ES2637654T3 - Unidad de alimentación de propulsión eléctrica de satélite y sistema de gestión de propulsión eléctrica de un satélite - Google Patents
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Abstract
Unidad (UAPE) de alimentación de propulsión eléctrica de satélite que comprende: - una entrada externa (E) adaptada para recibir una potencia eléctrica de una fuente externa de potencia eléctrica; - una primera salida externa (S1) y una segunda salida externa (S2) adaptadas para suministrar en salida respectivamente una primera potencia eléctrica y una segunda potencia eléctrica; caracterizada porque la unidad (UAPE) de alimentación de propulsión eléctrica de satélite comprende: - una fuente interna (Fint) de potencia eléctricas; - un primer elemento de selección (SEL1) y un segundo elemento de selección (SEL2) tales que: - el primer elemento de selección (SEL1) está provisto de una primera entrada interna (Ei1) conectada a la fuente interna (Fint) y de dos salidas: la primera salida externa (S1) y una salida interna (Si) conectada a una segunda entrada interna (Ei2) del segundo elemento de selección (SEL2); y - el segundo elemento de selección (SEL2) está provisto de una salida correspondiente a la segunda salida externa (S2) y de dos entradas: la entrada externa (E) y la segunda entrada interna (Ei2).
Description
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DESCRIPCION
Unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite y sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite
La invencion trata sobre una unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite y sobre un sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite.
Los satelites recientes utilizan cada vez mas a menudo una propulsion electrica, lo que hace primordial la fiabilidad de esta propulsion electrica.
Se conocen, como se ilustra en la figura 1A, unos sistemas de propulsion electrica de satelite, que comprenden cuatro unidades de alimentacion UAPE1, UAPE2, UAPE3 y UAPE4 y cuatro motores electricos de propulsion ME1, ME2, ME3 y ME4 respectivamente conectados a las unidades de alimentacion. En este tipo de sistema, cada conexion entre un motor electrico de propulsion ME1, ME2, ME3 y ME4 y la unidad de alimentacion correspondiente UAPE1, UAPE2, UAPE3 y UAPE4 esta provista de un filtro F de emision conducida.
Un filtro de emision conducida es un filtro que incluye principalmente unos componentes de filtrado (resistencias, capacidades, inductancias,...) y cuya finalidad es filtrar las perturbaciones que provienen del motor hacia la unidad de alimentacion correspondiente de manera que se proteja la unidad de alimentacion y al final limitar las emisiones conducidas y radiadas reenviadas hacia el satelite.
En un sistema de este tipo, la perdida, o avena de funcionamiento, de una unidad de alimentacion de propulsion electrica significa entonces la perdida de un motor electrico de propulsion, que ya no estara alimentado por ninguna unidad de alimentacion.
Se conocen igualmente, vease el documento EP 2 735 736, como se divulga en la figura 1B, unos sistemas de propulsion electrica de satelite, que comprenden dos unidades de alimentacion UAPE1 y UAPE2 y cuatro motores electricos de propulsion ME1, ME2, ME3 y ME4. Cada una de las dos unidades de alimentacion UAPE1 y UAPE2 esta respectivamente conectada a dos motores electricos de entre los cuatro.
En este caso concreto, la unidad de alimentacion UAPE1 esta conectada a los motores electricos de propulsion ME1 y ME2 y la unidad de alimentacion UAPE2 esta conectada a los motores electricos de propulsion ME3 y ME4. Cada unidad de alimentacion UAPE1, UAPE2 esta provista de un conmutador respectivo CON1, CON2 que permite conmutar la alimentacion sobre uno de los dos motores a los que esta conectada.
En este caso concreto, el conmutador CON1 de la unidad de alimentacion UAPE1 permite conmutar la alimentacion electrica de la unidad de alimentacion UAPE1 sobre el motor electrico ME1 o el motor electrico ME2 y el conmutador CON2 de la unidad de alimentacion UAPE2 permite conmutar la alimentacion electrica de la unidad de alimentacion UAPE2 sobre el motor electrico ME3 o el motor electrico ME4.
Cada conexion entre un motor electrico de propulsion ME1, ME2, ME3 y ME4 y su unidad de alimentacion correspondiente UAPE1 y UAPE2 esta provista de un filtro F de emision conducida.
En un sistema de este tipo, la perdida, o avena de funcionamiento, de una unidad de alimentacion de propulsion electrica significa entonces la perdida de dos motores electricos de propulsion, que ya no estaran alimentados por ninguna unidad de alimentacion.
Una finalidad de la invencion es paliar los problemas anteriormente citados y particularmente mejorar la fiabilidad de los sistemas de propulsion electrica de satelite.
Tambien, se propone, segun un aspecto de la invencion, una unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite que comprende:
- una fuente interna de potencia electrica;
- una entrada externa adaptada para recibir una potencia electrica de una fuente externa de potencia electrica;
- una primera salida externa y una segunda salida externa adaptadas para suministrar en salida respectivamente una primera potencia electrica y una segunda potencia electrica;
- un primer elemento de seleccion y un segundo elemento de seleccion tales que:
- el primer elemento de seleccion esta provisto de una primera entrada interna conectada a la fuente interna y de dos salidas: la primera salida externa y una salida interna conectada a una segunda entrada interna del segundo elemento de seleccion; y
- el segundo elemento de seleccion esta provisto de una salida correspondiente a la segunda salida externa y de dos entradas: la entrada externa y la segunda entrada interna.
Una unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite de este tipo permite fiabilizar la segunda salida externa de la unidad de alimentacion, ya que esta salida puede estar alimentada ya sea por la fuente interna ya sea por la fuente externa. La primera salida externa puede entonces utilizarse en calidad de fuente.
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En un modo de realizacion, la unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite comprende un filtro de ruido de emision conducida dispuesto directamente aguas arriba de la segunda salida.
Una unidad de alimentacion de este tipo permite integrar un filtro de ruido de emision conducida y, de este modo, ganar en compacidad y en sencillez para su integracion en unos satelites, evitando tener que anadir unos filtros de este tipo entre unas unidades de alimentacion y unos motores electricos.
Como variante, la unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite comprende un filtro de ruido de emision conducida dispuesto directamente aguas arriba de la primera salida.
En su caso, es posible ganar espacio en la unidad de alimentacion y/o desplazar la disipacion de F en otra parte. Segun un modo de realizacion, el primer elemento de seleccion comprende un conmutador.
La realizacion del primer elemento de seleccion por medio de un conmutador es facil, de coste limitado y limita las perdidas por disipacion termica.
En un modo de realizacion, el segundo elemento de seleccion comprende un diodo dispuesto aguas abajo de cada una de las dos entradas.
La utilizacion de diodos para realizar el segundo elemento de seleccion permite evitar un control exterior y es de coste reducido.
Como variante, el segundo elemento de seleccion comprende un conmutador.
La utilizacion de un conmutador para realizar el segundo elemento de seleccion permite limitar las perdidas por disipacion termica y evitar, como en la variante anterior, una cafda de tension electrica directa debida a los diodos.
Se propone igualmente, segun un aspecto de la invencion, un sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite, que comprende una unidad de control electronico, una pluralidad de N unidades de alimentacion de propulsion electrica tales como se han descrito anteriormente, respectivamente conectadas a N motores electricos de propulsion.
Cada unidad de alimentacion de propulsion electrica esta conectada, por su segunda salida externa, a un motor electrico, cada conexion entre la salida del segundo elemento de seleccion y el motor electrico comprende un filtro de ruido de emision conducida y cada primera salida externa de una unidad de alimentacion de propulsion electrica esta directamente conectada a la entrada externa de otra unidad de alimentacion de propulsion electrica.
Un sistema de este tipo permite mejorar sustancialmente la fiabilidad del control de motores electrico de propulsion de un satelite. De hecho, en caso de una avena de una unidad de alimentacion de propulsion electrica (o de varias unidades de alimentacion sin que dos de entre ellas esten conectadas a un mismo motor electrico), ningun motor electrico de propulsion se pierde, ya que de todas formas puede estar alimentado entonces por otra unidad de alimentacion de propulsion electrica, por medio de la entrada externa de la unidad de alimentacion de propulsion electrica defectuosa, que esta conectada a una primera salida externa de esta otra unidad de alimentacion de propulsion electrica.
Por ejemplo, en un caso convencional, el satelite tiene cuatro motores electricos de propulsion (N=4).
Se propone igualmente, segun un aspecto de la invencion, un sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite, que comprende una unidad de control electronico, una pluralidad de N unidades de alimentacion de propulsion electrica tales como se han descrito anteriormente, una pluralidad de N+k motores electricos de propulsion de los que N estan respectivamente conectados a las N unidades de alimentacion de propulsion electrica, cada unidad de alimentacion de propulsion electrica esta conectada, por su segunda salida externa, a un motor electrico, cada conexion entre la salida del segundo elemento de seleccion y el motor electrico comprende un filtro de ruido de emision conducida, k primeras salidas externas de unidades de alimentacion de propulsion electrica estan conectadas a los k motores electricos restantes. Cada conexion entre la salida del primer elemento de seleccion y el motor electrico comprende un filtro de ruido de emision conducida y las N-k primeras salidas externas restantes de una unidad de alimentacion de propulsion electrica estan directamente conectadas a la entrada externa de otra unidad de alimentacion de propulsion electrica.
Un sistema de este tipo permite igualmente mejorar sustancialmente la fiabilidad del control de motores electricos de propulsion de un satelite que comprende mas motores electricos de propulsion, con coste reducido. De hecho, en un sistema de este tipo, cuanto mas escasa es la diferencia k entre el numero de unidades de alimentacion de propulsion electrica y el numero de motores, mas motores hay que pueden estar alimentados por dos unidades de alimentacion de propulsion electrica diferentes y, por lo tanto, mas importante es la mejora en cuanto a fiabilidad.
Por ejemplo, un satelite puede tener cuatro motores electricos de propulsion, pero solamente tres unidades de alimentacion de propulsion electrica (N=3 y k=1).
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La invencion se comprendera mejor con la lectura de algunos modos de realizacion descritos a tttulo de ejemplos de ninguna manera limitativos e ilustrados por los dibujos adjuntos en los que:
- las figuras 1a y 1b ilustran esquematicamente, un sistema de propulsion electrica de satelite, segun el estado de la tecnica;
- las figuras 2, 3, 4a y 4b ilustran unos modos de realizacion de unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite, segun diversos aspectos de la invencion;
- la figura 5 ilustra esquematicamente un ejemplo de realizacion de un primer elemento de seleccion de una unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite, segun un aspecto de la invencion;
- las figuras 6a y 6b ilustran esquematicamente dos ejemplos de realizacion de un segundo elemento de seleccion de una unidad de alimentacion de propulsion electrica de satelite, segun dos aspectos de la invencion;
- las figuras 7a y 7b ilustran esquematicamente dos ejemplos de realizacion de un sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite, segun dos aspectos de la invencion; y
- las figuras 8a y 8b ilustran esquematicamente dos ejemplos de realizacion de un sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite, segun otros dos aspectos de la invencion.
En las diferentes figuras, los elementos que tienen unas referencias identicas son identicos.
La figura 2 representa una unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite que comprende una fuente interna Fint de potencia electrica y una entrada externa E adaptada para recibir una potencia electrica de una fuente externa de potencia electrica, en concreto, de otra unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica.
La unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite comprende igualmente una primera salida externa S1 y una segunda salida externa S2 adaptadas para suministrar en salida respectivamente una primera potencia electrica y una segunda potencia electrica. La unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite tambien comprende un primer elemento de seleccion SEL1 y un segundo elemento de seleccion SEL2.
El primer elemento de seleccion SEL1 esta provisto de una primera entrada interna Ei1 conectada a la fuente interna Fint y de dos salidas: la primera salida externa S1 y una salida interna Si conectada a una segunda entrada interna Ei2 del segundo elemento de seleccion SEL2.
El segundo elemento de seleccion SEL2 esta provisto de una salida correspondiente a la segunda salida externa S2 y de dos entradas: la entrada externa E y la segunda entrada interna Ei2.
La figura 3 ilustra un caso de realizacion de una unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite tal como se ilustra en la figura 2, que comprende un filtro de ruido de emision conducida F dispuesto directamente aguas arriba de la segunda salida S2, en la unidad UAPE de alimentacion.
La figura 4a ilustra un caso de realizacion de una unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite tal como se ilustra en la figura 3, que tambien comprende un filtro de ruido de emision conducida F dispuesto directamente aguas arriba de la primera salida S1, en la unidad UAPE de alimentacion.
La figura 4b ilustra un caso de realizacion de una unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite tal como se ilustra en la figura 2, que comprende un filtro de ruido de emision conducida F dispuesto directamente aguas arriba de la primera salida S1, en la unidad UAPE de alimentacion.
La figura 5 representa un ejemplo de realizacion de un primer elemento de seleccion SEL1 de una unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite de una de las figuras 2, 3, 4a o 4b, realizado por medio de un conmutador, controlado por un control externo ctr_con.
La figura 6a representa un ejemplo de realizacion de un segundo elemento de seleccion SEL2 de una unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite de una de las figuras 2, 3, 4a o 4b, realizado por medio de dos diodos, con un diodo dispuesto aguas abajo de cada una de las dos entradas E, Ei2.
La figura 6b representa un ejemplo de realizacion alternativa de un segundo elemento de seleccion SEL2 de una unidad UAPE de alimentacion de propulsion electrica de satelite de una de las figuras 2, 3, 4a o 4b, realizado con un conmutador, controlado por un control externo ctr_con.
La figura 7a representa un sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite, que comprende una unidad de control electronico CTR, una pluralidad de N unidades de alimentacion de propulsion electrica UAPE1, ..., UAPEN como se han descrito anteriormente, respectivamente conectadas a N motores electricos ME1, ..., MEN de propulsion. Cada unidad de alimentacion de propulsion electrica UAPE1, ..., UAPEN esta conectada, por su segunda salida externa S2, a un motor electrico ME1, ..., MEN respectivo.
Cada conexion entre la salida del segundo elemento de seleccion SEL2 y el motor electrico correspondiente ME1, ..., MEN comprende un filtro de ruido de emision conducida F y cada primera salida externa S1 de una unidad de alimentacion de propulsion electrica UAPE1, ..., UAPEN esta directamente conectada a la entrada externa E de otra unidad de alimentacion de propulsion electrica.
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En el modo de realizacion de la figura 7a, todos los filtros F de ruido de emision conducida son internos a las unidades de alimentacion de propulsion electrica UAPE1, ..., UAPEN.
Como variante, en la figura 7b todos los filtros F de ruido de emision conducida son externos a las unidades de alimentacion de propulsion electrica UAPE1, ..., UAPEN.
Por supuesto, para otras variantes, no representadas en las figuras, ciertos filtros F de ruido de emision conducida son internos a unas unidades de alimentacion de propulsion electrica y los otros filtros F de ruido de emision conducida restantes son externos a las unidades de alimentacion de propulsion electrica restantes.
Por razones de costes, es preferible conservar un modo de realizacion en el que el conjunto de los filtros son ya sea todos internos a las unidades de alimentacion de propulsion electrica o todos externos unidades de alimentacion de propulsion electrica, lo que permite fabricar en serie un gran numero de unidades identicas de alimentacion de propulsion electrica. De base, una solucion en la que todos los F son internos es mejor, ya que son necesarios menos equipos externos, lo que significa menos equipos a fabricar y a ensayar, por lo tanto, un coste reducido.
La figura 8a es un ejemplo de realizacion, no limitativo, de un sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite, que comprende tres unidades de alimentacion UAPE1, UAPE2, UAPE3 y cuatro motores electricos ME1, ..., ME4 de propulsion (N=3 y k=1), una unidad de control electronico CTR, una pluralidad de tres (N=3) unidades de alimentacion de propulsion electrica UAPE1, UAPE2, UAPE3 tales como se han descrito anteriormente y una pluralidad de cuatro (N+k=4) motores electricos ME1, ..., ME4 de propulsion de los que tres (N=3) ME1, ME2, ME3 estan respectivamente conectados a las tres (N=3) unidades de alimentacion de propulsion electrica UAPE1, ..., UAPE3.
Cada unidad de alimentacion de propulsion electrica UAPE1, UAPE2, UAPE3 esta conectada, por su segunda salida externa S2, a un motor electrico MEl, ME2, ME3, (N=3) y cada conexion entre la salida del segundo elemento de seleccion SEL2 y un motor electrico ME1, ME2, ME3 comprende un filtro de ruido de emision conducida F. Una (k=1) primera salida externa S1 de unidad de alimentacion de propulsion electrica, en este caso concreto UAPE3, esta conectada al motor electrico ME4 (k=1).
La conexion entre la salida del primer elemento de seleccion SEL1 de la unidad de alimentacion de propulsion electrica UAPE3 y el motor electrico ME4 comprende un filtro F de ruido de emision conducida.
Las dos (N-k=3-1=2) primeras salidas externa S1 restantes de una unidad de alimentacion UAPE1, UAPE2 de propulsion electrica estan directamente conectadas a la entrada externa E de otra unidad de alimentacion de propulsion electrica.
Como variante, en la figura 8b todos los filtros F de ruido de emision conducida son externos a las unidades de alimentacion de propulsion electrica UAPE1,..., UAPE3.
Por supuesto, en otras variantes, no representadas en las figuras, ciertos filtros F de ruido de emision conducida pueden ser internos a unas unidades de alimentacion de propulsion electrica y los otros filtros F de ruido de emision conducida restantes pueden ser externos a las unidades de alimentacion de propulsion electrica restantes.
Las figuras 8a y 8b representan unos casos particularmente interesantes con tres unidades de alimentacion de propulsion electrica y cuatro motores electricos de propulsion (N=3, k=1), de manera no limitativa, ya que esta claro que estos modos de realizacion pueden extrapolarse facilmente a N unidades de alimentacion de propulsion electrica y N+k motores electricos de propulsion.
Por lo tanto, la presente invencion propone unas unidades de alimentacion de propulsion electrica de satelite que son de coste reducido, ya que contienen numerosos elementos ya integrados, asf como unos sistemas de gestion de propulsion electrica de satelite de fiabilidad mejorada y de coste reducido.
Claims (10)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Unidad (UAPE) de alimentacion de propulsion electrica de satelite que comprende:- una entrada externa (E) adaptada para recibir una potencia electrica de una fuente externa de potencia electrica;- una primera salida externa (S1) y una segunda salida externa (S2) adaptadas para suministrar en salida respectivamente una primera potencia electrica y una segunda potencia electrica; caracterizada porque la unidad (UAPE) de alimentacion de propulsion electrica de satelite comprende:- una fuente interna (Fint) de potencia electricas;- un primer elemento de seleccion (SEL1) y un segundo elemento de seleccion (SEL2) tales que:- el primer elemento de seleccion (SEL1) esta provisto de una primera entrada interna (Ei1) conectada a la fuente interna (Fint) y de dos salidas: la primera salida externa (S1) y una salida interna (Si) conectada a una segunda entrada interna (Ei2) del segundo elemento de seleccion (SEL2); y- el segundo elemento de seleccion (SEL2) esta provisto de una salida correspondiente a la segunda salida externa (S2) y de dos entradas: la entrada externa (E) y la segunda entrada interna (Ei2).
- 2. Unidad (UAPE) de alimentacion de propulsion electrica de satelite segun la reivindicacion 1, que comprende un filtro de ruido de emision conducida (F) dispuesto directamente aguas arriba de la segunda salida (S2).
- 3. Unidad (UAPE) de alimentacion de propulsion electrica de satelite segun la reivindicacion 1 o 2, que comprende un filtro de ruido de emision conducida (F) dispuesto directamente aguas arriba de la primera salida (S1).
- 4. Unidad (UAPE) de alimentacion de propulsion electrica de satelite segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el primer elemento de seleccion (SEL1) comprende un conmutador.
- 5. Unidad (UAPE) de alimentacion de propulsion electrica de satelite segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el segundo elemento de seleccion (SEL2) comprende un diodo dispuesto aguas abajo de cada una de las dos entradas (E, Ei2).
- 6. Unidad (UAPE) de alimentacion de propulsion electrica de satelite segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el segundo elemento de seleccion (SEL2) comprende un conmutador.
- 7. Sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite, que comprende una unidad de control electronico (CTR), una pluralidad de N unidades de alimentacion de propulsion electrica (UAPE1, ..., UAPEn) segun una de las reivindicaciones 1 a 6, respectivamente conectadas a N motores electricos (ME1, ..., MEn) de propulsion, cada unidad de alimentacion de propulsion electrica (UAPE1, ..., UAPEn) esta conectada, por su segunda salida externa (S2), a un motor electrico (ME1,..., MEn), cada conexion entre la salida del segundo elemento de seleccion (SEL2) y el motor electrico (ME1,..., MEn) comprende un filtro de ruido de emision conducida (F) y cada primera salida externa (S1) de una unidad de alimentacion de propulsion electrica esta directamente conectada a la entrada externa (E) de otra unidad de alimentacion de propulsion electrica.
- 8. Sistema segun la reivindicacion 7, en el que N vale 4.
- 9. Sistema de gestion de propulsion electrica de un satelite, que comprende una unidad de control electronico (CTR), una pluralidad de N unidades de alimentacion de propulsion electrica (UAPE1,..., UAPEn) segun una de las reivindicaciones 1 a 6, una pluralidad de N+k motores electricos (ME1,..., MEN+k) de propulsion de los que N (ME1,..., MEN) estan respectivamente conectados a las N unidades de alimentacion de propulsion electrica (UAPE1,..., UAPEn), cada unidad de alimentacion de propulsion electrica (UAPE1,..., UAPEn) esta conectada, por su segunda salida externa (S2), a un motor electrico (ME1, ..., MEn), cada conexion entre la salida del segundo elemento de seleccion (SEL2) y el motor electrico (ME1,..., MEn) comprende un filtro de ruido de emision conducida (F), k primeras salidas externas (S1) de unidades de alimentacion de propulsion electrica estan conectadas a los k motores electricos restantes (MEn+1, ..., MEN+k), cada conexion entre la salida del primer elemento de seleccion (SEL1) y el motor electrico (MEn+1, ..., MEN+k) comprende un filtro de ruido de emision conducida (F) y las N-k primeras salidas externas (S1) restantes de una unidad de alimentacion de propulsion electrica estan directamente conectadas a la entrada externa (E) de otra unidad de alimentacion de propulsion electrica.
- 10. Sistema segun la reivindicacion 9, en el que N vale 3 y k vale 1.
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