Резервированная система управления вентильными двигателями для научной аппаратуры автоматических космических миссий

Дятлов, Н.С.; Глазкин, Д.Н.; Ануфрейчик, К.В.; Чулков, И.В.; Буторкин, А.С.; Семенов, А.В.; Никифоров, А.В.

Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Резервированная система управления вентильными двигателями для научной аппаратуры автоматических космических миссий

Авторы

Н.С. Дятлов, Д.Н. Глазкин, К.В. Ануфрейчик, И.В. Чулков, А.С. Буторкин, А.В. Семенов, А.В. Никифоров

Организация

Институт космических исследований РАН
г. Москва, Российская Федерация

Аннотация

Вентильные двигатели (в англоязычной литературе – «BLDC motors») широко применяются в научной аппаратуре космического назначения. Для управления двигателями такого типа требуется создание сложно-функциональной системы управления, учитывающей как базовые технические требования, так и требования к надежности с учетом ее применения в условиях космического пространства. В статье сформулированы требования к характеристикам, которыми должна обладать система управления вентильными двигателями и определены дополнительные требования к надежности системы. При этом в качестве алгоритма для приведенной системы был выбран алгоритм блочной коммутации, реализация которого не требует высокой вычислительной мощности и точных датчиков положения ротора. На основе сформулированных задач и выбранного алгоритма представлена структурная схема системы управления, учитывающая необходимость холодного резервирования для выполнения требований к надежности. Далее рассмотрены конкретные схемотехнические решения для выходных каскадов, позволяющие подключать один набор двигателей и датчиков Холла к обоим полукомплектам системы управления. Для апробации структурных и схемотехнических решений был разработан и изготовлен макет. Проведена успешная проверка работоспособности макета и, соответственно, приведенных решений.

Ключевые слова

аппаратура космического аппарата, комплекс научной аппаратуры, вентильный двигатель, система управления двигателями, блочная коммутация, датчик Холла, синхронный бесколлекторный двигатель постоянного тока, радиационная стойкость

Список литературы

[1] Матвеев С. А., Тестоедов Н. А., Слободзян Н. С., Гончаров В. О., Киселев А. А., Баленко Н. А. Отказоустойчивая система управления электронасосным агрегатом космического назначения // Изв. вузов. Авиационная техника. 2021. № 2. С. 37–44.

[2] Selection of Electric Motors for Aerospace Application [Электронный ресурс]. URL: https://llis.nasa.gov/lesson/893 (дата обращения: 28.09.2022).

[3] Maier M., Reill J., Sedlmayr H.-J., Chalon M. Highly integrated, radiation-hardened, motor controller with phase current measurement // Proceedings of ASTRA 2017. 2017.

[4] Once again, NASA relies on maxon technology [Электронный ресурс]. URL: https://www.maxongroup.com/maxon/view/news/Once-again-NASA-relies-on-maxon-technology (дата обращения: 28.09.2022).

[5] Литвак М. Л., Носов А. В., Козлова Т. О., Михальский В. И., Перхов А. С., Третьяков В. И. Глубинные грунтозаборные устройства для будущих российских лунных полярных миссий // Астрономический вестник. 2020. Т. 54. № 3. С. 225–246. doi: 10.31857/S0320930X20030081.

[6] Kozlov O. E., Aleksashkin S. N., Ivanov A. V., Kozlova N. O., Sutugin S. E. Manipulator system of the sampling complex of the Phobos-Grunt spacecraft // Solar System Research. 2010. vol. 44. no. 5. pp. 451–455. doi: 10.1134/S0038094610050138.

[7] Demystifying BLDC motor commutation: Trap, Sine, & FOC. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ti.com/lit/ml/slyp711/slyp711.pdf (дата обращения: 28.09.2022).

[8] A comparison study of the commutation methods for the three-phase permanent magnet brushless DC motor [Электронный ресурс]. URL: https://www.magnelab.com/wp-content/uploads/2015/02/A-comparison-studyof-the-commutation-methods-for-the-three-phase-permanent-magnet-brushless-dc-motor.pdf (дата обращения: 28.09.2022).

[9] Maxon Motor. High precision drives and systems. Selection Guide. 2019/2020. P. 44.

[10] AN1946 Application note [Электронный ресурс]. URL: https://www.st.com/resource/en/application_note/an1946-sensorless-bldc-motor-control-and-bemf-sampling-methods-with--st7mc-stmicroelectronics.pdf (дата обращения: 28.09.2022).

Полный текст статьи (скачано: 185)

Цитирование данной статьи

Дятлов Н.С., Глазкин Д.Н., Ануфрейчик К.В., Чулков И.В., Буторкин А.С., Семенов А.В., Никифоров А.В. Резервированная система управления вентильными двигателями для научной аппаратуры автоматических космических миссий // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7. № 1. С. 6-16. doi: 10.26732/j.st.2023.1.01

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.