок 4 — Циклограмма работы ИПР, ГПИ и ИПНК

Ф1 Инв.1 ТрЛ

ТУМ1

<

В1

-н-

ЗГ1

_Ф2_ ДТР, ДНР Ком.1

В2

-Ы-

<ом-2 ДТНК ^-►НК

1ЕГ2 1ЖУ2

"Лгу-А

ЭП

Рисунок 5 - Структурная схема совмещенного устройства запуска и электропитания СПД

Определена минимальная индуктивность дросселя выходной цени НК, при которой к моменту окончания поджигающего импульса его ток не опускается ниже допустимого значения

-=> £ -I

"та / _ \ м "и

1п

. ^ЭП.пИп J

(I V

* Э/Т.пвд 1

I л.; •

где Ь^ — индуктивность дросселя Ьн1( по его вторичной обмотке; /п - длительность поджигающего импульса;

— эквивалентное сопротивление промежутка ЭП — К в режиме

высокой проводимости;

/эп - ток ЭП - К в режиме поддержания запуска; /„ - стабилизированное значение тока нагревателя катода. Для оценки эффективности предложенных схемотехнических решений рассчитаны весовые коэффициенты для схемы рисунка 3. В соответствии с принципом формальных аналогий, весовые коэффициенты отражают структурные характеристики систем определенного класса и назначения в соизмеримом диапазоне мощностей и поэтому могут использоваться при концептуальном проектировании - сборе из отдельных элементов (их весовые коэффициенты уже известны) систем такого же класса и назначения с отличающейся структурой.

Весовой коэффициент 1-го функционального узла есть отношение

"*■■■■ „ . .. - ... - ■ т, , ,

, . У, =—и; , (5)

;....., ■ - - ■■ . тг»а ■ . : . . '

т, - масса ЭРИ /-го функционального узла; й|у»п - масса УЗЭП.

Если теплоотвод осуществляется с одной стороны плоской поверхности, то весовой коэффициент узла, содержащего силовые

полупроводниковые приборы, определяется выражением

т--- < ' Ы (6)

"л- Ы + 2Ьк + 2М ' АР, *

где И, Ъ,1- высота, ширина и длина прибора соответственно;

тва — масса полупроводниковых приборов, находящихся в узле; ДР„„ - потери мощности в узле; ДЯЕ - суммарные потери мощности УЗЭП; Ук — весовой коэффициент конструкции с теплоотводом, а весовой коэффициент всей конструкции равен

^^-ь^гь'н+гн?' <7>

уюл

где тк — масса конструкции с теплоотводящими элементами. .

Результаты расчетов показаны в таблице 2. На основании полученных коэффициентов проведен синтез двух структур построения УЗЭП с раздельным и совмещенным электропитанием элементов СПД. Таблица 2

7/ Для схемы рис. 3 Для схемы рис. 5

Y®i 0,023 0,023

Узп 0,008 0,008

Yymi 0,015 0,015

Уинв! 0,052 0,058

YTol 0,149 0,016

Улу1 0,007 0,007.

Ybi 0,083 0,083

■ Уло ' 0,024 0,03

Yjtthk 0,002 0,002

YKomI 0,005 0,005

УФ2 0,052 0,065

УЗГ2 0,005 0,001

УУМ2 0,007

YTd2 0,012

YB2 0,02 0,019

Уфз 0,015

Узгз 0,001

Уумэ • 0,009

YHHB2 0,034

YTo3 0,011

УЛУ2 0,003 0,001

Ybi 0,006

УФ4 0,002

Ybhp 0,001 0,001

YKom2 0,006 0,004

Yk 0,448 0,396

Те 1 0,881

При оценке погрешности полученных коэффициентов использовался критерий Стьюдента для функций с нормальным распределением (8) с 95 %-ой вероятностью доверительного интервала,

{

где Я - среднеарифметическое размаха двух выборок объема 10; а - дисперсия случайной величины. В результате получили

0,99678 ¿1,00322 - для раздельного электропитания;

0,87778 <уЕ <0,88422 - для совмещенного электропитания.

Показано, использование структуры совмещенного электропитания позволяет снизить массу и увеличить удельную мощность УЗЭП на 11,5%.

В третьей главе разработана и исследована интегрированная модель каналов электропитания СПД, которая включает в себя модель СБ и модель канала разряда А - К СПД.

Цель моделирования — провести анализ предложенных схемотехнических решений, получить более точное представление о процессах, происходящих в схеме совмещенного электропитания элементов СПД, определить стратегию управления и провести анализ устойчивости системы.

Модель каналов электропитания элементов СПД, включает в себя три составляющие: модель СБ, модель канала А - К СПД и модель устройства запуска и электропитания СПД.

ВАХ СБ определяется выражением

/сЕ=ЛД1-ехр((^-1)1п(1-^)/(^=-1»), (9)

М К.) х.к

где /„ э — ток короткого замыкания СБ (при исб = 0);

£/сб — мгновенное значение выходного напряжения СБ; (/х х - максимальное выходное напряжение СБ (при/сб = 0); /опт — оптимальный ток СБ, соответствующий максимальной мощности СБ; ¿Лип — оптимальное выходное напряжение СБ. ;

Канал разряда А - К СПД имеет сложную ВАХ с участком отрицательного сопротивления, в общем виде ее можно описать выражением Г0, при V <70 В;

и')(1+К, -—--)> при 70<и <и- (10)

т

^.(1+0,00065(£/„ -С/„))0 + ) )> пр»

где е - заряд электрона (1,6 *10*19 Кл); 1та — ток термодросселя;

т - секундный расход рабочего вещества, г/с; Ор — напряжение разряда;

из — напряжение, при котором появляется ток разряда; — напряжение разряда, соответствующее началу участка отрицательного сопротивления; У^ — скорость плазменной струи на выходе сопла двигателя

(около 6 ООО м/с); лил - переменная составляющая (пульсации) напряжения разряда.

Впервые разработана интегрированная модель каналов электропитания А - К, НК, ЭП и термодросселя с замкнутыми обратными связями, учитывающая нелинейность ВАХ первичного источника и участок отрицательного сопротивления нагрузки, которая показана на рисунке 7.Разработана программа исследования и алгоритм работы модели, показанный на рисунке 6. В результате моделирования получены диаграммы токов и напряжений на всех элементах схемы, а также значения основных параметров УЗЭП, показанные в таблице 3.

источник У9

VII

У6

VI Г

У4 ["

ую;

У8

1-1

XX

"Режим

НК Запуск Подд. КЗ Номинальн.

запуска режим

Рисунок 6 - Алгоритм работы модели при исследовании различных режимов работы совмещенного преобразователя

С целью исключения перенапряжения на выходе ИПР в режиме XX, предложен способ двухступенчатого заряда конденсатора выходного ЬС-фильтра (рисунок 8а), при этом в режиме XX включается только одна преобразовательная ячейка, управляемая напряжением А — К, Независимо от величины входного напряжения, выходное остается ниже допустимого значения из-за того что • ячейки, управляемые током НК остаются выключенными. Вторая стадия заряда конденсатора выходного фильтра происходит одновременно с появлением тока НК, за счет цепей "мягкого запуска" в схеме управления ИПНК процесс заряда имеет апериодический характер, несмотря на XX в цепи разряда А - К (рисунок 86), ток в которой появляется позже и определяется расходом рабочего вещества (рисунок 8в).

1 *rv(ic6rvftJe)

Рисанок 7 - Интегрированная модель каналов электропитания СПД

Показано, что вследствие импульсного взаимодействия нагрузок (НК и ЭП), в системе возникают высокочастотные пульсации напряжения на ЭП (рисунок 9а) и тока НК (рисунок 96). Определены параметры корректирующего устройства, синхронизующего частоту работы релейного регулятора тока НК и силового инвертора-

о . зкv

А О отЛ'

О Л. -

. ..—И- — - .....{.......ии — —

1 ......|Ч

| j | — ____ __1... <4-4-4- ....... Ф ——

—Н ......Г"" —

Л Л">|4

в

"1 л о т п 1 31 о- т п

Рисунок 8 - Диаграммы работы модели: а - напряжение канала А - К; б - ток канала А — К;

в — величина, эквивалентная расходу рабочего вещества.

гтг

г4=

111

»V

_ »А■

-I I

шли ПП 'г ^ 1 ^ * шл ш/

У" М1У {V у \ 1 1 И V V

; 1 м- ! ! 1

во.от«

л о * Вт*

с х * 9т*

ш1,вт*

4 э .от*

Рисунок 9 - Диаграммы работы модели в режиме поддержания

запуска: а - напряжение ЭП; б - ток НК В четвертой главе приведены результаты исследования прибора СПУ-В (ЕИЖА.436738.011), УЗЭП которого построено на базе схемы совмещенного электропитания, его внешний вид показан на рисунке 10. Модуль устройства запуска двигателя (ЕИЖА.468333.069), включающий в

себя выходной каскад ИПНК и ГПИ, а также модуль стабилизатора тяги (ЕИЖА.468332.377), являющийся ИПТД, показаны на рисунках 11 и 12 соответственно.

Рисунок 11 - Внешний вид модуля устройства запуска двигателя

Рисунок 12 — Внешний вид модуля стабилизатора тяги

Проверена адекватность интегрированной модели каналов электропитания (рисунок 6), сравнительные результаты моделирования и экспериментального исследования прибора СПУ-В показаны в таблице 3. Погрешность моделирования (6) не превышает 10 %.

_ Таблица 3 _■ _-- ■

Наименование параметра Требуемые значения Результаты 6,% Условия

модель СПУ-В

ТокНК.А 12,0±0,5 11,71 12,27 4,78 Кнк = (0,66*0,06) Ом

11,87 12,32 3,79 Янк = (0,22±0,03) Ом

11,55 11,8 2,16 Режим запуска

Ампл. по джиг, импульсов, В 300400 340 375 9,33 Яэп-к-ЮкОм

22-33 31 29 6,9 К-эп-к = 5 Ом

Частота подж. импульсов, Гц 145±15 145 ' 143 1,4

Длит, поджиг. импульсов, мс 0,070,14 0,1 0,085

Напряжение А-К, В Не более 1200 415 429 3,37 Режим XX

997 1008 1,1 Режим НК

Ю00±50 1007 995 1,21 Номинальный режим, С/М = 90В

' Ток разряда, А 2,0±0,1 1,93 2,02 4,66 Номинальный режим

Ток включения гермодросселя, А 1,2-2,5 2,27 2,08 9,13 Номинальный режим

Гок выключения гермодросселя, А 1,2-2,5 1,79 1,92 7,26 Номинальный режим

Экспериментальным путем определена удельная мощность преобразователей СПУ-В и его ближайшего аналога прибора СПУ-КГ

+ 2500+300+10+20 Руяа№. в-----2-= ■ ___= 251 Вт/кг

т™1„.» + Шут + турт + + 7'55 + + + 1.6 1 + 1.0 1

где Руа с„у.в - удельная мощность преобразователей СПУ-В; Р - выходная мощность соответствующего преобразователя; т - масса соответствующего модуля.

Р

Р +Р +Р

*1к* Г1Д СТ

1800 + 150 + 5 + 10

= 226 Вт/кг.

у» СНУ -КГ

5.8 + 0.83 + 1.17 + 0.89

где Руцспу-кс — удельная мощность преобразователей СПУ-КГ. Удельная мощность четырех источников питания блока СПД (А - К, НК, ЭП и термодросселя) СПУ-В на 11% выше, чем его ближайшего аналога СПУ-КГ, что соответствует результатам, полученным с помощью разработанной методики расчета относительной массы преобразователей

Основные . результаты диссертационной работы представляют решение важной научно-технической задачи совершенствования систем питания и управления с повышенной удельной мощностью для стационарных плазменных двигателей нового поколения и заключаются в следующем:

К Получена аналитическая зависимость массы ЭРПДУ от параметров электропитания СПД, на основе чего определены оптимальное напряжение разряда А - К и целесообразность электропитания СПУ от нестабилизированной шины КАС при выходных мощностях СПУ по цепи разряда более 1500 Вт.

2. Предложена структура построения преобразователей СПУ на базе совмещенного устройства запуска и электропитания с поочередным обслуживанием выходных параметров: тока накала катода, тока разряда й напряжения разряда, которая позволяет исключить дополнительные маломощные преобразователи и повысить удельную мощность прибора. Разработана методика расчета совмещенного преобразователя, позволяющая ускорить процесс разработки принципиальных схем прибора.

3. Разработана методика определения относительной массы преобразователей СПУ, позволяющая формализовать процесс определения концептуальных структурных и конструктивных решений преобразователей СПУ. На основании полученных весовых коэффициентов проведен сравнительный анализ структур преобразователей СПУ и определено, что наименьшей относительной массой обладает устройство запуска и электропитания на базе совмещенного преобразователя.

4. Разработана интегрированная модель каналов электропитания СПД, включающая модель солнечной СБ и канала разряда А - К с нелинейными ВАХ, которая позволяет адекватно имитировать электрические процессы в схеме, происходящие при работе с реальной ЭРПДУ,

5. Применение структуры совмещенного электропитания при разработке прибора СПУ-В увеличило удельную мощность преобразователей на 11 % по сравнению с его ближайшим аналогом

СПУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПУ-КГ.

Основные результаты диссертации,изложены в следующих работах:

1. Повышение эффективности и надежности СПУ ЭРПД / Михайлов М. В У/ Современные техника и технологии СТТ'98. ТПУ. Томск, 1998. С.20 - 23.

2. Katasonov N. М., Mikhaüov М. V., Chemishev А. 1. Electropower transformation system for electrojet plasma thrusters of the spacecrafts If ISBN 5-7782-0253-9 AS01. Proc. of KORUS'98 the 2-nd Inter, symp. Tomsk, Russia, 1998.

3. Способ формирования поджигающих импульсов. / Михайлов М. В., Катасонов Н. М. // Сб. докл. II международной конф. KORUS. НГТУ. Новосибирск, 1999.

4. Исследование модели совмещенного преобразователя для электропитания и управления СПД / Михайлов М. В, // Электронные системы и устройства. Тезисы докладов XVI научно-технической конф, Томск, 2000. С. 39,40.

5. Mikhaílov М. V. The performance analysis of power processing unit for electrojet plasma thrusters of spacecrafts // Reports of the M'IT'2000, Tomsk, feb 28 — mar 3. P. 20,21.

6. Михайлов M. В. / Особенности применения метода весовых коэффициентов к системам электропитания и управления плазменными двигателями // Электронные и электромеханические системы и устройства: Тез. Докл. науч-техн. конф. молодых специалистов, ФГУП "НПЦ "Полюс". Томск, 2004. 72 с.

7. Пат. 2265135 РФ. Устройство запуска и электропитания электрореактивного плазменного двигателя / М. В. Михайлов, Н. М. Катасонов // БИ. 2005. № 33.

8. Михайлов М. В., Казанцев Ю. М. Интегрированная модель каналов электропитания стационарного плазменного двигателя // Известия Томского политехнического университета. №4, Т.309. Томск. 2006. С.149 - 152.

Подписано к печати 2.09.06. Формат 60x84/16. Бумага "Классика". Печать RISO. Усл.печ.л. 1,16. Уч.-изд.л. 1,05. Заказ 1068 .Тираж 100экз.

иштншвоФш, 634050, г.Томск, пр. Ленина, 30.

к Перечень сокращений.

Введение.

Глава 1. Анализ требований и тенденции развития СПУ

1.1 Отечественные и зарубежные аналоги СПУ.

1.2 Анализ требований, предъявляемых к СПУ.

1.3 Сравнительный анализ эксплуатационных характеристик СПУ.

1.4 Тенденции развития СПУ.

1.5 СПД как объект электропитания.

1.6 Оптимизация выходных параметров электропитания канала А - К.

1.7 Выводы.

Глава 2. Разработка новой структуры построения преобразователей СПУ

2.1 Разработка структуры электропитания элементов СПД на базе совмещенного преобразователя.

2.2 Методика расчета основных элементов совмещенного устройства запуска и электропитания СПД

2.3 Оценка эффективности предложенных схемотехнических решений.

2.4 Выводы.

Глава 3. Исследование режимов работы устройства запуска и электропитания СПД на базе совмещенного преобразователя

3.1 Моделирование как метод проектирования и исследования электронных схем.

3.2 Разработка интегрированной модели каналов электропитания А - К, нагревателя катода, электрода поджига и термодросселя.

3.3 Исследования режимов работы устройства запуска и электропитания СПД на модели совмещенного преобразователя.

3.3.1 Режим холостого хода.

3.3.2 Режим накала катода.

3.3.3 Режим запуска (низкой проводимости).

3.3.4 Режим поддержания запуска (высокой проводимости).

3.3.5 Режим короткого замыкания.

Е 3.3.6 Номинальный режим.

3.4 Анализ устойчивости совмещенного преобразователя.

3.5 Выводы.

Глава 4. Экспериментальное исследование устройства запуска и электропитания СПД на базе совмещенного преобразователя

4.1 Объект исследования.

4.1.1 Модули преобразовательные МПА и МПБ.

4.1.2 Устройство регулирования напряжения и тока.

4.1.3 Устройство выходное преобразователя.

4.1.4 Устройство запуска двигателя.

4.1.5 Стабилизатор тяги.

4.2 Экспериментальное исследование режимов работы прибора СПУ-В.

4.2.1 Режим холостого хода. ч 4.2.2 Режим накала катода.

4.2.3 Режим запуска.

4.2.4 Режим поддержания запуска.

4.2.5 Режим ограничения тока разряда.

4.2.6 Номинальный режим.

4.3 Проверка адекватности модели устройства запуска и электропитания СПД.

4.4 Выводы.

Космический аппарат (КА) представляет собой сложнейший комплекс систем, среди которых можно выделить две категории: целевая нагрузка, которая обеспечивает выполнение аппаратом поставленных задач, и модуль служебных систем, обеспечивающий его жизнедеятельность. Ко всем КА, создаваемым для работы на геостационарной орбите, предъявляется требование к длительному ресурсу (10 лет и более), выполнить которое невозможно без двигательной установки коррекции орбиты. Во многих современных КА установки такого типа выполнены на базе стационарных плазменных двигателей (СПД), которые периодически включаются по командам с Земли, и за счет создаваемого ими вектора тяги КА перемещается в заданном направлении, тем самым поддерживается его расчетная орбита.

Впервые экспериментальная двигательная установка на базе СПД использована на метеорологическом спутнике "Метеор" [1], запущенном 29.12.71 в Советском Союзе. Над созданием и реализацией этого проекта трудились ученые и конструкторы ОКБ "Факел" (Калининград) и института атомной энергии им. Курчатова (Москва), среди них К. Н. Козубский, А. И. Морозов, Р. К. Снарский. Эксперимент подтвердил работоспособность двигательной установки в космических условиях и ее совместимость с другими системами спутника.

К концу 1970 годов СПД заняли прочное место в электрореактивных плазменных двигательных установках (ЭРПДУ) К А различного назначения. Их преимущества: небольшой расход рабочего вещества [2, 3, 4], по сравнению с жидкостными ракетными двигателями [5, 6], и относительно большая тяга, по сравнению с ионными двигателями [7, 8]. Применение СПД позволило уменьшить расход рабочего вещества [9, 10, И] и массу ЭРПДУ, что особенно важно для КА с длительным сроком эксплуатации. Однако для СПД потребовались значительно более сложные и многофункциональные СПУ. Поэтому, учитывая большой научно-технический потенциал, в 1980 году разработка и производство СПУ были переданы ФГУП "НПЦ "Полюс".

В 1980 - 1990 годы были значительно улучшены эксплуатационные характеристики двигателей (КПД, удельный импульс, надежность) [4, 17, 22], что позволило расширить область их применения. Здесь следует отметить вклад Г. А. Попова, В. П. Кима, В. А. Обухова (НИИПМЭ МАИ), В. М. Мурашко,

A. Н. Нестеренко, А. Н. Юрьева (ОКБ "Факел").

Совершенствование СПД повлекло ужесточение предъявляемых к СПУ требований, в первую очередь это коснулось их массогабаритных характеристик и надежности [12, 13, 14, 16], также возросли требования к режимам электропитания элементов СПД [17, 18, 19, 20]. Решению этих проблем посвящено значительное число работ М. М. Глибицкого (ХАИ),

B. П. Ходненко (ВНИИЭМ), Ю. М. Ермошкина (НПОПМ). Активное участие в решении проблем управления и электропитания СПД принимают сотрудники ФГУП "НПЦ "Полюс": В. Н. Галайко и Н. М. Катасонов.

Автор выражает особую благодарность профессору А. И. Чернышеву, председателю Томского отделения Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского, идеи которого легли в основу этой работы.

В общем случае СПД представляет собой объект электропитания с тремя разнотипными нагрузками: канал разряда А - К, нагреватель катода (НК) и электрод поджига (ЭП). Кроме того, необходимо формировать специальный режим электропитания для термодросселя, находящегося в системе хранения и подачи рабочего вещества. Отсюда следует, что СПУ должна иметь, как минимум, четыре выхода для электропитания вышеуказанных элементов. Большинство летных СПУ, разработанных ФГУП "НПЦ "Полюс", включают в себя четыре основных преобразователя: источник питания разряда (ИПР), источник питания нагревателя катода (ИПНК), генератор поджигающих импульсов (ГПИ) и стабилизатор тока термодросселя (СТ). Поскольку ИПНК и ГПИ работают кратковременно, в момент запуска двигателя, использование отдельных преобразователей в этих узлах приводит к увеличению массы СПУ. Поэтому в настоящее время перед разработчиками остро стоит задача увеличить удельную мощность приборов, предназначенных для эксплуатации * на борту современных маломассогабаритных спутников [15].

Цель работы - решение задачи создания систем питания и управления стационарными плазменными двигателями нового поколения с повышенной удельной мощностью, имеющей большое значение для ракетно-космической техники.

Для реализации поставленной цели определены следующие направления исследований:

1. Определение зависимости массы ЭРПДУ от параметров электропитания СПД (тока и напряжения разряда).

2. Разработка и оценка эффективности структуры совмещенного преобразователя для электропитания элементов СПД.

3. Разработка методики расчета преобразователей СПУ с учетом особенностей СПД как объекта электропитания.

4. Создание интегрированной модели совмещенного преобразователя с учетом нелинейностей ВАХ источника питания и нагрузки, позволяющей имитировать все режимы работы двигателя.

5. Экспериментальное исследование прибора СПУ-В, построенного на базе совмещенного преобразователя.

Диссертация выполнена в соответствии с планами основных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых ФГУП "НПЦ"Полюс" в рамках целевой Федеральной космической программы России по теме "Гироскоп-Полюс" (контракт № 650-8478/03).

Методы исследования базируются на общих положениях теории электрических цепей, теории алгебраических уравнений, методе декомпозиции сложных схем, принципе формальных аналогий, а также критерии Стьюдента для функций с нормальным распределением. Расчеты и моделирование проведены с использованием пакета программ OrCad 9.2.

Научная новизна

1. Получена аналитическая зависимость массы ЭРПДУ от параметров электропитания СПД, на основе которой определено оптимальное значение напряжения разряда А - К.

2. Определено минимальное значение индуктивности выходного дросселя канала нагревателя катода в совмещенном преобразователе, достаточное для формирования поджигающих импульсов.

3. Проведен сравнительный анализ структур преобразователей СПУ, определено, что наименьшей относительной массой обладает устройство запуска и электропитания на базе совмещенного преобразователя.

4. Для устранения перенапряжения в режимах холостого хода и накала катода предложено использовать способ двухступенчатого заряда конденсатора выходного фильтра устройства запуска и электропитания СПД.

Практическая ценность

1. Полученная зависимость массы ЭРПДУ от параметров электропитания СПД показывает, что при выходных мощностях СПУ по цепи разряда более 1500 Вт целесообразно использовать автономный стабилизатор.

2. Предложенная методика расчета основных узлов преобразователей СПУ позволяет сократить время разработки прибора.

3. Методика определения относительной массы преобразователей СПУ позволяет формализовать процесс определения концептуальных структурных и конструктивных решений преобразователей СПУ.

4. Интегрированная модель совмещенного преобразователя позволяет имитировать нештатные ситуации в процессе эксплуатации приборов, что ускоряет выявление причин возможных неисправностей и пути их устранения.

5. Прибор СПУ-В, разработанный на базе совмещенного преобразователя, имеет удельную мощность преобразователей на 11 % выше, чем у аналогичных приборов с раздельным электропитанием элементов СПД.

6. Параметры предложенного корректирующего устройства позволяют синхронизовать частоту релейного регулятора тока НК с частотой силового инвертора.

Реализация результатов работы

С 1999 по 2005 годы при непосредственном участии автора, разработан и изготовлен прибор СПУ-В, успешно проведены огневые стыковочные испытания данного прибора с двигателем Д-80 в ОКБ "Факел" (г. Калининград). Полученные результаты также используются при разработке приборов по темам "CR-3000" и "Экспресс-1000".

На защиту автором выносятся следующие положения (тезисы):

1. Проектирование УЗЭП на оптимальное напряжение разряда А - К позволяет обеспечить минимальную суммарную массу ЭРПДУ.

2. Использование энергии, накопленной в дозирующем дросселе выходной цепи канала НК для формирования поджигающих импульсов путем кратковременного (на длительность поджигающего импульса) прерывания тока накала катода, позволяет исключить дополнительный преобразователь и повысить удельную мощность системы.

3. Использование методики определения относительной массы преобразователей СПУ позволяет определить весовые коэффициенты и оценить массовые показатели новых структурных решений построения СПУ.

4. Интегрированная модель совмещенного преобразователя, включающая модели источника питания (солнечной батареи) и нагрузки (СПД) с нелинейными ВАХ, позволяет адекватно имитировать электрические процессы в схеме, происходящие при работе с реальной ЭРПДУ.

5. Применение при разработке структуры совмещенного электропитания элементов СПД позволяет увеличить удельную мощность преобразователей СПУ не менее чем на 11 %.

Личный вклад автора

1. Выведена аналитическая зависимость массы ЭРПДУ от выходных параметров устройства запуска и электропитания (тока и напряжения разряда).

2. Разработана методика и проведен расчет весовых коэффициентов для определения относительной массы преобразователей СПУ.

3. Разработана и исследована интегрированная модель каналов электропитания элементов СПД.

4. Разработаны принципиальные схемы СГГУ-В, модулей устройства запуска двигателя и стабилизатора тяги, а также проведены испытания прибора.

Апробация работы

Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- IV международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", Томск, 1998 г.

- The 2nd international symposium KORUS'98. Tomsk, 1998.

- The 3rd international symposium KORUS'99. Novosibirsk, 1999.

- XVI научно-техническая конференция "Электронные системы и устройства". Томск, 2000 г.

- XI international scientific & practical conference of students, postgraduates & young scientists "Modern technics & technology". Tomsk, 2000.

- Научно-техническая конференция молодых специалистов ФГУП "НПЦ "Полюс" "Электронные и электромеханические системы и устройства". Томск, 2004 г.

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 8 публикациях, в том числе одной статье, опубликованной в центральном журнале, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и трех приложений. Общий объем работы (без приложений) составляет 148 страниц, 56 рисунков и 15 таблиц. Список литературы изложен на 10 страницах и содержит 107 наименований.

Основные результаты диссертационной работы представляют решение важной научно-технической задачи: совершенствование систем питания и управления стационарными плазменными двигателями нового поколения с повышенной удельной мощностью и заключаются в следующем:

1. Получена аналитическая зависимость массы ЭРПДУ от параметров электропитания СПД, на основе чего определены оптимальное напряжение разряда А - К и целесообразность электропитания СПУ от нестабилизированной шины КАС при выходных мощностях СПУ по цепи разряда более 1500 Вт.

2. Предложена структура построения преобразователей СПУ на базе совмещенного устройства запуска и электропитания с поочередным обслуживанием выходных параметров: тока накала катода, тока разряда и напряжения разряда, которая позволяет исключить дополнительные маломощные преобразователи и повысить удельную мощность прибора. Разработана методика расчета совмещенного преобразователя, позволяющая ускорить процесс разработки принципиальных схем прибора.

3. Разработана методика определения относительной массы преобразователей СПУ, позволяющая формализовать процесс определения концептуальных структурных и конструктивных решений преобразователей СПУ. На основании полученных весовых коэффициентов проведен сравнительный анализ структур преобразователей СПУ и определено, что наименьшей относительной массой обладает устройство запуска и электропитания на базе совмещенного преобразователя.

4. Разработана интегрированная модель каналов электропитания СПД, включающая модель источника питания (солнечной батареи) и нагрузки (канала разряда анод - катод) с нелинейными ВАХ, которая позволяет адекватно имитировать электрические процессы в схеме, происходящие при работе с реальной ЭРПДУ.

5. Применение структуры совмещенного электропитания при разработке прибора СПУ-В увеличило удельную мощность преобразователей на 11 % по сравнению с его ближайшим аналогом СПУ-КГ.

Таким образом, поставленная задача диссертационной работы решена.

139

Заключение

1. Разработка стационарного плазменного двигателя (СПД) и его испытание на ИСЗ "Метеор'УЛ. А. Арцимович, И. М. Андронов, Ю. В. Есипчук и др.// Космические исследования, Т.12. Вып.З. М.: Наука, 1974. С. 451 468.

2. Морозов А. И. Физические основы космических электрореактивных двигателей. М.: Атомиздат, 1978. Т.1. Элементы динамики потоков ЭРД. 328 с.

3. Яковлев Е. А. Испытания космических электрореактивных двигательных установок. М.: Машиностроение, 1981. 207 с.

4. Ogg G. Procedures to integrate electric secondary systems to large deployable space systems. AIAA paper, 1983. 9 p.

5. Мак-Кевитт Ф., Шван Ф. Исследование электротермических двигателей на гидразине // Астронавтика и ракетодинамика. 1985. № 28. С.11-18.

6. Гришин С. Д., Лесков Л. В. Плазменные ускорители и ионные инжекторы. М.: Наука, 1984. 272 с.

7. Брофи Дж., Уилбур П. Теоретическое и экспериментальное исследование ионных двигателей // Аэрокосмическая техника. 1986. № 10. С.123 137.

8. Кауфман Г. Физико-технические основы ионных двигателей с замкнутым дрейфом электронов // Аэрокосмическая техника, 1985. № 5. С.163 177.

9. Гаррисон П. Перспективные двигательные установки для будущих космических летательных аппаратов // Аэрокосмическая техника, 1983. № 9. С.84-90.

10. Гришин С. Д., Лесков Л. В. Индустриализация космоса: проблемы и перспективы. М.: Наука, 1987. 352 с.

11. Джоунс Р. Сравнение перспективных электрореактивных систем для межорбитальных перелетов // Аэрокосмическая техника. 1985. № 1. С.96 106.

12. Пат. 2044926 РФ. Способ регулирования тяги ЭРПД / Н. М. Катасонов // Изобретения. 1995. № 27.

13. Повышение эффективности и надежности СПУ ЭРПД / Михайлов М. В.// Современные техника и технологии СТТ'98. ТПУ. Томск, 1998. С.20-23.

14. Микроминиатюризация и основные направления развития космической техники на базе новых технологий / Труды 1-й международной научной конференции, ЦНИИмаш., Королев, Моск. обл., 1997.

15. Способ определения момента готовности СПД к пуску / JI. Т. Свиридов, В. П. Ходненко и др.// Тез. докл. IV Всесоюз. конф. по ЭР Д. Харьков, 1987.

16. Sankovic J. М., et al. Performance evaluation of the Russian SPT-100 Thruster at NASA Lewis. IEPC-93-094, Proc. of the 23rd International electric propulsion conference, September, 1993.

17. A 2,5 kW Power Processor for the NSTAR Ion Propulsion Experiment / J. A. Hamley, L. R. Pinero, V. K. Rawlin, J. R. Miller // NASA Research Center. Clealand, Ohio, 1994.

18. Перспективы использования СПД для управления КА / Е. В. Леферов и др.// Труды ВНИИЭМ, 1987. Т.83

19. Устройство управления источников питания ЭРД / Е. В. Леферов и др.// Труды ВНИИЭМ, 1990. Т.90

20. Физика и применение плазменных ускорителей / По материалам II Всесоюз. конф. под. ред. А. И. Морозова. Минск: Наука и техника, 1974. 400 с.

21. Brophy J. R. Stationary plasma thruster evaluation in Russia, summary report. JPL Publication 92-4, 1992.

22. Ермошкин Ю. M. Основы теории и расчета электрореактивных двигательных установок. УДК 629.7.036.7.001.2(082). Красноярск, 2002.

23. Иванов В. А./ Генератор плазмы с комплексным разрядом, свойства и возможные области применения // В тез. докл. Космонавтика, радиоэлектроника, геоинформатика. Рязань: РГРА, 2000. С. 107 108.

24. Гришин С. Д., Лесков JI. В., Козлов Н. П. Электрические ракетные двигатели. М.: Машиностроение. 1975. 271 с.

25. Гришин С. Д., Лесков Л. В., Козлов Н. П. Плазменные ускорители. М.: Машиностроение, 1983. 226 с.

26. Вугман С. М. и др. Состояние и направления дальнейшего развития ламп накаливания (без галогенных ламп) // Электротехн. пром-ть. Сер.09. Вып. 11. М.: Информэлектро, 1989. С.2- 32.

27. Резник М. В., Соколов В. Ф. Влияние режима включения и выключения на срок службы ламп накаливания // Электротехн. пром-ть. Сер.09. Вып. 1(85). М.: Информэлектро, 1984. с.1 2.

28. Petrenko A. N., et al. Electric propulsion system equipped with deep throttling subsystem. // Proc. of the 2-nd German-Russian Conference on Electric propulsion engine their technical applications, Russia, 1993.

29. Совершенствование комплексного электрооборудования систем электроснабжения и управления КА: Научно-технический отчет на опытно-конструкторскую работу / ФГУП "НПЦ"Полюс" ЕИЖА.520077.074, 2001

30. С. Д. Гришин, Ю. А. Захаров, В. К. Оделевский. Проектирование космических аппаратов с двигателями малой тяги. М. Машиностроение, 1990. 224 с.

31. Curran F., Hamley J., Petrenko A., Sankovic J. The problem of the power processing and telemetry/control units design for the electrical propulsion engine module/1ЕРС-95 126.

32. Пат. 2008524 РФ. Способ электропитания электроракетных плазменных двигателей / В. Н. Галайко, Н. М. Катасонов, А. И. Чернышев // Изобретения. 1995. № 27.

33. Power electronics development for the SPT-100 thruster / J. A. Hamley et al // IEPC-93-044. Proc. of the 23rd Inter, electric propulsion conference. Seattle, 1993.

34. Recycle requirements for NASA's 30 cm xenon ion thruster / L. R. Pinero, V. K. Rawlin // AIAA-94-3303. Proc. of the 30th Propulsion conference. Indianapolis, 1994.

35. High Voltage TAL Performance. David T. Jacobson, Robert S.th

36. Jankovsky, Vincent K. Rawlin. 37 AIAA Joint Propulsion Conference 8-11 July 2001. Solt Lake City, Utah.

37. Определение габаритно-массовых характеристик преобразователей. Руководящие технические материалы / САТ.682.008,1972.

38. А. с. 989713 СССР. Транзисторный инвертор / Ю. И. Драбович, Г. Ф. Пазеев //БИ. 1983. №2.

39. Определение веса и габаритов статических преобразователей / Карпенко В. М., Кирик А. М., Гусев В. А. // Проектирование устройств электропитания и электропривода. Tl. М.: Энергия, 1973 С. 252 257.

40. Некоторые предельные возможности миниатюризации силовых полупроводниковых устройств / Конев Ю. И. // ЭТВА, М.: Советское радио, 1972. Вып. 3, С. 3-16.

41. Katasonov N. М., Mikhailov М. V., Chernishev A. I. Electropower transformation system for electrojet plasma thrusters of the spacecrafts // ISBN 57782-0253-9 AS01. Proc. of KORUS'98 the 2-nd Inter, symp. Tomsk, Russia, 1998.

42. A. c. 752664 СССР. Преобразователь напряжения / M. М. Глибицкий, А.Н. Юрьев и др. // БИ. 1980. № 28.

43. А. с. 782079 СССР. Резервированный инвертор / А. М. Баранов, Л. А. Сухман // БИ. 1980. № 43.

44. А. с. 1251251 СССР. Резервированный инвертор / В. В. Соколов, Л. А. Сухман // БИ. 1986. № 30.

45. А. с. 1229934 СССР. Преобразователь напряжения с коммутацией нагрузок / Н. Д. Терещенко, Л. А. Сухман // БИ. 1985. № 25.

46. Беляев Н. М., Велик Н. П., Уваров Е. Н. Реактивные системы управления космических летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1979. 232 с.

47. С. Д. Гришин, JI. В. Лесков. Электрические ракетные двигатели космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1989.

48. Разработка стационарного плазменного двигателя (СПД) и его испытание на ИСЗ "Метеор"/Л. А. Арцимович, И. М. Андронов, Ю. В. Есипчук // Некоторые труды сотрудников ИАЭ имени Курчатова. М.: Наука, 1982. Т.2. С.384-401.

49. М. Micci, A. Ketsdever. Micropropulsion for small spacecraft / Progress in astronautics and aeronautics. V.187. AIAA, 2000.

50. А. С. Бобер. Космические полеты: возможности электрических ракетных двигателей // ОКБ "Факел", 1993.

51. Современное состояние и перспективы развития бортовых СЭП связных ИСЗ /Кудряшов В. С., Хартов В. В.// Электронные и электромеханические системы и устройства: Сб. науч. трудов НПЦ "Полюс". Томск: МГП "РАСКО" при изд-ве "Р и С", 2001. 568 с.

52. Б. П. Соустин, В. И. Иванчура, А. И. Чернышев, Ш. Н. Исляев / Системы электропитания космических аппаратов // Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма, 1994. 318 с.

53. Миловзоров В. П., Мусолин А. К. Дискретные стабилизаторы и формирователи напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1986. 248 с.

54. Моин В. С., Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1972. 512 с.

55. А. с. 551623 СССР. Стабилизатор напряжения постоянного тока /

56. B. П. Миловзоров, А. К. Мусолин, Н. И. Дуплин и др. // БИ. 1977. №11.

57. Исследование модели совмещенного преобразователя для электропитания и управления СПД / Михайлов М. В. // Электронные системы и устройства. Тезисы докладов XVI научно-технической конф. Томск, 2000.1. C. 39,40.

58. Mikhailov М. V. The performance analysis of power processing unit for electrojet plasma thrusters of spacecrafts // Reports of the MTT'2000, Tomsk, feb 28 mar 3. P. 20,21.

59. Кобзев А. В. Многозонная импульсная модуляция. Теория и применение в системах преобразования параметров электрической энергии. Новосибирск: Наука, 1979. 304 с.

60. А. с. 493877 СССР. Инвертор со ступенчатым регулированием выходного напряжения / А. К. Мусолин, В. П. Миловзоров, Ю. В. Зайцев, Н. И. Дуплин. // БИ. 1975. № 44.

61. Пат. 2265135 РФ. Устройство запуска и электропитания электрореактивного плазменного двигателя / М. В. Михайлов, Н. М. Катасонов //БИ. 2005. №33.

62. Китаев В. Е. Расчет источников электропитания устройств связи // М.: Р и С, 1993.232 с.

63. Руденко В. С., Сенько В. И., Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники. М.: ВШ, 1980. 424 с.

64. Б. Ю. Семенов. Силовая электроника для любителей и профессионалов. М.: Солон, 2001. 328 с.

65. Fofming modes ignition impulses researching in the combined start-up device of electrojet plasma thruster (EJPT) // Proc. of the 3-rd Russian-Korean Inter. Symp. on Scien. and Tech. KORUS'99. NSTU. Novosibirsk, 1999. P. 758 761.

66. Казанцев Ю. M. Разработка и исследование статических преобразователей с устройствами компенсации реактивной составляющей мощности нагрузки: Дис.канд. техн. наук. ТПИ, 1978.

67. Н. В. Смирнов, И. В. Дунин-Барковский. Курс теории вероятностей и математической статистики // М.: ВШ, 1969. 512 с. (стр.239 и приложение III).

68. Лекарев А.Ф., Казанцев Ю.М, Костарев И.С. Модель гистерезисного двигателя // Электронные и электромеханические системы и устройства: Тез. Докл. XVII науч.-техн. конф., ФГУП НПЦ "Полюс". Томск, 2006. 348с.

69. Теория и расчет энергосиловых установок космических летательных аппаратов / Л. А. Квасников, Л. А. Латышев, Д. Д. Севрук и др. М.: Машиностроение, 1984. 332 с.

70. Казанцев Ю.М., Чертов А.С. Проектирование электронных устройств в среде пакетов программ "PSPICE", "POLUS"// Учебно-методическое пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2000. - 104 с.

71. Гаврилов A.M. Выбор модели излучателя для расчета помехового электромагнитного поля импульсного преобразователя АРК // Электронные и электромеханические системы и устройства: Тез. Докл. XVII науч.-техн. конф., ФГУП НПЦ "Полюс". Томск, 2006. 348с.

72. Казанцев Ю. М. Автоматизированное проектирование электронных устройств: Учебное пособие. Томск: Изд. ТПУ, 1999. 88 с.

73. MicroSim PSpice A/D. Circuit analysis software. References manual. Ver. 8.0. MicroSim corp. Irvine, 1997.

74. Разевиг В. Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Designlab 8.0 // М.: Солон, 1999. 704 с.

75. Нестеренко А. Н. Исследование и разработка методик расчета СПД: Дис.канд. техн. наук. Калининград, 1991.

76. Русин Ю. С., Гликман И. Я., Горский А. Н. Электромагнитные элементы радиоэлектронной аппаратуры. М.: Р и С, 1991.

77. Вдовин С. С. Проектирование импульсных трансформаторов / 2-е изд. Л.:Энергоатомиздат, 1997.

78. Куневич А. Н., Сидоров И. Н. Индуктивные элементы на ферритах. СПб.:Лениздат, 1997.

79. Татур Т. А. Основы теории электромагнитного поля / Справочное пособие. М.:ВШ, 1989.

80. Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей / Справочная книга. Л.: Энергоатомиздат, 1986.

81. Jiles D. S., Atherton D. L. Theory of ferromagnetic hysteresis // Journal of magnetism and magnetic materials. 1986. V.61. № 1. P. 48 60.

82. Бут Д. А., Мизюрин С. Р. Системы генерирования электроэнергии летательных аппаратов. М.: МАИ, 1982. С. 14 22.

83. Исследование устойчивости широтно-импульсных стабилизаторов постоянного напряжения / Китаев В. Е., Стоянов Г. С. // Радиотехника, 1975, № 8. С. 77 82.

84. Анализ динамики импульсного стабилизатора напряжения / Г. А. Белов // ЭТВА № 14, М.: Р и С, 1983. С. 88 100.

85. Устойчивость замкнутой системы с широтно-импульсным преобразователем. / Шипилло В. П., Чикотилло И. И. // Электричество, 1978, №1, С 50-53.

86. Цыпкин Я. 3. Релейные автоматические системы. М.: Наука, 1974. С. 327-339.

87. Белан Н. В., Костюк Г. И., Мышелов Е. П. Физические основы стойкости электродов плазменных ускорителей и технологических устройств / ХАИ. 1986. 205 с.

88. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах. / М. Ф. Жуков, Н. П. Козлов, А. В. Пустогаров и др. Новосибирск: Наука, 1982. 157 с.

89. Хусаинов Ч. И. Высокочастотные импульсные стабилизаторы постоянного напряжения. М.: Энергия, 1980. С. 53 62.

90. Эскизный проект по теме "Фобос-грунт" ЕИЖА.436123.059 ЭП, 2001.

91. Моин В. С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1986. 376 с.

92. Anshoff G. S., Hayes R. L. Role of models in corporate decision making. Proc. of IFORS 6-th Inter. Conf., Dublin, Ireland, Aug. 1972.

93. Велихов E. П., Ковалев А. С., Рахимов А. Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М.: Наука, 1987, 160 с.

94. Способы увеличения надежности работы ЭРДУ / Е. В. Леферов, Л. А. Пронько, Л. Т. Свиридов и др. // Труды ВНИИЭМ. 1987. Т.83. С. 52 61.

95. Wolter J. L. Failure of tungsten ribbon filaments by formation and growth of hot spots // Journal of appl. Phys. 1986. Vol.60, № 9. P.3343 3355.

96. Свиридов Л. Т., Ходненко В. П. Стабилизация тяги СПД // Тез. докл. III Всесоюз. науч. техн. конф. М., 1986.

97. Поузловой метод оптимального проектирования преобразующей аппаратуры автономных систем электроснабжения. / Чернышев А. И., Казанцев Ю. М., Патлахов Е. Н. // М.: Энергоатомиздат. Электротехника. 1987. № 10. С. 13-15.

98. Драбович Ю. И., Пономарев И. Г. Метод глубокого секционирования и надежность мощных транзисторных преобразователей. В кн.: Современные задачи преобразовательной техники. Киев: Наукова думка, 1975, 4.1. С. 253 -269.

99. Источники вторичного электропитания / С. С. Букреев, В. А. Головацкий, Г. Н. Гулякович и др.; Под ред. Ю. И. Конева М.: Р и С, 1983. 280 с.

100. Fishman G. S., Kiviat P. J. The analysis of simulation-generated time series. Management science, 1967. V. 13, № 7.

101. Пат. 2162623 РФ. Система запуска и электропитания электрореактивного плазменного двигателя / Н. М. Катасонов // Изобретения. 2001. №3.

102. Микросхемы для современных импульсных источников питания / Под ред. Э. Е. Тагворяна, М. М. Степанова. М.: Додэка, 1999.

103. Силовые полупроводниковые приборы International Rectifier / Под ред. В. В. Токарева. Воронеж: АО "Транэлектрик", 1995.

104. Optocoupler with phototransistor output 4N25 / 4N26 / 4N27 / 4N28. Vishay Telefunken, janvary, 1999.