MÉRÉSI SEGÉDLET PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE. (MH-jelő mérés) V1. épület 1. emelet 105. Őrtechnológia Labor

Átírás

1 MÉRÉSI SEGÉDLET PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE (MH-jelő mérés) V1. épület 1. emelet 105. Őrtechnológia Labor VILLAMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék H-1111 Budapest, Egry József u. 18. V1 épület 2. emelet tel.: (+36 1) , fax : (+36 1) Készítette : Szimler András 2014

2 Tartalomjegyzék 1. A mérés elméleti alapjai, alapfogalmak 3. oldal 1.1. CubeSat mőholdak 3. oldal 1.2. Napelemek 3. oldal 1.3. Az energia tárolása 5. oldal 1.4. Napelem illesztı áramkörök 5. oldal 2. A mérési környezet 6. oldal 2.1. A modell 6. oldal 2.2. A mőnap 10. oldal 2.3. A bemérı egység 10. oldal 2.4. A méréshez használt mőszerek 11. oldal 3. Mérési feladatok 11. oldal 3.1. A napelem karakterisztika felvétele 12. oldal 3.2. A maximális munkapont vizsgálata 12. oldal 3.3. Az MPPT konverter vizsgálata 13. oldal 3.4. Kiegészítı feladatok 13. oldal 4. Ellenırzı kérdések 14. oldal PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 2

3 1. A mérés elméleti alapjai, alapfogalmak A mérés során megismerkedhetnek egy CubeSat típusú piko-mőhold fıbb jellemzıivel, napelemes energiaellátó rendszerének felépítésével és mőködésével CubeSat mőholdak A CubeSat típusú mőholdak ötlete és szabványosítása a California Polytechnic State University és a Stanford University közös munkájának az eredménye. Fı jellemzıjük a szabványosított befoglaló méret (leegyszerősítve10cm élhosszúságú kocka) és legfeljebb 1kg-os tömeg. A felhasznált elektromos alkatrészekre nincs különösebb követelmény, bolti alkatrészek használata is megengedett. Egy ilyen mőhold viszonylag olcsón elérhetı lehetıséget kínál oktatási intézmények részére - diákok közremőködésével - saját készítéső mőhold építésére, illetve világőrbe juttatására. A mai napig több mint 40 ilyen piko-mőhold került a világőrbe, melyek fedélzetén a hold alapvetı mőködési funkcióit biztosító fırendszeren kívül egy-két úgynevezett payload kísérlet szokott helyet kapni Napelemek A Föld körül keringı holdak esetében az energia utánpótlására a legelterjedtebb megoldás a rendelkezésre álló kb.1400w/m² energiasőrőségő napenergia hasznosítása napelemek segítségével. Egy napelem cella jellemzı karakterisztikáit az 1. ábra mutatja. A napelem cella U/I karakterisztikáján három jellemzı munkapont található. A rövidzárási áram I SC, az üresjárási feszültség U OC, és a maximálisan kivehetı teljesítményhez tartozó U MPP /I MPP munkapont. A napelemet az optimális kihasználtság érdekében ez utóbbi munkapontban célszerő üzemeltetni. A napelem U/I karakterisztikája és ezzel a maximális munkapont mind a megvilágítás intenzitásának mind a hımérséklet változásának hatására változik. A megvilágítás intenzitás változását a sugárzás intenzitásának változásán kívül a beesési szög változása is okozza! A napelemcella feszültségének értéke a fenti tényezıkön túl a cella anyagának függvénye, és nem függ a cella felületének méretétıl. A cellából kivehetı áram illetve teljesítmény nagysága a fentieken kívül viszont arányos a cella hatásos felületének méretével. A mőholdakon alkalmazott napelem cellák lehetnek monokristályos Si, GaAs vagy háromrétegő GaAs/GaInP/Ge cellák. Ilyen cellák két fı paraméterének tipikus adatait T=25C -on, 1000W/m²-es megvilágítási intenzitás mellett a 2. ábra tartalmazza. PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 3

4 A napelem jellemzı karakterisztikája valamint a kivehetı teljesítmény a terhelés függvényében I P I SC I MPP P MPP I P Maximális teljesítményő munkapont (Maximal Power Point) U U MPP U OC I A megvilágítási intenzitás változásának hatása konstans hımérséklet esetén I A hımérséklet változásának hatása konstans megvilágítási intenzitás esetén I SC1 I 2 I SC2 T 2 I 2 >I 1 T 2 >T 1 I SC2 I SC1 I 1 U T 1 U U OC1 U OC2 U OC2 U OC1 1. ábra A napelemcella jellemzı karakterisztikái Si GaAs GaAs/GaInP/Ge U OC üresjárási feszültség 0,6V 0,9V 2,5V Konverziós hatásfok 17% 19% 30% 2. ábra A napelemcellák nyitófeszültsége és hatásfoka PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 4

5 A holdak napelemtábláit egyedi cellák soros kapcsolásával alakítják ki a kívánt feszültségszinteknek megfelelıen. A soros kapcsolás áramát a legkisebb áramot biztosító cella határozza meg, így az érzékeny a megvilágítás inhomogenitására (árnyék) vagy akár egyetlen cella meghibásodására (mikrometeorit becsapódás). Éppen ezért gyakran több soros ág párhuzamos kötésével csökkentik egy esetleges hiba következtében fellépı energia kiesés nagyságát. A mőhold napelemtáblájának kialakítása a rendelkezésre álló hely méretének, formájának, a cellák méretének, formájának, típusának, a szükséges napelem feszültség nagyságának, a párhuzamos ágak számának függvénye. A napelemtábla U/I karakterisztikájának jellegét egyedi celláinak tulajdonságai határozzák meg. Azonos cellák és homogén megvilágítás esetén az I SC, U OC adatai a soros és párhuzamos kötéseknek megfelelıen az egyedi cellák értékének többszörösével egyezik meg. Ebben az esetben a tábla maximális munkapontjának jellege is az egyedi cellákéhoz hasonló. Nem ideális esetben elıállhat lépcsıs jellegő U/I illetve akár több lokális maximummal rendelkezı P görbe is! 1.3. Az energia tárolása A mőholdak energiaellátó rendszere rendszerint tartalmaz energia tárolására alkalmas akkumulátort. Erre azért van szükség, mert az üzemeltetni kívánt rendszer pillanatnyi teljesítményigénye általában nem egyezik meg a napelem által biztosított pillanatnyi maximális teljesítménnyel, illetve vannak olyan esetek, amikor egyáltalán nem áll rendelkezésre napenergia (eclipse). Az akkumulátor tárolja a többlet energiát, és szükség esetén biztosítja a rendszer mőködése közben jelentkezı többlet teljesítmény igényt. A kisebb holdakon manapság Li-ion akkumulátorokat használnak, melyek egységnyi térfogatra, illetve egységnyi súlyra esı energiasőrősége jelentısen jobb a korábbi típusokéhoz (NiCd, NiH) képest. Ezeknek a celláknak a névleges feszültsége 3,7V, maximális feszültsége a töltés alatt 4,1-4,2V. A megengedhetı legkisebb feszültség típusonként változó, tipikusan 3,0V. Az akkumulátorok érzékeny eszközök. Védeni kell ıket a túltöltéstıl, a mélykisütéstıl, töltésük és kisütésük alatt különféle megkötések vannak az áramukra és hımérsékletükre. Az akkumulátor feszültségének kívánt értékét megfelelı számú cella sorba kapcsolásával alakítják ki. Esetenként több soros ág párhuzamos kapcsolását is alkalmazzák a megbízhatóság és a terhelhetıség növelése érdekében Napelem illesztı áramkörök A napelemeknél leírtakból látható, hogy egy napelemtáblát a maximálisan kivehetı teljesítményő munkapont közelében érdemes üzemeltetni, az optimális kihasználtság érdekében. Ez a követelmény mőholdak esetében még kritikusabb, mivel a korlátos súly és felület mellett a lehetı legtöbb napenergiát kell begyőjteni a mőködéshez, illetve esetenként az életben maradáshoz, miközben a maximális munkaponti feszültség tág határok között mozoghat a széles hımérséklet tartomány ( C ) következtében. A napelem és az akkumulátor közé egy olyan illesztı áramkör szükséges, ami jó hatásfokkal képes a tág feszültséghatárok között mozgó napelem feszültségszintrıl átkonvertálni a bejövı napenergiát az akkumulátor feszültségszintjére, miközben képes a napelemet az optimális munkapont közelében tartani. Erre kapcsoló üzemő MPPT áramkört (Maximal Power Point Tracker) szoktak alkalmazni. A napelemtáblák és az akkumulátor feszültségszintjét úgy célszerő megválasztani, hogy a napelem feszültség várható tartományának és az akkumulátor feszültségtartományának PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 5

6 egyáltalán ne, vagy csak minimálisan legyen közös tartománya. Ekkor az MPPT, a napelemés az akkumulátor feszültség viszonyának megfelelıen vagy feszültség csökkentı vagy feszültség növelı kapcsolóüzemő konverterrel valósítható meg. A kapcsolóüzemő konverterek átviteli függvényében a bemenı és kimenı feszültség között a konverter kitöltési tényezıje teremt kapcsolatot. U ki =U be *F(δ) A pontos átviteli függvényt az alkalmazott konverter típusa és aktuális üzemmódja határozza meg. Mivel az MPPT konverter bemenetét egy áramgenerátor jellegő energiaforrás táplálja, kimenetén pedig egy feszültséggenerátor található, a konverter kitöltési tényezıjének változtatásával a napelem munkaponti feszültsége a kívánt helyre állítható. Ekkor a konverter kimenı árama a napelem adott munkapontjához tartozó teljesítménynek és az akkumulátor feszültségnek megfelelıen alakul. A napelem maximális munkapontjának megkeresésére különféle megoldások léteznek. Ez történhet a napelem áramának és feszültségének mérésével és összeszorzásával vagy az MPPT kimenı áramának mérésével. A keresı algoritmus áramköri megvalósítása történhet analóg vagy digitális elven. Az MPPT áramkörök a napelem munkapontját folyamatosan vándoroltatják a maximális munkapont két oldala között, mert csak így képesek érzékelni a maximális munkapont helyét és idıbeli változását. Ez az oszcilláció általában n*10-100hz tartományba esik. Az illesztı alapvetıen a maximális munkapont megkeresése és megtartása szolgál, de túl magas vagy alacsony akku feszültség illetve egyéb különleges igény esetén, az illesztınek alkalmasnak kell lennie a maximális teljesítményőtıl eltérı napelem munkapont beállítására is. 2. A mérési környezet A mérési összeállítás egy térfogat-kompatibilis CubeSat modellbıl, egy bemérı egységbıl és a megvilágítást biztosító részbıl áll. A mérési összeállítás a 3. ábrán látható A modell A modell a CubeSat-okra vonatkozó elıírások betartásával készült. Szerkezeti kialakításánál viszont az egyszerőség volt a fı szempont. A modellnél csak az egyik oldalra van felszerelve napelem tábla. Ez 12db sorba kötött monokristályos Si cellából áll, amit a KORAX Kft. bocsátott rendelkezésünkre. A modell belsejében egyetlen, a méréshez kapcsolódó áramköri egység foglal helyet. Ezen öt darab független napelem illesztı áramkör valamint egy állítható feszültségő sönt stabilizátor helyezkedik el. Az öt darab egyforma, feszültség csökkentı típusú MPPT áramkör öt független napelemtábla optimális illesztését képes egy idıben ellátni. Ezzel az egységszintő tartalékolással a megbízhatóság növelésén túl a rendszer a reflektált sugárzás (albedo) hasznosítására is alkalmas. Az öt darab MPPT diódákkal összegezve PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 6

7 táplálja a fedélzeti energia sínt. A méréshez csak a meglévı napelemhez tartozó MPPT áramkör fıbb részei lettek beültetve. Az energiasínre kapcsolódik a hold energia tárolója is, ami a mi esetünkben egy egycellás Liion akkumulátor. Mivel az energiasín feszültsége az akkumulátor feszültségével CubeSat modell Napelem tábla 12db soros cella Napelem illesztı Feszültség csökkentı konverter Akkumulátor szimulátor Sönt stabilizátor Halogén izzók Labor tápegység Intenzitás állítása Mőnap Napelem feszültség referencia állítása Bemérı egység Mérési pontok kivezetése A szimulátor feszültségének állítása 3. ábra A mérés blokkvázlata együtt változik, ezt szabályozatlan energiasínnek nevezzük. A modell napelemes energiaellátó rendszerének blokkvázlatát a 4. ábra mutatja. SA1 MPPT1 SA2 MPPT2 Akkumulátor SA3 SA4 SA5 MPPT3 MPPT4 MPPT5 Energiasín kapacitás blokkja 4. ábra Az energiaellátó rendszer felépítése PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 7

8 A modell napelemének és akkumulátorának feszültség viszonyaiból adódóan az MPPT áramköre egy kapcsolóüzemő feszültség csökkentı konverterre épül. A feszültség csökkentı alapkapcsolást, két üzemmódjának jellemzı jelalakjait és átviteli függvényeit az 5. ábra mutatja δ I L I out U be U sw U ki U sw, I L t be U sw, I L t be U be U sw I L I ki =I L átlag U be U ki U sw I L I ki =I L átlag U Df Folytonos üzemmód t U Df Nemfolytonos üzemmód t U ki = U be* δ δ =t be /T U ki =U be /(1+(2I out L/ δ 2 U be T)) 5. ábra A feszültség csökkentı konverter kapcsolása és jelalakjai A modell MPPT áramköre a maximális teljesítményő munkapont megkereséséhez a konverter kimenı áramának mérését alkalmazza. Állandó akkumulátor feszültséget (U bat ) és konstans konverter hatásfokot (η) feltételezve a konverter kimenı árama a bemenı teljesítménnyel arányos. P SA * η = U bat * I mppt-out P sa-max = I mppt-out-max *K A napelem maximális teljesítményő munkapontjának keresése így egyszerősíthetı egyetlen paraméter, az MPPT kimenı áramának mérésére és ennek maximumának keresésére. A modell MPPT áramkörének blokkvázlata a 6. ábrán látható. PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 8

9 0,5Ω P MOSFET kapcsoló eszköz Pulzus szélesség modulátor PWM Ideális dióda 0,5Ω High side árammérı Hibajel erısítı Főrész generátor 33kHz Maximum keresı áramkör Belsı tápfeszültség 3V3 Napelem-munkapont referencia feszültsége 6. ábra Az MPPT áramkör blokkvázlata A felépített MPPT nem rendelkezik maximumkeresı áramkörrel. A mérés során egy 10 fordulatú helikális potenciométerbıl kialakított osztó segítségével lehet a napelem munkaponti referencia feszültségét állítva a napelem munkapontját vándoroltatni. A 7. ábrán látható, hogy a feszültség csökkentı MPPT mőködési tartománya a napelem karakterisztikán a napelem üresjárási feszültségétıl az aktuális akkumulátor feszültségig terjed. Isa Psa Isa Feszültségcsökkentı mőködési tartománya δ=100% δ=0% Psa U SA U batmin U batmax U OC 7. ábra A feszültségcsökkentı MPP mőködési tartománya A helikális osztóval lehetıség van ezen a mőködési tartományon kívül esı napelem referencia feszültség beállítására is, de a konverter a mőködési tartományán kívülre nem képes menni. Mivel a konverter a 0-100%-os kitöltési tényezıjő mőködésre alkalmas, túl magas vagy túl alacsony referencia feszültség esetén a konverter fı kapcsoló eszköze folyamatosan vagy kikapcsolt, vagy bekapcsolt állapotban lesz. PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 9

10 Mivel valós akkumulátor esetén, a mérés alatt az akkumulátor feszültsége folyamatosan változna, illetve nem lehetne a rendszert eltérı akkumulátor feszültségeken tesztelni, a modellben nincs valós akkumulátor. Helyette egy állítható feszültségő sönt stabilizátor van beépítve, ami egy töltés alatti akkumulátor szimulációjára alkalmas. A sönt stabilizátor egyes holdak napelemes energiaellátó rendszerének beépített eleme. Ekkor a fedélzeti energiasín túlfeszültség védelmét biztosítja, amikor az akkumulátort valamilyen ok miatt (túltöltés, mélykisülés, lehőlés) az energiasínrıl le kell választani. A sönt a töltı áramot képes nyelni, miközben az áram értékétıl függetlenül a bemenetén stabilan tartja a feszültséget. A modellben a sönt állíthatóságából kifolyólag három különbözı töltöttségő, egycellás Li akkumulátornak megfelelı feszültségszinten tesztelhetı a rendszer. A sönt stabilizátor blokkvázlatát a 8. ábra mutatja. U be feltöltött (high) névleges (nom.) kisült (low) Visszacsatoló áramkör Referencia feszültség 8. ábra A sönt stabilizátor blokkvázlata Ha a sönt által nyeletni kívánt áram értéke kisebb, mint a sönt saját vezérlı áramkörének fogyasztása (~0,45mA), a sönt nem képes stabilan tartani a bemenetén a feszültséget! 2.2. A mőnap A méréshez a szükséges fény elıállítására 3db 12V/50W-os 4 irányítottságú kisnyomású halogén izzók szolgálnak, melyek táplálása labortápegységrıl történik. A megvilágítás intenzitásának állítása a tápfeszültség állításával lehetséges. A 12V-os izzófeszültség túllépése nem megengedett! 2.3. A bemérı egység A bemérı egység egy különálló doboz, ami a mérés egyszerő elvégzését biztosítja. A modell belsejében található mérési pontok kivezetésére, kirendezésére, valamint a méréshez szükséges beállító szervek elhelyezésére szolgál. A modellt és a bemérı egységet a bemérı egységbıl kivezetett, csatlakozóval ellátott szalagkábellel lehet összekötni. PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 10

11 A bemérı egység jelölésrendszere: 9. ábra A bemérı egység elılapi képe Usa - a napelem feszültség mérési pontja Ubat - az akkumulátorfeszültség mérési pontja Usa-ref - a napelem referenciafeszültségét állító potenciométer illetve mérési pont Isa -a napelem áramának mérésére szolgáló mérıpont-pár (Rsense=0,5 Ω) Ibat - az akkuba folyó áram mérésére szolgáló mérıpont-pár (Rsense=0,5 Ω) Usw - az MPPT kapcsolt jelalakjának mérési pontja GND-sgn - a referencia és telemetria feszültség mérésére szolgáló jel föld GND-pwr - a bemenı kimenı jelek mérésére szolgáló teljesítmény föld A két föld az MPPT belsejében össze van kötve! 2.4. A méréshez használt mőszerek Multiméterek: 2db MAXWELL MX db UNI-T UT71B (ma és mv mérésére pontosabb) Hımérsékletmérı: UNI-T 305C Oszcilloszkóp: Kikusui 7100A Tápegység: Rohde & Schwarz NGRE 30/20 3. Mérési feladatok A napelemek miatt a mérés során a modellel óvatosan kell bánni! A napelemeket megfogni tilos! A halogén izzót vagy reflektorát megfogni tilos! Mielıtt bekapcsolja a megvilágítás tápegységét, gyızıdjön meg arról, hogy a tápegység kimenı feszültsége teljesen letekert állapotban van! PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 11

12 Növelje lassan a tápegység feszültségét 12V-ig! Helyezze a modellt a lámpa alá az asztalon bejelölt helyre! Ez után a modellt lehetıleg ne mozgassa! A mérések megkezdése elıtt várjon a termikus egyensúly kialakulására. Ezt a rövidzárási áram stabil értéke mutatja. Kisebb ingadozás az állandósult állapot kialakulása után is adódhat, különösen a napelem üresjárása környezetében! Csatlakoztasson egy UT71B multimétert árammérıként az Usa GND-pwr pontok közé, és mérje meg a napelem rövidzárási áramát! Értékét jegyezze fel a karkterisztika.xls táblázat elsı sorába. A rövidzárási áram lemérése után a mőszereket a következıképpen csatlakoztassa: Napelem feszültség mérése: Usa GND-pwr MX25505 Napelem áram mérése: Isa kapocspár UT71B, mv állás Akkumulátor feszültség mérése: Ubat GND-pwr MX25505 Akkumulátor áram mérése: Ibat kapocspár UT71B, mv állás Az MPPT kapcsolt jelalakjának mérése: Usw GND-sgn Kikusui 7100A 3.1. A napelem karakterisztika felvétele A mérés során a napelemtábla karakterisztikáját kell felvenni az MPPT áramkör segítségével. Állítsa a napelem-feszültség referenciaállító potenciométert minimum állásba, óra járásával ellenkezıleg ütközésig! Kapcsolja az akkumulátor szimulátor kapcsolóját low állásba, hogy a karakterisztikából a leghosszabb szakaszt lehessen felvenni! Ekkor az akkumulátor a soros elemeken keresztül állandóan a napelemre van kötve, a napelem feszültsége a legkisebb beállítható értékő. (Usa=Ubat+Isa*Rsoros) A potenciométer állításával növelje a napelemfeszültség nagyságát nagyjából 0,1V-os lépésközzel a legnagyobb (üresjárási) napelemfeszültség eléréséig! A mérési pontok adatait vezesse a karkterisztika.xls nevő táblázatba. A karakterisztika felvétele közben kövesse figyelemmel az oszcilloszkóppal a konverter U SW kapcsolt ponti jelalakjának változását! A táblázat kitöltésével a program számolja a teljesítmény és hatásfok adatokat, valamint automatikusan generálja a napelem U-I és U-P függvényét. Értékelje a kapott eredményeket! 3.2. A maximális munkapont vizsgálata A mérés során egy Li-ion akkumulátor cellára jellemzı három töltöttségi szint mellett kell méréseket végezni a napelemtáblán. Elıször áteresztı üzemmódba kapcsolt MPPT áramkörrel majd ezután az MPPT áramkör megfelelı beállításával a napelemtábla maximális munkapontjában kell az adatokat rögzíteni. A mőszerek bekötésén és a megvilágítás beállításán ne változtasson! Elsı lépésben az akkumulátor szintjének low állása mellett állítsa az MPPT áramkört áteresztı üzemmódba a referencia állító potenciométer segítségével. Jegyezze fel a PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 12

13 hatásfok.xls táblázatba munkaponti adatokat, majd ismételje meg a mérést a két másik akkumulátor feszültség esetén is. A következı lépésben kapcsolja vissza az akkumulátort low állásba és keresse meg a legnagyobb teljesítményő napelem munkapont helyét az akkumulátorba folyó áram maximális értékének keresésével. Jegyezze fel a munkapont adatait a táblázatba, majd ismételje meg a mérést az akkumulátor szintjének két másik értéke esetén is. A program a teljesítmény és hatásfok adatokat számolja, és ez utóbbit ábrázolja. Mérje meg a megvilágítási szinthez tartozó napelem hımérsékletet a tábla legmelegebb pontján! Az eredményt jegyezze fel a táblázatba! Ismételje meg a mérést kisebb megvilágítás mellett, a tápegység 8V-os értéke esetén! Értékelje a mérési eredményeket! 3.3. Az MPPT konverter vizsgálata Állítsa vissza a megvilágítás tápfeszültségét 12V-os értékre, és az akkumulátor szimulátort low állásba! Keresse meg a potenciométer állításával a konverter folytonos mőködésének határát! Mérje meg a konverter mőködési frekvenciáját és a folytonos mőködés határához tartozó kitöltési tényezıt! Mérje meg az elızı beállításban a konverter kapcsolásban szereplı dióda nyitófeszültségét! Állítson be egy olyan nemfolytonos üzemmódú munkapontot ahol a tranziens lengés már lecsengett! Határozza meg a jelalakból a munkaponthoz tartozó kitöltési tényezıt, akkumulátor és napelem feszültségeket! Az értékeket vesse össze a multiméterrel mért értékekkel! Határozza meg a konverter kapcsolásban szereplı MOSFET R ds-on csatornaellenállását! 3.4. Kiegészítı feladatok Határozza meg a konverter kapcsolásában szereplı induktivitás értékét! Határozza meg az MPPT áramkörben szereplı ideális dióda nyitófeszültségét! PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 13

14 4. Ellenırzı kérdések 1. Milyen jellemzıi vannak egy napelem cellának? 2. Milyen hatása van a napelem U/I karakterisztikájára a megvilágítás illetve a hımérséklet változásának? 3. Milyen konverziós hatásfok és üresjárási feszültség jellemzı a monokristályos Si illetve a háromrétegő napelem cellákra? 4. Milyen a napelem U/P karakterisztikája? 5. Miért van szükség MPPT alkalmazására a mőholdak energiaellátó rendszerében? 6. Milyen módon keresi és követi az MPPT a napelem optimális munkapontját? 7. Hogy néz ki a kapcsolóüzemő feszültségcsökkentı konverter alapkapcsolása, és milyenek a jellemzı jelalakjai? 8. Milyen napelem feszültség beállítására alkalmas egy feszültségcsökkentı MPPT? 9. Milyen típusú akkumulátor cellákat használnak napjainkban a mőholdak energiaellátó rendszerében, és milyen feszültségszintek jellemezık ezekre? 10. Mi a feladata egy mőhold fedélzetén, illetve a mérésben a sönt stabilizátornak? PIKO-MŐHOLDAK NAPELEMES ENERGIAELLÁTÓ RENDSZERÉNEK MÉRÉSE 14