Suprimento de Energia Microcontrolado

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1 Suprimento de Energia Microcontrolado
ITASAT Suprimento de Energia Microcontrolado

2 Características Para análise da fonte de suprimento de energia do satélite, considerou-se: Potência fornecida: 112 W; Número de strings: 5; Corrente por string: 0,8 A; Tensão nominal: 28 V.

3 Microcontrolador Independente da arquitetura da fonte utilizada, o microcontrolador deve oferecer: Memória não volátil para armazenamento do programa; Memória (volátil e não volátil) para armazenamento de dados; Instruções e capacidade de processamento para cálculos do controlador de carga de bateria e tensão de barramento; Comunicação com outro microcontrolador para telemetria da fonte; Sistema de Watchdog.

4 Arquiteturas Para o desenvolvimento da fonte serão analisadas as arquiteturas: Sequential Switching Shunt Regulator (S3R); Sequential Switching Shunt Series Regulator (S4R); Peak Power Tracking.

5 S3R Ip1 Ip2 Ip3 Ip5 S1 S2 S3 S5 Load A/D1 A/D2 A/D3 A/D4 PWM1 PWM2
C R O N T L A D

6 S3R O microcontrolador precisará disponibilizar:
Cinco pinos de saída com modulação PWM, para controle das chaves shunt; Quatro canais de conversão analógica-digital (tensão e corrente de barramento, corrente e temperatura de bateria).

7 S3R - Algoritmo Serão medidos tensão de barramento, corrente e temperatura de bateria, e através da lei de controle utilizada será calculado o tempo que cada chave shunt deverá ficar aberta; Haverão chaves abertas, poderão haver chaves fechadas, mas apenas uma chave de cada vez poderá estar alternando entre aberta e fechada, conforme modulação PWM.

8 S4R Ipn Load PWM (n) A/D1 A/D2 Sw Shunt (n) Bat SW Bat (n) A/D3 A/D4
C R O N T L A D I bus I bat A/D5 Temp Load

9 S4R O microcontrolador precisará disponibilizar:
Cinco pinos de saída com modulação PWM, para controle das chaves shunt; Cinco pinos de saída para controle das chaves de carga de bateria; Cinco canais de conversão analógica-digital (tensão e corrente de barramento, tensão, corrente e temperatura de bateria).

10 S4R - Algoritmo Serão medidos tensão e corrente de barramento e através da lei de controle utilizada será calculado o tempo que cada chave shunt deverá ficar aberta para que seja fornecida corrente para a carga; Serão medidos tensão, temperatura e corrente de bateria e através da lei de controle utilizada será calculado o tempo que cada chave shunt, não utilizada para alimentar a carga, ficará aberta possibilitando a carga das baterias. Para isso, as chaves de bateria, correspondentes, serão fechadas;

11 S4R - Algoritmo Apenas uma chave shunt de cada vez poderá estar alternando entre aberta e fechada, conforme modulação PWM, para controlar o barramento; Apenas uma chave shunt de cada vez poderá estar alternando entre aberta e fechada, conforme modulação PWM, para controlar a carga de bateria; Poderá ocorrer, que a mesma chave shunt, com modulação PWM, esteja controlando o barramento e carga de bateria.

12 S4R com PPT como Carregador de Bateria
Ipn PWM (n) A/D1 A/D2 Sw Shunt (n) Sw Bat (n) SW Bat (n) A/D3 A/D4 M I C R O N T L A D I bus I bat A/D5 Temp Load Sw Bus (n) SW Bus (n) PPT PWM (ppt) A/D6 A/D7

13 S4R com PPT como Carregador de Bateria
O microcontrolador precisará disponibilizar: Seis pinos de saída com modulação PWM, para controle das chaves shunt e PPT; Dez pinos de saída para controle das chaves de carga de bateria e barramento; Sete canais de conversão analógica-digital (tensão e corrente de barramento, tensão, corrente e temperatura de bateria, tensão e corrente das strings do painel solar utilizadas pelo PPT).

14 S4R com PPT - Algoritmo Serão medidos tensão e corrente de barramento e através da lei de controle utilizada será calculado o tempo que cada chave shunt deverá ficar aberta para que seja fornecida corrente para a carga; Serão medidos tensão, temperatura e corrente de bateria, tensão e corrente das strings disponíveis para carga de bateria, através de algoritmo específico será controlado o PPT para carregar as baterias. Para isso, as chaves de bateria, correspondentes, serão fechadas e as de barramento serão abertas;

15 S4R - Algoritmo Apenas uma chave shunt de cada vez poderá alternar entre aberta e fechada, conforme modulação PWM, para controlar o barramento; Todas as strings não utilizadas pelo barramento manterão suas chaves shunt abertas e serão conectadas ao PPT; Uma mesma chave shunt não poderá ser compartilhada entre o barramento e carga de bateria.

16 S3R com Battery Charge Regulator (BCR)
Ip1 Ip2 Ip3 Ip5 S1 S2 S3 S5 Load PWM1 PWM2 PWM3 PWM5 A/D1 A/D5 A/D4 A/D2 M I C R O N T L A D BCR A/D3 PWM6

17 Battery Charge Regulator (BCR)
S6 Bat PWM6 Microcontrolador A/D3 V I Temp A/D2 A/D1 VBus Ibcr Ibat

18 S3R com Battery Charge Regulator (BCR)
O microcontrolador precisará disponibilizar: Seis pinos de saída com modulação PWM, para controle das chaves shunt e o BCR; Cinco canais de conversão analógica-digital para tensão e corrente de barramento, tensão, corrente e temperatura de bateria.

19 S3R com Battery Regulator Unit (BRU)
Ip1 Ip2 Ip3 Ip5 S1 S2 S3 S5 Load PWM1 PWM2 PWM3 PWM5 A/D1 A/D5 A/D4 A/D2 M I C R O N T L A D BRU A/D3 PWM6 PWM7

20 Battery Regulator Unit (BRU)
S6 S7 Bat PWM6 PWM7 Microcontrolador A/D3 V I Temp A/D2 A/D1 VBus

21 S3R com Battery Regulator Unit (BRU)
O microcontrolador percisará disponibilizar: Sete pinos de saída com modulação PWM, para controle das chaves shunt e o BRU; Cinco canais de conversão analógica-digital para tensão e corrente de barramento, tensão, corrente e temperatura de bateria.

22 Conclusão Para que o microcontrolador possa ser usado em testes de todas as arquiteturas mostradas, precisaria ter: Sete pinos de saída com modulação PWM; Sete canais de conversão analógica-digital; Dez pinos de saída digital para ligar e desligar chaves; Além dos demais requisitos de memória, capacidade de processamento, etc.