太阳能电池阵列模拟器的设计和实现

太阳能电池阵列模拟器是系统地面测试阶段的重要组成部分,是为了验证太阳能电池的性能和可靠性而建立的。在太阳能电池单体数学模型的基础上,设计了实用的太阳能电池阵列模拟器。该模拟器与实际系统具有相同的结构,相同的功率等级,能在最大程度上模拟实际太阳能电池阵列。实验证明该模拟器能够很好地模拟真实太阳能电池特性,验证了该方案的可行性,为卫星电源系统地面测试提供了坚实的基础。

太阳能电池阵在空气介质中展开的动力学仿真

将空气的影响视为附加在电池阵上的广义质量 ,用数值方法模拟了航天器太阳能电池阵在地面试验空气介质中展开时的动力学过程。电池阵运动诱导的空气流动采用了切片方法进行二维流场分析。电池阵在不同姿态下运动时的附加质量是在此基础上作出适当修正后得到的。分析结果表明某型号电池阵在地面和太空展开时间的差异超过13 %。

卫星太阳能电池阵破损自动检测系统的研究

介绍了国内首次研制的卫星太阳能电池阵破损自动检测系统的检测原理、系统结构与设计及现场试用结果。系统采用专用照明系统,电池阵列经光学系统清晰成像至CCD传感器上,经信号放大、A/D转换后输入计算机管理和控制系统。图像传感探头自动扫描整块电池板,并由距离传感器控制,始终保持采集图像清晰。利用特有的系统控制和检测软件,处理每幅电池图像信息,检测结果通过列表形式给出损伤电池的位置、破损类型、破损度等参数。现场试验结果表明:该系统的检出率达98.5%以上,检测速度为每分钟20片电池,达到了快速、高精度、自动化检测太阳能电池阵的使用要求。

诱发供电太阳能电池阵放电的临界碰撞速度研究

为了获得高速碰撞供电太阳能电池阵产生等离子体诱发放电的临界碰撞速度,利用建立的对太阳能电池阵供电的外电路系统、放电电流和放电电压数据采集系统,结合二级轻气炮加载系统进行了弹丸入射角度均为60°、供电电压均为100 V且碰撞速度分别为2.0,2.2,2.4,2.6和2.8 km/s条件下高速碰撞铝基板太阳能电池阵放电情况的数据采集。实验结果表明,碰撞速度为2.0,2.2和2.4 km/s时未测到等离子体的特征参量、放电电压和放电电流;碰撞速度为2.6和2.8 km/s时测到了等离子体的特征参量和放电参量。由此可以断定,在给定实验条件下高速碰撞供电太阳能电池阵产生等离子体诱发放电的临界碰撞速度介于2.4~2.6 km/s间。

太空太阳能电池阵超高速碰撞毁伤特性的数值研究

太空太阳能电池阵服役期间易遭受空间碎片的撞击,在3-5 km/s的速度范围内进行了太空太阳能电池阵超高速碰撞毁伤特性的数值研究与实验验证。得到了不同时刻的应力云图及碰撞速度与穿孔尺寸的关系曲线。研究表明：碰撞位置产生椭圆形穿孔,碰撞在中心位置时,穿孔尺寸在长轴和短轴方向均随速度的增加而增大,最后趋于定值;玻璃盖片出现放射性裂纹。数值模拟与实验结果基本吻合。

太阳能电池阵地面展开试验的仿真技术

根据太阳能电池阵在地面展开试验条件下的受力状态,提出了蜗卷弹簧、空气阻力、气浮平台摩擦力、铰链副阻力矩等受力条件的定量计算方法,利用Lagrange方程建立了电池阵展开过程的动力学方程,由此对太阳能电池阵的地面展开试验进行了动力学仿真。对于空气阻力,提出了利用空气流场的动能表征阻力矩的简化处理方法,即空气阻力矩正比于广义附加质量的模型。

高精度航天器太阳能电池阵减扰驱动方法

为减小太阳能电池阵对日跟踪驱动过程所产生的扰动,基于电池阵及其驱动装置机电一体化模型分析了激起电池阵驱动扰动的主要因素,并从稳态力矩平衡方程出发提出了适用于电池阵闭环和开环输入补偿的减扰驱动控制方法。结果表明:步进电机谐波电磁力矩可近似为电池阵转动规律的比例控制环节,其齿槽效应是激起电池阵驱动过程扰动的主要因素之一;两种减扰驱动策略都能有效改善跟踪驱动过程中的速度和力矩稳定度,且不会降低电池阵对日跟踪指向精度,但其减扰效果会随齿槽力矩峰值误差增大而逐渐降低;综合考虑多种因素条件下开环减扰驱动方法较优,在±11%参数误差范围内该驱动方法可以将转速稳定度控制在1%以下,且力矩稳定度优于1.15%。

太阳能电池阵跟踪驱动过程扰振特性分析

太阳能电池阵对日跟踪驱动过程所产生的扰动是限制高精度航天器技术指标提高的主要因素之一。为获取驱动扰动的规律性特征,本文将太阳能电池阵及其驱动装置考虑为相互耦合的整体系统,从主要驱动环节出发建立其机电一体化扰振分析模型和Simulink动力学仿真模块,通过试验算例验证模型正确性,并分析了电池阵刚柔耦合和质心偏置等因素对扰振特性的影响。结果表明:转速波动将激起电池阵低阶扭振模态,扰动频谱具有步进电动机驱动和柔性结构振动的频率特性,但扭振扰动对刚体运动规律影响很小;质心偏置会引起电池阵平动与转动耦合的空间振动,激扰面外弯曲振型,改变扰振频率分布和放大扰振分量幅值。

太阳能电池阵驱动系统动力学特性参数影响分析

太阳能电池阵驱动系统的刚柔耦合和机电耦合因素会对系统整体的动力学特性产生复杂影响。根据驱动运动特点对驱动系统机电一体化模型进行简化,建立与太阳能电池阵驱动系统具有相同动力学特性参数的等效结构动力学模型,通过与系统仿真结果对比验证所建等效模型的正确性,并对系统动力学特性进行影响分析。结果表明:驱动机构对系统动力学特性的影响可以等效为一类弹性边界条件对电池阵结构动力学特性的影响;系统动力学特性受到驱动电机的额定力矩和齿槽数、传动链的减速比和传递效率、电刷-滑环润滑性能以及驱动速度等因素影响,其中减速比和粘性摩擦系数分别对等效刚度参数和等效阻尼参数的影响幅度最大;大减速比电池阵驱动系统动力学特性与固支边界电池阵结构动力学特性接近。

太阳能电池阵的功率预测

为实现卫星太阳能电池阵的功率预测,在工程上常用太阳能电池的单指数等效电路模型的基础上,考虑了串联电阻,提高了I-V特性方程模型精度。利用某地球同步卫星在轨6年的太阳能电池阵的输出功率数据,求出了太阳能电池阵在卫星寿命过程中每年的衰减因子,代入功率预测模型,预测结果表明,预测精度可以满足工程上的要求。该功率预测模型适用于其他同类型地球同步轨道卫星的太阳能电池阵的功率预测。

异面构型太阳能电池阵展开轨迹优化

简要介绍异面构型太阳能电池阵的构型及其展开过程.由于动力学耦合作用的存在,异面构型太阳能电池阵的展开运动会对飞行器的姿态产生影响,根据对系统角动量守恒方程的分析,采用余弦函数参数化关节角的运动轨迹,以太阳能电池阵运动前后航天器的姿态变化量为优化目标,通过遗传算法进行参数的寻优,最终得到一条对航天器姿态影响相对较小的太阳能电池阵的展开运动轨迹.给出一种异面构型太阳能电池阵机构,通过对其展开过程进行仿真分析,证明了所提方法的有效性.

高压太阳能电池阵与电子设备在等离子体环境中的毁伤机理

目的通过研究高压太阳能电池阵与电子设备在等离子体环境中气体放电的毁伤机理,从而可运用于军事上的电子对抗、干扰及隐身技术。方法通过分析气体放电的几种基本形式,研究太阳能电池阵和电子设备在等离子体射流或等离子体环境下可能发生的放电过程。结果高压太阳能电池阵在等离子体环境下易产生电弧放电现象,而电子设备在此环境下的毁伤主要是通过内部充电与外部充电产生的。结论在等离子体环境中,气体放电会对高压太阳能电池阵和电子设备产生严重的影响,可以利用这种影响对空间邻域的探索提供帮助。

航天器太阳能电池阵驱动系统激扰因素辨识与扰动机理分析

建立了典型太阳能电池阵驱动系统(SADS)精细动力学模型,开展了扰动特性地面试验测试,讨论了产生扰动的必要条件,分析了直接激扰因素及其对应扰动的时频特点。结果表明:所建动力学模型分析结果与试验测试扰动数据吻合良好(误差<10%);刚体转动角加速度和模态振动加速度不同时为零是引起驱动系统扰动的前提条件;细分驱动、电机磁场非线性、时变齿轮啮合参数等是驱动系统的主要内部激扰因素;扰动力矩一般均具有周期变化特点,扰动成分集中在激扰频率及其高倍频附近,扰动幅度随细分驱动步距、齿槽激扰幅度、电磁激扰幅度和啮合参数变化幅度的增大而提高。

三维流场分析的太阳能电池阵展开过程仿真

用数值方法分析了太阳能电池阵在地面空气介质中展开时诱导空气流动的三维流场,并计算出空气附加在电池阵上的广义质量,通过求解动力学方程得到了电池阵展开过程的仿真结果.仿真结果表明,某型号电池阵在地面和太空展开时间的差异超过36%.

美开发太阳能电池阵的防护技术

美国战略防御计划局(SDIO)对加固的太阳能电池阵项目的投资额迅速增长,1987年为80万美元,1988为600万美元,明年将达到3000万美元。这些钱用于基础技术研究及两项“核心技术”工程计划——Super和Scopa高生存力聚能光电池阵的研究。 Super计划 SDIO已开始研制一种名为超级(Super)的具有高生存力的太阳能电池阵,它将在1993年做首次飞行实验,最终可能用于未来的军事卫星。

与足球场长度相当的太阳能电池阵

空间站东侧太阳能电池阵列翼的鉴定单元目前正在进行试验。照片上明显的弯曲是使用了鱼眼式照相机透镜的结果。试验装置的装配和初次展开是1996年5月位于加州森尼威尔的洛克希德—马丁公司的导弹与空间分公司的工厂中开始的。包括太阳能电池闪光试验以及84次的展开和收缩试验在内的检验工作将极为紧张地连续进行到9月份。

揭秘“神舟”七号的太阳能电池阵

“每当飞船发射进入到星箭分离状态时，我与同事们的心都会‘提到嗓子眼儿’。耳朵支棱着，直到听见指挥控制室传来‘电池帆板展开！工作正常’的口令，才大出一口气，然后抱在一起跳着欢呼，那个喜庆劲儿没什么能比!”在中国电子科技集团公司第十八所（以下简称十八所）一间简陋的办公室里，空间总体室主任、航天电源系统专家韩振森讲述起十八所与“神舟”号系列飞船的不解之缘，话语中饱含着至爱深情。

月面巡视器太阳能帆板功率衰减特性研究

太阳能帆板的功率衰减特性分析,对地外天体表面探测器的功率平衡、电源系统健康管理以及长寿命在轨管理有重要意义。通过对月面巡视器在轨运行第2到11月昼的电流遥测进行研究,提出了一种基于有限遥测的太阳能帆板功率衰减特性分析方法。首先利用一种滞环的方法对大量的电流遥测进行数据处理;然后进行日月距离和太阳入射角的归一化,通过数据拟合计算,得出落月第一年太阳能帆板功率衰减约为2 5%,并利用巡视器历次月昼唤醒时刻的太阳入射角变化情况验证了该方法的有效性,对地外天体的太阳能帆板功率衰减特性计算提供一定参考。

EMP太阳能电池阵装船正式投入运行

日本海洋可再生能源技术公司Eco Marine Power(EMP)提供的Aquarius MAS+太阳能电池阵已经装上大型杂货船Panamana号上。

一种平流层浮空器太阳能电池阵设计技术研究

平流层浮空器是二十一世纪高新技术前沿领域新兴战略产业之一,有着极为广阔的应用前景,本文根据某型浮空设计任务需要,设计了一款能够在平流层浮空器使用的艇载大阳能电池阵,它能为浮空器提供循环的能源支撑。