Condicionamiento de Potencia Eficiente: Mejorando el Suministro Eléctrico para Misiones de Pequeños Satélites
Autores: Khan, Shoaib Ahmed; Ali, Anwar; Tahir, Mustafa; Tao, Zou
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Condicionamiento de Potencia Eficiente: Mejorando el Suministro Eléctrico para Misiones de Pequeños Satélites
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Suministro de energía eléctrica
Misión aeroespacial
Nave espacial
Paneles solares
Unidad de acondicionamiento de energía
Unidad de distribución de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El suministro de energía eléctrica (EPS) es el corazón de cualquier misión aeroespacial y juega un papel importante en la mejora del rendimiento y la vida útil de las naves espaciales. Genera, convierte, almacena y distribuye energía a diferentes niveles de voltaje. El EPS está compuesto por paneles solares, una unidad de acondicionamiento de energía (PCU), baterías y una unidad de distribución de energía (PDU). Este documento describe el diseño y análisis de un sistema de acondicionamiento de energía eficiente para un satélite pequeño estándar CubeSat. Con este propósito, el objetivo de este documento es proponer un convertidor elevador intercalado basado en un rastreador de punto de máxima potencia (MPPT) de dos entradas. El diseño se ocupa del hecho de que cuando un satélite gira alrededor de la Tierra, un solo panel o, como máximo, dos paneles enfrentan la radiación solar en diferentes ángulos. Para extraer la máxima potencia de los paneles, el convertidor diseñado impulsa los paneles solares en el punto de máxima potencia (MPP). Se elabora un modelo de señal pequeña para el convertidor, y se analiza la ganancia en bucle cerrado del convertidor utilizando un diagrama de Bode. Para mejorar el margen de fase y la ganancia, se diseña un compensador PID y se añade al bucle cerrado del convertidor. Finalmente, el rendimiento del convertidor propuesto se valida mediante los resultados de simulación.
Descripción
El suministro de energía eléctrica (EPS) es el corazón de cualquier misión aeroespacial y juega un papel importante en la mejora del rendimiento y la vida útil de las naves espaciales. Genera, convierte, almacena y distribuye energía a diferentes niveles de voltaje. El EPS está compuesto por paneles solares, una unidad de acondicionamiento de energía (PCU), baterías y una unidad de distribución de energía (PDU). Este documento describe el diseño y análisis de un sistema de acondicionamiento de energía eficiente para un satélite pequeño estándar CubeSat. Con este propósito, el objetivo de este documento es proponer un convertidor elevador intercalado basado en un rastreador de punto de máxima potencia (MPPT) de dos entradas. El diseño se ocupa del hecho de que cuando un satélite gira alrededor de la Tierra, un solo panel o, como máximo, dos paneles enfrentan la radiación solar en diferentes ángulos. Para extraer la máxima potencia de los paneles, el convertidor diseñado impulsa los paneles solares en el punto de máxima potencia (MPP). Se elabora un modelo de señal pequeña para el convertidor, y se analiza la ganancia en bucle cerrado del convertidor utilizando un diagrama de Bode. Para mejorar el margen de fase y la ganancia, se diseña un compensador PID y se añade al bucle cerrado del convertidor. Finalmente, el rendimiento del convertidor propuesto se valida mediante los resultados de simulación.