dc.creator | Mattos, Everson | |
dc.date.accessioned | 2023-03-20T15:14:33Z | |
dc.date.available | 2023-03-20T15:14:33Z | |
dc.date.issued | 2016-04-27 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/28282 | |
dc.description.abstract | In 1999 the CubeSat project was created to favor and minimize launch costs
of picosatellites, mostly didactic. Given the constraints of volume, weight and cost,
energy systems must aim for efficiency and simplicity. The CubeSat electric power
system can be classified into two types: centralized systems and distributed systems.
The distributed systems have numerous advantages compared to concentrated
systems, for example: improved thermal distribution, lower noise generation, among
others. The objectives of a CubeSat electric power system are: Keep the satellite
working in both periods of sun and Eclipse, ensure the necessary power for mantain
the subsystems functioning; Keep the batteries charged to supply eclipse periods;
meet all the power demand peaks. To achieve these goals and meet the physical
constraints imposed by the CubeSat project, the systems must operate with a
reduced number of power conversion stages, particularly if they are operating in
cascade; should have a stage focused in achieve the photovoltaic generator
maximum power point of and control the DC bus voltage supply. This paper proposes
a CubeSat power system that contains two converters in stacked topology. A boost
converter that performs the regulation of the DC bus to distributed CubeSat loads,
and a buck-boost converter which has two functions: to track the PV array maximum
power point (MPPT) and control the batteries load current. The combination of the
battery charge control and the pursuit of maximum power point in the same drive
results in less battery charging time. The connection of the inverters creating the
stacked topology provides duty cycle reduction in boost converter and consequently
the reduction of losses in driving due to reduction of the current. In addition, the
series composition with the battery voltage boost converter provides an increased
DC bus voltage distributed to CubeSat loads, which reduces the load current and
both converters driving losses. The experimental results show the proposed topology
working and EPS efficiency compatible with concentrated commercial architecture. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | CubeSat | eng |
dc.subject | Sistema elétrico de potência | por |
dc.subject | Conversores CC-CC | por |
dc.subject | Eletrical power system | eng |
dc.subject | DC-DC Converters | eng |
dc.title | Concepção e análise de um sistema de energia para picosatélites | por |
dc.title.alternative | Synthesis and analysis of a cubesat electrical subsystem | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | 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. | por |
dc.contributor.advisor1 | Martins, Mário Lúcio da Silva | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2730012969211616 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Beltrame, Rafael Concatto | |
dc.contributor.referee1 | Baggio, José Eduardo | |
dc.contributor.referee2 | Russi, Jumar Luís | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5932117211446307 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |