KR100289804B1 - Power control simulator for artificial satellite - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인공위성용 전력제어 장치를 지상에서 전력용량의 변화에 관계없이 그 성능을 시험해 보고자 하는 인공위성용 전력제어 시뮬레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a satellite power control simulator for testing the performance of the satellite power control device regardless of the change in power capacity on the ground.
인공위성은 일단 우주공간에 올라가면 유지보수 및 추가기능 보완작업이 불가능하므로 지상에서 많은 설계과 실험을 수행시켜 완벽한 인공위성을 띄워 올려야 할 필요가 있다.Satellites cannot be maintained and supplemented once they are in space, so they need to carry out many designs and experiments on the ground to raise the perfect satellite.
이러한 요구에 부응하여 만들어진 기존 시뮬레이터는 인공위성의 용도에 따른 특정한 시스템의 용량에 맞게 설계 제작되어 있는 관계로 특정시스템의 인공위성만 시험이 가능하고 새로운 위성의 설계 제작시에는 이를 시험할 수 있는 시뮬레이터를 다시 설계하여야 하므로 인공위성의 지상시험에 많이 비용이 추가되고 있는 실정이다.Existing simulators made in response to these requirements are designed and manufactured according to the capacity of a specific system according to the purpose of the satellite, so that only the satellites of a specific system can be tested, and a new simulator can be tested when designing a new satellite. Because of the design, a lot of cost is added to the ground test of the satellite.
특히 인공위성의 전력용량이 점차 증대되면서 전력제어방식의 변화가 요구되고 있으나 미국의 경우 NASA 및 일부회사에서 사용하는 인공위성 전력제어 시뮬레이터는 제작사에서 설정한 한정된 용량까지만 시험이 가능한 휴렛팩키드(HEWLETT PACKARD)에서 제작된 장치를 사용하므로 인공위성의 전력용량증대에 능동적으로 시험을 할 수 없는 한편 시험에 따른 비용이 크게 증가되는 문제점이 있었다.In particular, as the power capacity of satellites is gradually increasing, a change in the power control method is required, but in the US, the satellite power control simulator used by NASA and some companies can test only the limited capacity set by the manufacturer, HEWLETT PACKARD Using the device manufactured in, it was not possible to actively test the power capacity increase of the satellite, but there was a problem that the cost of the test was greatly increased.
그리고 상기된 기존 시뮬레이터는 스위칭방식을 갖는 버스전압조절기를 시험하기 위해서 스위치 갯수만큼의 태양전지 시뮬레이터가 필요하게 되어 추가비용이 많이 소모된다.In addition, the conventional simulator described above requires a solar cell simulator as many as the number of switches in order to test a bus voltage regulator having a switching method, which consumes an additional cost.
또한 태양전지에서 발생된 전력을 버스로 공급할 때 버스전압을 조절하는 비소산형 스위칭 전압조절기(Non-Dissipative Switching shunt Regulator)는 아날로그 스위치 방식 및 아나로그 PWM 방식을 사용하고 있으나 상기된 방식은 위성의 전력용량증가시 스위치에서 발생하는 열 및 부피증가 문제를 쉽게 해결하기 어려운 것이었다.In addition, the non-dissipative switching shunt regulator that controls the bus voltage when supplying the power generated from the solar cell uses an analog switching method and an analog PWM method, but the above-described method uses satellite power. It was difficult to solve the heat and volume increase problem that occurs at the switch during capacity increase.
본 발명은 태양전지에서 발생된 전력을 버스로 공급할 때 마이크로 프로세서에서 출력을 결정하여 펄스폭을 조절하는 방식(Pulse Width Modulation)을 사용하여 스위칭시 발생하는 문제점을 해결한 것으로 이러한 방식은 먼저 부하에서 요구되는 전력을 검출하여 이 값을 마이크로프로세서에 입력전력의 기준값과 비교하게된다.The present invention solves the problem that occurs during switching by using a pulse width modulation to determine the output from the microprocessor when supplying the power generated from the solar cell to the bus, such a method first in the load The required power is detected and this value is compared with the reference value of the input power to the microprocessor.
과도한 전력이 발생하거나 부족전력의 발생시 마이크로프로세서의 비교결과값을 이용하여 과도한 전력발생시는 태양전지 어레이(Solar Array)의 불필요한 모듈을 단락시키고 부족전력발생시는 모듈을 개방하여 위성의 버스전압을 조절한다.When excessive power is generated or insufficient power is generated, the microprocessor's comparison value is used to shorten unnecessary modules of the solar array when excessive power is generated and open the module when insufficient power is generated to control the bus voltage of the satellite. .
또한 부하에서 필요한 전력용량이 태양전지어레이의 각 모듈의 용량사이에 존재할 때 해당되는 모듈의 스위치는 부하에서 요구하는 양에 대한 만큼의 시비율(Duty Ratio)로 스위칭을 하게 된다.In addition, when the power capacity required in the load exists between the capacity of each module of the solar cell array, the switch of the corresponding module switches as much as the ratio of duty required by the load.
밧데리 충·방전기는 충전기와 방전기의 기능을 하나의 컨버터내에서 할 수 있는 양방향 컨버터방식을 사용하며 이러한 방식은 이미 지상에서 상용화되어 여러 산업분야에서 사용되고 있으나 위성에 응용하여 사용한 예는 거의 없는 실정이다.The battery charger / discharger uses a bi-directional converter that can perform the functions of a charger and a discharger in a single converter. This method has already been commercialized on the ground and used in various industrial fields. .
전력제어장치 시험모델의 제어 및 텔레메트리 처리는 원칩 마이크로 프로세서에 의해 이루어진다.Control and telemetry processing of the power controller test model is accomplished by a one-chip microprocessor.
그러고 본 발명의 시뮬레이터는 한 개의 시뮬레이터내에 여러개의 모듈로 구성되어있으며 각 모듈은 개별적으로 사용할 수 있어 간단한 구성이 가능하고 비용을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.Then, the simulator of the present invention is composed of several modules in one simulator, each module can be used separately, there is an advantage that can be simple configuration and can reduce the cost.
또한 위성의 버스전압은 위성의 용량이나 궤도에 따라 다르게 설정(일반적으로 +14V, +28V, +35V, +70V등)되어 있어 위성마다 초기 설계시 버스전압을 미리 설정하도록 되어있으므로 서로 다른 버스전압 및 위성용량에 맞는 시험장치를 하드웨어적으로 다시 제작할 필요없이 본 발명에서 제작된 하드웨어에서 소프트웨어만을 간단히 변경하여 사용 가능하다.In addition, the bus voltage of the satellite is set differently according to the capacity and orbit of the satellite (usually + 14V, + 28V, + 35V, + 70V, etc.). And it is possible to simply change the software in the hardware produced in the present invention without the need to re-manufacturing the test device for the satellite capacity.
도 1 은 본 발명의 전체 시스템 구성도1 is an overall system configuration of the present invention
도 2 는 본 발명의 서브시스템 모듈 구성도2 is a schematic diagram of a subsystem module of the present invention.
도 3 은 본 발명의 시스템 제어 및 텔레메트리 블럭도3 is a system control and telemetry block diagram of the present invention.
도 4 는 본 발명의 태양전지 시뮬레이터 회로도4 is a circuit diagram of a solar cell simulator of the present invention.
도 5 는 본 발명의 인공위성 버스전압조절기 회로도5 is a circuit diagram of a satellite bus voltage regulator of the present invention;
도 6 은 본 발명의 인공위성 밧데리 충/방전기 회로도Figure 6 is a satellite battery charger / discharge circuit diagram of the present invention
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]
10 : 전력제어장치 외함10: power control device enclosure
11 : 제어 및 텔레메트리회로 제작모듈 후면부11: Rear part of control and telemetry circuit manufacturing module
12 : 밧데리 충/방전기 제작모듈 후면부12: Battery charger / discharger manufacturing module rear part
13 : 버스전압조절기 제작모듈 후면부13: rear part of the bus module
14 : 태양전지 시뮬레이터 제작모듈 후면부14: solar cell simulator manufacturing module back
15 : AC파워서플라이 제작모듈 후면부15: AC power supply manufacturing module rear part
17 : 밧데리와의 외부연결단자17: External connection terminal with battery
18 : DC70V 입/출력단자18: DC70V input / output terminal
19, 26 : AC220V 입력단자19, 26: AC220V input terminal
20 : 버스전압조절기 출력단자20: Bus voltage regulator output terminal
21 : 버스전압조절기 출력단자(충전기와 부하)21: Bus voltage regulator output terminal (charger and load)
22, 27 : AC220V 출력단자22, 27: AC220V output terminal
23 : 태양전지 시뮬레이터 출력단자23: solar battery simulator output terminal
24 : 파워 접지24: power ground
25 : DC100V 입력단자25: DC100V input terminal
30 : 컴퓨터30: computer
31 : 제어 및 텔레메트리회로 제작모듈 전면부31: Front part of control and telemetry circuit manufacturing module
32 : 밧데리 충/방전기 제작모듈 전면부32: Battery charger / discharger manufacturing module front part
33 : 버스전압조절기 제작모듈 전면부33: front side of the module for manufacturing bus voltage regulator
34 : 태양전지 시뮬레이터 제작모듈 전면부34: front part of solar cell simulator manufacturing module
35 : AC파워서플라이 제작모듈 전면부35: AC power supply manufacturing module front part
36 : 태양전지 시뮬레이터 모듈구성도36: solar cell simulator module configuration
37 : 인공위성 버스전압조절기 모듈구성도37: Satellite bus voltage regulator module configuration
38 : 밧데리 충/방전기 모듈구성도38: Battery charger / discharger module configuration
39 : 부하39: load
40 : 인터페이스 보드40: interface board
41 : 마이크로프로세서 주제어기41: microprocessor main controller
42 : 원격명령 및 텔레메트리 처리장치42: remote command and telemetry processing device
43 : 밧데리44 : 통신포트43: battery 44: communication port
45 : 마이크로프로세서 46 : 래치45 microprocessor 46 latch
47 : EPROM 48 : RAM47: EPROM 48: RAM
49 : 버퍼 와 라인 드라이버50 : 비교기49: buffer and line driver 50: comparator
51 : D/A 컨버터52, 53, 54 : 양방향성 버퍼51: D / A converter 52, 53, 54: bidirectional buffer
401 : 태양전지 시뮬레이터 모듈1 402 : 아날로그 Mux1401: solar cell simulator module 1 402: analog mux1
403 : 태양전지 시뮬레이터 모듈12 404 : 전류 센서1403: solar cell simulator module 12 404: current sensor 1
405 : A/D컨버터 406 : D/A컨버터405: A / D converter 406: D / A converter
407, 408, 409, 410, 411 : OP Amp407, 408, 409, 410, 411: OP Amp
501 : 인공위성 버스전압조절기 모듈1501: satellite bus voltage regulator module 1
502 : 인공위성 버스전압조절기 모듈12502: satellite bus voltage regulator module 12
503 : 릴레이 504, 505 : OP Amp503: relay 504, 505: OP Amp
506 : 스위치구동 제어회로 507, 508 : 아날로그 Mux506: switch drive control circuit 507, 508: analog mux
601 : 인공위성 밧데리 충/방전기 모듈1601: satellite battery charger / discharger module 1
602 : 인공위성 밧데리 충/방전기 모듈12602: satellite battery charger / discharge module 12
603 : 아날로그 Mux2604 : 스위치 구동회로603: analog Mux2604: switch drive circuit
605 : 전류센서2 606 : 릴레이605: current sensor 2 606: relay
607 : 밧데리 충/방전기 스위치 제어회로607: Battery charging / discharging switch control circuit
608, 609 : OP AmpBVM: Bus Voltage Monitor608, 609: OP AmpBVM: Bus Voltage Monitor
LCM : Load Current MonitorBAVM : Battery Voltage MonitorLCM: Load Current Monitor BAVM: Battery Voltage Monitor
BCM : Battery Current MonitorAIVM : AC Input Voltage MonitorBCM: Battery Current Monitor AIVM: AC Input Voltage Monitor
DOVM : DC Output Voltage MonitorDOVM: DC Output Voltage Monitor
DOCM : DC Output Current MonitorDOCM: DC Output Current Monitor
DB : Data BusDB: Data Bus
SASA : Solar Array Simulator AddressSASA: Solar Array Simulator Address
RCL : Regulator Command LineRCL: Regulator Command Line
BCDCL : Battery Charge/Discharge Command LineBCDCL: Battery Charge / Discharge Command Line
SASCL : Solar Array Simulator Command LineSASCL: Solar Array Simulator Command Line
SASVFS : Solar Array Simulator Voltage Feedback SignalSASVFS: Solar Array Simulator Voltage Feedback Signal
BCCS : Battery Charge Command SignalBCCS: Battery Charge Command Signal
C1∼9 : Connector 1∼9C1-9: Connector 1-9
PGND : Power GroundPGND: Power Ground
VCS : Voltage Command SignalVCS: Voltage Command Signal
SAO 1∼12 : Solar Array Output1∼12SAO 1-12: Solar Array Output 1-12
CFS1 : Current Feedback Signal1CFS1: Current Feedback Signal1
VOS 1∼12 : Voltage Output SignalVOS 1 ~ 12: Voltage Output Signal
VO 1∼12 : Voltage Output 1∼12VO 1-12: Voltage Output 1-12
VCS : Voltage Command SignalVCS: Voltage Command Signal
SIMVS : Simulator Voltage SignalSIMVS: Simulator Voltage Signal
SARSCS 1∼12 : Solar Array Regulator Switch Current Signal 1∼12SARSCS 1-12: Solar Array Regulator Switch Current Signal 1-12
FGOS1 : Fet Gate On Signal 1FGOS1: Fet Gate On Signal 1
BV : Bus VoltageBG : Bus GroundBV: Bus Voltage BG: Bus Ground
CLR : ClearOC : Over CurrentCLR: ClearOC: Over Current
REGFS : Regulator Feedback Signal GONS 1 : Gate On Signal 1REGFS: Regulator Feedback Signal GONS 1: Gate On Signal 1
RYONS 1 : Relay On Signal 1 BL : Bus LineRYONS 1: Relay On Signal 1 BL: Bus Line
CFS1∼6 : Current Feedback Signal 1∼6CFS1-6: Current Feedback Signal 1-6
UPS : Up SignalLOWS : Low SignalUPS: Up SignalLOWS: Low Signal
CC : Current CommandCFS : Current Feedback SignalCC: Current Command CFS: Current Feedback Signal
CHGS : Charge Signal DSCHGS : Discharge SignalCHGS: Charge Signal DSCHGS: Discharge Signal
BPL : Battery Power Line BGL : Battery Ground LineBPL: Battery Power Line BGL: Battery Ground Line
CDFS : Charge/Discharge Feedback SignalCDFS: Charge / Discharge Feedback Signal
도 1 은 본 발명의 하드웨어 전체시스템 구성도로써 인공위성용 전력제어장치(10)를 일반적인 랙사이즈에 조립하였을때의 전면부와 후면부에 대한 모양을 나타낸다.1 is a schematic diagram of the overall hardware structure of the present invention, and shows the front and rear parts of the satellite power control device 10 in a general rack size.
맨위에 놓여져 있는 제어 및 텔레메트리회로 모듈의 후면부(11)에는 9개의 컨넥터 단자(C1-C9)가 형성되어있다.Nine connector terminals C1-C9 are formed on the rear portion 11 of the control and telemetry circuit module placed on the top.
각각의 컨넥터단자(C1-C9)는 아래에 장치된 모듈들과 컴퓨터(30)와의 인터페이스를 위한 것으로 컴퓨터(30)와의 인터페이스회로를 형성시킨 이유는 원격명령 및 텔레메트리를 처리를 위한 것이다.Each of the connector terminals C1-C9 is for the interface between the modules installed below and the computer 30. The reason for forming the interface circuit with the computer 30 is for processing remote commands and telemetry.
또한 이 모듈의 전면부(31)에는 버스전압 및 부하전류를 나타내는 모니터(BVM)(LCM)이 장치되어 있다.In addition, a front panel 31 of this module is equipped with a monitor (BVM) LCM indicating bus voltage and load current.
밧데리 충/방전기 모듈이 두 번째로 놓여 있으며 이 모듈의 후면부(12)에는 밧데리와 외부에서 연결할 수 있도록 하는 밧데리 연결단자(17)가 있으며 버스전압조절기로부터 발생된 70V의 버스전압을 연결하여 사용할 수 있는 연결단자(18)가 있다.The battery charger / discharger module is placed for the second time, and the rear part 12 of the module has a battery connection terminal 17 for connecting the battery to the outside and can be used by connecting the bus voltage of 70V generated from the bus voltage regulator. There is a connecting terminal 18.
또한 시스템의 열발생 방지를 위해 팬이 있으며 이 팬은 밧데리 충/방전기 모듈의 전면부(32)에 놓여 있으며 여기에 공급되는 전원은 상용전원 AC 220V로서 전원연결단자가(19)가 밧데리 충/방전기 모듈의 오른쪽 하단에 놓여 있다.In addition, there is a fan to prevent heat generation of the system, and this fan is placed on the front part 32 of the battery charger / discharger module. The power supplied to this is commercially available AC 220V, and the power connector (19) is used to charge the battery. It is located at the bottom right of the discharger module.
밧데리 충/방전기 모듈의 전면부(32)에는 또한 밧데리의 전압 및 전류를 보여주는 LCD 계기판(BAVM)(BCM)과 밧데리 모듈의 상태를 표시하는 램프가 설치되어 있다.The front part 32 of the battery charger / discharger module is also equipped with an LCD instrument panel (BAVM) (BCM) which shows the voltage and current of the battery and a lamp which shows the status of the battery module.
인공위성 버스전압조절기 모듈은 세 번째에 놓여져 있으며 이 모듈의 후면부(13)에는 밧데리 충/방전기와 부하에 연결할 수 있도록 연결단자(21)가 있으며 또한 태양전지 전원입력을 시뮬레이터와 연결하기 위해 12개로 구성된 연결단자(20)가 왼쪽하단에 있으며 오른쪽 하단에는 시스템의 열발생 방지를 위해 존재하는 팬에 공급되는 전원단자(22)가 설치된다.The satellite bus voltage regulator module is located in the third, and the rear part (13) of the module has a connection terminal (21) for connecting to the battery charger / discharger and the load, and also consists of 12 for connecting the solar cell power input to the simulator. The connection terminal 20 is located at the lower left and the lower right is provided with a power terminal 22 supplied to the existing fan to prevent heat generation of the system.
이 모듈의 전면부(33)에는 12개로 구성된 인공위성 버스전압조절기 각각의 모듈상태를 알려주기위해 12개의 표시램프가 있다.The front part 33 of this module has twelve indicator lamps to indicate the status of each of the twelve satellite bus voltage regulators.
네 번째로 태양전지 시뮬레이터 모듈이 존재한다.Fourth, there is a solar cell simulator module.
태양전지 시뮬레이터 모듈의 후면부(14)에는 이 모듈에서 발생된 모의 태양전지전원을 버스전압 조절기 및 외부에 공급하기 위한 연결단자(23)가 존재한다.On the rear part 14 of the solar cell simulator module, there is a connection terminal 23 for supplying the simulated solar cell power generated in this module to the bus voltage regulator and the outside.
또한 파워 접지단자(24)가 옆에 놓여있으며 태양전지 시뮬레이터의 직류전원을 공급하기 위한 +DC100V 입력단자(25)가 또한 하단에 존재하며 오른쪽 하단에는 버스전압 조절기와 마찬가지로 AC220V를 공급하기 위한 외부연결단자(26)가 있다.In addition, the power ground terminal 24 is located next to the + DC100V input terminal 25 for supplying the DC power of the solar cell simulator is also present at the bottom and the external connection for supplying AC220V at the bottom right, like the bus voltage regulator. There is a terminal 26.
마지막을 맨하단의 모듈은 DC 파워서플라이 모듈이다.Finally, the bottom module is a DC power supply module.
이 모듈의 기능은 AC220V의 상용입력전원을 입력으로하여 DC전원으로 변환한 후 태양전지 시뮬레이터에 DC전원을 공급한다.The function of this module is to supply DC power to solar simulator after converting it into DC power by using AC220V commercial input power.
이 모듈의 후면(15)에는 +DC100V 출력단자(28), AC220V 입력단자(29), 그리고 AC220V 출력단자(27)가 있다.The rear side 15 of this module has a + DC100V output terminal 28, an AC220V input terminal 29, and an AC220V output terminal 27.
또한 파워서플라이 모듈의 전면부(35)에는 AC 입력전원, DC 출력전압, DC 출력전류를 항상 감시할 수 있도록 LCD 계기판(AIVM)(DOVM)(DOCM)을 설치하였다.In addition, an LCD instrument panel (AIVM) (DOVM) (DOCM) is installed on the front part 35 of the power supply module so that the AC input power, DC output voltage, and DC output current can be always monitored.
도 2 는 본 발명의 서브시스템 구성도로써 태양전지 시뮬레이터모듈(201), 인공위성 버스전압조절기(202), 밧데리 충/방전기(203), 마이크로프로세서 제어기(206)로 구성되어 있다.FIG. 2 is a subsystem diagram of the present invention and includes a solar cell simulator module 201, a satellite bus voltage regulator 202, a battery charger / discharger 203, and a microprocessor controller 206.
12개의 모듈로 구성된 태양전지 시뮬레이터 모듈(201)은 각각의 모듈을 별개로 사용할 수 있도록 구성되어 있으며 부하(204)용량변화에 따라 모듈의 추가도 가능하도록 설계한 것이 주요한 특징으로 이러한 태양전지 모듈의 회로도는 도 4 에서 자세하게 보여지고 있다.The solar cell simulator module 201 composed of 12 modules is configured to use each module separately, and the main feature is that the module can be added according to the load 204 capacity change. The circuit diagram is shown in detail in FIG.
인공위성 버스전압조절기(202)는 마이크로프로세서에서 출력을 결정하여 펄스폭을 조정하는 PWM 스위칭 방식을 이용한 조절기로서 12개의 모듈로 구성되어 있다.The satellite bus voltage regulator 202 is composed of twelve modules as a regulator using a PWM switching method that adjusts a pulse width by determining an output in a microprocessor.
버스전압조절기(202)를 구성하는 각각의 모듈에 대한 회로도는 도 4 에 보여지고 있으며 버스전압조절기(202) 모듈도 태양전지 시뮬레이터 모듈(201)과 마찬가지로 용량의 증가나 감소에 따라 모듈을 추가할 수 있다는 특징이 있다.A circuit diagram of each module constituting the bus voltage regulator 202 is shown in FIG. 4. Like the solar cell simulator module 201, the bus voltage regulator 202 module can be added as the capacity increases or decreases. It can be characterized.
밧데리 충/방전기(203) 모듈은 6개로 구성되어 있으며 양방향 컨버터를 이용하여 밧데리(208) 충전과 방전을 하나의 컨버터내에서 할 수 있도록 설계되어있으며 밧데리(208)와 직접연결되어있다.The battery charger / discharger (203) module is composed of six and is designed to charge and discharge the battery 208 in one converter using a bidirectional converter and is directly connected to the battery 208.
밧데리 충방전기(203)의 설계회로도는 도 6 에 보여지고 있다.The design circuit diagram of the battery charger 203 is shown in FIG.
전력제어장치의 원격명령 및 각 모듈에서 발생된 텔레메트리 신호(207)는 마이크로프로세서 제어기(206)에 의해 처리되며 각 모듈은 인터페이스 보드(205)를 통해 신호를 주고 받게 된다.The remote command of the power control device and the telemetry signal 207 generated in each module are processed by the microprocessor controller 206 and each module sends and receives a signal through the interface board 205.
도 3 은 본 발명의 시스템제어 및 텔레메트리 블록도로서 초기 구동시 마이크로프로세서(302)는 래치(303), EPROM(304), RAM(305)를 통해 초기화한 후 기동을 준비한다.3 is a system control and telemetry block diagram of the present invention, upon initial operation, the microprocessor 302 is initialized via a latch 303, an EPROM 304, and a RAM 305, and then ready for startup.
먼저 각 서브모듈로부터 발생된 신호를 기초로 데이터 버스라인에 연결되어있는 양방향성 버퍼(309)(310)(311)를 통해 각 서브모듈을 제어하기 위한 원격명령데이타를 보낸다.First, the remote command data for controlling each submodule is sent through the bidirectional buffers 309, 310, and 311 connected to the data bus line based on the signal generated from each submodule.
이 양방향성 버퍼(309)(310)(311)는 각 서브모듈에 대응하여 연결되어있다.The bidirectional buffers 309, 310 and 311 are connected corresponding to each submodule.
따라서 버스전압조절기(202)에 보내지는 데이터는 양방향성 버퍼(309)를 통해 버스전압조절기(202)의 서브모듈에 원격명령데이타가 보내게되고 밧데리 충/방전기(203)와 태양전지 시뮬레이터(201)도 이와 마찬가지로 양방향성 버퍼(310)(311)를 통해 원격명령데이타가 보내진다.Therefore, the data sent to the bus voltage regulator 202 is sent to the remote command data to the sub-module of the bus voltage regulator 202 through the bidirectional buffer 309, the battery charger / discharger 203 and the solar cell simulator 201 Similarly, the remote command data is transmitted through the bidirectional buffers 310 and 311.
원격명령에 의해 제어된 각 모듈의 출력은 다시 텔레메트리 회로에 의해 다시 주 제어기(206)로 궤환되어지는 것이 특징이다.The output of each module controlled by the remote command is again fed back to the main controller 206 by the telemetry circuit.
또한 원격명령은 컴퓨터(30)에서 명령값을 통신포트(301)를 통해 마이크로프로세서(302)로 전달됨으로서 이루어진다.In addition, the remote command is made by passing the command value from the computer 30 to the microprocessor 302 through the communication port 301.
예를들면 밧데리의 충전전류를 제어하기위해 C/10 혹은 C/20의 전류비를 컴퓨터(30)에서 명령하여 보내면 이 명령은 통신포트(301)를 통해마이크로프로세서(302)에 전달되고 다시 마이크로프로세서(302)는 이값을 D/A 컨버터(308)에 보내지고 비교기(307)를 통해 밧데리 충전전류비가 정해진 후 밧데리 충/방전기(203)의 스위치 제어회로에 신호가 전달되도록 되어있다.For example, in order to control the charging current of the battery, the current ratio of C / 10 or C / 20 is sent from the computer 30 to the microprocessor 302 through the communication port 301, and the micro The processor 302 sends this value to the D / A converter 308, and after the battery charge current ratio is determined through the comparator 307, a signal is transmitted to the switch control circuit of the battery charger / discharger 203.
도 4 는 본 발명의 태양전지 시뮬레이터 회로도이다.4 is a circuit diagram of a solar cell simulator of the present invention.
이 회로도는 태양전지전원을 모사하기 위해 만든 시뮬레이터 회로도로서 모듈1(401)부터 모듈12(403)까지 모두 12개로 구성되어있다.This circuit diagram is a simulator circuit diagram designed to simulate a solar cell power source. The circuit diagram is composed of 12 modules, from Module 1 (401) to Module 12 (403).
각 모듈은 별개로 사용할 수 있으며 여러개를 병렬로 구성하여 사용할 수도 있도록 모듈을 구성한 것이 특징이다.Each module can be used separately, and the module is configured so that several can be used in parallel.
태양전지 전원의 I-V 특성은 ROM 내부에 여러가지 온도 및 환경에 따른 데이터를 입력하여 필요한 I-V 특성을 선택할 수 있도록 하였으며 원격명령을 통해 제어가 가능하도록 한 것이 이 회로의 특징이다.I-V characteristic of solar cell power is to input data according to various temperature and environment inside ROM so that I-V characteristic can be selected and it can be controlled by remote command.
이 명령된 값은 Q1부터 Q7까지의 트랜지스터에 의해 하드웨어적으로 구현되며 이 트랜지스터의 베이스 신호는 마이크로프로세서(302)로부터 원격명령에 의해 전달되어진다.This commanded value is implemented in hardware by transistors Q1 through Q7 and the base signal of this transistor is passed by a remote command from the microprocessor 302.
전달된 원격신호는 A/D 컨버터(405), D/A 컨버터(406), 그리고 비교기(407)(408)(409)를 거쳐 신호가 전달된다.The transmitted remote signal is transmitted through the A / D converter 405, the D / A converter 406, and the comparators 407, 408, and 409.
또한 각 시뮬레이터의 출력값은 아날로그 Mux(402)에 전달되어진다.In addition, the output value of each simulator is transmitted to the analog mux 402.
전류센서(404)를 통해 검출된 신호는 다시 비교기(408)에 전달되어진다.The signal detected through the current sensor 404 is transmitted back to the comparator 408.
도 5 는 본 발명의 인공위성 버스전압조절기로서 모듈1(501)부터 모듈12(502)까지로 구성된 회로도이다.5 is a circuit diagram of module 1 (501) to module 12 (502) as the satellite bus voltage regulator of the present invention.
모듈1에서 버스전압조절기의 스위치 제어는 마이크로프로세서 명령에 의해 이루어지며 마이크로프로세서는 항상 부하와 입력전원을 비교한다.In module 1, the switch control of the bus voltage regulator is accomplished by a microprocessor command, which always compares the load with the input power.
이때 입력전력량과 부하에서 요구하는 전력량의 차가 이 션트스위치를 통하여 션트되며 션트시 각 모듈에서 제어할 수 있는 전력량을 넘어서면 션트스위치는 항상 온된다.At this time, the difference between the input power and the amount of power required by the load is shunted through this shunt switch. When the shunt exceeds the amount of power that can be controlled by each module, the shunt switch is always on.
그리고 만약 12개의 스위치중 부하에서 요구되는 스위치의 용량이 7번째 모듈의 용량까지 요구된다면 해당되는 모듈은 PWM(펄스폭조절방식)방식에 의해 온/오프 제어되는 것이 이 회로의 주요한 특징이다.And if the capacity of the switch among the 12 switches is required up to the capacity of the 7th module, it is the main feature of the circuit that the corresponding module is controlled on / off by PWM (pulse width control method).
제어회로의 특징을 살펴보면, 먼저 마이크로프로세서로부터 명령신호가 전달되면 제어회로(506)에 의해 스위치가 제어되며 이때 과전류 발생을 방지하기 위해 스위치의 하단에 저항을 연결하여 스위치에 흐르는 전류를 검출하여 비교기(504)(505)를 통해 항상 체크한다.Looking at the characteristics of the control circuit, when the command signal is transmitted from the microprocessor, the switch is controlled by the control circuit 506. At this time, a resistor is connected to the lower end of the switch to detect an electric current flowing through the switch to prevent the occurrence of overcurrent. Always check through 504 and 505.
과전류가 발생시 제어회로에 의해 릴레이(503)를 차단된다.When the overcurrent occurs, the relay 503 is cut off by the control circuit.
회로가 차단되면 이회로를 통해 전원이 부하로 공급되지 않게 되어 회로를 보호하게되는 것이 또하나의 특징이다.Another feature is that when the circuit is cut off, power is not supplied to the load through the circuit, thus protecting the circuit.
회로의 정상동작을 항상 체크하기 위해 전압신호를 피이드백하여 텔레메트리 회로에 보내지게 된다.The voltage signal is fed back to the telemetry circuit to always check the normal operation of the circuit.
도 6 은 본 발명의 인공위성 밧데리 충/방전기로서 모듈1(601)로부터 모듈6(602)까지로 구성되어있다.6 is a satellite battery charger / discharger of the present invention, which is composed of Module 1 (601) to Module 6 (602).
먼저 원격명령을 통해 밧데리 충전전류비를 명령하면 이 명령값과 컨버터의출력단에서 검출된 출력값이 비교기(609)를 통해 비교되어진다.First, when the battery charge current ratio is commanded through the remote command, the command value and the output value detected at the output terminal of the converter are compared through the comparator 609.
이 값은 삼각파발생회로(610)와 다시 비교되어 펄스폭 조절이 되어 스위치 제어회로(607)에 인가되어진다.This value is compared with the triangular wave generating circuit 610 again to adjust the pulse width and is applied to the switch control circuit 607.
스위치 제어회로에서는 밧데리 충전과 밧데리 방전을 결정하는 원격명령에 의해 제어되며 이값은 스위치 구동회로(604)에 전달되어진다.The switch control circuit is controlled by a remote command for determining battery charge and battery discharge, and this value is transmitted to the switch drive circuit 604.
밧데리 충전시 Q9를 스위치 온/오프하여 밧데리 충전기로서 동작하며, 방전시 Q10를 스위치 온/오프하는 동작을 하여 밧데리 방전기로서 동작한다.When the battery is charged, it operates as a battery charger by switching on / off Q9 and operating as a battery discharger by switching on / off the Q10 when discharging.
따라서 하나의 컨버터내에서 두 개의 스위치를 이용하여 충전과 방전을 할 수 있다는 것이 이회로의 특징이다.Therefore, this circuit features charging and discharging using two switches in one converter.
밧데리 충전 및 방전시 밧데리에 흐르는 전류값은 전류센서(605)를 통해 얻어지며 이값은 아날로그 Mux(603)에 모여져 다시 주제어회로로 전달되어진다.During battery charging and discharging, the current value flowing through the battery is obtained through the current sensor 605, and this value is collected in the analog mux 603 and then transferred back to the main control circuit.
또한 과도한 전류가 밧데리에 전달되어 밧데리에 심각한 손상을 주는 것을 방지하기 위해 밧데리 입력단에 휴즈(606)가 설치되어있다.In addition, a fuse 606 is installed at the battery input terminal to prevent excessive current from being transmitted to the battery and seriously damaging the battery.
본 발명은 국내의 인공위성 전력제어장치를 연구하는 연구기관(산업체, 대학 포함)등에서 태양전지전원 특성실험, 전력제어시험, 원격명령시험 및 타서브시스템과 연계한 모의실험을 위한 시뮬레이터로 활용할 수 있는 장점이 있다.The present invention can be utilized as a simulator for solar cell power characteristic test, power control test, remote command test and simulation in connection with other sub-systems in research institutes (including industrial companies and universities) researching satellite power control devices in Korea. There is this.
현재 국내에서는 인공위성의 전력제어관련 모의실험을 위한 하드웨어 장치가 충분하지 못할 뿐 아니라 미국등 선진국에서 제작하는 태양전지 시뮬레이터와 같은 부분적인 시험장치를 모두 대치할 수 있을뿐 아니라 스위칭 방식을 갖는 진보된 방식의 제어회로를 발명하여 앞으로 위성 설계 및 제작에 적용하여 탑재가 가능할 뿐만아니라 지상에서 실시하는 모의시험을 위한 시험장치로서 제공할 수 있다는 장점이 있다.At present, there are not enough hardware devices for the simulation of satellite power control in Korea, and it is possible to replace all the partial test equipments such as solar cell simulators made by advanced countries such as the US, and to adopt the advanced method with switching method. By inventing the control circuit of the present invention, it can be applied to satellite design and fabrication in the future, and it can be provided as a test apparatus for simulation tests conducted on the ground.
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