Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Создание имитационной модели солнечной батареи

Автор

Р.В. Романов

Организация

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

В статье описан процесс создания имитационной модели БС. В качестве объекта исследования выступает БС, входящая в составе СЭП КА, выводимого на высокую эллиптическую орбиту искусственного спутника Земли. При создании имитационной модели БС была сформирована фотопреобразователями (ФП) из арсенида гелия (АГ), КПД которого 27 %. При создании имитационной модели учитывались следующие параметры: напряжение холостого хода освещенной БС при установившейся температуре при выходе КА из тени Земли максимальной длительности при отклонении нормали к поверхности БС от направления на Солнце, а также изменение выходного тока. При создании модели учитываются и воздействия внешних факторов, таких как уменьшение внешнего атмосферного давления, изменения температуры БС при прохождении КА теневых участков орбиты, ионизирующих излучений КП при взаимодействии с магнитосферной плазмой, затенений конструкциями КА и другие. На современных КА системы энергообеспечения занимают по массе, объему и стоимости до 30 % самого КА. Поэтому проблема создания систем электропитания КА (далее по тексту СЭП) имеет важное первостепенное значение, ее совершенствование может заметно улучшить технико- экономические показатели КА в целом. В данной модели впервые применен авторский математический метод расчета деградации, влияющей на вольт- амперную характеристику солнечной батареи в процессе эксплуатации.

Ключевые слова

имитационная модель, солнечная батарея, система электропитания, фотопреобразователь

Список литературы

[1] Волович Г. Резонансные преобразователи напряжения // Схемотехника. 2003. № 8. С. 10–12.

[2] Горяшин Н. Н., Лозовой Д. А. Анализ работы выходного фильтра импульсного преобразователя напряжения // Решетневские чтения: тез. докл. VIII всерос. научно- практ. конф. Красноярск, 2004. С. 60–61.

[3] Горяшин Н. Н., Лозовой Д. А. Гармонический анализ сигналов силовой цепи импульcных преобразователей напряжения // Электронные и электромеханические системы и устройства: тез. докл. XVII научно-практ. конф. Томск 2006. С. 75–78.

[4] Горяшин Н. Н. Практика создания квазирезонансных преобразователей напряжения // Электронные и электромеханические устройства: сб. науч. тр., Сибирская издательская фирма «Наука» СОРАН, 2007. С. 121–130.

[5] Готтлиб И. М. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы. М.: Постмаркет, 2002. 544 с.

[6] Дьяконов В. П., Максимчук А. А. и др. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах. М.: СОЛОН-Р, 2002. 512 с.

[7] Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: учебник. Новосибирск: Издательство НГТУ, 1999. Ч. 2. 199 с.

[8] Лукин А. В. Квазирезонансные преобразователи постоянного напряжения // Электропитание 1993. Вып. 2. С. 24–37.

[9] Лукин А. В. Высокочастотные преобразователи постоянного напряжения и их классификация // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 1998. № 1. С. 33–36.

[10] Мелешин В. И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. 632 с.

[11] Мизрах Е. А. Теория автоматического управления: линейные и непрерывные системы: учеб. пособие, изд. 2. Красноярск: Издательство САА, 2000. 184 с.

[12] Критерии выбора схемы стабилизации напряжения солнечных батарей для системы электроснабжения космического аппарата / К. Г. Гордеев, Ю. А. Шиняков, А. И. Чернышев, В. О. Эльман // Электронные и электромеханические системы и устройства: сб. науч. тр. Новосибирск: Наука, 2007. С. 43–49.

[13] Системы электропитания космических аппаратов / Б. П. Соустин, В. И. Иванчура, А. И. Чернышев, Ш. Н. Ислаев. Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1994. 318 с.

[14] Чурляева Н. П., Лукьяненко М. В. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: методические указания по дипломному проектированию для студентов специальностей 090105, 090106, 160403, 160903, 230102, 230201 и направлений 220100, 230100ю СибГАУ Красноярск, 2005. 42 с.

[15] Abu-Qahouq J., Issa Batarseh. Generalized Analysis of Soft-Switching DC-DC Converters // IEEEISCAS, Vol. 3, pp. 507. 510, 2000.

[16] Batarseh I., Abu-Qahouq J. Unified Steady-State Analysis of Soft-Switching DC-DC Converters // IEEE Trans. Power Electron., Vol. 17, No. 5, P. 684–691, sep. 2002.

[17] Andreycak W. Designing a Phase Shifted ZVT Power Converter // Unitrode Power Supply Design Seminar Manual SEM-900, 1993.

[18] Andreycak W. Zero Voltage Switching Resonant Power Conversion // Application Note U-138. – Unitrode Corp. April 1999.

[19] Andreycak W. Zero Voltage Switching Resonant Power Conversion // Unitrode Power Supply Design Seminar SEM-700, 1990.

[20] Andreycak W. 1 Megahertz 150 Watt Resonant Converter Design Review // Unitrode Power Supply Design Seminar Handbook SEM-6OOA, 1988.

[21] Bodur H., Bakan F. An Improved ZCT-PWM DC-DC Converter for High-Power and Frequency Applications // IEEE Trans. On Industrial Electronics, Vol. 51, No.1, pp. 89–94, 2004.

[22] Bodur H., Bakan F. A New ZVT-PWM DC-DC Converter // IEEE Trans. Power Electron. Vol. 17, No.1. P. 40–47, jan. 2002.

[23] Carlos A., Barbi I. Novel Zero-Current-Switching PWM Converters // IEEE Trans. Power Electron., Vol. 44, No. 3. P. 372–381, jun. 1997.

[24] Cho Bo Hyung. Novel zero-current-switching (ZCS) PWM switch cell minimizing additional conduction loss // IEEE Transactions on industrial electronics vol. 49, No. 1, February 2002. P. 165–171.

[25] Erickson R. W. Fundamentals of Power Electronics. First Edition New York: Chapman and Hall, May 1997. 791 pages, 929 line illustrations.

[26] Jovanovic Milan M. A novel active snubber for high-power boost converters // IEEE Transactions on power electronics, vol. 15, No. 2, March 2000. P. 278–284.

[27] Hsiu L., Goldman M., Carlsten R., Witulski F., Kerwin W. Characterization and Comparison of Noise Generation for Quasi-Resonant and Pulsedwidth-Modulated Converters // IEEE Trans. Power Electronics, Vol. 9, no. 4, pp. 425432, july 1994.

[28] Hua G., Yang E. X., Lee F. C. Novel Zero-Current-Transition PWM Converters // IEEE Trans. On Power Electronics, Vol. 9, No. 6, pp. 601–606, 1994.

[29] Mammano R. Resonant Mode Converter Topologies. Unitrode Power Supply Design Seminar SEM600, Topic 1, 1988.

[30] Wong L. K., Frank H., Peter K. S. Leung A simple Large Signal Nonlinear Modeling Approach for Fast Simulation of Zero – Current – Switch Quasi – Resonant Converters // IEEE

Цитирование данной статьи

Романов Р.В. Создание имитационной модели солнечной батареи // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7. № 4. С. 305-314. doi: 10.26732/j.st.2023.4.09

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