Моделирование вольтамперной характеристики солнечных батарей с учетом падения освещенности за счет влияния струй электроракетных двигателей
Автор: Мигунов Ярослав Николаевич, Онуфриев Валерий Валентинович
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Статья в выпуске: 4 (27), 2019 года.
Бесплатный доступ
Описана модель расчета вольтамперной характеристики солнечной батареи в условиях наличия градиента температуры по ее фотоэлектрическим преобразователям и переменной освещенности их вследствие возможного загрязнения под действием факторов космического пространства, в т. ч. работы электроракетных двигателей. Модель создана на базе основного уравнения солнечного элемента. При этом учитываются как одномерный градиент температуры, так и двумерный. Приведены принципы построения модели, и проведен выбор исходных данных. Для моделирования условия освещения солнечной батареи используется понятие «эффективная освещенность» - плотность потока излучения, который пада ет на фотоэлектрические преобразователи, проходя через защитные покрытия. Описаны особенности моделирования распределения температуры по солнечной батарее и эффективной освещенности ее поверхности в случаях параллельной, последовательной и смешанной коммутаций солнечных элементов. Приведены методика и примеры расчета простейших примеров солнечных батарей. Описано построение модели в универсальном математическом пакете Mathcad. Обсуждаются некоторые результаты моделирования.
Солнечная батарея, математическое моделирование, освещенность, градиент температуры, электроракетный двигатель, космический аппарат
Короткий адрес: https://sciup.org/143172156
IDR: 143172156 | УДК: 629.78.064.56:621.317.6 | DOI: 10.33950/spacetech-2308-7625-2019-4-56-64
Simulation of the current-voltage characteristics of solar batteries with considering decrease of lighting due to the influence of jets of the electric propulsion
A model for calculating the voltage-current characteristic of a solar array in the presence of a temperature gradient by its photovoltaic converters and their variable illumination due to possible pollution under the action of space factors, including operation of electric rocket engines, is described. The model is based on the main equation of a solar cell. In this case both a one-dimensional and a two-dimensional temperature gradients are taken into account. The principles of constructing a model are given, and the initial data selection is made. To simulate the lighting conditions of the solar array such a concept as effective illumination is used, i.e. the density of the radiation flux which falls on photovoltaic converters passing through the protective coatings. The features of simulation of the temperature distribution in the solar array and the effective illumination of its surface in cases of parallel, serial and mixed switching of solar cells are described. The calculation procedures and examples of solar cells are given. The construction of the model in universal mathematical package Mathcad is described. Some simulation results are discussed.
Список литературы Моделирование вольтамперной характеристики солнечных батарей с учетом падения освещенности за счет влияния струй электроракетных двигателей
- Корсун А.Г., Твердохлебова Е.М., Новиков Г.И., Маркелова Т.С., Асташкин А.А., Надирадзе А.Б. Вопросы защиты космических аппаратов от электрофизического воздействия. Системная баллистика и эффективность космических систем дистанционного зондирования Земли / Под общ. ред. Г.Г. Райкунова. М.: ЗАО НИИ "ЭНЦИТЕХ", 2012. 427 с.
- Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей: пер. с англ. / Под ред. М.М. Колтуна. М.: Энергоатомиздат, 1983. 360 с.
- Фролкова Н.О. Моделирование солнечных батарей на основе различных полупроводников. Дисс.. канд. техн. наук: 05.27.01 / М.: МЭИ (ТУ), 2011. 179 с.
- Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х кн. Кн. 1. / Под ред. дфмн Р.А. Суриса. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Мир, 1984. 456 с.
- Леко В.К., Мазурин О.В. Свойства кварцевого стекла. Л.: Наука, 1985. 168 с.
- De Soto W. Improvement and validation of a model for photovoltaic array performance: a thesis.. for the degree of Master of Science in Mechanical Engineering. University of Wisconsin, 2004. 213 p.
- Колтун М.М. Оптика и метрология солнечных элементов. М.: Наука, 1985. 280 с.
- Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения / Под ред. Ж.И. Алферова. Л.: Наука, 1989. 310 с.
- Green M.A. Solar cell fill factors: General graph and empirical expressions // Solid-State Electronics. 1981. V. 24. P. 788-789. DOI: 10.1016/0038-1101(81)90062-9
