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XII ENCITA/2006 PROPOSTA DE ARQUITETURA PARA A UNIDADE DE CONTROLE DE POTÊNCIA DO SUBSISTEMA DE SUPRIMENTO DE ENERGIA DO SATÉLITE UNIVERSITÁRIO ITASAT.

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1 XII ENCITA/2006 PROPOSTA DE ARQUITETURA PARA A UNIDADE DE CONTROLE DE POTÊNCIA DO SUBSISTEMA DE SUPRIMENTO DE ENERGIA DO SATÉLITE UNIVERSITÁRIO ITASAT

2 16/10/2006ITASAT2 Introdução A partir das características da missão, a fonte primária de energia será o painel solar, que é formado por várias células solares; Para os períodos de eclipse e picos de potência consumida pelo satélite, serão utilizadas baterias secundárias (recarregáveis).

3 16/10/2006ITASAT3 Introdução Diagrama de um sistema de suprimento de energia com barramento regulado: Regulador para o painel solar; Battery Charger Regulator – BCR; Battery Discharger Regulator – BDR.

4 16/10/2006ITASAT4 Topologias Principais técnicas para controle da energia fornecida pelo painel solar são o PPT e o DET; Peak Power Tracking – PPT: Realiza o rastreamento do ponto de máxima potência do painel solar;

5 16/10/2006ITASAT5 PPT Curva corrente-tensão e potência-tensão, do painel solar, com ponto de operação do PPT:

6 16/10/2006ITASAT6 PPT Métodos utilizados para rastreamento do pico de potência: A potência de saída do painel solar é calculada e salva (detector de pico), a tensão de operação é alterada até que o ponto de potência de pico seja encontrado; As impedâncias estática e dinâmica (V/I e dV/dI) do barramento são iguais em magnitude no ponto de pico de potência. Uma pequena corrente é periodicamente injetada no barramento, o ponto de operação é alterado até que as impedâncias sejam iguais;

7 16/10/2006ITASAT7 PPT A taxa K (K = Vpp / Vca) é aproximadamente constante, seu valor varia entre 0,70 e 0,75. Uma célula é instalada junto ao painel solar, mantida sem carga e sua tensão é constantemente medida (Vca), o ponto de operação (Vpp) é K x Vca; A tensão de operação é aumentada enquanto a derivada de potência, dP/dV, é positiva, e quando a derivada tornar-se negativa a tensão é diminuída;

8 16/10/2006ITASAT8 PPT PPT série-paralelo, com barramento regulado:

9 16/10/2006ITASAT9 DET Direct Energy Transfer – DET: Transferência direta da energia, do painel solar para carga, sem regulador série. É utilizado regulador shunt para controle da corrente entregue para carga e bateria; Pode ser com barramento regulado, com regulação do painel solar e não regulado.

10 16/10/2006ITASAT10 DET Regulador shunt não dissipativo, chaveado: Ciclo Limite:

11 16/10/2006ITASAT11 Sequential Switching Shunt Regulator (S3R)

12 16/10/2006ITASAT12 Sequential Switching Shunt Series Regulator (S4R)

13 16/10/2006ITASAT13 Arquitetura Proposta Arquitetura S4R microcontrolada:

14 16/10/2006ITASAT14 Experimentos Arquitetura S4R microcontrolada, com BDR e PPT como experimentos:

15 16/10/2006ITASAT15 Referências Capel, A. and Perol, P., Comparative Performance Evaluation Between the S4R and the S3R Regulated Bus Topologies, IEEE 32nd Annual Power Electronics Specialists Conference, Vol. 4, Vancouver, Canada, pp Huynh, Phuong T. and Cho, Bo H, Design and Analysis of a Regulated Peak-Power Tracking System, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 35, No. 1, pp O'Sullivan, D., Satellite power system topologies, ESA Journal. Vol. 13, No. 2, pp O'Sullivan, D. and Weinberg, A., The Sequential Switching Shunt Regulator, Proceedings of the Third ESTEC Spacecraft Power Conditioning Seminar, Noordwijk, The Netherlands, pp Patel, Mukund R., Spacecraft Power Systems, CRC Press, Boca Raton, United States of America, 736 p. Wertz, James R. and Larson, Wiley J., Space Mission Analysis and Design, Microcosm Inc. and Kluwer Academic Publishers, Boston, United States of America, 969 p. White, I. R., Design and Development of a Sequential Switching Shunt Regulator, Proceedings of the Third ESTEC Spacecraft Power Conditioning Seminar, Noordwijk, The Netherlands, pp


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