Concepção e análise de um sistema de energia para picosatélites
Visualizar/ Abrir
Data
2016-04-27Primeiro coorientador
Beltrame, Rafael Concatto
Primeiro membro da banca
Baggio, José Eduardo
Segundo membro da banca
Russi, Jumar Luís
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Em 1999 o padrão CubeSat foi criado para facilitar e reduzir os custos para
lançamento de picosatélites, na sua maioria de cunho didático. Dadas às restrições
de volume, peso e custo, os sistemas de energia devem primar pela eficiência e
simplicidade. Os sistemas elétricos de potência para CubeSat podem ser divididos
em dois tipos: os sistemas concentrados e os sistemas distribuídos. Há inúmeras
vantagens na utilização dos sistemas distribuídos em relação aos sistemas
concentrados, como por exemplo: melhor distribuição térmica, menor geração de
ruídos, dentre outras. Os objetivos de um sistema elétrico de potência para CubeSat
são: Manter, tanto nos períodos de sol quanto de eclipse, os subsistemas com
alimentação necessária ao seu correto funcionamento; Manter as baterias
carregadas para os períodos de eclipse; suprir todos os picos de demanda de
energia do CubeSat. Para alcançar esses objetivos e respeitar as restrições físicas
impostas pelo padrão CubeSat, os sistemas devem operar com um reduzido número
de estágios de conversão de energia, principalmente se esses estiverem operando
em cascata; deve empregar um estágio com algoritmo para rastrear o ponto de
máxima potência do gerador fotovoltaico e regular a tensão do barramento CC de
alimentação das cargas do CubeSat. Este trabalho propõe a utilização de um
sistema de energia para CubeSat que utiliza dois conversores com topologia
empilhada. Um conversor boost que realiza a regulação do barramento CC
distribuído para as cargas do CubeSat, e um conversor buck-boost que possui duas
funções: rastrear o ponto de máxima potência (MPPT) do arranjo fotovoltaico e
controlar a corrente de carga das baterias. A combinação do controle de carga das
baterias e a busca do ponto de máxima potência no mesmo conversor, resulta na
redução do tempo de carga das baterias. A conexão dos conversores formando a
topologia empilhada proporciona a redução da razão cíclica no conversor boost, e
consequentemente, a redução das perdas em condução devido a redução da
corrente. Além disso, a composição em série da bateria com a tensão do conversor
boost proporciona um aumento da tensão do barramento CC distribuído para as
cargas do CubeSat, o que reduz as correntes de carga e novamente as perdas em
condução de ambos os conversores. Os resultados experimentais comprovam o
funcionamento da topologia proposta e a eficiência do EPS compatível com a
eficiência dos sistemas comerciais com arquitetura concentrada.
Coleções
Os arquivos de licença a seguir estão associados a este item: