FR2568853A1 - Method for improving, in transfer orbit, the electrical power from the solar generator of an artificial satellite stabilised by rotation, and satellite arrangement for implementing this method - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un procédé pour augmenter la puissance électrique#fournie par un générateur solaire à conversion ghotovoltarque, du type constitué par des panneaux dépliables et repliables, lorsque ces panneaux sont à l'état replié sur le corps d'un satellite artificiel et lorsque ce dernier se trouve sur son orbite de transfert, lequel satellite artificiel est du type stabilisé en orbite de transfert par rotation ou mise en roulis autour de son axe longitudinal. The present invention relates to a method for increasing the electric power # supplied by a solar generator with ghotovoltarque conversion, of the type constituted by unfoldable and foldable panels, when these panels are in the folded state on the body of an artificial satellite and when the latter is in its transfer orbit, which artificial satellite is of the stabilized type in transfer orbit by rotation or rolling around its longitudinal axis.
Il est rappelé ici que la mise d'un satellite artificiel sur une orbite haute, dite orbite des satellites géosynchrones ou géostationnaires - par~ qu'elle est décrite en 24 heures, oe qui Dermet au satellite de rester sensiblement au-dessus d'une même zone de l'équateur terrestre - (ou sur toute autre orbite correspondant à une certaine mission spatiale), est précédée par la mise sur une orbite elliptique dite de transfert sous l'action d'un dispositif de lancement ,qui est ensuite séparé du satellite (la mise en rotation du satellite est nécessaire pour la stabilisation directionnelle en transfert, après la séparation du dispositif de lancement). It is recalled here that the placing of an artificial satellite on a high orbit, called the orbit of geosynchronous or geostationary satellites - by ~ that it is described in 24 hours, oe which allows the satellite to remain appreciably above a same area of the Earth's equator - (or on any other orbit corresponding to a certain space mission), is preceded by putting on an elliptical orbit called transfer under the action of a launching device, which is then separated from the satellite (the rotation of the satellite is necessary for directional stabilization in transfer, after the separation of the launching device).
Le générateur solaire du satellite artificiel est à l'état replié pendant que ce dernier parcourt son orbite de transfert (de même que la trajectoire de lancement), son déploiement ayant lieu une fois que le satellite a atteint son orbite définitive. The solar generator of the artificial satellite is in the folded state while the latter traverses its transfer orbit (as well as the launch trajectory), its deployment taking place once the satellite has reached its final orbit.
Or, les générateurs solaires de satellites artificiels destinés à des missions spatiales de relativement longue duré, telles que les missions sur les orbites des satellites géosta- tionnaires, sont dimensionnés normalement pour satisfaire les conditions dites de "fin de vie" ou, en anglais "end of life (EOL)", c'est-à-dire qu'ils sont sur-dimensionnés dans les conditions dites de "début de vie ou, en anglais, "begin of life (BOL)", de manière à assurer la production d'une puissance électrique suffisante après un certain natre d'années de parcours le long de ladite orbite des satellites géostationnaires, compte tenu de la dégradation des cellules solaires à conversion photovolta#ques due à l'environnement ionisant et thermique. However, the solar generators of artificial satellites intended for space missions of relatively long duration, such as the missions on the orbits of the geostationary satellites, are dimensioned normally to satisfy the conditions known as "end of life" or, in English " end of life (EOL) ", that is to say they are oversized under the conditions known as" beginning of life or, in English, "begin of life (BOL)", so as to ensure the production of sufficient electrical power after a certain number of years of travel along said orbit of geostationary satellites, taking into account the degradation of solar cells with photovoltaic conversion due to the ionizing and thermal environment.
Toutefois, le satellite artificiel, a besoin de puissance électrique également lorsqu'il se trouve sur son orbite de transfert. However, the artificial satellite also needs electrical power when it is in its transfer orbit.
On connaît deux procédés pour fournir de la puissance électrique à un satellite artificiel avec son générateur solaire replié. Two methods are known for supplying electrical power to an artificial satellite with its solar generator folded.
Le premier procédé consiste à assurer l'exposition au soleil des cellules photovoltalques des panneaux solaires d'extrémité sans déploiement du générateur solaire auquel ces panneaux appertiennent,les cellules étant illuminées de façon intermittente à cause de la rotation du satellite autour de son axe longitudinal nécessaire à sa stabilisation directionnelle en transfert ; toutefois, même si ce procédé est de conception simple, il présente l'inconvénient de fournir une puissance électrique limitée à cause desdites conditions de dimensionnement EOL du-générateur, et une fourniture de puissance électrique moyenne basse à cause de l'illumination intermittente. The first method consists in ensuring the exposure to the sun of the photovoltaic cells of the end solar panels without deployment of the solar generator to which these panels appear, the cells being illuminated intermittently because of the rotation of the satellite around its necessary longitudinal axis. to its directional stabilization in transfer; however, even if this method is of simple design, it has the drawback of providing a limited electrical power because of said EOL dimensioning conditions of the generator, and a supply of low average electrical power because of intermittent illumination.
Le deuxième procédé, qui est décrit dans le Brevet
Européen n0 0 064 917, consiste à déployer au préalable une portion seulement de chacune des ailes symétriques du générateur solaire dont est pourvu le satellite artificiel, ce qui est obtenu en particulier en disposant à 900 par rapport au satellite le plan des deux panneaux solaires d'extrémité, symétriques par rapport au corps du satellite, sous l'action d'un premier mécanisme assurant ce déploiement partiel, tandis qu'un deuxième mécanisme maintient les autres panneaux des deux ailes symétriques du générateur solaire à l'état replié, l'illumination des deux panneaux d'extrémité étant permanente dans le cas où les panneaux dépliés sont dans un plan perpendiculaire à la direction des rayonnements du soleil.Toutefois l'avantage potentiel, lié à l'illumina tion permanente des panneaux préalablement dépliés dans l'orbite de transfert, est compensé par la nécessité d'introduire des mécanismes de déploiement supplémentaires, ainsi que des systèmes spéciaux de pointage du satellite afin de changer l'attitude du satellite, pour concilier les deux exigences constituées par l'orientation du satellite par rapport à la Terre et au Soleil, ce qui demande l'emploi de mécanismes plus complexes, et le contrôle précis de son orientation lors du fonctionnement du moteur d'apogée.The second process, which is described in the Patent
European No. 0 064 917, consists in deploying beforehand only a portion of each of the symmetrical wings of the solar generator which is provided with the artificial satellite, which is obtained in particular by arranging at 900 relative to the satellite the plane of the two solar panels d end, symmetrical with respect to the body of the satellite, under the action of a first mechanism ensuring this partial deployment, while a second mechanism keeps the other panels of the two symmetrical wings of the solar generator in the folded state, the illumination of the two end panels being permanent in the case where the unfolded panels are in a plane perpendicular to the direction of the sun's rays. However, the potential advantage linked to the permanent illumination of the panels previously unfolded in the orbit is offset by the need to introduce additional deployment mechanisms, as well as special satellite pointing systems in order to change the attitude of the satellite, to reconcile the two requirements constituted by the orientation of the satellite with respect to the Earth and the Sun, which requires the use of more complex mechanisms, and the precise control of its orientation during the operation of the climax engine.
La présente invention a en conséquence pour but de pourvoir un procédé pour augmenter la puissance délivrée par un générateur solaire appartenant à un satellite artificiel stabilisé par mise en rotation autour de son axe longitudinal lorsqu'il est sur son orbite de transfert. The present invention therefore aims to provide a method for increasing the power delivered by a solar generator belonging to an artificial satellite stabilized by rotation around its longitudinal axis when it is in its transfer orbit.
La présente invention a pour objet un procédé pour augmenter la puissance électrique fournie par le générateur solaire d'un satellite artificiel du type stabilisé enorbite de transfert par mise en rotation autour de son axe longitudinal, lequel générateur est du type comportant deux ailes symétriques par rapport au corps du satellitechaque aile se composant d'une pluralité de panneaux solaires supportant chacun une chaîne de cellules solaires composée à son tour d'un certain nombre de sous-modules solaires qui sont raccordés en série et qui comportent chacun un certain nombre de cellules solaires raccordées en parallèle, ce qui définit le nombre de cellules totales par panneau, lesquels panneaux sont repliables lorsque le satellite parcourt l'orbite des satellites géostationnaires, à savoir lorsqu'il est en conditic#s ECL tandis qu'ils sont repliés sur le corps du satellite lorsque celui ex parcourt sa trajectoire de lancement et son orbite de transfert, lequel procédé est caractérisé en ce que - on modifie les raccordements entre les cellules portées par
chacun des deux panneaux d'extrémité, pour limiter la lon
gueur de ladite channe de cellules de telle sorte que le
nombre de sous-modules en série est strictement suffisant
pour obtenir la tension de ligne nécessaire au parcours
de l'orbite de transfert, les sous-modules résidus ainsi
n
définis correspondant à une fraction égale à n+1 fois la
longueur de la channe de cellules de chacun des deux
panneaux d'extrémité, - on répartit uniform#rnent les cellules excédentaires entre les sous
modules de ladite channe ainsi limitée en longueur, de
manière à augmenter le nombre de cellules en parallèle
dans chaque sous-module#résidu d'une quantité qui, expri
mée en pourcentage des cellules qui composent les sous
modules avant la modification susdite des raccordements, est égale à 100 %, ce qui correspond à une égale
n 100
augmentation de 100 8 de la puissance électrique délivrée
en parcourant l'orbite de transfert, pourvu que le point
de fonctionnement de chaque cellule coïncide avec celui
auquel correspond la puissance électrique maximale, et - on compense la diminution de longueur de ladite chaîne de
cellules de chacun des panneaux d'eux t r é m i t é, po u r
disposer du complément de tension nécessaire aux conditions
EOL, à savoir après ralentissement de la vitesse de rota
tion du satellite artificiel et déploiement du générateur
solaire lorsqu'on est sur l'orbite des satellites géostation
naires, en raccordant en série avec lesdits scusemibles résidus de
la channe limitée en longueur de chacun des panneaux
d'extrémité une fraction de la channe appartenant à chacun
des deux panneaux adjacents à ces derniers et dont les
raccordements entre les cellules composantes ont été préa
lablement modifiés comme pour les panneaux d'extrémité, laquelle fraction est égale à 1 fois la longueur de la
n
chaîne ainsi modifiée, pourvu que le rapport entre le nombre de sous-modules en série dans les deux conditions de parcours, à savoir sur l'orbite de transfert et en conditions EOL, ou sur l'orbite des satellites géostationnaires, exPrind comme étant fonction de la température et de la dégradation, satisfait à la relation suivante
each of the two end panels, to limit the length
the said channe of cells so that the
number of sub-modules in series is strictly sufficient
to obtain the line voltage necessary for the route
of the transfer orbit, the residue sub-modules as well
not
defined corresponding to a fraction equal to n + 1 times the
length of the cell line of each of the two
end panels, - we distribute evenly # rnent the surplus cells between the sub
modules of said channel thus limited in length, from
so as to increase the number of cells in parallel
in each submodule # residue of a quantity which, expri
as a percentage of the cells that make up the sub
modules before the above modification of the connections, is equal to 100%, which corresponds to an equal
n 100
100 8 increase in electrical power delivered
by traversing the transfer orbit, provided that the point
of operation of each cell coincides with that
which corresponds to the maximum electrical power, and - the reduction in the length of said chain of
cells of each panel of them terminated for
have the additional voltage necessary for the conditions
EOL, namely after the rota speed has slowed down
tion of the artificial satellite and deployment of the generator
solar when we are in the orbit of geostation satellites
naries, by connecting in series with said scusemible residues of
the channe limited in length of each of the panels
end a fraction of the channe belonging to each
of the two panels adjacent to them and whose
connections between the component cells have been previously
lably modified as for the end panels, which fraction is equal to 1 times the length of the
not
chain thus modified, provided that the ratio between the number of sub-modules in series under the two path conditions, namely on the transfer orbit and in EOL conditions, or on the orbit of geostationary satellites, exPrind as being a function of temperature and degradation, satisfies the following relation
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. In addition to the foregoing provisions, the invention also comprises other provisions, which will emerge from the description which follows.
L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 illustre le diagramme courant-tension I-V d'un
générateur solaire, et, de façon plus précise l'effet sur
ce diagramme de la dégradation due aux radiations auquel
est exposé un satellite artificiel (environnement spatial), - la figure 2 illustre l'effet de la température sur le dia
gramme I-V - la figure 3 montre une vue en élévation d'un satellite
artificiel stabilisé en transfert par mise en rotation
autour de son axe longitudinal et comportant un générateur
solaire se composant de deux ailes symétriques compre
nant une pluralité de panneaux solaires articulés l'un
par rapport à l'autre et symétriques,repliés sur le corps
du satellite, - la figure 4 montre une section du générateur symétrique
pendant son déploiement, les cellules solaires qui couvrent
chaque panneau étant représentées schématiquement par des
lignes en tirets, - la figure 5 montre une section du générateur solaire pour
expliquer le procédé selon l'invention : les panneaux en
ombre sont représentés hachurés par des lignes inclinées
des un seul sens, tandis que le panneau d'extrémité, qui est
exposé au soleil est représenté hachuré par des lignes avec
deux inclinaisons opposées.The invention will be better understood with the aid of the additional description which follows, which refers to the appended drawings in which - FIG. 1 illustrates the current-voltage diagram IV of a
solar generator, and more specifically the effect on
this diagram of the degradation due to radiation at which
an artificial satellite (space environment) is exposed, - Figure 2 illustrates the effect of temperature on the dia
gram IV - Figure 3 shows an elevation view of a satellite
artificial stabilized in transfer by rotation
around its longitudinal axis and comprising a generator
consisting of two symmetrical wings compre
nant a plurality of articulated solar panels one
relative to each other and symmetrical, folded over the body
of the satellite, - Figure 4 shows a section of the symmetrical generator
during its deployment, the solar cells that cover
each panel being represented schematically by
dashed lines, - Figure 5 shows a section of the solar generator for
explain the process according to the invention: the panels in
shadow are shown hatched by inclined lines
one way, while the end panel, which is
exposed to the sun is represented hatched by lines with
two opposite inclinations.
n doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniqmEnt à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. It should be understood, however, that these drawings and the corresponding descriptive parts are given only by way of illustration of the subject of the invention, of which they do not in any way constitute a limitation.
Tout technicien en la matière sait que le fonctionnement précis d'un générateur solaire à conversion photovoltalque dépend de deux paramètres : le premier paramètre est constitué par la dégradation c qui est le résultat de l'accumulation de particules ionisantes ainsi que de l'action des micrométéorites, des rayons UV, etc... ,tandis que le deuxième paramètre est représenté par la température. Any technician in the field knows that the precise functioning of a solar generator with photovoltaic conversion depends on two parameters: the first parameter consists of degradation c which is the result of the accumulation of ionizing particles as well as the action of micrometeorites, UV rays, etc., while the second parameter is represented by temperature.
La figure 1 illustre l'effet de la dégradation sur le diagramme courant-tension I-V d'un générateur solaire. Figure 1 illustrates the effect of degradation on the I-V current-voltage diagram of a solar generator.
La courbe A1 correspond à l'absence de dégradation, notamment aux conditions BOL, tandis que la courbe A 1r correspond à la présence de dégradation, notamment aux conditions EOL ( sans stabilisation par mise en rotation du satellite artificiel). Sur les deux courbes sont représentés les deux points BM,BOL et BM,EOL auxquels correspond la puissance électrique maximale
Pmax,BOL et Pmax,EOL' respectivement (à savoir le produit
I-V maximum).Curve A1 corresponds to the absence of degradation, in particular at BOL conditions, while curve A 1r corresponds to the presence of degradation, in particular at EOL conditions (without stabilization by rotation of the artificial satellite). On the two curves are represented the two points BM, BOL and BM, EOL to which corresponds the maximum electrical power
Pmax, BOL and Pmax, EOL 'respectively (i.e. the product
Maximum IV).
A cet effet, la figure 1 illustre également les courbes C et Cr indiquant la variation de la puissance électrique dans les deux conditions susdites BOL et EOL, les sommets de ces deux courbes C et Cr étant alignés avec lesdits points BN,BOL et BMI EOL des deux courbes A1 et A respectivement. To this end, FIG. 1 also illustrates the curves C and Cr indicating the variation of the electric power in the two above-mentioned conditions BOL and EOL, the vertices of these two curves C and Cr being aligned with said points BN, BOL and BMI EOL of the two curves A1 and A respectively.
V1 n représente la tension nominale de ligne à laquelle fonctionne, en conditions EOL, le générateur solaire dont le point de fonctionnement coïncide avec le point à puissance maximale. V1 n represents the nominal line voltage at which the solar generator operates, in EOL conditions, whose operating point coincides with the point at maximum power.
L'examen de la courbe Air montre que la dégras dation affecte à la fois le courant de courtcircuit et la tension à vide du générateur solaire, lesquelles grandeurs passent de Iccl à Iccllr et de V01 à V01,r, respectivement. Examination of the Air curve shows that the degradation affects both the short-circuit current and the no-load voltage of the solar generator, which quantities go from Iccl to Iccllr and from V01 to V01, r, respectively.
La figure 2 illustre l'effet de la température sur le diagramme I-V. Figure 2 illustrates the effect of temperature on the I-V diagram.
La courbe A2 eorrespond d une basse température d'opération, tandis que la courbe A29 correspond à une température élevée. Curve A2 corresponds to a low operating temperature, while curve A29 corresponds to a high temperature.
L'examen de la courbe A20 montre que la tempdrature affecte principalement la tension à vide du géné- rateur solaire qui passe de V02 à V02 o (tandis que le courant de court-circuit reste sensiblement le même cc2 =
Or, étant donné qu'un satellite artificiel 1, stabilisé en transfert par mise en rotation autour de son axe longitudinal, expose alternativement au soleil S ses deux panneaux solaires d'extrémité 3, ceci implique d'une part que ces panneaux reçoivent une dose de radiation moindre et, d'autre part, qu'ils présentent une température de fonction nement e plus faible : ces deux circonstances permettent donc d'obtenir de chaque cellule photovoltaique 5, en parcourant 1'orbite de transfert, une puissance électrique supérieure à celle fournie en conditions EOL, pourvu que le point de fonctionnement de chaque cellule 5 coincide avec celui auquel correspond la puissance électrique délivrée maximale.Examination of curve A20 shows that the temperature mainly affects the no-load voltage of the solar generator which goes from V02 to V02 o (while the short-circuit current remains essentially the same cc2 =
Now, given that an artificial satellite 1, stabilized in transfer by rotation around its longitudinal axis, alternately exposes to the sun S its two end solar panels 3, this implies on the one hand that these panels receive a dose less radiation and, secondly, that they have a lower operating temperature e: these two circumstances therefore make it possible to obtain from each photovoltaic cell 5, by traversing the transfer orbit, an electrical power greater than that supplied in EOL conditions, provided that the operating point of each cell 5 coincides with that to which the maximum electrical power delivered corresponds.
En outre, la tension correspondant à la puissance électrique maximale fournie en parcourant l'orbite de trams fers, avec stabilisation directionnelle du satellite artificiel 1 obtenue par mise en rotation de ce satellite, est beaucoup plus élevée qu'en conditions EOL, ce qui a pour conséquence qu'on a besoin d'un nombre infdrieur de sousmodules solaires en série (chaque sous-module comportant un certain nombre de cellules solaires raccordées en parallèle) pour produire la tension de ligne nécessaire dans ladite orbite de transfert (il est rappelé ici que les sous-modules solaires raccordés en série pourvoient à fournir la tension de ligne,tandis que les cellules solaires raccordées en parallèle pourvoient à fournir la puissance électrique nécessaires et suffisantes dans les conditions EOL t en outre, un certain nombre de sous-modules solaires en série constitue une chaîne de cellules). In addition, the voltage corresponding to the maximum electric power supplied by traversing the orbit of tram trams, with directional stabilization of the artificial satellite 1 obtained by rotation of this satellite, is much higher than in EOL conditions, which has as a consequence that we need a lower number of solar submodules in series (each submodule comprising a certain number of solar cells connected in parallel) to produce the line voltage required in said transfer orbit (it is recalled here that the solar sub-modules connected in series provide the line voltage, while the solar cells connected in parallel provide the necessary and sufficient electrical power under EOL conditions t in addition, a number of solar sub-modules in series constitutes a chain of cells).
Cela étant, on limite, conformément à llinvention, le nombre de sous-modules solaires en série, présents sur les deux panneaux d'extrémité 3 exposés alternativement au soleil S, au nombre strictement suffisant pour obtenir la tension de ligne nécessaire au parcours de l'orbite de transfert, ce qui a pour conséquence de pouvoir disposer dans l'espace ainsi libéré sur chaque panneau solaire 3 des cellulesraccordées en parallèle, de manière à pourvoir à l'augmentation de puissance désirée en parcourant l'orbite de transfert. However, in accordance with the invention, the number of solar sub-modules in series, present on the two end panels 3 alternately exposed to the sun S, is limited to the number strictly sufficient to obtain the line voltage necessary for the course of the transfer orbit, which has the consequence of being able to have in the space thus freed up on each solar panel 3 cells connected in parallel, so as to provide the desired increase in power by traversing the transfer orbit.
Toutefois, il est évident que, si le nombre de sous-modules solaires en série des deux panneaux d'extrémité 3 est réduit au nombre strictement suffisant pour satisfaire aux besoins du parcours de l'orbite de transfert, ces panneaux ne sont pas capables de fournir la tension de ligne nécessaire en conditions EOL. However, it is obvious that, if the number of solar sub-modules in series of the two end panels 3 is reduced to a number strictly sufficient to meet the needs of the path of the transfer orbit, these panels are not capable of supply the line voltage required in EOL conditions.
Cela étant, après ralentissement de la vitesse de rotation du satellite artificiel 1 et déploiement du générateur solaire 2a-2b, à savoir lorsqu'on est en conditions MIL sur l'orbite des satellites géostationnaires, on insère le natte de sous-modules solaires en série manquants, dont on à besoin dans ces conditions pour disposer du complément de tension nécessaire, en série avec les sous-modules solaires portés par chaque panneau d'extrémité 3,les sous-modules manquants complémentaires faisant partie, conformément à l'invention, de chacun des deux panneaux solaires 4 adjacents aux panneaux d'extrémité correspondants 3 (les panneaux solaires 4 sont en ombre lors du parcours de l'orbite de transfert). That said, after slowing down the speed of rotation of the artificial satellite 1 and deployment of the solar generator 2a-2b, namely when one is in MIL conditions on the orbit of the geostationary satellites, one inserts the mat of solar sub-modules in missing series, which one needs in these conditions to have the necessary additional voltage, in series with the solar sub-modules carried by each end panel 3, the additional missing sub-modules forming part, in accordance with the invention, of each of the two solar panels 4 adjacent to the corresponding end panels 3 (the solar panels 4 are in shadow during the course of the transfer orbit).
Les sous-modules en série complémentaires sont mis hors circuit à l'aide d'une diode 6 branchée en parallèle sur la portion de chaîne correspondante, de manière à passer automatiquement du fonctionnement correspondant au parcours de l'orbite de transfert au fonctionnement correspondant au parcours de l'orbite des satellites gécstationnaires. The sub-modules in complementary series are switched off using a diode 6 connected in parallel on the corresponding chain portion, so as to automatically switch from the operation corresponding to the path of the transfer orbit to the operation corresponding to the orbit of the gecstationnary satellites.
L'exemple suivant permettra de mieux comprendre l'invention. The following example will better understand the invention.
Considérons le cas d'un générateur solaire d'un satellite artificiel, qui comporte deux ailes symétriques par rapport au corps du satellite, et supposons que chaque a i 1 e comprenne des panneaux repliables et repliables, supportant chacun 150 sous-modules solaires raccordés en série, et que chaque sous-module comporte 8 cellules solaires raccordées en parallèle, avec au total 1200 cellules par panneau. Consider the case of a solar generator of an artificial satellite, which has two symmetrical wings with respect to the body of the satellite, and suppose that each ai 1 e comprises foldable and collapsible panels, each supporting 150 solar sub-modules connected in series , and that each sub-module has 8 solar cells connected in parallel, with a total of 1200 cells per panel.
Si, conformément à l'invention, le nombre de sousmodules en série portés par chaque pannea#u d'extrémité est réduit au nombre strictement suffisant pour fournir la tension de ligne dont on a besoin pour le parcours de l'orbite de transfert, par exemple de 150 à 100, le nombre de cellules solaires raccordées en parallèle et composant chaque sous-module peut entre augmenté de 8 à 12 (= 8 + 4), de manière à maintenir le même nombre total de 1200 cellules par panneau, ce qui fournit l'augmentation de puissance nécessaire au parcours de l'orbite de transfert : étant donné que le nombre de cellules en parallèle dans chaque sous-module augmente de 50 %, la puissance électrique de chaque panneau d'extrémité augmente aussi de 50 % dans ce cas. If, in accordance with the invention, the number of sub-modules in series carried by each end panel is reduced to the number strictly sufficient to supply the line voltage which is required for the path of the transfer orbit, by example from 150 to 100, the number of solar cells connected in parallel and making up each sub-module can between increased from 8 to 12 (= 8 + 4), so as to maintain the same total number of 1200 cells per panel, which provides the increase in power required to travel the transfer orbit: since the number of cells in parallel in each submodule increases by 50%, the electrical power of each end panel also increases by 50% in this case.
Après le déploiement du générateur solaire et la mise en fonction des cellules en conditions EOL, les sousmodules solaires en série résidus sur chaque panneau d'extrd- mité ne fournissent plus la tension de ligne nécessaire dans ces conditions. After the deployment of the solar generator and the putting into operation of the cells in EOL conditions, the solar submodules in series residues on each end panel no longer provide the line voltage required under these conditions.
Alors, encore conformément à l'invention, le complément de tension nécessaire est atteint en raccordant le nombre approprié de sous-modules solaires, à savoir 50 sous-modules, qui sont portés par chaque panneau solaire adjacent au panneau d'extrémité correspondant,en série avec les 100 sous-modules de ce dernier, et ce après avoir réparti également les 1200 cellules de chaque panneau adjacent parmi 100 sous-modules de 12 cellules chacun de cette manière on utilise, dans ce cas, 50 X 12 = 600 cellules de chaque panneau adjacent, à savoir la moitié de la chaîne de cellules ainsi modifiée de ce panneau adjacent. Then, again in accordance with the invention, the necessary additional voltage is achieved by connecting the appropriate number of solar sub-modules, namely 50 sub-modules, which are carried by each solar panel adjacent to the corresponding end panel, by series with the 100 sub-modules of the latter, and this after having equally distributed the 1200 cells of each adjacent panel among 100 sub-modules of 12 cells each in this way we use, in this case, 50 X 12 = 600 cells of each adjacent panel, i.e., half of the thus modified cell chain of that adjacent panel.
Il y a lieu de noter toutefois que, même si une fraction de chaque panneau adjacent travaille en coopération avec le panneau d'extrémité correspondant, la puissance totale produite en conditions EOL reste inchangée étant donné que le nombre de cellules solaires impliquées reste le même qu'avant modification des panneaux solaires d'extrémité et des panneaux adjacents correspondants.It should be noted, however, that even if a fraction of each adjacent panel works in cooperation with the corresponding end panel, the total power produced under EOL conditions remains unchanged since the number of solar cells involved remains the same as 'before modification of the end solar panels and corresponding adjacent panels.
Considérons maintenant comment varie le nombre N de sous-modules solaires en série, nécessaire pour obtenir la puissante maximale, en fonction de la température 6. La loi de variation est la suivante et elle montre bien que N varie de manière inversement proportionnelle à la température # :: N(8)TO = [1+(#TO~#EOL).K#].N(#) EOL où K, représente le coefficient de température correspondant
au point de fonctionnement à puissance délivrée maximale,
et est égal à environ 0,5 %/ C pour les cellules solaires
au silicium - N(#) représente le nombre N de sous-modules solaires comme
étant fonction de la température 0, - l'indice TO se réfère au cas de parcours de l'orbite de
transfert, - l'indice EOL se réfère au cas de parcours de l'orbite des
satellites géostationnaires.Let us now consider how the number N of solar submodules in series, necessary to obtain the maximum power, varies as a function of temperature 6. The law of variation is as follows and it shows that N varies inversely proportional to the temperature # :: N (8) TO = [1 + (# TO ~ # EOL) .K #]. N (#) EOL where K, represents the corresponding temperature coefficient
at the point of operation at maximum delivered power,
and is equal to about 0.5% / C for solar cells
silicon - N (#) represents the number N of solar submodules as
being a function of temperature 0, - the index TO refers to the case of travel of the orbit of
transfer, - the EOL index refers to the case of travel of the orbit of
geostationary satellites.
Si nous admettons pour les températures e TO et #EOL les valeurs typiques ci-dessus indiquées {toutefois, elles dépendent de la conception thermique du générateur solaire), à savoir
OTO = 10 OC
#EOL = 60 C, le rapport entre le nombre N(#)TO et le nombre N(O)E0L de sous-modules solaires en série,qui sont nécessaires dans les deux cas de parcours de orbite de transfert et de l'orbite des satellites géostationnaires, respectivement, est donné par ::
N(#)EOL
Après avoir comparé dans les deux cas susdits l'influence de la température-, il est utile de comparer toujours en termes de rapport - l'influence de la dégradation radioactive susdite correspondant au point de fonctionnement à puissance délivrée maximale {prdcisons ici que cette dégra- dation est en outre fonction du type et de l'épaisseur des cellules solaires).If we accept for the temperatures e TO and #EOL the typical values indicated above (however, they depend on the thermal design of the solar generator), namely
OTO = 10 OC
#EOL = 60 C, the ratio between the number N (#) TO and the number N (O) E0L of solar submodules in series, which are necessary in both cases of transfer orbit and orbit paths geostationary satellites, respectively, is given by:
N (#) EOL
After having compared in the two above-mentioned cases the influence of temperature - it is useful to always compare in terms of ratio - the influence of the above radioactive degradation corresponding to the point of operation at maximum delivered power (let us specify here that this degra - date also depends on the type and thickness of the solar cells).
Pour une mission spatiale de la durée de 10 ans ( savoir en conditions EOL), la dégradation des cellules solaires classiques, dont le point de fonctionnement sur le diagramme I-V correspond à la puissance délivrée maximale présente la valeur typique de 13 %, tandis qu'en orbite de transfert la dégradation est faible, par exemple de l'ordre de 1 t. For a space mission of the duration of 10 years (know in EOL conditions), the degradation of conventional solar cells, whose operating point on diagram IV corresponds to the maximum delivered power has the typical value of 13%, while in transfer orbit the degradation is low, for example of the order of 1 t.
Si nous indiquons avec N(6)To et N(6)EOL le nombre
N de sous-modules solaires en série qui sont nécessaires dans les deux cas (orbite de transfert et orbite des satellites geostation- naires) exprimés comme étant fonction de la dégradation # , avec les valeurs que cette dernière présente dans les deux cas et qui ont été indiquées ci-dessus, on peut écrire que
N of solar sub-modules in series which are necessary in both cases (transfer orbit and geostationary-satellite orbit) expressed as being a function of the degradation #, with the values which the latter presents in both cases and which have been indicated above, we can write that
Cela étant, le produit des deux rapports (a) et #b) nous indique quelle-- est l'influence de l'effet combiné de la température O et de la dégradation 6 et détermine le rapport entre le nombre de sous-modules N pour l'orbite de transfert et l'orbite des satellites géostationnaires
Dans l'exemple considéré il résulte que, pour pourvoir à une augmentation de puissance égale à 50 % dans les conditions de parcours de l'orbite de transfert, la longueur réduite de la chaîne de cellules de chaque panneau solaire d'extrémité doit entre égale à
2=2 = 0667 ( > 0,659)
3 2 + i de la longueur initiale de cette chaîne.Cela signifie que, toujours dans l'exemple numérique illustré plus haut, on obtient une augmentation de puissance en orbite de transfert qui est justement égale à 50 % = 100
2
Les conclusions illustrées dans l'exemple donné peuvent être généralisées au cas où on utilise une fraction 1/n de la longueur de la chaîne de chacun desdits deux panneaux solaires adjacents,modifiée ou réduite comme indiqué pour lesdits deux panneaux d'extrémité avant de raccorder chaque fraction en série avec la chaîne de cellules, également modifiée, du panneau d'extrémité correspondant pour satisfaire ainsi aux besoins énergétiques en conditions EOL (après avoir pourvu aux besoins énergétiques en orbite de transfert), à savoir - le produit des rapports (a) et (b) doit satisfaire à la
condition suivante pour utiliser ladite fraction 1/n de
chaque panneau solaire adjacent : :
et - l'ausmentation de puissance #PTO quton peut obtenir en
orbite de transfert, est donnée par (e) #PTO = 100 %
n
La relation (e) montre que l'augmentation de puissance est inversement proportionnelle à n et, donc, qu'elle est d'autant plus grande que n est petit. Toutefois, la limite inférieure pour n, à ne pas dépasser en pratique, est représentée par n = 2, en sorte que l'augmentation de puissance correspondante est égale à
(f) 100
2 # = 50 %. In the example considered, it follows that, in order to provide an increase in power equal to 50% under the conditions of travel of the transfer orbit, the reduced length of the cell chain of each end solar panel must be between equal at
2 = 2 = 0667 (> 0.659)
3 2 + i of the initial length of this chain. This means that, still in the numerical example illustrated above, we obtain an increase in power in transfer orbit which is precisely equal to 50% = 100
2
The conclusions illustrated in the example given can be generalized in the case where a fraction 1 / n of the length of the chain of each of said two adjacent solar panels is used, modified or reduced as indicated for said two end panels before connecting each fraction in series with the cell chain, also modified, of the corresponding end panel to thus satisfy the energy needs in EOL conditions (after having provided for the energy needs in transfer orbit), namely - the product of the ratios (a ) and (b) must meet the
following condition for using said fraction 1 / n of
each adjacent solar panel::
and - the power increase #PTO quton can obtain in
transfer orbit, is given by (e) #PTO = 100%
not
The relation (e) shows that the increase in power is inversely proportional to n and, therefore, that it is all the greater as n is small. However, the lower limit for n, which should not be exceeded in practice, is represented by n = 2, so that the corresponding increase in power is equal to
(f) 100
2 # = 50%.
Il va de soi que, si les conditions qui déterminent la dégradation et les effets thermiques dans l'orbite de transfert diffèrent par rapport à celles de l'orbite des satellites géostationnaires1 l'augmentation de puissance nécessaire en orbite de transfert peut être obtenue seulement en utilisant 1/3 ou même 1/4 de chacun desdits panneaux adjacents, ce qui correspond à une augmentation de puissance égale à
100 g = 33,33 8
3 et
a80 % = 25 %,
4 respectivement.It goes without saying that, if the conditions which determine the degradation and the thermal effects in the transfer orbit differ from those of the orbit of geostationary satellites1 the increase in power required in transfer orbit can be obtained only by using 1/3 or even 1/4 of each of said adjacent panels, which corresponds to an increase in power equal to
100 g = 33.33 8
3 and
a80% = 25%,
4 respectively.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. As is apparent from the above, the invention is in no way limited to those of its modes of implementation, embodiment and application which have just been described more explicitly; on the contrary, it embraces all the variants which may come to the mind of the technician in the matter, without departing from the framework, or the scope, of the present invention.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8412655A FR2568853B1 (en) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | METHOD FOR INCREASING THE ELECTRIC POWER OF THE SOLAR GENERATOR OF AN ARTIFICIAL SATELLITE STABILIZED BY ROTATION AT TRANSFER ORBIT, AND ARRANGEMENT OF SATELLITE FOR IMPLEMENTING SAID METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8412655A FR2568853B1 (en) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | METHOD FOR INCREASING THE ELECTRIC POWER OF THE SOLAR GENERATOR OF AN ARTIFICIAL SATELLITE STABILIZED BY ROTATION AT TRANSFER ORBIT, AND ARRANGEMENT OF SATELLITE FOR IMPLEMENTING SAID METHOD |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2568853A1 true FR2568853A1 (en) | 1986-02-14 |
| FR2568853B1 FR2568853B1 (en) | 1989-07-28 |
Family
ID=9306960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8412655A Expired FR2568853B1 (en) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | METHOD FOR INCREASING THE ELECTRIC POWER OF THE SOLAR GENERATOR OF AN ARTIFICIAL SATELLITE STABILIZED BY ROTATION AT TRANSFER ORBIT, AND ARRANGEMENT OF SATELLITE FOR IMPLEMENTING SAID METHOD |
Country Status (1)
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|---|---|
| FR (1) | FR2568853B1 (en) |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2568853B1 (en) | 1989-07-28 |
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