Николай Kyшнерёв - Система электропитания активных фазированных антенных решеток

Модули имеют следующие данные по надежности:

• интенсивность отказов во включенном состоянии при работе в номинальном режиме при температуре корпуса 85°C-λ Р= 1·10 –61/ч;

• интенсивность отказов во включенном состоянии при работе в облегченном режиме с коэффициентом нагрузки 0,8 и при температуре корпуса не более 70°C-λ Р= 0,68·10 –61/ч;

• интенсивность отказов в режиме хранения, в том числе и вмонтированных в аппаратуру модулей в выключенном состоянии λ ХР=11,6·10 –81/ч;

Оценим централизованную систему (ЦС) электропитания АФАР по критериям приведенным выше.

Для построения полностью централизованной системы электропитания необходимо три мощных источника питания, которые будут обеспечивать питание всех ППМ АФАР и распределительной системы. Мощности таких источников питания составят по каналу +10 В — 1462 Вт, по каналу +5 В — 522 Вт, по каналу -5 В — 209 Вт.

Более мощные источники питания имеют, как правило, несколько лучшие массогабаритные показатели, однако построение полностью централизованной системы питания АФАР ограничивается следующим обстоятельством:

• при довольно низком напряжении питания основного канала ППМ (+10 В) и значительных геометрических размерах полотна АФАР невозможно обеспечить требуемого значения нестабильности питающих напряжений ППМ из-за падения напряжения на проводах.

Рассмотрим вариант централизованной системы электропитания, в котором каждый столбец решетки питается от трех мощных модулей СПН.

Потребление по каждому СПН определяем из исходных данных, приведенных выше.

Потребление по каналу +10 В:

I +10= I СР n =0,28·29 = 8,12А; Р +10=10·8,12=81,2 Вт.

Потребление по каналу +5 В:

I +5= I 1 n =0,2·29 = 5,8А; Р +5=5·5,8=29 Вт.

Потребление по каналу –5 В:

I -5= I 2 n =0,08·29 = 2,32А; Р -5=5·2,32=11,6 Вт.

Таблица 1. Типономиналы модулей ЗАО «Электронинвест»

Для такой системы можно выбрать серийные источники типа СПН, выпускаемые предприятием «Электронинвест»:

• для канала +10 В — СПН100 10- В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ;

• для канала +5 В — СПН50 05-В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ;

• для канала -5 В — СПН 15 05- В-1 КЦАЯ.436434.001 ТУ.

С учетом данных, приведенных в табл. 1, общая масса всех источников составит 10,4 кг без учета массы накопителей энергии, установленных в ППМ. Структурная схема такой системы электропитания приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема централизованной системы питания полотна антенной решетки и распределительной системы

Оценим надежность системы. Вероятность безотказной работы одного источника типа СПН:

p = e –λ Р t Р e –λ ХР t ХР= e -1·10-6·3000 e -11,6·10-8·40000 = 0,992

В данной системе отказ наступает при выходе из строя любого из источников. Общее число источников k =3× n =54. Вероятность безотказной работы централизованной системы питания

P ЦС= p k =0,992 54=0,648.

Полученное значение вероятности безотказной работы системы питания является крайне низким. Резервирование источников питания в данной системе практически не представляется возможным по следующим причинам.

При резервировании здесь требуется коммутировать выходные цепи источников питания. Производить данную коммутацию с помощью электромеханического реле невозможно из-за низкой надежности таких реле Применение развязывающих диодов также невозможно, поскольку при низких выходных напряжениях, имеющих место в данном случае, нельзя обеспечить требуемые значения величины и нестабильности выходных напряжений источников питания.

Рис. 2.Схема децентрализованной системы питания полота антенной решетки и распределительной системы

Для сравнения параметров этой схемы электропитания с другими вариантами примем надежность узла коммутации (УК) равной единице. Тогда надежность централизованной системы электропитания с резервированием будет P ЦСрез = 0,996.