晨昏轨道卫星硅太阳电池阵功率衰减估计

晨昏轨道卫星硅太阳电池阵功率衰减估计
李 强１， 马 强１， 王 洪． 航天器在轨故障诊断与维修重点实验室，西安 ７１００４３； ２． 宇航动力学国家重点实验室，西安 ７１００４３）
摘要：关于空间环境对近地卫星太阳电池阵输出功率衰减影响，以某晨昏轨道卫星的背场硅太阳电池阵为对象，在分析卫星 轨道半长轴摄动、降交点地方时漂移、光照角变化、日地距离波动等因素的基础上，讨论电池阵工作温度和输出电流变化，建立 电流与温度的拟合模型；同时以拟合电流归一化处理为重点，在光照角、功率温度系数归一化前提下，针对输入光源功率波动， 提出利用温度进行归一化处理；最后利用实际在轨数据进行检验；结果表明，利用温度对光源功率进行归一化之后，太阳电池阵 输出 电 流 的 数 据 一 致 性 较 好 ；在 轨３年 后 ，电 流 出 现 约２．３５％ 的 突 降 ，推 测 电 池 阵 串 并 联 支 路 数 目 在 ４０ 左 右 ， 且 某 个 支 路 出 现 开 路 ；功 率 变 化 具 有 季 节 性 ，冬 至 前 后 功 率 最 强 ， 夏 至 前 后 功 率 最 弱 ； 背 场 硅 太 阳 电 池 阵 功 率 衰 减 因 子 约 为 －１．０３４ （１０－５／ｄ， 年 均 衰 减 约 为０．３７７％ ；预 测 卫 星 在 轨１７年 后 ，夏 至 时 期 的 电 池 阵 功 率 衰 减 不 超 过８．５％ ；电 池 阵 抗 辐 照 性 较 强 ， 适 宜 于 近 地 空 间长寿命应用场合；该方法可应用于在轨卫星长期测控与管理中的能源管理、遥测诊断与器件健康状态评估等方面。
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计 算 机 测 量 与 控 制 ．２０１９．２７（１２） 犆狅犿狆狌狋犲狉 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋 牔 犆狅狀狋狉狅犾
设计与应用
文章编号：１６７１ ４５９８（２０１９）１２ ０１４６ ０５ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０１９．１２．０３３ 中图分类号：Ｖ５５６．１ 文献标识码：Ａ
关键词：硅太阳电池；功率；衰减；估计；预测
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ＬｉＱｉａｎｇ１，ＭａＱｉａｎｇ１，Ｗａｎｇ Ｈｏｎｇｈａｏ１，Ｚｈｅｎｇ Ｈｕｉｑｉａｎｇ１，ＷａｎｇＣｈａｏ２
（１． ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｐａｃｅｃｒａｆｔＩｎ－ＯｒｂｉｔＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４３，Ｃｈｉｎａ； ２． ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＤｙｎａｍｉｃｓ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４３，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｃｅｌｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｓｐａｃｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｂａｃｋｓｕｒｆａｃｅｆｉｅｌｄｓｉｌｉｃｏｎｓｏ ｌａｒｃｅｌｌａｒｒａｙｓｕｐｐｌｙｉｎｇｐｏｗｅｒｆｏｒａＬＥＯ （ｌｏｗｅａｒｔｈｏｒｂｉｔ）ｓａｔｅｌｌｉｔｅｒｕｎｎｉｎｇｏｎｄａｗｎ－ｄｕｓｋｓｕｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｏｒｂｉｔｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓａｓａｍ ｐｌｅ．Ｄｅｔａｉｌｓｏｎｏｒｂｉｔｓｅｍｉｍａｊｏｒａｘｉｓｐｅｒｔｕｒｂａｎｃｅ，ＬＴＤＮ （ｌｏｃａｌｔｉｍｅｏｆｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇｎｏｄｅ）ｓｈｉｆｔ，ｓｏｌａｒｉｎｃｉｄｅｎｃｅｃｈａｎｇｅ，ａｎｄｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｄｉｓｔａｎｃｅｆｒｏｍｔｈｅＳｕｎｔｏｔｈｅＥａｒｔｈａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｉｎｖｏｌｖｉｎｇｓｏｌａｒｃｅｌｌａｒｒａｙｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｏｂｕｉｌｄａｆｉｔｔｉｎｇｍｏｄｅｌｆｒｏｍｔｅｌｅｍｅｔｒｙ．Ｔｏｍｉｔｉｇａｔｅｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｖａｒｉａｔｉｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅ，ａｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｈａｓｐｒｅｓ ｅｎｔｅｄｔｏｎｏｒｍａｌｉｚｅｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｗｉｔｈｓｏｌａｒａｒｒａｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｈａｔｉｓｂａｓｅｄｏｎｓｏｌａｒｉｎｃｉｄｅｎｃｅａｎｄｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆ ｆｉｃｉｅｎｔ．Ｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｔｅｌｅｍｅｔｒｙｄａｔａ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｓｈｏｗｎｔｈａｔｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｃｕｒｒｅｎｔｈａｓａｂｅｔｔｅｒｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈａ ｓｕｄｄｅｎｄｅｃｌｉｎａｔｉｏｎｏｆ２．３５％ ａｆｔｅｒ３ｙｅａｒｓｏｎｏｒｂｉｔｔｏｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｓｏｌａｒａｒｒａｙｈａｓａｂｏｕｔ４０ｂｒａｎｃｈｅｓａｍｏｎｇ ｗｈｉｃｈｏｎｅｉｓｐｒｏｂａｂｌｙ ｏｐｅｎｉｎｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄｉｓｈｉｇｈｉｎｗｉｎｔｅｒａｎｄｌｏｗｉｎｓｕｍｍｅｒ，ａｎｄｈａｓｄｅｇｒａｄｅｄｗｉｔｈｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒｏｆ－１．０３４ （１０－５／ｄｔｈａｔｉｓｅｑｕｉｖａ ｌｅｎｔｔｏ０．３７７％ ａｎｎｕａｌｌｙ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｓｔｈａｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｉｎｓｕｍｍｅｒｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎ８．５％ｉｎ１７ｙｅａｒｓｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｗｏｒｋｉｎｇｏｎｏｒ ｂｉｔ．Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｉｎｄｉｇｅｎｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｈａｓａｂｅｔｔｅｒａｎｔｉ－ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｎｅａｒＥａｒｔｈｓｐａｃｅａｎｄｉｓａｐｐｌｉ ｃａｂｌｅｔｏＬＥＯｓａｔｅｌｌｉｔｅｏｆｌｏｎｇｌｉｆｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏａｓｓｉｓｔｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｂａｌａｎｃｅ，ｔｅｌｅｍｅｔｒｙｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｄｅｖｉｃｅＳＯＨ （Ｓｔａｔｅ ｏｆＨｅａｌｔｈ）ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒｌｏｎｇｔｅｒｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｉｎＴＴ＆Ｃ （ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ，ｔｒａｃｋｉｎｇａｎｄｃｏｍｍａｎｄ）．