Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 2 Műholdfedélzeti szolgálati rendszerek Felügyeleti, telemetria és telekommand rendsz

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 2 Műholdfedélzeti szolgálati rendszerek Felügyeleti, telemetria és telekommand rendsz"

Dániel Pintér
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék Űrkutató Csoport Szabó József A fedélzeti energiaellátás kérdései: architektúrák, energiaegyensúly. Űrtechnológia Budapest, október 24.

2 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 2 Műholdfedélzeti szolgálati rendszerek Felügyeleti, telemetria és telekommand rendszer Kommunikáció, adatkezelés (parancs, adat és telemetria vonalak) Energiaellátás (generálás, tárolás, kezelés, szabályozás és szétosztás) Pálya és helyzet koordináció (szenzorok, aktuátorok, antenna és kamera platformok) Termikus szabályozás (passzív, aktív) Struktúra és mechanika (konfiguráció) Meghajtás (korrekciós hajtóművek)

3 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 3 Műholdfedélzeti szolgálati rendszerek Adó antenna Vevő antenna Software Hajtómű Antenna helyzet Kommunikáció Napelem Napelem helyzet Helyzet vezérlés Vezérlés és adatkezelés Energiaellátó rendszer Helyzet érzékelők Terhelések Fedélzeti érzékelők Általános műholdfedélzeti rendszerek Kiegészítő rendszerek (komplex tervezés)

4 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 4 Az energia ellátó alrendszer architektúráját meghatározó tényezők. 1. Missziós célok és időtartam 2. Missziós célokhoz illeszkedő pályák: 3. Missziós célokhoz illeszkedő műhold orientáció 4. Missziós berendezések követelményei - Rendszerplatform elemei (S/S) - Célberendezések (P/L)

5 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 5 Az energia ellátó alrendszer architektúráját meghatározó tényezők. 1. Missziós célok: Tudományos kutató programok (Föld, Hold, bolygók/holdjaik, kisbolygók, Nap és egyéb égitestek) "Földünk a világűrből" programok (távérzékelés, erőforrás kutatás, környezetvédelem, időjárás) Kommunikációs és navigációs programok Technológiai kísérleti programok (Föld, Hold) Emberes űrrepülési programok Rakéta fejlesztő programok Szempontok: energia mennyiség és energia hozzáférés

6 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 6 Az energia ellátó alrendszer architektúráját meghatározó tényezők. 2. Missziós célokhoz illeszkedő pályák: Föld körüli pályák Geoszinkron (geostacionárius, 1-2 óra Föld árnyék, Hold árnyék) HEO (Molniya, Föld árnyék, Hold árnyék) LEO (napszinkron, 1/2 óra Föld árnyék, Hold árnyék) Nap körüli pályák Speciális pályák 3. Missziós célokhoz illeszkedő műhold orientáció (gravitációs, mágneses, spin, egy vagy három tengely) 4. Missziós berendezések követelményei Interfészek (energia, kommunikációs és mechanikai)

7 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 7 Pályák és árnyék viszonyok évszakok szerinti változása Geostacionárius pálya

8 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 8 Pályák és árnyék viszonyok évszakok szerinti és napi változása Geostacionárius pálya LEO pálya

9 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 9 Az energiaellátó alrendszer architektúráját meghatározó tényezők. 4. Missziós berendezések követelményei (folyt.) Platform rendszerelemek meghatározási szempontok: Fellövés, pályára állás és működés környezete Megbízhatóság (meghibásodás, PA követelmények ) Gazdasági környezet (technológia) Platform rendszerelemek kiválasztása: Vezérlő és adatkezelő Kommunikáció (földi vezérlő állomás(ok)) Energia ellátó (generálás, tárolás, kezelés, szétosztás) Mozgás koordináció (műhold, antenna, napelem, spec.) Energiaellátó alrendszer követelmények rögzítése Energia ellátó alrendszer definiálása

10 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 10 Szünet Our planet Earth

11 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 11 Energia generálás, tárolás, felhasználás 1. Forrás paraméterek megfeleőek 2. Forrás paraméterek illesztése Forrás Forrás Átalakító Felhasználás Felhasználás 3. Forrás paraméterek és tároló paraméterek illesztése 1968 az első MPPT (Maximum Power Point Tracker) "Önllesztő DC átalakító űreszközök tápellátására (A.F. Boehringer és J.Hauseman) 70-es évek forrás, tárolás felhasználás szétválasztása "Háromszög koncepció" (A. Poncin és Y. Robin-Jouan) Forrás Átalakító 2. Felhasználás Átalakító 1. Tárolás Átalakító 3.

12 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 12 Műholdfedélzeti energia ellátó rendszer alapvető összefüggések Energia egyensúly: E napelem = E terhelés + E sönt BOL (hosszú idejű) E napelem = E terhelés EOL Pillanatnyi teljesítmény egyensúly: p forrás (t) = p terhelés (t) + p tárolás (t) Primer Energia átalakító Teljesítmény szabályozás és vezérlés Energia elosztás és védelem Két fő rész: szekunder Energia forrás Energia tároló generálás, kezelés, tárolás (PMU) szétosztás (PPDU)

13 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 13 Energiaforrás kiválasztása (teljesítmény-missziós időtartam teljesítmény-tömeg, ciklikus energia egyensúly) Teljesítmény-tömeg összefüggés Teljesítmény-missziós időtartam Energiaegyensúly egy körülfordulás alatt

14 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 14 Energiaellátó rendszer alapvető architektúrák Párhuzamos szabályozás (DET) I napelem = I sönt + I terhelés feszültség konstans Soros szabályozás (PPT) U napelem = U soros + U terhelés áram konstans Napelem Párhuzamos Terhelés Napelem Soros Terhelés I sa Konstans terhelés Napelem Párhuzamos szabályozás (DET) A és B pont P napelem = P terhelés C és D pont P napelem max = P terhelés + P sönt U sa

15 Űrtechnológia március 18. Műholdfedélzeti energiaellátás / 15 Energiaellátó architektúrák osztályozása Alaptípusok DET (párhuzamos) PPT (soros) Teljesen szabályozott Napfény szabályozott Szabályozott Szabályozatlan Söntszabályozás Sönt szabályozás Akkumulátor töltő Akkumulátor akkumulátor-dióda Akkumulátor kisütő

16 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 16 Teljesen szabályozott busz (DET) Technológiai energia bemenet Busz Energia elosztó Terhelés Napelem Töltő és kisütő szabályzó Hibajel Sönt szabályzó Üzemmód vezérlő SAD Solar Array Drive Akkumulátor BUSZ Akkumulátor Napfényes üzemmódok: Sönt, töltés, kisütés Meghibásodáskor "bypass"

17 Űrtechnológia október 24. Buszfeszültség Műholdfedélzeti energiaellátás / 17 Üzemmód vezérlő

18 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 18 Napfény szabályozott busz (DET) Technológiai energia bemenet földi ellenőrzéshez Busz Energia elosztó Terhelés Napelem Töltés szabályzó Hibajel Sönt Üzemmód vezérlő SAD: Solar Array Drive Akkumulátor BUSZ Akkumulátor Napfényes üzemmódok: Sönt, töltés, kisütés Meghibásodáskor "bypass"

19 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 19 Napelem maximális teljesítményű munkaponti szabályozása (PPT) Napelem I sa R be = f átalakító (D) * R szumma terhelés U sa Max. teljesítmény szabályozás Terhelés impedancia átalakító D(t) kitöltési tényező Busz Töltés (kisütés) CV Töltés szabályozó I CC Terhelés Elosztó Üzemmódok: MPPT (maximális teljesítményű munkapot követés) CC (konstans áram) CV (konstans feszültség)

20 Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 20 Az anyaghoz kapcsolódó kérdések Sorolja fel és röviden indokolja az energia ellátó rendszer architektúráját meghatározó fontosabb tényezőket! Rajzolja fel a műholdfedélzeti forrásenergia áramlás szabályozásának két alapvető elektronikus módszere blokkvázlatát napelemes rendszerben! Rajzolja fel a teljesen szabályozott energia busz blokkvázlatát napelemes rendszerben és röviden írja le a működését! Rajzolja fel a napelemes műholdfedélzeti rendszer blokkvázlatát a maximális teljesítményű munkapont soros szabályozása esetén és röviden írja le a működését! Melyek a fontosabb üzemmódok? Magyarázza el a hosszú idejű energia egyensúly és a pillanatnyi teljesítmények egyensúlya jelentését, milyen a kapcsolat közöttük?

Hasonló dokumentumok

Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék Űrkutató Csoport Szabó József A fedélzeti energiaellátás kérdései: architektúrák, energiaegyensúly. Űrtechnológia Budapest, 2014. március 19. Űrtechnológia