طراحی و شبیهسازی منبع تغذیه توان میکرو ماهوارهها

اغلب ماهوارههایی که در مدار پایین زمین قرار دارند از نوع ماهوارههای کوچک )میکروماهواره( هستند. منبع اصلی تغذیه میکرو ماهوارهها معمولاً از سه بخش تولید، ذخیره و تبدیل توان تشکیل شده است. بخش تولید توان آن معمولاً از سلولهای خورشیدی تشکیل شده است که انرژی خورشیدی جذب شده آن برای شارژ کردن باتریها و مصرف کنندهها مورد استفاده قرار میگیرد. سلولهای خورشیدی ابزارهای الکترونیکی هستند که با استفاده از پدیدهفتوولتائیک، نور یا فتون را مستقیماً به جریان یا ولتاژ الکتریکی تبدیل میکنند. سلول خورشیدی وقتی دارای بیشترین بازده میباشد که در نقطه حداکثر توان کار کند. اما به خاطر تغییر پارامترها نمیتوانند بدون کنترل در این نقطه کار کند. توان تولید شده به وسیله سلول خورشیدی به عوامل اصلی، تابش و دمای سلول خورشیدی و اندازه بار متصل شده به آن بستگی دارد که در آن تابش ودمای سلول خورشیدی با زمان تغییر میکند پس نقطه حداکثر توان نیز تغییر میکند. روشهای مختلفی برای ردیابی نقطه حداکثر توان وجود دارد که ما در این مقاله از روش P&O استفاده کردیم. بخش ذخیره آن شامل باتریهای لیتیوم یون، نیکل کادمیوم، نیکلهیدروژن و ... میباشد. از آنجایی که باتریهای لیتیوم یون در سطح بالای چگالی انرژی در بین باتریهای الکتریکی قرار دارندانتخاب مناسبی می باشد. یکی از مسائل مهم در باتری، حالت شارژ (SOC) میباشد تا از شارژ بیش از حد و کم شارژ شدن باتری جلوگیری کند چرا که موجب کاهش عمر مفید باتریها میشود. بخش تبدیل توان ماهواره شامل مبدل های dc-dc میباشند. برایاینکه بتوان حداکثر توان را از سلول خورشیدی به بار انتقال داد، نیاز است مبدلی که دارای بازده بالایی میباشد را انتخاب کرد. که ما در این جا برای هر دو مبدل باک و بوست شبیهسازی کردیم. وقتی طراحی اولیه انجام شد، سیستم توان ماهواره که شامل سه قسمت است باید به طور همزمان مورد آزمایش قرار گیرد. چون سناریوهای مختلفی برای بار و تولید توان وجود دارد پس ما به یک شبیهساز نیاز داریم که بتواند عملکرد هم زمان هر سه قسمت را شبیهسازی کند، به همین علت ما مدلهای متداول برای هر قسمت را در شبیهساز جایگذاری کردیم که بتوانیم سناریوها و بارهای مختلف را شبیهسازی کنیم.

Keywords:

سلول خورشیدی , میکروماهواره , ردیابی حداکثر توان , مبدل Dc-Dc , باتری لیتیوم یون