Análise E Projeto De Um Subsistema Elétrico De Potência Distribuído De Arquitetura Empilhada Para Cubesat

Authors

  • Everson Mattos Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Santa Maria – RS, Brasil
  • António Manuel Santos Spencer Andrade Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • Nelson Jorge Schuch Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Santa Maria – RS, Brasil
  • Mário Lúcio da Silva Martins Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
  • José Renes Pinheiro Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2017.3.2695

Keywords:

Arquitetura Empilhada, Conversor CC-CC, CubeSat, Sistema distribuído, Subsistema Elétrico de Potência

Abstract

Um Subsistema Elétrico de Potência (Electrical Power Subsystem - EPS) para pico-satélites é um conjunto de hardware e software, que supre as demandas de energia durante toda a vida útil do satélite. Há diversas classificações para as arquiteturas de EPS. Este trabalho apresenta uma análise e discussão geral das principais arquiteturas de EPS para CubeSats e uma nova arquitetura com base no Sistema de Energia Distribuída (Distributed Power System - DPS), utilizando para isso o conceito de conversores CC-CC empilhados. A topologia proposta garante que o rastreamento do pico de potência (Maximum Power Point Tracking - MPPT) seja realizado concomitantemente com a regulação da tensão do barramento. Com isso, a energia destinada ao barramento CC é processada apenas uma vez a partir do arranjo fotovoltaico. Além disso, devido à conexão paralela da entrada, essa arquitetura permite o redirecionamento de energia à bateria, reduzindo o tempo de carga e assegurando que a bateria estará plenamente carregada para os intervalos de eclipse do satélite. Também, serão apresentados os resultados experimentais que comprovam o funcionamento da arquitetura proposta.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Everson Mattos , Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Santa Maria – RS, Brasil

, Engenheiro Eletricista pela UFSC em 1999, mestrado em Eletrônica de Potência pela UFSM (GEPOC) em 2016. Atualmente é aluno de Doutorado na mesma Instituição e Tecnologista Senhor do Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais (INPE). Áreas de Interesse: Processamento de energia para satélites. É membro da SOBRAEP e da SBA.

António Manuel Santos Spencer Andrade, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

Engenheiro de Controle e Automação pela UCS em 2012, mestrado em Eletrônica de Potência pela UFSM (GEPOC). Atualmente é aluno de Doutorado na mesma Instituição. Áreas de Interesse: Processamento de energia fotovoltaico. Conversores de alto ganho de tensão e inversores. É membro da SOBRAEP e do IEEE.

Nelson Jorge Schuch, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Santa Maria – RS, Brasil

PhD. em Física pela Universidade de Cambridge em 1979. Atualmente é pesquisador titular do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Cooredenador do programa Nanosatc-BR. Áreas de Interesse: Energias Renováveis; NanoSat, amplificadores de potência e geração distribuída de energia elétrica.

Mário Lúcio da Silva Martins, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

Doutor em Engenharia Elétrica pela UFSM (GEPOC), Santa Maria, Brazil, em 2008. Desde 2012, é professor Adjunto da UFSM. Áreas de interesse: SMPS, inversores FV e energias renováveis. É membro da SOBRAEP e algumas sociedades do IEEE.

José Renes Pinheiro, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

Doutor em Engenharia Elétrica UFSC, em 1994. Atualmente é professor Titular do Departamento de Processamento de Energia Elétrica (DPEE)da UFSM. Pós-doutorado no Center for Power Electronics Systems (CPES), da Virginia Polytechnic Institute and State University (Virginia Tech), USA, em 2002. Fundador do Grupo de Pesquisa em Eletronica de Potencia e Controle (GEPOC) da UFSM. Suas principais areas de interesse incluem Sistemas Híbridos de Alimentação em Alta Frequência, Modelagem, Controle e Otimização de Conversores Estáticos e Sistemas Distribuídos de Energia. É membro do IEEE, SBA e da SOBRAEP.

References

L. Alminde, M. Bisgaard, D. Vinther, T. Viscor, K.Z. Østergard, "The AAU-CubeSat student satellite project: architectural overview and lessons learned”, in 16th IFAC Symposium on Automatic Control in Aerospace,(Russia), pp. 949-954, 2004.https://doi.org/10.1016/S1474-6670(17)32301-7 DOI: https://doi.org/10.1016/S1474-6670(17)32301-7

H. Heidt, J. Puig-Suari, A. Moore, S. Nakasuka,R. Twiggs, "CubeSat: A new generation of picosatellite for education and industry low-cost space experimentation”, in 14th AIAA/USU Conference on Small Satellites, pp. 894-900, 2000.

S. J. Kim, B. H. Cho, "Analysis of spacecraft battery charger systems”, in proceedings of 25th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference (IECEC),pp. 365-372, 1990.

O. Shekoofa, E. Kosari, "Comparing the topologiesof satellite electrical power subsystem based on system level specifications",in 2013 6thInternational Conference On Recent Advances InSpace Technologies (RAST), p.671-675, 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/RAST.2013.6581295

G. Farahani, M. Taherbaneh, "Extracting best reliable scheme for Electrical Power Subsystem(EPS) of satellite”, in Proceedings Of 5thInternational Conference On Recent Advances In Space Technologies (RAST), p.532-537, 2011.https://doi.org/10.1109/RAST.2011.5966894 DOI: https://doi.org/10.1109/RAST.2011.5966894

S. Luo, "A review of distributed power systems partI: DC distributed power system",IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 20, no. 8, pp. 5-16,Aug. 2005.https://doi.org/10.1109/MAES.2005.1499272 DOI: https://doi.org/10.1109/MAES.2005.1499272

R. Burt,Distributed electrical power system in CubeSat applications, Dissertação de Mestrado, Utah state university, Logan, Utah, 2011.

P. Bhatnagar, R. Nema, "Maximum power point tracking control techniques: State-of-the-art in photovoltaic applications”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 23, no. 7, pp. 224-241, Jul, 2013.https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.02.011 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.02.011

V. Salas, E. Olías, A. Barrado, A. Lázaro, "Review of the maximum power point tracking algorithms for stand-alone photovoltaic systems”, Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 90, no. 11, pp. 1555-1578, Jul, 2006.https://doi.org/10.1016/j.solmat.2005.10.023 DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2005.10.023

R. W. Erickson, D. Maksimovic, Fundamentals of power electronics, Springer Science & BusinessMedia, 2007.

A. Ahmed, Eletrônica de potência, Pearson Education do Brasil, 2000.

N. Mohan, Power Electronics: A First Course, Wiley,2011.

S. Buso, P. Mattavelli,Digital Control in Power Electronics, Morgan & Claypool, 2006.https://doi.org/10.1007/978-3-031-02495-5 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-02495-5

Downloads

Published

2017-09-30

How to Cite

[1]
E. Mattos, A. Manuel Santos Spencer Andrade, N. Jorge Schuch, M. L. da Silva Martins, and J. Renes Pinheiro, “Análise E Projeto De Um Subsistema Elétrico De Potência Distribuído De Arquitetura Empilhada Para Cubesat”, Eletrônica de Potência, vol. 22, no. 3, pp. 310–318, Sep. 2017.

Issue

Vol. 22 No. 3 (2017)

Section

Original Papers

License

Copyright (c) 2017 Revista Eletrônica de Potência

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC