Методика синтеза цифрового регулятора для канала преобразования энергии солнечной батареи в системе электропитания космического аппарата

Представлена методика синтеза цифрового регулятора для канала преобразования энергии солнечной ба- тареи в системе электропитания космического аппарата, основанная на исходной функциональной схеме им- пульсного преобразователя и методе коммутационных разрывных функций. В соответствии с методикой, формально представленной в виде восьми последовательно выполняемых пунктов, в базисе коммутационных функций разработана структурная схема шунтового преобразователя, который взят в качестве примера для проверки методики. Шунтовой преобразователь является одним из трех каналов преобразования энергии в современных системах электропитания космических аппаратов. Структурная схема показала, что все нелинейности системы можно свести к нелинейностям двух звеньев умножения и нелинейности широтно- импульсного модулятора. Показана возможность и допустимость совместной линеаризации каждого из указанных нелинейных звеньев умножителей с широтно-импульсным модулятором в выбранной рабочей точке. Получена линеаризованная структурная схема объекта управления, после чего проведено преобразо- вание и упрощение структурной схемы к удобному для расчета виду. По передаточным функциям линеари- зованной структурной схемы аналитически рассчитаны логарифмические частотные характеристики и приведены результаты их сравнения с частотными характеристиками, снятыми экспериментально на имитационной модели, которые подтвердили их идентичность в рабочей частотной области. При этом указанная имитационная модель шунтового импульсного преобразователя, построенная в пакете Simulink среды проектирования Matlab, учитывала все упомянутые нелинейности реального преобразовате- ля. По полученным логарифмическим характеристикам произведен классический синтез аналогового корректирующего звена прототипа. Показан переход от аналогового корректирующего звена прототипа к реализации цифрового корректирующего звена. Имитационное моделирование замкнутой системы элек- тропитания с синтезированным аналоговым регулятором в режиме ее работы от солнечной батареи подтвердило правильность методики и достижение поставленных целей. Результаты работы предназна- чены для создания новой бортовой энергопреобразующей аппаратуры систем электропитания перспек- тивных космических аппаратов. Областью применения результатов проекта является космическое при- боростроение.