Шпенст Вадим Анатольевич – локтор технических наук, профессор
г. Санкт-Петербург
Vadim A. Shpenst
Saint-Petersburg
Орел Евгений Александрович – аспирант
г. Санкт-Петербург
Evgeniy A. Orel
Saint-Petersburg
ЦЕЛЬ. Рассмотреть особенности разработки и эксплуатации источников вторичного питания постоянного тока для условий работы в Арктике, показать ключевые проблемы и существующие методы их решения, выделить перспективные направления в проектировании данного класса устройств.
МЕТОДЫ. Работа носит преимущественно обзорный характер и затрагивает вопросы конструирования, схемотехники, принципов управления, поддержания теплового равновесия, выбора элементной базы, миниатюризации. Первая часть работы посвящена обзору научных публикаций и патентов, во второй части рассматривается идея использования в морозоустойчивых источниках питания параллельной архитектуры, которая, в свою очередь, позволяет внедрить модульный принцип построения.
РЕЗУЛЬТАТЫ. В работе изучаются вопросы адаптации модульного подхода к специфике морозоустойчивых источников питания. С его помощью можно построить самовосстанавливающийся, конфигурируемый, ремонтопригодный источник широкого применения. При модульной конструкции весь электротехнический комплекс состоит из включенных параллельно однотипных ячеек-модулей, размещенных в одном герметичном, подогреваемом корпусе, наружу которого выведены силовые выводы для подключения первичного источника питания и потребителей, а также простейшие блоки управления и индикации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Параллельное включение ячеек-модулей позволяет заложить в источник достаточный запас по мощности, выполнить быструю замену неисправных модулей на новые без прекращения питания потребителей, с легкостью увеличить/сократить мощность источника изменением числа работающих ячеек. Система приобретает особенные преимущества, если уровни выходных напряжений ячеек регулируемы. В этом случае можно построить универсальный конфигурируемый источник питания широкого применения, являющийся новинкой на рынке. Если сгруппировать ячейки по выходу, можно использовать один источник для одновременного питания нескольких разных потребителей. Комплект запасных частей к источнику максимально прост и представляет собой готовые ячейки-модули и соединительные провода. Результаты работы могут быть использованы при разработке отказоустойчивых вторичных источников питания, работающих в жёстких условиях эксплуатации.
THE PURPOSE. To consider the features of development and exploitation of DC-DC power supplies for Arctic conditions, to show the key problems and existing methods of solving them, to identify prospective directions in the design of this type of devices.
METODS. The work is mainly an over-view with the questions of construction, circuit design, control principles, maintaining thermal equilibrium, choosing of electric elements and miniaturization. The first part of the article is devoted to the review of scientific publications and patents, in the second part the idea of using a parallel architecture in frost-resistant power supplies is considered, giving an opportunity to adapt modular principle of device construction.
RESULTS. The article examines the issues of adapting the modular approach to the specifics of frost-resistant power supplies. In this way you can build a self-healing, configurable, easy-to-repair power supply of wide application. With modular construction principle the entire electrical complex consists of parallel-connected cells, placed in one hermetic and heated case (a case with connectors on the surface, as well as the control and display units).
CONCLUSION. Parallel connection of the cells allows to provide a significant power reserve in the power supply, to perform a quick replacement of faulty modules without interrupting the power supply process, to increase/reduce the system power easily by changing the number of working cells. The system acquires special advantages, if the output voltage levels of the cells are adjustable. In this case, it is possible to build a universal configurable power supply of wide application, which is a novelty on the market. If you group the cells on the output, you can use one power supply for several different consumers. The spare parts for the power supply are as simple as possible and consists of ready-made cells and connecting wires. The obtained results can be used in development of fault-tolerant secondary DC-DC power supplies for hard operating conditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.