一种航天器太阳电池阵供电能力计算方法

《一种航天器太阳电池阵供电能力计算方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2017年7月第43卷第7期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJuly2017VOl-43NO．7http：}fbhxb．buaa．edu．CBjbuaa@buaa．edu．enDOI：10．13700／j．bh．1001·5965．2016．0600一种航天器太阳电池阵供电能力计算方法李涛+，李伟，杨雷(中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要：太阳电池阵为航天器提供能源，在型号研制和在轨运营过程中需对其供电

2、能力进行计算，为此提出了一种航天器太阳电池阵供电能力的计算方法。首先，利用太阳电池片的地面测试数据得到标准测试条件(STC)下的电池片伏安模型，并利用电池片在轨等效光强和温度修正电池片伏安模型的光生电流、串联电阻和并联电阻等参数，得到电池片在轨伏安模型，然后，根据基尔霍夫定律推导出电池阵中电池片工作电压、电流以及旁路二极管和隔离二极管的输出情况，从而得到太阳电池阵的伏安模型。仿真结果表明，本文方法可以精确计算航天器在任意光强、温度和遮挡下的太阳电池阵伏安模型，可以精确分析旁路二极管和隔离二极管对太阳电池阵供电能力的影响

3、，较已有方法计算精度提高20％。关键词：太阳电池阵；供电能力；遮挡；光强；温度中图分类号：V411．8；V242．3文献标识码：A文章编号：1001—5965(2017)07一1355-09航天器依靠太阳电池阵为设备供电，电池阵供电能力是影响航天器方案设计以及飞行任务规划的重要因素¨⋯。在航天器设计阶段，太阳电池阵供电能力分析可以优化帆板构型和布局，运营阶段，结合航天器轨道和姿态进行供电能力分析，可优化飞行任务规划，确保航天器能量平衡‘4引。航天器电池阵供电能力受太阳光入射角、表面污染、阴影遮挡、温度等影响∞‘8’。R

4、ausehen．bach⋯提出了一种遮挡率法对大规模太阳电池阵供电能力进行计算；马世俊"1提出了一种光电转换率法对太阳电池阵最大输出功率进行估算；NASA格伦研究中心Delleur等"‘10。针对国际空间站电源系统研制了SPACE(StationPowerAnalysisforCapabilityEvaluation)系统，以太阳电池片中心点代表整片，忽略电池片部分遮挡，计算太阳电池阵供电能力，并对航天员出舱更换电池阵分流调节器过程中太阳电池阵的供电进行了预计，为航天员出舱维修安全性分析提供了支持，该方法忽略了电池片部

5、分遮挡，累积误差较大；张臻等⋯-通过Saber软件仿真和实验对固定遮挡情况下的太阳电池片和电池组件供电特性进行了分析，并对旁路二极管的影响进行了分析；翟载腾等‘。“、张忠政¨刘基于太阳电池一般电流模型，利用开路点、短路点、最大功率点数据，通过微分求导计算了电池片伏安模型参数，并利用Maple软件的LambertW函数对伏安模型方程进行了显示表达；Mahmoud¨⋯、Ramaprabha¨副等对太阳电池理论模型进行简化，并利用MATLAB搭建了仿真模型进行验证。以上方法均无法根据航天器在轨实际光照、温度、遮挡对大规模太阳

6、电池阵供电性能进行动态分析。本文以太阳电池片理论模型为基础，提出了一种航天器太阳电池阵供电能力的计算方法。该收稿日期：2016-07—13；录用日期：2016-08—26；网络出版时间：2016-08-3114：46网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160831．1446．001．html基金项目：国家科技重大专项{通讯作者：E-mail：libitpeter@126．eom引用格式：李涛，李伟，杨雷．一种航天器太阳电池阵供电能力计算方法ⅣJ．北京航空航天大学学报，

7、2017，43(7)：1355．1363．LfT，LJW，YANGL．Acalculationmethod(orpowersupplycapabilityofspacecraftsolararrayfJJ．JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43(7)：j355一J363(inChinese)．1356北京航空航天大学学报2017年方法根据一组标准测试条件(STC)下的电池片测试数据以及在轨实际光强和温度得到其在轨伏安特性，并利用基尔霍夫

8、定律推导带旁路二极管和隔离二极管的电池阵的伏安模型。仿真试验表明，本文方法可以计算航天器入轨后任意光强、温度和遮挡阴影下的旁路二极管和隔离二极管的通断、压降情况，可精确计算太阳电池阵伏安特性。1太阳电池阵供电模型太阳电池阵供电能力计算原理如图1所示。首先，利用一组标准测试条件下的太阳电池片测试数据建立电池片伏安模型，并利用在轨光强