Phân hệ nguồn vệ tinh
Trình bày: Đỗ Trung Đức
Hà Nội, 10/2013
1
Nội dung
1. Giới thiệu
2. Sơ đồ khối
3. Pin
4. Tế bào năng lượng mặt trời
5. Khối quản lý năng lượng
6. Khối phân phối năng lượng
7. Các công thức thiết kế nguồn vệ tinh
2
Giới thiệu
•
Thành phần quan trọng cung cấp năng lượng
cho vệ tinh.
•
Cần tối ưu về chi phí, hiệu năng và khối
lượng.
3
Sơ đồ khối
4
Pin
•
Giúp lưu trữ năng lượng khi không có mặt
trời.
•
Bổ sung năng lượng khi năng lượng mặt trời
không đủ.
•

Ni-H2 1.55 1.25 45 – 65 150 –
200
7.4 -10 – 50
Li-ion 4.1 3.5 90 – 150 200 –
220
10 10 – 45
6
Các công nghệ pin
•
Ni-Cd: Chủ yếu dùng cho các vệ tinh trên quỹ
đạo LEO.
•
Ni-H2: Chủ yếu dùng cho các vệ tinh trên quỹ
đạo GEO.
•
Pin dựa trên Ni dần dần không được sử dụng
nữa, thay bằng pin Li-ion.
7
Điện áp hệ thống
•
Tùy vào điều kiện cụ thể mà chọn điện áp
khác nhau, thông thường là 28V, 50V và 100V.
Bus Voltage Level
(V)
Number of cell per battery
Ni-Cd Ni-H2 Li-ion
28 20 – 22 20 – 22 6 – 7
50 26 – 30 26 – 30 10 – 12
100 52 – 60 52 – 60 20 – 24
8

19 253 140 0.83
GaInP2/GaAs/Ge DJ
22 297 140 0.85
GaInP2/GaAs/Ge TJ
25 337 150 0.85
UTJ 28 378 170 0.86
10
Tấm năng lượng mặt trời
•
Liên kết các tế bào năng lượng mặt trời lại thành
một mảng (Solar array).
•
Có 3 cách thường được sử dụng:
–
Rotating wings: Có bộ điều khiển cánh xoay về phía mặt
trời.
–
Fixed wings: Sau khi mở cánh ra sẽ giữ nguyên.
–
Body-mounted: Các tấm năng lượng phủ kín bề mặt của
vệ tinh. Thường dùng trong các vệ tinh nhỏ hình hộp.
11
12
Khối quản lý năng lượng
•
Cung cấp năng lượng phù hợp cho hệ thống
nhằm đảm bảo hoạt động và tăng tuổi thọ.
•
Có thể có nhiều chế độ khác nhau tùy theo yêu
cầu cụ thể.

Chế độ xả: Dùng khi đi vào vùng tối, hoặc khi
cần năng lượng lớn hơn năng lượng nhận được
từ mặt trời
15
Khối phân phối năng lượng
•
Tùy thuộc vào chức năng của vệ tinh mà phân
phối năng lượng cho các khối chức năng riêng
biệt.
•
Thường mỗi khối chức năng sẽ có:
–
Bộ đổi điện áp
–
Mạch quản lý dòng
–
Mạch bảo vệ: Quá áp, quá dòng, điện áp thấp.
16
Các công thức tính toán nguồn
•
.
•
Với vật liệu high-n Si, Floss khoảng 3%.
•

17
Tế bào năng lượng
•
Các yếu tố cần thiết để thiết kế solar array:
–

Thời gian sống
21
Pin
•
So sánh DOD của các công nghệ pin
22
Pin
•
Dung lượng pin cần thiết
23
Khối lượng
•
Khối lượng tổng:
•
Khối lượng solar array
•
Khối lượng 1 pin đơn
24
Chi phí
•
Tổng chi phí:
•
Rlaunch là chi phí trung bình trên khối lượng của
khối nguồn. 22k$/kg với GEO, 11k$/kg với LEO
•
Chi phí solar array
•
Trung bình 41k$/m2 (với công nghệ high-n Si và
đóng gói kiểu rotating-wings)
25