High level random vibration environments induced while launching of spacecraft can damage sensitive electronic equipment, unless the equipment is properly packaged. Thus careful consideration on the launch environment, especially for high level random vibration, is required in the design stage of electronic equipment of spacecraft. This paper describes the development process of Solar Array Regulator for KOMPAT-2, which is designed and tested by Korean engineers. Both analytical and experimental techniques are introduced in this paper.
The power simulator for a LEO satellite is a useful tool to analyze mission validity and energy balance for various mission scenarios by estimating power generation, power consumption, depth of discharge, bus voltage, charging/discharging current, etc. In this paper, it is described the calculation algorithm of the solar array (SA) power, the satellite load power and the battery modeling method to develop a satellite power simulation. To simulate the SA power generation, three different operation modes (DET, MPPT, CV) of SAR (Solar Array Regulator) are considered with a SA model. The satellite load power is estimated using the satellite unit power database, the unit on/off configuration at some satellite operation modes. The bus voltage and battery charging/discharging current at the specific DoD (Depth of Discharge) are calculated based on the battery characteristics. By this satellite power simulator, it can be conveniently analyzed the energy balance and the validity of a planned mission of a LEO satellite.
Ali, Muhammad Saqib;Bae, Hyun-Su;Lee, Seong-Jun;Cho, Bo-Hyung
Journal of Power Electronics
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v.11
no.6
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pp.870-879
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2011
Regulated peak power tracking (RPPT) systems such as the series structure and the series-parallel structures are commonly used in satellite space power systems. However, these structures process the solar array power or the battery power to the load through two cascaded regulators during one orbit cycle, which reduces the energy transfer efficiency. Also the battery charging time is increased due to placement of converter between the battery and the solar array. In this paper a parallel structure has been proposed which can improve the energy transfer efficiency and the battery charging time for satellite space power RPPT systems. An analogue controller is used to control all of the required functions, such as load voltage regulation and solar array stabilization with maximum power point tracking (MPPT). In order to compare the system efficiency and the battery charging efficiency of the proposed structure with those of a series (conventional) structure and a simplified series-parallel structure, simulations are performed and the results are analyzed using a loss analysis model. The proposed structure charges the battery more quickly when compared to the other two structures. Also the efficiency of the proposed structure has been improved under different modes of solar array operation when compared with the other two structures. To verify the system, experiments are carried out under different modes of solar array operation, including PPT charge, battery discharge, and eclipse and trickle charge.
The peak-power-tracking solar array regulator sensing the inductor current is proposed. Since it uses the inductor current as the solar array output power information, the PPT control scheme can be greatly simplified. The charge controlled two-loop scheme is presented to improve the dynamics due to the inductor current sensing. The comparison between the single-voltage loop controlled system and the two-loop controlled system employing the charge control is presented. This paper also contains the simulation results of that comparison.
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.9
no.3
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pp.86-90
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2014
A DC-DC Converter operates in CCM(Continuous Coundcution Mode), DCM(Discontinuous Conduction Mode), CRM(Critical Conduction Mode). The CRM is boundary between CCM and DCM. If a DC-DC converter is designed to operate in CRM, its inductor volume can decrease and power loss which caused by switch and diode can decrease. In this paper, the DC-DC converter which operates in CRM is applied to a solar array regulator(SAR) for the satellite. The switching frequency of the CRM boost SAR changes according to input and output condition. The switching frequency limit logic is applied to limit the maximum switching frequency. Meanwhile, the small signal transfer function of the CRM boost SAR is simple, so the controller design is also simple. In this paper, the small signal transfer function from control reference to solar array voltage is induced. And the voltage controller is designed based on the small signal transfer function. Finally, the CRM boost SAR is verified by simulation.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.05a
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pp.78-81
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2002
Printed Circuit Boards for satellite are composed of multi-layered copper plate and glass epoxy. Each copper layer have the complicated and different pattern to operate correctly for its mission. Especially. copper layer give effect on the PCB stiffness seriously. But It can make more complicate to predict the exact stiffness of PCB. In KOMPSAT-2 program, too many type of PCB are used for each electronic unit, and they have different type of pattern of copper layer. Solar array regulator has two type of PCB and it will be considered for this study. In this study. we calculate the PCB board stiffness of KOMPSAT-2 SAR unit considering the concept of simplified representative volume element. It will be correlated with the test results under KOMPSAT-2 vibration environmental condition to increase the reliability of this study.
Park, Sung-Woo;Park, Hee-Sung;Jang, Jin-Beak;Jang, Sung-Soo;Lee, Jong-In
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2004.05a
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pp.437-441
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2004
Recently, as the power capability of satellites increase, we need to develop a new SAR(Solar Array Regulator) with much higher power capacity whenever we design a power system of a new satelite. In this case, modular design method could be a good solution for this kind of problem. But when we use a modular method in the design of the parallelled converter, it is very important to share current equally between each module connected in paralled. In this paper, we study how to design the optimum current control-loop and voltage control-loop when we apply average current-mode control method to the parallel SAR. With the design results, we make a protype of the 3-module paralleling SAR and verify its performances.
Park, Hee-Sung;Park, Sung-Woo;Jang, Jin-Beak;Jang, Sung-Soo
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2004.11a
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pp.255-258
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2004
The SAR(Solar Array Regulator) of KOMPSAT(Korea Multi Purpose SATellite)-1, 2 regulates a photovoltaic power according to the duty ratio commands of the ECU. But the ECU has so many other jobs that it can not calculate the solar array condition immediately. It means the SAR cannot always generate the maximum power of a photovoltaic. Nowadays, the commercial photovoltaic systems are using a controller operated by digital processing. But the usage for satellite is not adaptable. It is not easy to find the processor of the space grade and the price is expensive. So in this paper, the simple analog MPPT(Maximum Power Point Tracking) algorithm is proposed for the small satellite in LEO. This algorithm does not need any calculation of power by multiplication of voltage and current md a measurement of the solar array temperature. It is consist of only two sample and hold circuits, two comparators, a flip-flop, and an integrator. The proposed MPPT algorithm is verified by the simulation and experimental.
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.1
no.2
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pp.95-100
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2006
The COMS(Communication, Ocean and Meteorological Satellite) EPS(Electrical Power Subsystem) is derived from an enhanced Eurostar 3000 version. Eurostar 3000 EpS is fully autonomous operation in nominal conditions or in the event of a failure and provides a high level of reconfigure capability. This paper introduces the COMS EPS preliminary design result. COMS EPS consists of a battery, a solar arrat wing, a PSR(Power Supply Regulator), a PRU(Pyrotechnic Unit), a SDAM(Solar Array Drive Mechanism) and relay and fuse brackets. COMS EPS can offer a bus power capability of 3 kW. The solar array is made of a deployable wing with two panels. One type fo solar cells is selected ad GaAs/Ge triple junction cells. Li-ion battery is base lined with ten series cell module of five cells in parallel. PSR associated to battery and solar array wing generates a power bus fully regulated at 50 V. Power bus os centralized protection and distribution by relay and fuse brackets. PRU provides power for firing actuarors devices. The solar array wing is rotated by the SADM under control of the attitude orbit control subsystem. The control and monitoring of the EPS, especially of the battery, is performed by the PSR in combination with the on-board software.
A solar cell is primary parts to produce electrical energy from the Sun. And, we can utilize those solar cells as a power generation system in home, factory, and so on. In order to make proper power, the solar cells are configured in series and parallel lay down. In condition of uniform illumination, the solar array will produce an enough power by photovoltaic effects from the solar cells. In case of non-uniform illumination on the solar cells, the power will be dramatically decreased compared to design. Fortunately, there were so many research outputs regarding the illumination effects on solar array. In this work, we tried to find out the non-uniform effects on unit CPV solar cell, because there were no research outputs for unit CPV solar cell considering illumination. The CPV solar cell was used in CPV system to make a power by the Sun. We chosen the triple junction solar cell of GaAsInP2Ge for simulation, which has a 30 % of conversion efficiency. By simulation, we obtained the output performance of CPV solar cells in condition of various illumination by using Hamming Window function. Its performance was degraded by 10 % to 50 % depending illumination conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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