RESUMO Dissertação de Mestrado Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Universidade Federal de Santa Maria
CONCEPÇÃO E ANÁLISE DE UM SISTEMA DE ENERGIA PARA PICOSATÉLITES
AUTOR: EVERSON MATTOS
ORIENTADOR: MÁRIO LÚCIO DA SILVA MARTINS
CO-ORIENTADOR: RAFAEL CONCATTO BELTRAME
Data e Local de Defesa: Santa Maria, RS, 27 de Abril de 2016
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.
Paravras-chave: CubeSat, Sistema Elétrico de Potência, Conversores CC-CC
LINK ORIGINAL
http://mtc-m21b.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/07.13.19.33/doc/Dissertacao_Everson_Mattos.pdf
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