KR100905130B1 - Solar Array Simulator for Small Satellite and method thereof - Google Patents
Solar Array Simulator for Small Satellite and method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100905130B1 KR100905130B1 KR1020060137053A KR20060137053A KR100905130B1 KR 100905130 B1 KR100905130 B1 KR 100905130B1 KR 1020060137053 A KR1020060137053 A KR 1020060137053A KR 20060137053 A KR20060137053 A KR 20060137053A KR 100905130 B1 KR100905130 B1 KR 100905130B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar panel
- voltage
- simulation
- power
- output power
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 136
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
- H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
- B64G1/44—Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays
- B64G1/443—Photovoltaic cell arrays
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/48—Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators
- G06G7/62—Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators for electric systems or apparatus
- G06G7/63—Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators for electric systems or apparatus for power apparatus, e.g. motors, or supply distribution networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
본 발명은 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 소형 인공위성의 시스템으로 전력을 공급하는 전력 공급부, 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터가 저장되는 저장부 및 저장부로부터 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터를 읽어 들여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하고 상기 생성된 전류―전압 모사 데이터에 따라 제어 전압을 상기 전력 공급부로 출력하도록 제어하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus and method for simulating a solar panel output power for a small satellite, and a simulation result for a power supply unit and a solar panel for supplying power to a system of a small satellite according to the present invention. The simulation condition data for the solar panel is read from the storage unit and the storage unit where the data is stored to generate current-voltage simulation data of the solar panel output power, and control voltage is transferred to the power supply unit according to the generated current-voltage simulation data. It characterized in that it comprises a power control unit for controlling to output.
소형 인공위성, 태양전지판, 출력전력, 모사, 시뮬레이션 Small satellites, solar panels, output power, simulation, simulation
Description
도 1 은 일반적인 태양전지판의 출력전력의 전류(I)―전압(V) 특성 곡선에 관한 예시도,1 is an illustration of the current (I)-voltage (V) characteristic curve of the output power of a typical solar panel;
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 구성 블록도,2 is a block diagram of a small satellite solar panel output power simulation apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3 은 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 전력 공급부의 블록도,3 is a block diagram of a power supply unit of a small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention,
도 4 는 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 전류 조정부의 회로도,4 is a circuit diagram of a current adjustment unit of a small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention,
도 5 는 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 화면 표시 예시도,5 is an exemplary screen display of a small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention,
도 6 은 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 태양전지판 출력전력 모사 방법에 관한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method for simulating a solar panel output power of a solar panel output power simulating device for a small satellite according to the present invention.
본 발명은 소형 인공위성의 시스템 전력 성능을 검증하기 위해 소형 인공위성용 태양전지판의 출력전력을 모사(模寫)하는 장치 및 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치에서 실행되는 태양전지판 출력전력 모사방법에 관한 것이다. The present invention relates to a device for simulating the output power of a small satellite solar panel to verify the system power performance of a small satellite and a solar panel output power simulation method performed in a small satellite solar panel output power simulation apparatus. will be.
태양전지판 출력전력 모사장치는 통상적으로 소형 인공위성의 서브시스템 및 시스템 수준의 장비 테스트 항목 중 전력계의 성능을 검증하기 위하여 소형 인공위성용 태양전지판에서 출력되는 전력의 전류(I)―전압(V) 데이터를 모사(模寫)하는 장비이다. The solar panel output power generator typically uses the current (I) -voltage (V) data of the power output from the small satellite solar panel to verify the performance of the power meter among the subsystems and system-level equipment test items of the small satellite. It is the equipment to simulate.
현재, 태양전지판 출력전력 모사장치는 몇몇 계측 장비 업체에서 상용으로 판매하고 있으나, 대부분 중대형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치이다. 또한 기존의 태양전지판 출력전력 모사장치들은 상용 장비인 만큼 다양한 기능과 높은 출력 정밀도를 가지고 있으나 보통 400W 이상의 고출력일 뿐만 아니라 수천만 원에서 수억 원에 달하는 고가의 장비이다. 이에 따라 저비용의 소형 인공위성을 개발하고자 하는데 있어서 태양전지판 출력전력 모사장치의 구입과 사용은 큰 부담으로 작용하게 된다. Currently, solar panel output power simplicity is commercially available from several measurement equipment companies, but most of the solar panel output power simulation device for medium and large satellites. In addition, conventional solar panel output power simulation devices have various functions and high output precision as they are commercial equipment, but they are not only high power of 400W or more, but also expensive equipment ranging from tens of millions to hundreds of millions of won. Accordingly, in order to develop a low-cost small satellite, the purchase and use of a solar panel output power simulation apparatus is a big burden.
이러한 점을 해결하고자 본 출원 발명자들은 비록 상용 장비만큼의 기능이나 정밀도를 가지지 못하더라도 연구실 수준에서 사용할 수 있는 태양전지판 출력전력 모사장치의 개발의 필요성을 갖게 되었다.In order to solve this problem, the inventors of the present application have a need to develop a solar panel output power simulation apparatus that can be used at the laboratory level even though it does not have the same function or precision as commercial equipment.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 설계 및 제작이 간편한 소형 인공위성용 태양전지판의 출력전력을 모사(模寫)하는 장치 를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed in the background as described above, and an object of the present invention is to provide an apparatus for simulating the output power of a solar panel for a small satellite easy to design and manufacture.
본 발명의 다른 목적은 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치에서 실행되는 태양전지판 출력전력 모사방법에 관한 것이다.Another object of the present invention relates to a solar panel output power simulation method implemented in a small satellite solar panel output power simulation apparatus.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는, 소형 인공위성의 시스템으로 전력을 공급하는 전력 공급부, 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터가 저장되는 저장부 및 저장부로부터 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터를 읽어 들여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하고 상기 생성된 전류―전압 모사 데이터에 따라 제어 전압을 상기 전력 공급부로 출력하도록 제어하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a small satellite solar panel output power simulation device according to an aspect of the present invention includes a power supply unit for supplying power to a system of a small satellite, a storage unit for storing simulation condition data for a solar panel, and a storage unit And a power controller configured to read simulation condition data of the solar panel from the unit to generate current-voltage simulation data of the solar panel output power and to output a control voltage to the power supply according to the generated current-voltage simulation data. Characterized in that.
이와 같은 양상에 따른 본 발명의 일 양상에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 소형 인공위성의 시스템으로 전력을 공급하는 전력 공급부, 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터가 저장되는 저장부, 상기 전력 공급부로 제어 전압을 출력하도록 제어하는 전력 제어부를 포함하여 구현됨으로서, 연구실이나 실험실 수준에서 충분히 사용 가능하다. According to an aspect of the present invention, a small satellite solar panel output power simulating device according to an aspect of the present invention includes a power supply unit for supplying power to a system of a small satellite, a storage unit for storing simulation condition data for the solar panel, and the power supply unit. It is implemented by including a power control unit to control the output of the control voltage to the furnace, it can be sufficiently used at the laboratory or laboratory level.
본 발명의 부가적인 양상에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는, 전력 제어부가 전력 공급부로부터 피드-백(feed-back)되는 부하 전류(I) 및 부하 전압(V)과 상기 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 비교하여 그 차이가 임계값보다 큰 경우 새로운 제어 전압을 산출하여 전력 공급부로 출 력하는 것을 특징으로 한다.The small satellite solar panel output power simulating value according to an additional aspect of the present invention includes a load current (I) and a load voltage (V) to which a power control unit is fed back from a power supply and the solar panel output. Comparing the current-voltage simulation data of the power, if the difference is larger than the threshold value, it is characterized by calculating a new control voltage and outputting it to the power supply.
이와 같은 양상에 따른 본 발명의 일 양상에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 부하 전류(I) 및 부하 전압(V)을 피드-백(feed-back) 하여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 만족하도록 제어할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a small satellite solar panel output power simplicity according to an aspect of the present invention feeds back a load current (I) and a load voltage (V), thereby providing a current of the solar panel output power. It can be controlled to satisfy the voltage simulation data.
본 발명의 다른 양상에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치에서 실행되는 태양전지판 출력전력 모사방법은, 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터를 상기 저장부로부터 읽어 들이는 단계, 상기 읽어 들인 시뮬레이션 조건 데이터를 이용하여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하는 단계 및 상기 전류―전압 모사 데이터에 따라 제어 전압을 전력 공급부로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a solar panel output power simulation method performed in a small satellite solar panel output power simulation apparatus includes the steps of: reading simulation condition data for a solar panel from the storage unit; Generating current-voltage simulation data of the solar panel output power by using and outputting a control voltage to the power supply according to the current-voltage simulation data.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 후술하는 실시예를 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and further aspects of the present invention will become apparent from the following examples. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.
도 1 은 일반적인 태양전지판의 출력전력의 전류(I)―전압(V) 특성 곡선에 관한 예시도이다. 1 is an exemplary view of a current (I)-voltage (V) characteristic curve of the output power of a typical solar panel.
도시한 바와 같이 일반적인 태양전지판은 정전압, 정전류원이 아니며 전력의 전압에 따라 비선형적인 전류 특성을 보이는 전력원이다. 또한, 태양전지판의 출력전력의 전류(I)―전압(V) 특성 곡선들(①, ②, ③)은 태양전지판의 온도와 태양광의 입사각에 따라 다르다. As shown in the drawing, a general solar panel is not a constant voltage or a constant current source, but a power source that exhibits nonlinear current characteristics according to the voltage of the power. Also, the current (I) -voltage (V) characteristic curves (①, ②, ③) of the output power of the solar panel depend on the temperature of the solar panel and the incident angle of sunlight.
본 발명의 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 도 1의 태양전지판의 전류(I)―전압(V) 특성 곡선을 올바르게 모사하기 위해 태양전지판의 전류(I)―전압(V) 특성 곡선에 대한 수학적인 모델을 사용한다. 또한, 수학적인 모델을 이용하여 부하의 전력 사항을 측정하여 요구되는 조건에 맞도록 출력전력을 제어할 수 있도록 구현된다.In order to correctly simulate the current (I) -voltage (V) characteristic curve of the solar panel of FIG. 1, the small satellite solar panel output power simulation apparatus of the present invention is applied to the current (I) -voltage (V) characteristic curve of the solar panel. Use mathematical models for In addition, by using a mathematical model to measure the power of the load is implemented to control the output power to meet the required conditions.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 구성 블록도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 전력 공급부의 블록도이다.2 is a block diagram of a small satellite solar panel output power simulation apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a block diagram of the power supply of the small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이 일 실시예에 있어서, 본 발명의 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치(200)는 저장부(250), 전력공급부(260) 및 제어부(270)를 포함하여 구현될 수 있다. As shown in FIG. 2, the small satellite solar panel output power simulation apparatus 200 of the present invention includes a storage unit 250, a power supply unit 260, and a control unit 270. Can be.
저장부(250)는 실행 프로그램과 관련 데이터가 저장되는 것으로, 바람직하게는 수 메가 비트의 용량을 갖는 SRAM(static random access memory)과 수 십 메가 비트의 용량을 가지는 플래쉬 저장부(flash memory)가 하나의 칩으로 구현될 수 있다. 바람직하게는 저장부(250)는 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터가 저장될 수 있다. 여기서, 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터는 태양전지판의 전력 특성, 온도, 태양광의 입사각도를 포함한다. 또한 태양전지판의 전력 특성은 단락 전류, 개방 전압, 최대 전력점에서의 전류, 전압을 포함한다.The storage unit 250 stores an executable program and related data. Preferably, the storage unit 250 includes a static random access memory (SRAM) having a capacity of several megabits and a flash memory having a capacity of several tens of megabits. It can be implemented in one chip. Preferably, the storage unit 250 may store the simulation condition data for the solar panel. Here, the simulation condition data for the solar panel includes the power characteristics of the solar panel, the temperature, the incident angle of the sunlight. The power characteristics of solar panels also include short circuit current, open voltage, current at maximum power point, and voltage.
전력공급부(260)는 태양전지판의 전류-전압 모사 데이터를 따르는 전력을 소형 인공위성의 시스템, 즉 부하(Load)(100)에 공급해 준다. 이하, 도 3 을 참조하 여 전력공급부(260)의 구성 및 작동에 대한 설명을 하기로 한다. The power supply unit 260 supplies the power according to the current-voltage simulation data of the solar panel to the system of the small satellite, that is, the
도 3 을 참조하면, 전력공급부(260)는 소형 인공위성의 시스템으로 전력을 공급하는 전원전압 공급부(261), 전원전압 공급부(261)로부터 입력되는 전압을 전력 제어부(271)로부터 입력되는 제어 전압으로 변환하는 전압 변환부(262) 및 전류 조정부(263)를 포함하여 구현될 수 있다. Referring to FIG. 3, the power supply unit 260 may convert a voltage input from a power supply voltage supply unit 261 and a power supply voltage supply unit 261 to supply power to a system of a small satellite as a control voltage input from the power control unit 271. It may be implemented to include a
전원전압 공급부(261)는 예컨대 20V―30V의 전원전압을 출력하는 통상적인 DC 파워 서플라이로 구현될 수 있다. 전압 변환부(262)는 전원전압 공급부(261)로부터 입력되는 전압을 승압시켜 출력하되, 출력 전압을 피드-백(feed-back)하여 고정된 전압, 예를 들어 55V를 출력하는 제1 DC-DC 변환기와 제1 DC-DC 변환기로부터 입력되는 전압을 전력 제어부(271)로부터 입력되는 제어 전압(Vcon1)으로 강압하여 출력하는 제2 DC-DC 변환기를 포함하여 구현될 수 있다. 전류 조정부(263)는 전력 제어부(271)로부터 입력되는 제어 전압(Vcon2)에 따라 전류를 부하(Load)(100)로 출력한다. The power supply voltage supply 261 may be implemented with a conventional DC power supply for outputting a power supply voltage of, for example, 20V-30V. The
다시, 도 2를 참조하여 설명하면, 제어부(270)는 자체에 롬과 램과 주변장치가 집적된 마이크로프로세서로 구현되는 것이 바람직하다. 도시한 바와 같이 제어부(270)는 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터를 저장부(250)로부터 읽어 들여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하고, 상기 생성된 전류―전압 모사 데이터에 따라 전력 공급부(260)로 제어 전압을 출력하는 전력 제어부(271)를 포함하여 구현된다. Referring again to FIG. 2, the controller 270 may be implemented as a microprocessor in which a ROM, a RAM, and a peripheral device are integrated therein. As shown, the control unit 270 reads simulation condition data for the solar panel from the storage unit 250 to generate current-voltage simulation data of the solar panel output power, and generates electric power according to the generated current-voltage simulation data. It is implemented by including a power control unit 271 for outputting a control voltage to the supply unit 260.
일 실시예에 있어서, 전력 제어부(271)는 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터로부터 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하기 위해 수학적 모델이 필요하다. 본 명세서에서 수학적 모델은 'Solar Cell Array Design Handbook' 에서 제안하는 모델 중 하나를 인용하였으며, 아래 수학식 1을 따른다.In one embodiment, the power control unit 271 needs a mathematical model to generate current-voltage simulation data of the solar panel output power from the simulation condition data for the solar panel. In this specification, the mathematical model cited one of the models proposed by the 'Solar Cell Array Design Handbook', and the following
여기서 I는 부하전압에 따른 생성 전류이며 V는 부하전압, Isc는 단락 전류, Voc는 개방 전압, Imp와 Vmp는 각각 최대 전력점에서의 전류와 전압이다. Where I is the generated current according to the load voltage, V is the load voltage, I sc is the short circuit current, V oc is the open voltage, and I mp and V mp are the current and voltage at the maximum power point, respectively.
그런데 단락 전류(Isc), 개방 전압(Voc), 최대 전력점에서의 전류(Imp), 최대 전력점에서의 전압(Vmp)은 예를 들어, 인공위성이 궤도상에 있을 때 인공위성의 자세나 궤도상의 위치에 따라 수시로 변하게 된다. 따라서 본 발명의 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 이 같은 영향을 고려하여 출력 전력을 모사해야 한다. 수학식 1을 따르는 수학적 모델에 태양전지판의 온도와 태양광 입사각에 의한 영향을 포함시키기 위해서는 각 변수 단락 전류(Isc), 개방 전압(Voc), 최대 전 력점에서의 전류(Imp), 최대 전력점에서의 전압(Vmp)의 값을 변화시켜야 한다. 각 지점의 온도에 의한 변화는 선형적이며 대부분의 태양전지판 데이터시트에 온도 계수가 명시되어 있다. 태양광 입사각에 따른 개방 전압(Voc)과 단락 전류(Isc)는 정확한 데이터가 명시되어 있지는 않지만, 개방 전압(Voc)의 경우 태양 입사 강도의 로그값에, 단락 전류(Isc)의 경우 태양 입사각에 직접 비례한다고 알려져 있다. 이 사실을 최대 전력점에서의 전류(Imp), 최대 전력점에서의 전압(Vmp)에 확장시키면 최종적으로 아래와 같은 태양전지판 특성 지점에 대한 수학식 2를 얻을 수 있다. However, the short-circuit current (I sc ), the open voltage (V oc ), the current at the maximum power point (I mp ) and the voltage at the maximum power point (V mp ) are, for example, when the satellite is in orbit. It will change from time to time, depending on your position or position on the track. Therefore, the output power replica of the small satellite panel of the present invention should be simulated in consideration of such effects. In order to include the effects of solar panel temperature and solar incident angle in the mathematical model according to
여기서 하첨자 0은 기준 조건(28℃, 1353 W/m2)을 뜻하며 α는 전압에 대한 온도계수, β는 전류에 대한 온도 계수, T는 태양전지판의 온도, G는 태양광 입사 강도이다. 전력 제어부(271)는 태양전지판의 온도와 태양 입사각 정보를 이용하여 태양전지판의 특성 지점에 대한 보정을 수행하고 그 보정 데이터를 전류(I)―전압(V) 곡선 모델에 적용하여 현 부하 상황에 요구되는 태양전지판의 출력 전력을 모사하게 된다.Where
본 발명의 부가적인 특징적인 양상에 따르면, 전력 제어부(271)는 전력 공급부(260)로부터 피드-백(feed-back)되는 부하 전류(I) 및 부하 전압(V)과 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 비교하여 그 차이가 임계값보다 큰 경우 새로운 제어 전압을 산출하여 전력 제어부(271)로 출력하도록 구현될 수 있다. 도 3 을 참조하면, 전력 제어부(271)는 부하(Load)(100)의 고측면(High Side) 전압(VL+)과 저측면(Low Side) 전압(VL-)을 입력받아 부하 전압(VL)를 측정하고, 전류 조정기(263)로부터 부하 전류(IL)에 해당하는 전압(VI)을 입력받아 부하 전류(IL)를 측정할 수 있다. 또한, 전력 제어부(271)는 전력 공급부(260)로 제어 전압 VCON1, 제어 전압 VCON2를 출력한다.According to an additional characteristic aspect of the present invention, the power control unit 271 includes a load current I and a load voltage V and a current of the solar panel output power that are fed back from the power supply unit 260. The voltage simulation data may be compared to calculate a new control voltage and output to the power controller 271 when the difference is greater than the threshold value. Referring to FIG. 3, the power controller 271 receives a high side voltage V L + and a low side voltage V L − of a
본 발명의 추가적인 특징적인 양상에 따르면 본 발명의 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치(200)는 사용자로부터 데이터 및 조작명령을 입력 받는 조작부(210), 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 동작 상태를 표시하는 표시부(220), 조작부(210)로터 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터를 입력받아 저장부(250)에 저장하는 데이터 처리부(272)를 더 포함하여 구현될 수 있다. 이에 따라 사용자는 시뮬레이션 조건 데이터를 직접 수정할 수 있고, 원하는 기능의 추가를 간편하게 수행할 수 있다.According to a further characteristic aspect of the present invention, the small satellite solar panel output power simulation apparatus 200 according to the present invention operates an operation unit 210 for receiving data and an operation command from a user, and operation of the small satellite solar panel output power simulation apparatus. The display unit 220 displaying a state and the operation unit 210 may further include a data processing unit 272 which receives simulation condition data for the solar panel from the storage unit 250. This allows the user to directly modify the simulation condition data and to easily add the desired functions.
또한, 도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치(200)는 인터넷을 통해 다른 외부장치와 데이터 통신을 지원하는 통신부(230)와 광 디스크, 착탈식 외장형 메모리카드와 같은 외부저장매체와 데이터 를 교환하는 외부매체 인터페이스부(240)를 포함하여 구현될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 2, the small satellite solar panel output power simulation apparatus 200 of the present invention includes a communication unit 230, an optical disk, and a removable external memory card that support data communication with other external devices through the Internet. It may be implemented including an external medium interface unit 240 for exchanging data with an external storage medium such as.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치(200)는 통상적으로 주지된 개인용 PC와, 전력 공급 장치와, 마이크로 컨트롤러, 아날로그 디지털 변환기 및 디지털 아날로그 변환기를 포함하여 개인용 PC와 전력 공급 장치 간의 인터페이스를 담당하는 제어 회로 장치로 구현될 수 있다. In one embodiment, the small satellite solar panel output power simulation apparatus 200 of the present invention typically includes a personal PC including a well-known personal PC, a power supply device, a microcontroller, an analog digital converter, and a digital analog converter. And a control circuit device that is responsible for the interface between the power supply.
여기서, 아날로그 디지털 변환기는 SPI 통신 방식을 사용하는 4채널 MCP3204 아날로그 디지털 변환기로 구현되며, 디지털 아날로그 변환기는 SPI 통신을 사용하는 2채널 MCP4922로 구현될 수 있다. 이 두 가지 소자는 동작을 위한 주변 회로가 간단하며 구입 또는 샘플 신청을 통해서 저렴하고 손쉽게 구할 수 있다. 마이크로 컨트롤러는 RS-232 직렬 통신을 지원하고 SPI 통신으로 A/D, D/A 변환기를 제어하도록 구현되는 것이 바람직하다. Here, the analog-to-digital converter may be implemented as a four-channel MCP3204 analog digital converter using the SPI communication method, the digital-to-analog converter may be implemented as a two-channel MCP4922 using SPI communication. Both devices have simple peripheral circuitry for operation and are inexpensive and easy to obtain through purchase or sample application. The microcontroller is preferably implemented to support RS-232 serial communication and to control A / D and D / A converters with SPI communication.
도 4 는 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 전류 조정부의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a current adjustment unit of a small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention.
도시한 바와 같이, 전류 조정부는 연산 증폭기(410), 모스 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)(420), 저항(RS)(430)으로 구성되는 가장 간단한 형태로 설계하였다. 모스 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)(420)를 통해 흐르는 부하전류 IL은 저항(RS)(430)을 통과하며 VIL의 전위차를 발생시킨다. 이때 연산 증폭기(410)를 통해 VIL은 제어 전압 VCON2와 같아야 한다. 전류 조정부는 부하 전류 IL을 전력 제어부(도2의 271)로 전송하여 전력 제어부(도2의 271)로부터 제어 전압 VCON2 를 입력받는다. As shown, the current regulator is designed in the simplest form consisting of an
도 5 는 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 화면 표시 예시도이다.5 is an exemplary view showing a screen of the small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention.
도시한 바와 같이, 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 태양전지판의 전력 특성 입력창(510), 온도계수 입력창(520), 태양전지판의 온도 및 태양광 입사각 데이터 파일의 저장 주소를 입력할 수 있는 입력창(530)과 현재 상태 알림창(540)을 화면에 표시할 수 있다.As shown, the small satellite solar panel output power simulation device inputs the power
도 6 은 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 태양전지판 출력전력 모사 방법에 관한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method for simulating a solar panel output power of a solar panel output power simulating device for a small satellite according to the present invention.
본 실시예에서 태양전지판 출력전력 모사장치는 소형 인공위성의 시스템으로 전력을 공급하는 전력 공급부, 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터가 저장되는 저장부, 전력 공급부로 제어 전압을 출력하도록 제어하는 전력 제어부를 포함하여 구현되는 것으로 가정한다.In this embodiment, the solar panel output power simulating device includes a power supply unit for supplying power to a system of a small satellite, a storage unit for storing simulation condition data for the solar panel, and a power control unit for controlling the control voltage to be output to the power supply unit. It is assumed to be implemented.
이하, 도 6을 참조하여 설명하면, 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 태양전지판 출력전력 모사 방법은, 전력제어부가 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터를 저장부로부터 읽어 들이는 단계(S601)와 상기 읽어 들인 시뮬레이션 조건 데이터를 이용하여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하는 단계(S602)와, 상기 전류―전압 모 사 데이터에 따라 제어 전압을 전력 공급부로 출력하는 단계(S603)를 포함하여 구현될 수 있다. Hereinafter, referring to FIG. 6, in one embodiment, in the solar panel output power simulation method of the small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention, the power control unit stores simulation condition data for the solar panel. Generating a current-voltage simulation data of the solar panel output power using the step S601 read from the unit and the simulation condition data read (S602), and a control voltage according to the current-voltage simulation data. Output to the power supply unit (S603) can be implemented.
전력제어부가 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터를 상기 저장부로부터 읽어 들이는 단계(S601)에서 태양전지판에 대한 시뮬레이션 조건 데이터는 태양전지판의 전력 특성, 온도, 태양광의 입사각도를 포함하며, 태양전지판의 전력 특성은 단락 전류, 개방 전압, 최대 전력점에서의 전류, 전압을 포함한다.In step (S601) in which the power control unit reads simulation condition data for the solar panel from the storage unit, the simulation condition data for the solar panel includes power characteristics of the solar panel, temperature, angle of incidence of sunlight, and the like. Power characteristics include short circuit current, open voltage, current at maximum power point, and voltage.
한편, 전력제어부가 시뮬레이션 조건 데이터를 이용하여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하는 단계(S602)는 전술한 수학식 1에 따른 계산을 수행하여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하도록 구현될 수 있고, 전술한 수학식 2에 따른 계산을 수행하여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 생성하도록 구현될 수 있다. On the other hand, the step of the power control unit to generate the current-voltage simulation data of the solar panel output power using the simulation condition data (S602) by performing the calculation according to the above equation (1) the current-voltage simulation data of the solar panel output power It may be implemented to generate a, and may be implemented to generate the current-voltage simulation data of the solar panel output power by performing the calculation according to the above equation (2).
본 발명의 추가적인 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 태양전지판 출력전력 모사 방법은, 전력제어부가 전력 공급부로부터 피드-백(feed-back)되는 부하 전류(I) 및 부하 전압(V)을 입력 받는 단계(S604)와 상기 입력 받은 부하 전류(I) 및 부하 전압(V)과 상기 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 비교하여(S605) 그 차이가 임계값보다 큰지 확인하는 단계(S606) 및 확인 결과 차이값이 임계값보다 큰 경우 새로운 제어 전압을 산출하여 전력 공급부로 출력하는 단계(S607)를 더 포함하여 구현될 수 있다.In a further embodiment of the present invention, the solar panel output power simulation method of the small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention, the load current (I) that the power control unit is fed back from the power supply (I) ) And the load voltage (V) is input (S604) and the received load current (I) and load voltage (V) and the current-voltage simulation data of the solar panel output power are compared (S605). The method may further include a step (S606) of checking whether it is greater than the threshold value and a step (S607) of calculating and outputting a new control voltage to the power supply unit when the difference is greater than the threshold value.
이에 따라 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 부하 전류(I) 및 부하 전압(V)을 피드-백(feed-back) 하여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모 사 데이터를 만족하도록 제어할 수 있다.Accordingly, the small satellite solar panel output power simulator can be controlled to satisfy the current-voltage simulation data of the solar panel output power by feeding back the load current (I) and the load voltage (V). have.
본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치의 태양전지판 출력전력 모사 방법은, 전력제어부가 S606 단계의 확인 결과 차이값이 임계값보다 작은 경우 시스템 종료 신호가 입력되었는지를 확인하여(S608), 시스템 종료신호가 입력되지 않았으면 리셋 플래그가 1인지를 확인하는 단계(S609)를 포함할 수 있다. 여기서, 전력제어부는 예컨대 현재 시뮬레이션 조건 데이터에 대한 태양전지판 출력전력 모사 테스트가 종료하고 다른 시뮬레이션 조건 데이터에 대한 태양전지판 출력전력 모사 테스트를 실행하는 경우 리셋 플래그를 1로 처리한다. 전력제어부는 리셋 플래그가 1이 아닌 경우, 전류―전압 모사 데이터에 따라 제어 전압을 전력 공급부로 출력하는 단계(S603)를 반복 수행하고, 리셋 플래그가 1인 경우, 모든 단계를 반복 수행한다. 한편, 전력제어부는 시스템 종료 신호가 입력되었다면 시스템을 종료한다.In the solar panel output power simulation method of the small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention, if the difference value is smaller than the threshold value as a result of the check in step S606 (S608) If the system shutdown signal is not input, the method may include checking whether the reset flag is 1 (S609). Here, the power control unit processes the reset flag as 1 when, for example, the solar panel output power simulation test for the current simulation condition data ends and the solar panel output power simulation test for the other simulation condition data is executed. If the reset flag is not 1, the power controller repeatedly performs step S603 of outputting the control voltage to the power supply unit according to the current-voltage simulation data, and if the reset flag is 1, repeats all steps. On the other hand, the power control unit terminates the system if a system shutdown signal is input.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 저렴하고 쉽게 제작할 수 있도록 구현되어 연구실이나 실험실 수준에서 충분히 사용 가능한 유용한 효과가 있다. As described above, a small satellite solar panel output power simplicity according to the present invention is implemented to be cheap and easy to manufacture has a useful effect that can be used sufficiently at the laboratory or laboratory level.
또한, 본 발명에 따른 소형 인공위성용 태양전지판 출력전력 모사장치는 부하 전류(I) 및 부하 전압(V)을 피드-백(feed-back) 하여 태양전지판 출력전력의 전류―전압 모사 데이터를 만족하도록 제어할 수 있는 유용한 효과가 있다. In addition, the small satellite solar panel output power simulation apparatus according to the present invention feed-back the load current (I) and the load voltage (V) to satisfy the current-voltage simulation data of the solar panel output power. There is a useful effect to control.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지 만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다라는 것은 명백하다. 따라서, 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Therefore, it should be interpreted by the claims described to include many such variations.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060137053A KR100905130B1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Solar Array Simulator for Small Satellite and method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060137053A KR100905130B1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Solar Array Simulator for Small Satellite and method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080061886A KR20080061886A (en) | 2008-07-03 |
KR100905130B1 true KR100905130B1 (en) | 2009-06-30 |
Family
ID=39814085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060137053A KR100905130B1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Solar Array Simulator for Small Satellite and method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100905130B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101127898B1 (en) | 2011-12-19 | 2012-03-21 | 국방과학연구소 | Cell based battery system emulator |
KR101525208B1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-04 | 한국항공우주연구원 | Validation device for power supplying and monitoring apparatus of satelite) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101687202B1 (en) | 2015-01-28 | 2016-12-16 | 한국항공우주연구원 | Interface Apparatus of Electrical Ground Support Equipment |
CN108647008B (en) * | 2018-04-27 | 2020-09-25 | 北京航空航天大学 | Artificial intelligent writing method for source code of motion-coupled digital satellite power supply subsystem |
KR102168949B1 (en) | 2018-11-28 | 2020-10-22 | 한국항공우주연구원 | Solar Array Simulator And Self-Validation Method Thereof |
CN109921469B (en) * | 2019-04-16 | 2019-11-22 | 华北电力大学(保定) | A kind of parallel network power generation semi-matter simulating system |
CN117318162B (en) * | 2023-11-29 | 2024-03-19 | 深圳鹏城新能科技有限公司 | MPPT optimization method, system and medium based on household energy storage inverter |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03200606A (en) * | 1989-12-28 | 1991-09-02 | Nkk Corp | Blended coal moisture content reducing method |
JPH07234716A (en) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Toshiba Corp | Solar power generation simulation device |
KR970013433A (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-29 | 배순훈 | Solar cell power supply |
KR19990084671A (en) * | 1998-05-04 | 1999-12-06 | 이계철 | Satellite Power Control Simulator |
JP2003069057A (en) | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Nisshinbo Ind Inc | Solar simulator for measuring solar battery |
-
2006
- 2006-12-28 KR KR1020060137053A patent/KR100905130B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03200606A (en) * | 1989-12-28 | 1991-09-02 | Nkk Corp | Blended coal moisture content reducing method |
JPH07234716A (en) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Toshiba Corp | Solar power generation simulation device |
KR970013433A (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-29 | 배순훈 | Solar cell power supply |
KR19990084671A (en) * | 1998-05-04 | 1999-12-06 | 이계철 | Satellite Power Control Simulator |
JP2003069057A (en) | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Nisshinbo Ind Inc | Solar simulator for measuring solar battery |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
논문(A) : 인공위성시스템을 위한 태양전지 전력조절기의 저항제어, 배현수외 3인, 전력전자학술대회논문집, 2006.06. |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101127898B1 (en) | 2011-12-19 | 2012-03-21 | 국방과학연구소 | Cell based battery system emulator |
KR101525208B1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-04 | 한국항공우주연구원 | Validation device for power supplying and monitoring apparatus of satelite) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20080061886A (en) | 2008-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100905130B1 (en) | Solar Array Simulator for Small Satellite and method thereof | |
Carrero et al. | Accurate and fast convergence method for parameter estimation of PV generators based on three main points of the I–V curve | |
De la Parra et al. | PV performance modelling: A review in the light of quality assurance for large PV plants | |
US20110270549A1 (en) | Computation Of System Energy | |
US20090267632A1 (en) | System and method for testing a solar panel | |
CN102062618A (en) | System and method for calibrating a high resolution data acquisition system with a low resolution digital to analog converter | |
CN101807382A (en) | Calibration method for calibrating ambient light sensor and calibration apparatus thereof | |
US20110238341A1 (en) | High Power DC Kilowatt Hour Meter | |
KR20200034015A (en) | Stepwise solar power generation forecast apparatus using machine learning and the method thereof | |
WO2014160798A2 (en) | Processor power measurement | |
TWI233496B (en) | Reference voltage generating device, semiconductor integrated circuit including the same, and testing device and method for semiconductor integrated circuit | |
CN101691140A (en) | Pico-satellite solar cell simulator and simulation method | |
CN112556741A (en) | Accurate calibration system and method suitable for temperature and humidity sensor of transformer substation | |
US7864090B2 (en) | Analog-to-digital converting apparatus with lower temperature dependence | |
Mazumder et al. | Development of a computerized IV-tracing system for solar PV module testing | |
JP2015159190A (en) | Photovoltaic power generation diagnosis system | |
Bouaicha et al. | Design and realization of an electronic load for a PEM fuel cell | |
Idadoub et al. | Comparison and experimental validation of three photovoltaic models of four technology types | |
US20090164155A1 (en) | Method and system for isolating dopant fluctuation and device length variation from statistical measurements of threshold voltage | |
Rerhrhaye et al. | IoT-Based Data Logger for solar systems applications | |
TWI564689B (en) | Power supply for simulating solar cell and method thereof | |
Gajera et al. | Development of DC Energy Meter for Renewable Energy Application | |
Paasch et al. | Sensor system for long-term recording of photovoltaic (pv) iv-curves | |
US20220318472A1 (en) | Simulation device, simulation method, simulation system, and program | |
CN101551417A (en) | Real time operation specification calculation system that provides specifications to a user interface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120608 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130612 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |