CC BY
141
Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»
УДК 621.3:34
А. В. Карпенко Научный руководитель - А. С. Сидоров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТАМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ ПРИ ИМПУЛЬСНОЙ ЗАСВЕТКЕ
Предлагается устройство для измерения вольтамперной характеристики солнечных батарей при импульсной засветке. Описан принцип работы и представлены результаты измерения вольтамперной характеристики трехкаскадной арсенид галлиевой СБ.
Для расчета энергобаланса в системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА) необходимо знание вида и параметров вольтамперной характеристики (ВАХ) солнечных батарей (СБ). Получение достоверной ВАХ современных СБ, изготовленных из трехкаскадных солнечных элементов (GaInP/GaAs/Ge), возможно только при засветке СБ. Полноценная засветка трехкаскадных СБ спектром излучения, близким к AM0, возможна только в импульсном режиме (2-5 мс), что требует разработки устройств для регистрация ВАХ СБ за такой короткий промежуток времени.
В данной работе предлагается устройство для измерения ВАХ СБ при импульсной засветке, которое позволяет за время от 100 мкс и выше провести на-гружение солнечной батареи от режима холостого хода до режима коротко замыкания и обратно. Устройство (рис. 1) состоит из усилителя-сумматора (УС), усилителя мощности (УМ) и делителя напряже-
ния (ДН), которые образуют быстродействующий непрерывный стабилизатор напряжения солнечной батареи. Управляемый источник опорного напряжения (УИОН) вырабатывает пилообразное опорное напряжение для стабилизатора напряжения. Устройство управление предназначено для синхронизации запуска (УИОН) по сигналу с фотодатчика (ФД). Цифровой запоминающий осциллограф (ЦЗО), который работает в ждущем режиме, производит регистрацию напряжения и тока солнечной батареи. Имитатор солнечного излучения (ИСИ) предназначен для засветки испытуемой солнечной батареи.
В целях исследованиях ВАХ трехкаскадной арсенид галлиевой СБ был собран макет предлагаемого устройства. Освещение СБ проводилось с помощью разработанного ИСИ [1].
На рис. 2 представлены результаты исследования ВАХ трехкаскадной арсенид галлиевой СБ.
Рис. 1. Структурная схема устройства нагрузки для измерения ВАХ СБ при импульсной засветке
1.5
£ 1
0.5
*
* *
:о
15
20
25
30
Ншрягсншг. В
Рис. 2. Вольтамперная характеристика трехкаскадной арсенид галлиевой солнечной батареи
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Библиографическая ссылка конф. ОАО «ИСС им. акад. М. Ф. Решетнева», Же-
1. Базилевский А. Б., Карпенко А. В. Имитатор лезногорск. 2011. С. 160-162. солнечного излучения // Материалы научн.-техн.
© Карпенко А. В., 2012
УДК 621.382
А. В. Карпенко Научный руководитель - А. Б. Базилевский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск.
ИМИТАТОР СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА БАЗЕ КОМБИНИРОВАННЫХ НЕПРЕРЫВНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА
Рассматривается возможность создания имитатора солнечного излучения одновременно удовлетворяющего требованиям регистрации как динамических, так и статических вольтамперных характеристик (ВАХ) батарей солнечных (БС).
При доработке блоков штатной бортовой аппаратуры космических аппаратов, в частности бортовых регистраторов ВАХ БС, необходимы имитаторы солнечного излучения обеспечивающие спектр Солнца для условий АМ0 (рис. 1, кривая 1).
Трудности, появляющиеся при реализации этой задачи известными средствами, вытекают из того, что нужно за время однократной развертки ВАХ при пошаговом ступенчатом изменении по способу, описанному в [1] обеспечить окончание переходных процессов в исследуемой БС при числе точек на ВАХ 8-16, а с другой стороны реакция по току каждого из субэлементов [2] должно быть так же как и при АМ0.
использовании ксеноновой лампы непрерывного горения ее спектр существенно отличается от АМ0 в инфракрасной области (800-1000 нм) (рис. 1, кривая 2) и требуется его коррекция.
Рис. 1. Зависимость удельной мощности излучения различных источников от длинны волны: 1 - излучение абсолютно черного тела (АМ0); 2 - импульсная ксеноновая лампа при плотности тока 1700 А/см2; 3 - вольфрамовая лампа при цветовой температуре 2500 К;
4 - галогеновая лампа при цветовой температуре 3400 К; 5, 6 - светодиодные матрицы на основе нитрида галлия
Техническое противоречие при использовании известных импульсных имитаторов солнечного излучения обусловлены ограничениями на длительность светового импульса 1,8-2 мсек, что не обеспечивает удовлетворительной точности. Попытка ее увеличения приводит к превышению допустимой энергии ксеноновой лампы-вспышки и ее разрушению. При
Рис. 2. Спектральное распределение эффективности различных материалов фотопреобразователей
Указанные технические противоречия могут быть разрешены новой элементной базой источников излучения с цветовой температурой 6000-7500 К и 27003800 К (рис. 1, кривые 5, 6) при комбинированном использовании и галогеновыми лампами с цветовой температурой 3400 (рис. 1, кривая 4), в частности с мощными светодиодными матрицами белого свечения 3F100 с маркировкой CW и WW соответственно.
Библиографические ссылки
1. Патент № 2318219 Российская Федерация. Устройство для регистрации характеристик солнечных батарей / А. Б. Базилевский, А. В. Карпенко, М. В. Нестеришин // Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО СибГАУ им. акад. М. Ф. Решентнева. № 2009146663/28, заявл. 15.12.2009; зарегистр. 27.06.2001, Бюл. № 18.
2. Baur C. Modelling of III-V multi-junction cells based on spectromic characterization / C. Baur, A. W. Bett // Proc of 20h European Photovoltaic Solar Energy Conference, 2005. P. 183-186.
© Карпенко А. В., 2012
