Набор завершен

    Проект: Создание системы энергоснабжения малых космических аппаратов повышенной эффективности на основе цифровых систем управления.

    Аннотация проекта:
    В рамках проекта предлагается принципиально новый комплексный подход к построению СЭП для МКА. Его ключевой целью является создание энергетически эффективной и унифицированной платформы, обеспечивающей полное использование энергетического потенциала солнечных батарей. Основу системы составят высокоэффективные преобразователи энергии, особенностью которых является применение технологии мягкого переключения силовых транзисторов и обеспечение широкого диапазона выходного регулирования. Это позволит достичь оптимального согласования вольт-амперных характеристик солнечной батареи с параметрами выходной шины электропитания. Особенность проекта заключается в следующем: Внедрение цифровой системы управления, которая реализует алгоритм, обеспечивающий мягкое переключение транзисторов во всём диапазоне работы понижающе-повышающего преобразователя. Это достигается за счёт управляемого реверса тока в сглаживающем дросселе. Комплексное решение, направленное на значительное снижение коммутационных потерь и, как следствие, беспрецедентное повышение общего КПД системы. Создание унифицированной системы, подходящей для широкого класса малых космических аппаратов. Реализация этих решений, не имеющих аналогов, позволит существенно повысить энерговооруженность и надежность перспективных МКА.
    Партнер проекта:

    АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»

    Ведущее предприятие России по созданию космических аппаратов связи, телевещания, ретрансляции, навигации, геодезии.  За более чем 60 лет космической деятельности, опираясь на высокий научный и кадровый потенциал, АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» создало мощную производственно-технологическую и экспериментальную базу. В течение этого периода специалисты компании изготовили более 1270 космических аппаратов различного назначения, на основе которых было сформировано свыше 40 многоспутниковых систем и комплексов на всех орбитах.

    Вакансии:
    СхемотехникПрограммист ПЛИСПрограммист микроконтроллеров
    Классификация работы:
    НИР поисковая
    Направление исследований и разработок:
    Н4. Новые приборы и интеллектуальные производственные технологии

    Конечный продукт

    Система энергоснабжения малых космических аппаратов повышенной эффективности на основе цифровых систем управления

    Актуальность и востребованность

    Актуальность проекта обусловлена растущими требованиями к энергоэффективности и надежности малых космических аппаратов (МКА). Ключевой проблемой является неполное использование энергии солнечных батарей (СБ) из-за ограниченного диапазона регулирования традиционных преобразователей. Предлагаемое решение включает: - Внедрение цифровой системы управления с алгоритмом MPPT для точного поддержания точки максимальной мощности СБ в условиях изменяющейся освещенности и температуры. - Применение широкодиапазонного повышающе-понижающего преобразователя, устраняющего ограничения по напряжению СБ и выходной шины. - Реализацию мягкой коммутации (soft switching) силовых транзисторов, что повышает КПД до 95-97% и улучшает электромагнитную совместимость. Это позволит: - Увеличить энергоотдачу СБ на 15-30%; - Расширить допустимые параметры СБ и нагрузок; - Снизить массогабаритные показатели системы. Проект отвечает потребностям современной космонавтики в создании компактных, высокоэффективных и надежных систем энергоснабжения для перспективных МКА.

    Предмет разработки/исследования

    Высокоэффективная система электропитания малых космических аппаратов на основе цифрового управления и широкодиапазонного силового преобразователя. Исследуется применение топологии с повышающе-понижающим режимом и мягкой коммутацией для полного использования мощности солнечных батарей путём точного поддержания точки максимальной мощности (MPPT) в условиях изменяющейся нагрузки и внешних факторов. Цель — достижение высоких (более 600 вт/кг) удельных характеристик (КПД до 97%, массо-габаритные показатели) и расширение диапазона работы системы.

    Способы и методы реализации проекта

    -

    Новизна предлагаемых в проекте решений

    -

    Задел по тематике проекта

    -

    Конкурентные преимущества создаваемого продукта

    -

    Календарный план

    1 этап:
    Теоретический анализ топологий силового преобразователя, патентно-информационный поиск
    Продолжительность:
    3 месяца
    Работы, выполняемые на этапе:
    1. Анализ патентной и научной литературы по теме работы 2. Анализ основных вариантов построения преобразователей, способов реализации ЭРМ, сравнение характеристик 4. Выбор схемы преобразователя и способов реализации мягкого переключения транзисторов
    Результаты выполнения этапа:
    1. Отчет по патентно-информационному поиску 2. Научно-технический отчет по обоснованию структуры построения СЭП КА, вариантов реализации преобразователя энергии солнечной и аккумуляторной батареи
    2 этап:
    Проведение расчетов системы электропитания МКА, преобразователей источников энергии
    Продолжительность:
    6 месяцев
    Работы, выполняемые на этапе:
    1. Расчет режимов работы СЭП в разных условиях 2. Расчет основных функциональных узлов и элементов преобразователя 3. Расчет энергетических, динамических характеристик
    Результаты выполнения этапа:
    1. Отчет по расчету СЭП, преобразователей источников энергии и их основных характеристик
    3 этап:
    Моделирование процессов в преобразователе энергии при солнечной батареи
    Продолжительность:
    6 месяцев
    Работы, выполняемые на этапе:
    1. Разработка моделей и анализ полученных результатов в различных условиях эксплуатации 2. Корректировка расчетов преобразователя
    Результаты выполнения этапа:
    1. Отчет по имитационному моделированию
    4 этап:
    Экспериментальное исследование СЭП КА, верификация результатов
    Продолжительность:
    6 месяцев
    Работы, выполняемые на этапе:
    1. Разработка программы и методики испытаний макетного образца 2. Экспериментальное исследование макетного образца
    Результаты выполнения этапа:
    1. Комплект технической документации 2. Программа и методика испытаний

    Вакансии для обучающихся

    Идет набор

    Схемотехник

    Понимание основ силовой электроники (анализ и расчет топологий DC-DC, AC-DC, импульсных преобразователей. Обязателен опыт моделирования в LTspice, PSIM или аналогичных САПР. Навыки проектирования печатных плат: разводка силовых и сигнальных цепей. Практическая работа с осциллографами, анализаторами, проведение экспериментов. Умение работать с технической документацией.

    Идет набор

    Программист ПЛИС

    Знание языков VHDL/Verilog. Опыт разработки цифровых схем управления (ШИМ, обработка сигналов АЦП). Понимание принципов работы силовой электроники. Навыки работы с инструментами разработки (Quartus, Vivado). Умение реализовывать интерфейсы связи (SPI, I2C, UART). Общие навыки: Умение читать схемы и техническую документацию. Базовые знания в области электропитания и силовой электроники. Опыт работы с осциллографом, анализатором логики.

    Идет набор

    Программист микроконтроллеров

    Владение языками С/С++. Опыт работы с периферией (АЦП, ШИМ, таймеры). Знание протоколов связи. Навыки отладки и оптимизации кода. Базовое понимание алгоритмов управления (ПИД, MPPT). Общие навыки: Умение читать схемы и техническую документацию. Базовые знания в области электропитания и силовой электроники. Опыт работы с осциллографом, анализаторами.