一种太阳能无人机用MPPT控制器

太阳能无人机的能源系统由太阳电池阵、储能电池组、控制器以及配电器组成,由于安装太阳电池的飞机机翼外形为多曲面形状,安装于其上的太阳电池在同一时刻所受光照强度不同,这就造成不同子阵之间的电流不同,按照传统的方法直接互连达到指定电压,则太阳电池各个子阵之间必然发生工作点相互钳位问题造成系统发电能力降低,在太阳高度角较低的早晚时刻甚至造成能源系统失效。提出了一种升降压型MPPT控制器,该控制器由H桥式DC-DC电路组成,在输入端控制器实时追踪太阳电池的最大工作点,在输出端控制器根据外部电路情况通过升降压变换,使多模块之间实现工作点匹配,从而实现太阳电池阵功率的最大程度输出,提升能源系统发电效率,给出了控制器的追踪算法,控制逻辑,并对可行性进行了分析。     

太阳能无人机电源系统的发展现状与展望

阐述了太阳能无人机电源系统的特殊需求目标和设计要求,介绍了太阳能无人机电源系统的组成,主要部件的发展现状。对现有太阳电池、储能化学电池和电源控制系统的特点进行了梳理,并对未来临近空间应用的大型太阳能无人机电源系统面临的挑战进行了总结。提出未来太阳能无人机电源系统发电设备将围绕硅太阳电池阵和薄膜太阳电池阵为发展的热点方向,储能设备将由锂离子电池、锂硫电池和可再生燃料电池为研究重点,关键技术突破高效能、高可靠性、高环境适应性的临近空间无人机电源系统研究。     

太阳电池阵磁场的仿真计算和降磁设计

为了研究太阳电池阵产生的磁场对整星的影响,利用有限元分析软件Ansys对太阳电池阵进行了建模,通过磁场计算,分析了不同的布片方式对太阳电池阵磁场的影响,并通过磁试验结果对仿真分析进行了验证,同时提出了降低太阳电池阵磁场的设计方法和措施。     

电磁监测卫星太阳电池阵表面等电位控制

介绍了低轨道空间等离子体环境以及处于这种环境中的航天器太阳电池阵表面的充电特性。论述了电磁监测卫星用太阳电池阵表面等电位的控制方法,通过在玻璃盖片表面蒸镀ITO导电膜,把太阳电池阵表面的电位控制在±2 V之内。对电磁监测卫星太阳电池阵粘贴的ITO膜后的电位进行了仿真数据分析,充分证明了ITO膜对控制太阳电池阵表面电位的可行性和合理性。     

三结砷化镓太阳电池在中高轨道性能表现研究

对三颗在轨运行的中高轨道卫星的太阳电池阵发电电流数据进行了统计和处理,结合日地因子的变化评估了三结砷化镓太阳电池性能衰降情况,并通过曲线拟合的方法对后续直到寿命末期的性能衰降趋势进行了外推预测,表明太阳电池阵发电能力足够满足寿命末期功率需求。分析结果可作为后续三结砷化镓太阳电池阵设计参考,相关分析方法也可用于后续在轨卫星太阳电池阵性能评估。     

太阳电池光伏组件旁路二极管检测方法的探讨

太阳电池阵是卫星的关键部分,负责为整星在光照期供电和为储能装置充电,太阳电池阵的质量和可靠性直接决定着卫星的可靠性,提出了针对目前广泛使用的高效率三结砷化镓太阳电池阵的旁路二极管的检测方法,通过遮挡电池片的方法检测太阳电池阵列的I-V曲线,判断旁路二极管的好坏。     

太阳电池阵样品等效电容的确定方法

在实验室进行的等离子体环境下的静电充放电试验中,由于条件的限制,一般使用的太阳电池阵样品只有几十平方厘米大小,可以通过选用增加等效电容的方法来模拟实际的太阳电池阵。分析了太阳电池阵静电充放电的基本原理。通过现象分析,确定了影响太阳电池阵充放电的几个电容因素,并对各个电容进行了分析,给出了等效电容的计算方法。分析表明,影响太阳电池阵充放电的电容因素主要有两个方面,一是影响一次放电的电容,主要是玻璃盖片的电容;另一个是影响二次放电的电容,电池串间的电容起主要作用。     

SunPower公司为太阳能动力飞机环游世界提供技术支持

位于美国加利福尼亚州的SunPower公司不久前宣布,为瑞士洛桑实现太阳能动力飞机2014年环游世界提供太阳电池技术。据该公司介绍,他们的技术被选用是因为其太阳电池具有业界领先的效率和厚度,厚度平均只有135微米,对动力     

微小卫星无姿控下太阳电池阵输出功率研究

微小卫星多采用体装式太阳电池阵,运行在100～1 000 km的轨道.卫星的飞行姿态对太阳电池阵的输出功率有重要影响.对于无姿态控制的微小卫星,分析了不同条件下太阳电池阵的功率输出.针对卫星在轨飞行,预计了太阳电池阵的输出功率及变化规律,为卫星功率计算提供了计算依据.     

太阳电池分流电路与PCU联试仿真与分析

通过太阳电池阵分流电路与PCU母线调节器联试仿真与分析,建立了三结GaAs太阳电池的电容动态分析模型,验证了太阳电池阵寄生电容对PCU母线调节器的影响,开展实验验证工作,保证太阳电池分流电路和电源控制器的接口兼容性.对以后太阳电池阵及PCU母线调节器的设计提供理论和支持.     

高压砷化镓太阳电池阵在地球同步轨道环境下的二次放电现象

高压(HV)部件是引起整星失效的单点故障源,其可靠性对于卫星在轨安全运行至关重要;充放电导致高压部件的二次放电已成为制约卫星研制和安全使用的瓶颈问题。为此,通过地面模拟高压砷化镓太阳电池阵在轨实际的带电环境,复现了高压砷化镓太阳电池阵在此环境下一次静电放电和二次放电的产生过程,并对采用被动防护方法、不同结构尺寸高压砷化镓太阳电池阵的充放电性能进行了研究。研究结果表明:局部充电不平衡是引起高压砷化镓太阳电池阵样品产生一次静电放电的原因;未涂覆室温硫化型硅橡胶(简称RTV)的三结砷化镓高压太阳电池阵样品在80 V工作电压下触发二次放电事件,导致高压太阳电池阵串电路永久性短路击穿。涂覆RTV可降低高压砷化镓太阳电池阵一次静电放电产生的放电次数和放电能量,进而减少二次放电的产生。     

半刚性太阳电池阵抗力学环境设计与分析

介绍了半刚性太阳电池阵与刚性太阳电池阵在电路结构以及与基板安装方式上的本质区别,结合我国研制的半刚性三结砷化镓太阳电池阵,阐述了碳纤维框架+玻璃纤维网格基板的半刚性太阳电池阵电路的结构设计,包括电路结构中基本发电单元的组成,与半刚性基板的安装方式,电池电路对力学环境的适应能力。     

空间站柔性太阳翼电池电路部分设计初探

针对空间站的任务需求,提出了空间站太阳翼应用柔性三结砷化镓太阳电池阵技术的设想,介绍了目前国外柔性太阳电池阵的应用情况,并进行了柔性三结砷化镓太阳电池阵电池电路部分关键环节的初步设计,初步证明了该项技术的可行性及合理性.     

空间柔性太阳电池阵用隔离二极管热分析

空间柔性太阳电池阵用隔离二极管是专为空间柔性太阳电池阵电池电路设计的,用于电路间隔离的器件,安装在每个单串电路的正极输出端位置,以避免由于太阳电池阵中某串电路发生短路引起所在分流电路其它电池串功率损失,起到故障隔离作用。通过开展仿真分析结合试验验证工作,验证了隔离二极管产品设计状态的合理性及环境适应性,为后续太阳电池阵的设计提供了数据支持。     

月尘环境下太阳电池阵表面充电的数值模拟研究

为得到月尘环境下太阳电池阵表面充电特性,根据等效电路原理,结合月尘特殊环境以及太阳电池阵结构特点,建立了月尘环境下太阳电池阵表面充电模型,并分别在阴暗区和光照区两种不同环境下进行了表面充电数值模拟分析。研究结果表明,由于月球表面复杂的空间环境,不同区域、不同时间具有不同的空间环境,在等效电路数值模拟过程中,电路中各个等效元件的参数值会随着环境的改变而改变。月球日照区域,太阳电池阵表明电势最高可达到100 V。在阴暗区,由于电子的热运动速度远大于离子的热运动速度,太阳电池阵表面电势为-100~-2 000 V,极端条件下能够达到-5 000 V。该计算结果对月尘环境下太阳电池阵静电防护具有一定指导价值。     

柔性太阳电池阵力学特性分析与试验研究

柔性太阳电池阵具有质量轻,刚度小,其受力特性与传统刚性太阳电池阵有很大区别。通过对柔性太阳电池电路发电单元的结构及力学特性分析,并借助于试验技术对柔性电池电路的力学特性进行研究,为柔性太阳电池阵的工程化应用起到积极的意义。     

月球科研站未来太阳电池阵设想

随着我国发布国际月球科研站项目,能源系统的需求逐渐清晰。太阳电池阵作为能源系统的重要组成部分,其性能指标尤其是体积比功率要求将越来越高。目前国内外航天器上应用最多的刚性或半刚性太阳电池阵的质量及收拢体积难以满足任务要求。因此,迫切需要开展高效轻质大面积太阳电池阵的技术研究,在满足大功率的前提下,减轻质量,减小收拢体积,对比分析了扇形展开式和卷绕展开式柔性太阳电池阵的优劣,针对科研站建设的不同时期给出了选用意向,并给出了下一步技术攻关方向,为我国未来月球科研站太阳电池阵的发展,起到有效的支撑和促进作用。     

太阳电池阵受空间环境的影响及防护

论述了在卫星运行轨道上,电源分系统太阳电池阵受到空间环境的影响.对空间带电粒子、原子氧和地磁亚暴存在的状况和产生的机理进行了分析,阐明了在此工作环境下的太阳电池阵所受到的影响.提出了一些防护措施.其中在太阳电池银互连器表层镀金防原子氧的方法已经被成功地应用;在太阳阵表面实施ITO膜技术防静电充/放电方面做了详细的介绍,该项技术应用于"地球探测双星计划",使太阳阵表面最大电位差为±1 V.     

低轨三结砷化镓太阳电池阵遥测数据分析

针对采用三结砷化镓太阳电池阵作为主电源的低轨道卫星进行梳理,介绍了典型平台产品的技术状态。收集、整理了在轨运行时间最长的三结砷化镓太阳电池阵的在轨遥测数据,给出了其在轨温度变化曲线,分析了电性能输出及演化情况,为后续三结砷化镓太阳电池阵的应用提供了数据支持。     

太阳能水下自主航行器发电和储能系统的研究

为了解决能源对水下自主航行器航程的约束,着重研究了太阳电池在水下自主航行器的应用.分析了太阳电池最大功率跟踪控制算法和串联电池组均衡充电方法,设计了太阳能最大功率跟踪控制器和锂离子电池组均衡充电电路,并介绍了具体实现方法.通过用60W的太阳电池给两节型号为ER48660的电池串联充电实验表明,该发电和储能系统的设计具有...