• 전기학회논문지
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• 제64권10호
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• pp.1432-1439
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• 2015

The solar array regulator supplies the electric power to the battery and the other units of a satellite by controlling the operating point of a solar array. In this paper, the solar array regulator composed with analog circuits is proposed. The solar array regulator has three modes. The first is a maximum power point tracking mode for harvesting the maximum photovoltaic power generation. The second is a power limitation mode which is designed for optimizing the volume and weight of the solar array regulator by preventing the excessive power conversion. The last constant voltage mode is proposed to keep the Li-Ion battery is not over-charge. The small signal model of the solar array regulator which has the reversed input and output variables in comparison with conventional converter is established and the stability is analysed. Finally, the proposed design of the solar array regulator is verified by experiments.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.176-184
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• 2010

지구 저궤도 위성의 임무 운용 시 전력 시스템을 안전하고 운용하고 에너지 균형을 만족하는 임무를 설계하기 위해 계획된 임무에 대한 전력 파라미터를 예측해야 한다. 이 논문에서는 다양한 미션 프로파일에 대해 위성의 생성 전력, 소모 전력, 배터리 방전 정도(Depth of Discharge, 이하 DoD), 버스 전압, 충/방전 전류 등을 예측함으로써 미션의 유효성 및 에너지 균형을 검증하기 위한 전력 시뮬레이터를 제안한다. 제안된 전력 시뮬레이터에는 인공위성의 생성 전력을 모사하기 위해 태양전지판(Solar Array, 이하 SA)의 모델, SAR (Solar Array Regulator)의 3가지 동작 모드를 구현하였다. 또한 소모 전력을 모사하기 위해 버스 및 탑재체의 각 유닛 별 소모 전력, Unit on/off configuration, 탑재체 운용 모드 등을 고려하였다. 버스 전압 및 충/방전 전류를 예측하기 위해 배터리 및 주변 회로를 모델링하고 임의의 DoD, 충방전 전류에 대해 배터리 전압 및 버스 전압을 예측한다. 구현된 전력 시뮬레이터를 이용해 에너지 균형을 분석하고 임무 계획의 적합성을 쉽게 판단할 수 있다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.57-62
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• 2010

저궤도 인공위성에서 SAR 위성 탑재체의 전류 소모량이 약 150A로 예측된다. 이러한 높은 전류 소모는 배터리-위성버스-탑재체로 이루어진 인터페이스에서 전압 강하를 유기하여 위성 본체의 전장품과 탑재체의 동작 전압을 낮추게 되어 정상 동작을 보장하지 못하게 된다. 따라서, 탑재체 동작에 따른 버스 전압과 탑재체 입력 전압 강하의 예측이 반드시 필요하다. 본 해석에서는 전압강하의 요인이 될 수 있는 하니스 및 접촉 저항에 대한 worst case analysis를 수행하여 탑재체 동작시 발생할 수 있는 전압 강하를 예측한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권2호
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• pp.179-194
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• 2007

인공위성 전력계의 설계 및 분석은 위성 전체의 무게, 크기 및 성능을 결정하는 중요 변수로 작용한다. 위성체의 모든 타 부분체들은 전력계 설계의 영향을 받으며 특히 발사체 선정, 열 제어계 설계 및 구조계 설계의 경우 전력계의 성능 및 제한 조건 등 전력계 설계 결과에 매우 큰 영향을 받는다. 이 논문에서는 현재 국내에서 지속적으로 개발되고 있는 저궤도 위성의 전력계 설계를 위한 새로운 프로그램을 소개하고 타 위성의 설계 자료를 이용한 개발된 프로그램의 성능 실험 결과를 기술하였다. 실험 결과 제안된 전력계 설계 프로그램은 전력계 사이징 뿐 아니라 궤도상에서의 전력계 성능을 예측하는데도 사용할 수 있음을 보였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.106-109
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• 2017

저궤도 위성의 배터리는 일반적으로 임무 및 식 구간에서의 부족한 전력 공급을 위해서 사용 되며, 버스 전압에 연결되어 있는 경우 출력 필터의 일부 기능을 담당하게 된다. 따라서 배터리의 주요 설계 요인은 전력 요구 분석을 통해 에너지 균형조건을 맞추기 위한 설계가 일반적이고, 배터리를 이용한 출력 전력 필터의 역할은 설계의 요인에 포함 되지 않는다. 하지만, 배터리는 전력 공급의 역할이외에도, 출력 전류의 변동이 극심하거나, 주기적으로 일정한 출력 변동을 발생하는 로드 등에 대한 필터 역할로써도 사용이 가능하다. 출력 커패시터를 배터리로 대체 할 경우 inrush 전류의 감소 및 추가적인 보호회로의 설계의 불필요 등의 장점을 가지고 있다. 배터리를 위성의 전력 공급을 위한 목적으로 사용하는 경우에는 전력 요구 분석을 통한 설계가 타당하나, 출력 로드 변동에 따른 영향을 줄이기 위해 필터로써 배터리를 사용하는 경우에는 사이즈 및 임피던스에 대한 추가적인 분석이 요구 된다. 따라서 본 논문에서는 저궤도 위성에서의 출력 전력 필터로 배터리를 이용한 설계 방안 및 성능 분석을 수행 하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1438-1440
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• 2005

A power control and distribution unit(PCDU) plays roles of protection of battery against overcharge by active control of solar array generated power, distribution of unregulated electrical power via controlled outlets to bus and instrument units, distribution of regulated electrical power to selected bus and instrument units, and provision of status monitoring and telecommand interface allowing the system and ground operate the power system, evaluate its performance and initiate appropriate countermeasures in case of abnormal conditions. In this work, we perform the preliminary design of a PCDU scheme for the small LEO Satellite applications. The main constitutes of the PCDU are the battery interface module, the auxiliary supply modules, solar array regulators with maximum power point tracking(MPPT) technology, heater power distribution modules, internal converter modules for regulated bus voltage generation. and instrument power distribution modules.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.283-287
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• 2005

In this paper, one general approach is proposed for the design of power system that can be applicable for next generation LEO satellite application. The power system consists of solar panels, battery, and power control and distribution unit(PCDU). The PCDU contains solar array modules, battery interface modules, low-voltage power distribution modules, high-voltage distribution modules, heater power distribution modules, on-board computer interface modules, and internal DC/DC converter modules. The PCDU plays roles of protection of battery against overcharge by active control of solar array generated power, distribution of unregulated electrical power via controlled outlets to bus and instrument units, distribution of regulated electrical power to selected bus and instrument units, and provision of status monitoring and telecommand interface allowing the system and ground operate the power system, evaluate its performance and initiate appropriate countermeasures in case of abnormal conditions. We review the functional schemes of the main constitutes of the PCDU such as the battery interface module, the auxiliary supply module, solar array regulators with maximum power point tracking(MPPT) technology, heater power distribution modules, spacecraft unit power distribution modules, and instrument power distribution module.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권4호
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• pp.351-359
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• 2014

본 논문에서는 저궤도 소형인공위성에서 위성의 각 부에 전원을 공급하기 위한 리튬이온 배터리 시스템의 신뢰성 확보를 위해 수행한 우주인증시험들의 결과를 나타내었다. 리튬이온 배터리 시스템의 신뢰성을 검증하기 위하여 구조해적, 성능시험, 우주 및 발사환경에서의 환경시험 등을 수행하였다. 모든 해석 및 시험 결과가 요구조건에 만족함을 보임으로써 리튬이온 배터리를 적용한 소형인공위성의 신뢰성을 검증하고 제고할 수 있었다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.67-71
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• 2017

저궤도 인공위성은 전기 에너지 원으로 주로 태양전지 배열기를 사용한다. 태양전지 배열기는 인공위성이 식구간에 들어가면 전기 에너지를 발생시키지 못하므로, 식구간에서는 배터리가 인공위성에 전기 에너지를 공급한다. 또한 태양전지 배열기는 동작 전압에 따라 출력하는 전력이 변하며, 최대 전력을 출력하는 최대전력점이 존재한다. 일광구간에서 태양전지 배열기가 최대전력을 출력하여 위성에 전기 에너지를 공급하고 남은 에너지로 배터리를 충전할 수 있도록 태양전력 조절기기가 필요하다. 태양전력 조절기의 입력에는 태양전지 배열기가 연결되고, 출력에는 배터리가 연결된다. 태양전력 조절기는 안정적인 동작을 위해 2 of 3 Hot Redundant로 동작한다. 즉, 3개의 DC-DC 컨버터가 하나의 태양전력 조절기를 구성하며, 이 DC-DC 컨버터 하나가 고장이 발생하더라도 태양전력 조절기는 안정적으로 동작한다. 본 논문에서는 태양전력 조절기 동작 중 DC-DC 컨버터의 제어기에 고장이 발생한 순간 태양전력 조절기가 어떻게 동작하는지 분석하고, 배터리와 태양전지 배열기에 어떠한 영향을 미치는가에 대하 분석한다.

• 전기학회논문지
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• 제65권4호
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• pp.593-600
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• 2016

The solar array regulator for low earth orbit satellites controls a operating point of solar array for suppling electric power to the battery and the other units. Because the control object is reversed, the new approach for large and small signal analysis is needed despite using buck-converter for power stage. In this paper, the steady state analysis of solar array regulator is performed in continuous conduction mode and discontinuous conduction mode, and the border condition for each mode is established. Also, the small signal model of solar array regulator is established in discontinuous conduction mode. Experiments are carried on in worst condition which the solar array regulator can face with discontinuous conduction mode. The results show that the solar array regulator is in stable.