Совершенствование линейных генераторов с постоянными магнитами для автономных объектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат наук Синицин, Алексей Петрович

• Синицин, Алексей Петрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Синицин, Алексей Петрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТОК И ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ ЛИНЕЙНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

1.1. Обзор текущего состояния исследований ЛГ

1.2. Особенности структуры и режимов работы СЭП К А

1.3. Линейный генератор для систем электропитания КА

1.4. Анализ конструктивных исполнений ЛГПМ

1.5. Выбор материалов активной части ЛГПМ

1.6. Методы исследования

Выводы по первому разделу

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛИНЕЙНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

2.1 Общие положения

2.2 Математическая модель для расчета квазистационарного магнитного поля

2.3. Исследование картины магнитного поля и параметров ЛГПМ

2.4. Исследование интегральных характеристик ЛГПМ

2.5. Исследование влияния основных геометрических соотношений

размеров активной части магнитоэлектрического ЛГПМ на его

энергетические показатели

Выводы по второму разделу

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОКОММУТАЦИОННЫЫХ ЛИНЕЙНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

3.1. Общие положения

3.2. Исследование ЭМ поля и параметров ЛГ с ПМ на неподвижной части

3.3. Исследование интегральных характеристик магнитокоммутационного

ЛГПМ

3.4. Особенности электромагнитного расчета магнитокоммутационного

ЛГПМ

Выводы по третьему разделу

4. РАБОТА ЛГПМ С ВЫПРЯМИТЕЛЕМ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛГПМ

4.1. Исследование ЛГПМ при работе на нагрузку через неуправляемый выпрямительный мост

4.2. Исследование ЛГПМ при работе через управляемый выпрямитель на аккумуляторную батарею

4.3. Экспериментальные исследования ЛГПМ

Выводы по четвертому разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.,

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование линейных генераторов с постоянными магнитами для автономных объектов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время существует ряд объектов, где использование традиционных генераторов вращающегося типа либо невозможно, либо требует установки механического преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное, что приводит к нерациональности этих генераторов. К таким объектам относятся: системы генерирования электроэнергии, использующие энергию морских волн, системы генерирования со свободнопоршневыми двигателями внутреннего сгорания, электрические амортизаторы и другие.

На современных космических аппаратах (КА) системы электропитания (СЭП) занимают по массе, объему и стоимости до 30% самого КА. Источник электропитания, являясь ключевым звеном в СЭП, во многом определяет её структуру и характеристики. В настоящее время основными источниками питания, применяемыми на орбитальных КА, являются солнечные батареи (СБ) и аккумуляторные батареи (АБ). Недостатком солнечных батарей является, прежде всего, то, что в условиях тени они не производят энергии и единственным источником электропитания в этот период является АБ, что ограничивает срок активного функционирования АБ и, как следствие, всего КА. Кроме того, часть КА работает в условиях, где солнечного излучения недостаточно для обеспечения электроэнергией установленных на нем потребителей. В настоящее время для решения этой проблемы применяются изотопные нагреватели совместно с термоэлектрическими преобразователями, либо химические источники электропитания. К их недостаткам в первую очередь можно отнести низкие КПД и массогабаритные показатели. Использование линейного генератора (ЛГ) приводимого в движение термоакустическим двигателем (ТАД) в качестве бортового источника КА позволит улучшить характеристики СЭП. Рабочий цикл ЛГ не зависит от продолжительности периода затенения, а наличие термоакустического двигателя, получающего тепловую энергию от

радиоизотопного нагревателя, обеспечит стабильное функционирование СЭП в течение длительного периода времени.

Долгое время развитие линейных генераторов было затруднено в связи низкими энергетическими показателями, большой массой, недостаточной надежностью конструкций. Появление высокоэнергетических магнитов на основе сплавов редкоземельных материалов, таких как NeFeB и SmCo открыло возможности для снижения массогабаритных и повышения энергетических показателей генераторов возвратно-поступательного движения. Применение магнитоэлектрического возбуждения в электромеханических преобразователях вращающегося типа обеспечило ощутимый скачок в энергетических и массогабаритных показателях по сравнению с традиционными машинами. Появление высококоэрцитивных постоянных магнитов создает возможность уменьшения массы генератора при применении их в системе возбуждения. Последнее обстоятельство является решающим в случае выбора линейного генератора с постоянными магнитами (ЛГПМ) в качестве источника электропитания для СЭП КА.

Фундаментальными в области разработки, исследования и проектирования линейных машин являются труды А.И. Вольдека, О.Н. Веселовского, Ф.Р. Исмагилова А.И. Москвитина, Н.П. Ряшенцева, Ф.Н. Сарапулова, P.P. Саттарова Г.С. Тамояна, М.Я. Хитерера, Baker J., Vining J., Boldea I., Leijon M., Mueller M.A. В настоящее время опубликованы работы, в которых исследованы основные электромагнитные (ЭМ) процессы ЛГПМ. При этом необходимо отметить, что не проанализированы массогабаритные и энергетические характеристики этих генераторов. Кроме того, известные исследования ЭМ процессов проводились приближенными аналитическими методами без учета влияния реакции якоря, насыщения стали магнитопровода и изменения магнитодвижущей силы постоянного магнита в процессе работы. Таким образом, актуальным является изучение квазиустановившегося режима работы линейных генераторов с учетом приведенных выше факторов, а так же решение задач по их проектированию. Это требует создания научно обоснованной математической модели на основе теории

электромагнитного поля ЛГПМ, а также выявления зависимостей электромагнитного расчета и разработки рекомендаций для решения задач инженерного проектирования таких генераторов.

Цель диссертационной работы; улучшение энергетических и массогабаритных показателей линейных генераторов с постоянными магнитами для автономных объектов на основе разработки их математических моделей и выработки рекомендаций по выбору конструктивных параметров.

Задачи исследования

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ современного состояния систем электропитания космических аппаратов и перспектив их развития с линейными генераторами в качестве источника электропитания для определения типов конструкций линейных генераторов, обеспечивающих высокие энергетические и массогабаритные показатели.

2. Разработать математические модели линейных генераторов с постоянными магнитами, с учетом влияния действия реакции якоря, насыщения магнитопровода, изменения магнитодвижущей силы постоянного магнита и нелинейность вентильных элементов нагрузки.

3. На основании исследования математических моделей линейных генераторов с постоянными магнитами выработать рекомендации по выбору конфигурации и основных геометрических соотношений магнитной системы линейных генераторов, обеспечивающих улучшение энергетических и массогабаритных характеристик.

4. Провести экспериментальные исследования макетного образца линейного генератора с постоянными магнитами для определения точности разработанных математических моделей и расчетных зависимостей.

Методы исследования. В работе использованы теория электромагнитного поля и теория нелинейных магнитных цепей, а также методы математического моделирования и элементы функционального анализа. Поставленные задачи решены с использованием методов компьютерного эксперимента и

экспериментальных методов исследования на макетном образце. Достоверность результатов подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных и экспериментально полученных данных.

Научная новизна работы

1. Разработаны математические модели магнитоэлектрических и магнитокоммутационных линейных генераторов для различных типов нагрузок отличающиеся тем, что в них учтено влияние реакции якоря, насыщения магнитопровода, изменения магнитодвижущей силы постоянного магнита и нелинейность вентильных элементов нагрузки.

2. Впервые разработан алгоритм решения уравнений математической модели линейных генераторов с постоянными магнитами совмещающий численное моделирование электромагнитного поля с распределенными параметрами и расчеты нелинейных электрических цепей с сосредоточенными параметрами.

3. Разработана методика анализа энергетических и массогабаритных показателей магнитоэлектрических и магнитокоммутационных линейных генераторов, отличающаяся учетом вариаций основных геометрических

' соотношений магнитной системы.

Практическая ценность

1. Пакет прикладных программ, разработанный на основе математической модели, позволяет с учетом конструктивных особенностей рассчитывать выходные показатели и характеристики магнитоэлектрических и магнитокоммутационных линейных генераторов, а так же решать задачи по корректировке их конструкционных параметров с целью получения требуемых характеристик.

2. Полученные в результате исследований рекомендации по выбору соотношений геометрических размеров магнитной системы магнитоэлектрических и магнитокоммутационных линейных генераторов позволяют повысить их КПД на 4..5% или снизить массу на 10.. 12%.

3. Проведенный сравнительный анализ магнитоэлектрических линейных генераторов с магнитокоммутационными показал, что для термоакустических двигателей целесообразно применение магнитокоммутационных генераторов. Для других движителей, у которых амплитуда колебаний не зависит от нагрузки, целесообразно применение магнитоэлектрических генераторов.

Реализация работы

Проведенные исследования являются частью научно-исследовательских и проектных работ, которые проводятся совместно с ГНПРКЦ "ЦСКБ - Прогресс" и реализованы в виде рекомендаций при создании альтернативного источника питания для СЭП низкоорбитальных космических аппаратов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Математические модели магнитоэлектрических и магнитокоммутационных линейных генераторов, ориентированные на анализ их энергетических и массогабаритных показателей и учитывающие влияние реакции якоря, насыщения стали магнитопровода, изменения магнитодвижущей силы постоянного магнита и нелинейности вентильных элементов нагрузки.

2. Алгоритм расчета электромагнитных процессов линейных генераторов с постоянными магнитами, совмещающий численное моделирование электромагнитного поля и аналитические модели нелинейных электрических цепей нагрузки.

3. Результаты анализа влияния вариаций соотношений основных геометрических размеров активных частей магнитоэлектрических и магнитокоммутационных линейных генераторов на их энергетические и удельные массогабаритные показатели.

4. Рекомендации по применению магнитоэлектрических и магнитокоммутационных линейных генераторов в системах электропитания космических аппаратов и других автономных объектов с линейными двигателями, в частности, в системах с термоакустическим двигателем рекомендовано применение магнитокоммутационных генераторов.

Апробация работы

Основные положения работы доложены и обсуждены: на У1-ой, УН-ой и УШ-ой Всероссийских научно-практических конференциях «Перспективные системы и задачи управления», Таганрог, 2011г, Домбай 2012 г. и 2013 г.г; на Международной научно-практической конференции «Электрические аппараты и электротехнические комплексы и системы», Ульяновск, 2012; на У1-м Международном симпозиуме ЕЬМАЭН, Москва, 2006 г.; на ХП-ой Международной научно-практической конференции "Современная техника и технологии", Томск , 2006 г., XIV Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты», МКЭЭЭ-2012, Алушта, Ш-ей Международной научно-практической конференции «Эффективное и качественное снабжение и использование электроэнергии», Екатеринбург, 2013 г.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 11 работ, три из которых входят в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий рекомендованных ВАК.

Структура диссертации

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основной текст содержит 123 страницы, 55 рисунков, 7 таблиц. Список использованной литературы включает 68 наименований.

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации, в нем сформулирована цель и поставлены задачи исследования, указана научная новизна, практическая полезность работы и основные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения о публикациях и основных вопросах, рассмотренных в диссертации.

Первая глава диссертации носит обзорный характер. Она посвящена анализу состояния разработок и перспектив развития СЭП КА и линейных генераторов. Рассматриваются вопросы текущего состояния исследований ЛГ,

структура и режимы работы бортовых СЭП КА, анализируются конструктивные исполнения ЛГПМ, а также определяются методы их исследований.

Во второй главе приведены результаты разработки математической модели магнитоэлектрического ЛГПМ, исследования его электромагнитных процессов, а так же рекомендации по улучшению его показателей.

Третья глава посвящена исследованию ЭМ поля и ЭМ процессов магнитокоммутационных ЛГПМ, разработке методики их электромагнитного расчета и сравнению магнитоэлектрических и магнитокомутационых генераторов.

В четвертой главе приведены результаты исследования режимов работы ЛГПМ на выпрямитель, результаты экспериментальных исследований макетного образца магнитоэлектрического ЛГПМ, а также сопоставление экспериментальных и расчетных данных.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТОК И ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ ЛИНЕЙНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

В первой главе приведены результаты анализа конструктивных исполнений линейных генераторов (ЛГ). Проведен обзорный анализ состояния и перспектив развития современных СЭП КА с ЛГ в качестве источника электропитания.

Долгое время развитие генераторов возвратно-поступательного движения было затруднено в связи низкими энергетическими показателями таких генераторов, большой массой и недостаточной надежностью конструкций. Применение в таких генераторах высокоэнергетических постоянных магнитов на базе редкоземельных элементов (ЭшСо, НсШеВ) создаёт возможность резкого уменьшения массы системы возбуждения. Это обстоятельство является решающим в случае выбора таких генераторов в качестве источника энергии для систем электропитания КА, поэтому, далее ведется изучение конструкций ЛГ с ПМ (ЛГПМ).

1.1. Обзор текущего состояния исследований ЛГ

Обзор текущих разработок ЛГ позволяет выделить ряд объектов, для которых является целесообразным применение генераторов возвратно поступательного движения. Известны конструкции, где линейные генераторы применяются совместно с двигателем внутреннего сгорания. Генерирование электроэнергии достигается при помощи электромагнитного устройства, содержащего неподвижные обмотки и один или более постоянных магнитов, которые перемещаются вместе с возвратно-поступательным движением одного или более поршней двигателя внутреннего сгорания [1,57,59]. Электроэнергия, производимая генератором, может выпрямляться или модулироваться с применением преобразователя в зависимости от требований потребителя.

На рис 1.1 представлен схематический разрез свободнопоршневого генератора с поршнем индуктором.

Электропривод клапана _

Выпускное Поршень Клапан отверстие у--

")лектроирн вол Цилиндр клапана

Устройство впрыска топлива

Устройство

впрыска

топлива

Рис. 1.1. Схематический разрез дизельного свободнопоршневого генератора с поршнем-

индуктором

Двухцилиндровый двигатель оппозитной схемы имеет поршневую группу, состоящую из двух поршней, соединенных штоком. Циклически повторяющееся изменение давления газов в процессе сгорания топлива сообщает поршневой группе возвратно-поступательное движение. В плоскости симметрии штока, между поршнями на штоке закреплена подвижная магнитная система. Подвижная магнитная система размещается внутри конструкции статора с системой обмоток. При возвратно-поступательном движении штока с закрепленной на нем магнитной системой внутри статора и взаимодействии их магнитных полей происходит возникновение электродвижущей силы в обмотках статора. В сущности это и есть принцип действия генератора со свободным поршнем, преобразующего механокинетическую энергию линейного движения поршня в электроэнергию непосредственно, без промежуточных механических звеньев. Кроме того, электрическая машина, работая в режиме двигателя, обеспечивает старт двигателя внутреннего сгорания. Электронная система управления должна осуществлять контроль движения поршней для обеспечения оптимального термодинамического цикла, а также позиционирование поршней, предотвращая их соударение с головками цилиндров [58].

Кроме конструкций указанных выше, известны отечественные и зарубежные разработки по созданию генератора линейного перемещения для транспортных средств, являющегося одновременно амортизатором транспортного средства [2,60]. Генератор предполагается устанавливать между кузовом транспортного средства и его подвеской, у которых в силу различных причин постоянно происходят возвратно-поступательные колебания переменной амплитуды и частоты. Конструктивно его можно совместить с существующими сейчас в автомобилях амортизационными устройствами в единый узел. В этом случае возможно формирование характеристик генератора посредством бортового компьютера и, вместе с тем регулирование жесткости подвески транспортного средства в заданных режимах.

Также известна конструкция генератора возвратно-поступательного движения для автономных объектов (АО) использующих энергию сопутствующего движения, колебания, тряски, вибрации какой-либо среды или тела. Малогабаритные генераторы, дополненные интегральными выпрямителями, накопительными конденсаторами и электронными преобразователями уровня напряжения могут стать надежными источниками питания маломощных автономных потребителей [4].

На рис. 1.2 приведено схематическое изображение его продольного разреза. Предлагаемый генератор содержит ферромагнитный цилиндрический корпус 1, герметизированный с обеих сторон заглушками 2, выполненными из немагнитного материала, в который вставлен тонкостенный ферромагнитный анизотропный каркас 3 с размещенными на нем обмотками 4, соединенными последовательно-согласно и зафиксированными немагнитными кольцами 5, магнитную систему, состоящую из постоянного магнита 6 и полюсных наконечников 7, изготовленных из ферромагнитного материала.

При возвратно-поступательном либо колебательном движении генератора в обмотке создается ЭДС, величина которой зависит от скорости движения и при последовательном согласном включении обмоток 4 суммируется. Выводы от

обмоток 4 подключены к зарядному конденсатору, с которого снимается напряжение для питания электрической схемы автономного объекта.

5 ! 4 \ 1

1 - магнитопровод, 2 - диэлектрические заглушки. 3 - каркас. 4 - обмотки. 5 - диэлектрические кольца, 6 - постоянный магнит, 7 - полюсные наконечники

(а)

(б)

Рис 1.2. Схематическое изображение продольного разреза (а) и фотография (б) линейного генератора для маломощных автономных объектов разработанного в УГАТУ

В Санкт-Петербургском государственном политехническом университете разработаны конструкции и практические рекомендаций по расчету и проектированию магнитоэлектрического линейного генератора в различных

технологических схемах преобразования энергии морских волн с мощностью единичного преобразователя до 250 кВт и частотами колебаний 0.2 - 3 Гц.

В 2002 г был запатентован способ выработки электроэнергии термоакустическим способом для выработки электрической энергии в трубопроводе для транспортировки газа или рядом с ним [5].

Рис 1.3. Схематичное изображение устройства для выработки электроэнергии термоакустическим способом.

Как показано на рисунке 1.3, поток природного газа 1 проходит вверх по лифтовой колонне 2 к устью скважины на поверхности земли. Генератор 3 для выработки энергии содержит кольцевой акустический резонатор 7, который имеет одно или несколько входных отверстий 8, которые образованы отверстиями или кольцами в стенке лифтовой колонны 2. Кольцевой резонатор 7 имеет закрытую верхнюю часть 18, и проницаемое тело 9 расположенное в трубчатом резонаторе 7 рядом с верхней частью 18.

Обобщая вышесказанное, можно говорить о том, что применение ЛГ с ПМ перспективно в различных областях народного хозяйства в качестве дополнительного источника электропитания для автономных систем различной мощности и назначения.

1.2. Особенности структуры и режимов работы СЭП КА

На современных космических аппаратах (КА) системы энергообеспечения, распределения электроэнергии, системы обеспечения качества аккумулирования с учетом более высокой надежности по сравнению с другими системами занимают по массе, объему и стоимости до 30% самого КА. Поэтому проблема создания систем электропитания (СЭП) КА имеет важное, первостепенное значение, ее решение может заметно улучшить технико-экономические показатели космического аппарата в целом [6]. Проведем краткий обзор применяемых в настоящее время источников электропитания малых КА.

Настоящее время характеризуется значительным прогрессом бортовых СЭП, что обусловлено широким применением источников энергии, еще недавно находившихся на стадии лабораторных образцов, бурным внедрением микроэлектронной техники в приборы автоматики.

В солнечных батареях (СБ) современных европейских и американских космических аппаратах практически повсеместно применяются многокаскадные фотопреобразователи на материалах типа ОаАв. С целью упрощения конструкции и повышения надежности, на малых КА используются только неориентируемые на Солнце СБ. Фотопреобразователи (ФП) монтируются, как правило, на корпусных панелях КА. Нередким является также решение, когда часть ФП монтируется и на откидных панелях.

В области электрохимических накопителей наметился явный переход от никель-водородных батарей к литий - ионным батареям. Литий - ионные батареи стали фактически основными для применения в составе КА, прежде всего, западноевропейской разработки. Пристальное внимание разработчиков к данному типу батарей обусловлено рядом их несомненных преимуществ перед традиционными никель-водородными аккумуляторами (НВА), а именно:

- более высокие удельно-массовые характеристики - около 120 Вт-ч/кг (против 70-80 Вт-ч/кг у НВА) с перспективой дальнейшего увеличения в новых модификациях аккумуляторов большой емкости;

- высокий энергетический КПД (около 95% вместо 70% у НВА);

- чрезвычайно малый саморазряд при хранении в заряженном состоянии;

- напряжение, почти втрое превышающее напряжение НВА.

Автоматика литий - ионной батареи, как правило, интегрирована в нее и

полностью обеспечивает все функции по поддержанию работоспособности батареи в течение всего жизненного цикла, а именно:

- балансировку аккумуляторов с целью выравнивания их емкости (Балансировка позволяет минимизировать разброс запасённой энергии между модулями аккумуляторов, соединенных последовательно. На геостационарных КА, разряд наиболее заряженных модулей батареи до уровня наименее заряженного модуля проводится перед каждым сезоном теневых орбит с последующим зарядом до граничного напряжения на любом из модулей. Цикл разряд-заряд повторяется многократно);

- шунтирование потерявших емкость или вышедших из строя элементов последовательной цепи - как отдельных аккумуляторов, так и целиком аккумуляторного модуля - при помощи силовых ключей;

- обеспечение заряда батареи в функции напряжения ее аккумуляторов: (заряд постоянным током до уровня 4,1 В на каждом аккумуляторе с последующим ограничением зарядного тока для поддержания постоянного уровня напряжения не более 4,1 В на каждом элементе).

Никель-водородные (HB) батареи также применяются на малых КА, однако обращает на себя внимание то, что применяются они на КА с большими уровнями выходной мощности. Обусловлено это следующим: в 80-90 годы европейским фирмам не удалось создать никель-водородный аккумулятор космического назначения с приемлемыми характеристиками. Поэтому на всех больших и средних платформах использовались НВ-батареи американского производства. Следствием этого стало то, что номенклатурный ряд HB-аккумуляторов имеет

емкости от 35 до 120 А.ч, т.е. как раз те, которые в наибольшей степени востребованы на КА с достаточно большими уровнями мощности. Поэтому когда возникла потребность в аккумуляторах с емкостями до 20 А-ч, европейские фирмы направили усилия не на создание соответствующих НВ-аккумуляторов, а на разработку и отработку перспективной литий-ионной системы, тем более что, как уже указывалось выше, литий-ионные аккумуляторы имеют ряд преимуществ перед никель-водородными, что и обусловило, в конечном итоге, все более широкое их применение в составе систем электропитания К А и прежде всего, малых. Можно сделать вывод о снижении доли НВА в качестве источников электроэнергии для СЭП КА и замене их литий-ионными аккумуляторами.

Необходимо так же отметить, что по мере развития и повышения надежности бортовых ЭВМ часть функций управления по внутренней логике, в т.ч. защите АБ, традиционно реализующихся аппаратно, передается бортовой ЭВМ. На долю аппаратной логики, реализованной в элементах СЭП, остается обеспечение ее живучести в случае сбоев в работе бортового компьютера. Типовая структурная схема СЭП характерная для большинства западноевропейских разработок последнего десятилетия - схема, в которой для регулирования мощности СБ и поддержания требуемого уровня выходного напряжения СЭП используется шунтовой стабилизатор (ШС) по каждой секции батареи (количество секций от 16 до 40, ток в них от 3 до 7 А). Заряд АБ обеспечивается зарядными устройствами, а разряд и подержание требуемого уровня напряжения на выходе СЭП в этом режиме разрядными устройствами, причем каждое из этих устройств компонуется по принципу горячего резервирования. На миниспутниках, для которых характерны сравнительно большие уровни мощностей - от 100 Вт и выше - как правило, используется именно такая структура с обеспечением стабилизированного выходного напряжения с номиналом 28 В.

Рис. 1.4. Структура СЭП с нерегулируемой выходной шиной для наноспутника 8ЫАР-1. СБ - батарея солнечная. ЗУ - зарядное устройство, МСН - модуль стабилизации напряжения 5 и 12 Вольт). МРП - модуль распределения питания, выдающий на нагрузку стабилизированное напряжение двух номиналов и нестабилизированное напряжение АБ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Синицин, Алексей Петрович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент на изобретение РФ № RU2141570. Линейный генератор электроэнергии. МПК Н02К 35/02. 31.05.1995. Ригацци П.А.

2. Патент на изобретение США № US6952060. Electromagnetic linear generator and shock absorber. МПК B60G 17/015 (20060101); F16F 15/03 (20060101); H02K 35/00 (20060101); H02K 35/04 (20060101); H02K 041/00 (). 7.05.2001. Goldner; Ronald B. (Lexington, M.A.), Zerigian; Peter (Arlington, M.A.)

3. Патент на изобретение РФ № RU2173499. Генератор переменного тока. МПК Н02К35/02, Н02К1/06, Н02К1/34. 10.09.2001. Мурашевский В.В.

4. Патент на изобретение РФ № RU2304342. Генератор возвратно-поступательного движения. МПК Н02К35/02 30.03.2006. Хайруллин И. X., Исмагилов Ф.Р., Бабикова Н.Л., Макеев В.В., Чигвинцев В.А., Порошин Ю. Г.

5. Патент на изобретение РФ № RU2292455. Выработка электрической энергии термоакустическим способом. МПК Е21В47/00 Е21В41/00 . Ван дер спек А. М.

6. Прокудин А. Н. Моделирование компонентов систем электропитания космических аппаратов средствами САПР / А. Н. Прокудин // Современные тенденции технических наук: материалы международной заочной научной конференции. —Уфа 2011. — С. 26-27

7. Shah, Ashwin R.; and Schreiber, Jeffrey G.: Reliability Issues in Stirling ' Radioisotope Power Systems. NASA/TM-2004-213428 (AIAA-2004-5506), 2004.

8. Jeffrey G. Schreiber and Lanny G. Thieme. GRC Supporting Technology for NASA's Advanced Stirling Radioisotope Generator (ASRG) NASA/TM- 2008215196,2008

9. Steven M. Geng. Overview of NASA Magnet and Linear Alternator Research Efforts. NASA/TM—2005-213411 STAIF-2005-093, 2005

10. Steven M. Geng and Gene E. Schwarze, Janis M. Niedra A 3-D Magnetic Analysis of a Linear Alternator for a Stirling Power System. NASA/TM-2000-210249 AIAA-2000-2838, 2008

11. Dochat, G.: "SPDE/SPRE Final Summary Report," NASA CR-187086,

1993.

12. Brown, A.T.: "Space Power Demonstrator Engine, Phase I Final Report," NASA CR-179555, 1987.

13. Niedra, J. M., and Schwarze, G. E., "Makeup and Uses of a Basic Magnet Laboratory for Characterizing High-Temperature Permanent Magnets," NASA TM-104508, 1991.

14. Free-piston Stirling engine/linear alternator 1000-hour endurance test NASA contractor report NASA CR-174771 Jeffrey Rauch, George Dochat, Lewis Research Center, United States. Dept. of Energy. Building Equipment Division National Aeronautics and Space Administration, Lewis Research Center, 1985.

15. Ashwin R. Shah and Jeffrey G. Schreiber Three-Dimensional Magnetic Analysis Technique Developed for Evaluating Stirling Convertor Linear Alternators, 216-433-6145,

16. Schreiber, J.G.; and Thieme, L.G.: Accomplishments in Free-Piston Stirling Tests at NASA GRC. To be published in Space Technology and Applications International Forum (STAIF-2002), 2002.

17. Thieme, L.G.; Schreiber, J.G.; and Mason, L.S.: Stirling Technology 'Development at NASA GRC. NASA/TM-2001-211315, 2002. (To be published in

Space Technology and Applications International Forum (STAIF-2002), 2002.

18. Cockfield, Robert D.; and Chan, Tak S.: Stirling Radioisotope Generator for Mars Surface and Deep Space Missions. Proceedings of the Thirty-Seventh Intersociety Energy Conversion Engineering Conference. IECEC 2002 Paper No. 20188, 2002

19. Thieme, Lanny G.; Schrieber, Jeffrey G.; and Mason, Lee S.: Stirling Technology Development at NASA GRC; Revised. NASA/TM-2001-211315/REV1, 2002

20. Thieme, Lanny G.; and Schreiber, Jeffrey G.: NASA GRC Stirling Technology Development Overview. Space Technology and Applications International

Forum-STAIF 2003, Mohamed S. El-Genk, ed., AIP Conference Proceedings, vol. 654, 2003, pp. 613-620.

21. Балагуров В. А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 280с.

22. Прахт В.А., Дмитриевский В.А., Сарапулов Ф.Н. Математическая модель динамических режимов работы электрической машины с постоянными магнитами на статоре. ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, 2010, с.203-211.

23. Андронов И. Электротехника в космосе // «Электротехника». -1970. -

№ 7.

24. Лукин А.А.,Дормидонтов А.Г. Магнитотвердые материалы РЗМ-Со-Fe-M с повышенной температурной стабильностью // Радиотехника. 2001. - №2. -С. 87-93

25. Talvitie M. Production and properties of Nd-Fe-B permanent magnets // Acta Polytechnica Scandinavica, Applied Physics Series No. 187, Helsinki. 1993. P.P. 38-42.

26. Грузов А. И. Методы математического исследования электрических машин. М.-Л.: ГЭИ, 1953. 264 с.

27. Лутидзе Ш. И. Основы теории электрических машин с управляемым полупроводниковым коммутатором. М.: Наука, 1968. 304 с.

28. Грузов А. И. Методы математического исследования электрических машин. М.-Л.: ГЭИ, 1953. 264 с.

29. Хитерер М.Я., Овчинников И.Е. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения. СПб.: КОРОНА принт, 2004. -368 с.

30. Балагуров В.А., Галатеев Ф.Ф., Ларионов А.Н. Электрические машины с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1964. 479 с.

31. Тарашев С. А. Вентильный линейный генератор для систем электропитания автономных объектов: дис...канд. техн. наук: 05.09.01/ Тарашев Сергей Александрович. - Самара, 2011. - 127 с.

32. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов. - 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 2001. -327с.

33. К.С. Демирчян, JI.P. Нейман, Н.В. Коровкин, B.JI. Чечурин. Теоретические основы электротехники в 3-х томах. СПб, Питер»- 2003, 3 т. 364 с.

34. ГОСТ 21427.4-78 Лента стальная электротехническая холоднокатаная анизотропная.

35. Richard A. Clarke, R. "Magnetic properties of materials", surrey.ac.uk

36. Иосифьян А. Г. Электромеханика в космосе. M., «Знание», 1977.

37. Иосифьян А. Г. Вопросы электромеханики. М., «Энергия», 1975.

<

38. ГОСТ 16465-70 Сигналы радиотехнические измерительные термины и определения.

39. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш.учебн.заведений. Изд. 2-е, перераб. И доп. Л.: Энергия, 1974. 840 с.

' 40. Проектирование электрических машин; Учебное пособие для вузов. Под редакцией И.П. Копылова. М.: Энергия, 1980. - 496 с.

41. ELCUT. Комплекс программ моделирования двумерных физических полей с помощью метода конечных элементов. НПКК "ТОР", С.-Петербург, 1994.

42. http://www.elcut.ru/ официальный сайт компании НПКК "ТОР", С.-

I

Петербург

43. Степанов, С.Ф. Силовая преобразовательная техника в структуре автономных источников электроснабжения локальных электросетей / С.Ф. Степанов // Сб. трудов 7-ой междунар. конф. «Актуальные проблемы

, электронного приборостроения АПЭП». Новосибирск, 2004г. - Новосибирск: Т. 6. -С.106- 107.

44. Сильвестр П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. Пер. с англ. - М.: Мир,1986. - 229 е., ил.

45. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. -М.: Мир, 1979. 392 с.

46. Дедовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. М., Энергоатомиздат, 1985. 169 с.

47. Сливинская, А. Г. Гордон A.B. Постоянные магниты : учебное пособие / А. Г. Сливинская . М. - Л.: Энергия, 1965 . 128 с.

48. Варыпаев В.Н. Дасоян М.А. Никольский В.А. Химические источники тока. М., Высшая школа, 1990. 240 с.

49. Михайлов А.И., Митин A.B. Математическое моделирование работы выпрямителя тока на полупроводниковом диоде. Руководство к выполнению практического задания по дисциплине «Математическое моделирование в твердотельной электронике» Саратов 2003.

50. Э.М. Ромаш, Источники вторичного электропитания радиэлектронной аппаратуры. М., Радио и связь, 1981

51. Рымша В . В . Радимов И.Н. Моделирование линейного вентильно-реактивного двигателя с поперечным магнитным потоком. // Електротехшка i електромехашка. - 2005. - № 3. - С. 42-44.

52. Рымша В.В. Математическое моделирование линейных вентильно-реактивных двигателей// Електротехшка i електромехашка. - 2003.-№ 4. - С. 72-76.

53. Рымша В.В., Радимов И.Н., Порайко A.C. Расчет статического электромагнитного момента вентильно-реактивного двигателя ' модифицированным методом натяжений // Электромашиностроение и

электрооборудование, 2003, Вып. 60. С. 35 - 38.

54. Альтернативный источник питания для электроэнергетических комплексов автономных объектов / В.Е. Высоцкий, Ф.Н. Мягков, С.А. Тарашев и д.р. // В сб.: Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск-Таганрог: Изд-во: ТТИ ЮФУ - 2011. С. 357 - 364.

55. Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0: Учебное пособие. СПб., КОРОНА принт, 2002. 320 с.

56. http://www.sunpower.com официальный сайт компании «Sunpower»

USA.

57. Research on a Tubular Longitudinal Flux PM Linear Generator Used for Free-Piston Energy Converter Ping Zheng, Senior Member, IEEE, Anyuan Chen, Peter Thelin, Member, IEEE, Waqas M. Arshad, Chandur Sadarangani.

58. Автомобильный генератор возвратно-поступательного движения. Анализ конструкции. Доклад Международной научно-технической конференции ААИ "Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров", посвященная 145-летию МГТУ "МАМИ" М. - с. 215 - 222

59. The Free Piston Power Pack: Sustainable power for Hybrid Electric Vehicles - SAE 2003-01-3277.

60. Basic Characteristics of the Linear Synchronous Generator Using Mechanical Vibration Shunsuke Ohashi 1 and Tatsuro Matsuzuka2, Member, IEEE Japan IEEE transactions on magnetics, VOL. 41, NO. 10, OCTOBER 2005

61. P.P. Саттаров, H.JI. Бабикова. К расчету магнитной цепи синхронного магнитоэлектрического генератора возвратно-поступательного движения Сборник научных трудов II Всероссийской научно-технической конференции «Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий». Уфа: изд-во УГАТУ, 2008. -С. 46-50.

62. Дмитриевский В. А., Прахт В. А. Различные конфигурации электрических машин с магнитами на зубцах статора. Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург 2006-2012 © Журнал научных публикаций

, аспирантов и докторантов. 20.12.2011 г. С. 65-68

63. Н. JL Бабикова, р. Р. Саттаров, е. А. Полихач. К вопросу о классификации линейных электрических генераторов Вестник УГАТУ, 2009 Т. 12, №1(30). С. 144-149

64. Бинс К., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных ' полей. - М.: Энергия , 1970. - 376 с.

65. Зинкевич О. Метод конечных элементов в технике. - М.: Мир, 1975 -

115 с.

66. Демирчан К.С., Чечурин B.JL Машинные расчеты электромагнитных полей. - М.: Высш. шк., 1986. - 240 с.

67. Перспективы применения синхронных генераторов с постоянными магнитами и возвратно-поступательным движением индуктора / Г.С. Тамоян, М.В. Афонин, Е.М. Соколова, Мью Тет Ту // Электричество. - 2007. - №11 - С.54-56

68. Ситин Д. А. Магнитные системы синхронных электрических машин с редкоземельными постоянными магнитами и повышенной частотой вращения. Дисс...канд. техн. наук: 05.09.01 - Москва, 2009. - 145 с.

69. Дерягин A.B. Редкоземельные магнитожесткие материалы. Успехи физических наук. Том 120, вып.З, 1976 ноябрь, с. 393-432.