저궤도 위성용 태양전력 조절기의 순차 스위칭 션트 레귤레이터와 최대전력추종 컨버터의 충전 특성에 관한 연구

이재학; 길용만; 안태영

doi:10.5573/ieie.2018.55.4.96

주제분류

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저널정보

대한전자공학회
전자공학회논문지 학술저널
전자공학회논문지 제55권 제4호(통권 제485호)
2018.4 96 - 103 (8page)
DOI : 10.5573/ieie.2018.55.4.96

저자정보

이재학 (청주대학교)
길용만 (청주대)
안태영 (청주대)

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본 논문에서는 저궤도위성용 전력계 모듈에서 가장 핵심인 태양전력 조절기의 실험 결과를 비교 하였다. 특히 태양전지의 전력제어로 많이 알려진 최대전력추종 MPPT 방식과 순차 스위칭 션트 레귤레이터 S3R 방식의 SAR를 740Wh급 리튬이온 배터리 부하에 적용하였다. 우선 두 방식에 대한 600W급 4채널 SAR의 회로 설계를 하고, PSIM을 이용하여 시스템에 대한 시뮬레이션을 수행하여 LEO의 전력저장 장치인 배터리의 충전 특성을 확인하였다. 또한 두 가지 방식에 대한 전기적 특성을 비교하기 위해서 시제품을 제작하고 정상상태에 대한 시험 결과를 비교하였다. 그 결과 배터리 충전시 S3R 방식은 정전류 특성을, MPPT 방식은 정전압 동작 특성을 보였다. 특히 S3R 방식이 MPPT에 비해 무게 전력밀도는 약 4.7배, 체적 전력밀도는 약 3.9배 높기 때문에 LEO 전력계 모듈 설계에서 S3R 방식이 소형 경량화에 적합하다는 것을 확인 하였다.

In this paper, the experimental results of solar array regulator (SAR), which is the most critical in low earth orbit (LEO) satellite power modules, were compared. Especially, a maximum power point tracking (MPPT) and a sequential switching shunt regulator (S3R), the widely known methods for SAR, were applied to a load of 740 Wh Li-ion battery. First, the circuit design of 600 W 4-channel SAR was done and the PSIM simulation was performed to confirm the charging characteristics of the battery, which functions as the power storage device of LEO. To compare electrical and steady-state characteristics of the two methods, prototypes were constructed and tested. The S3R and MPPT methods showed the constant current and constant voltage operation during the battery charging period. In particular, the S3R method has a 4.7 times higher weight power density and 3.9 times higher volumetric power density than those of MPPT, confirming that the S3R method is suitable for the small size and light weight design of LEO power modules.

#PCU(Power Control Unit) #MPPT(Maximum Power Point Tracking) S3R(Sequential SwitchingShunt Regulator) #LEO(Low Earth Orbit) satellite #SAR(Solar Array Regulator)