Энергобалансный расчет системы электроснабжения космического аппарата, страница 3

- вольт-амперная (ВАХ), вольт-ваттная характеристики.

- прогноз изменения КПД и ВАХ на протяжении срока ресурса КА.

1.6. Тип накопителя энергии

Основная задача накопителя энергии в составе СЭС автономного объекта – обеспечение согласования графиков энергопотребленияи и энергопоступления.

Рис. 1.3. – Место накопителя в автономной системе электроснабжения

Если взять достаточно длительный интервал времени, то средняя мощность генератора энергии на этом интервале будет примерно равна потребленной мощности нагрузки (за вычетом потерь на передачу энергии). В то же время, в каждый конкретный момент мощность генератора и потребляемая мощность могут не совпадать. В реальной системе электроснабжения циклограмма потребления энергия достаточно изменчива. Также как в поседневном быту мы в произвольные моменты времени включаем и выключаем освещение, бытовые электроприборы – также и в системе электроснабжения КА одновременно работают, включаются и выключается до десятка или более различных потребителей.

Накопитель в системе электроснабжения как раз и позволяет согласовать потоки генерируемой и потребляемой мощности, накапливая энергию в те периоды, когда мощность генератора больше мощности нагрузки и отдавая энергию в периоды, когда мощность нагрузки больше мощности генератора.

В космической энергетике наибольшее распространение получили химические батареи (БХ), в том числе

- на основе серебряно-цинковых (СЦ) элементов (для КА с ресурсом до нескольких месяцев);

- на основе герметичных никель-кадмиевых элементов (НКГ) ( для КА с ресурсом от нескольких месяцев до 5-6 лет);

- на основе никель-водородных элементов (НВ) (для КА с ресурсом от нескольких лет до 15-17 лет).

В ближайшей перспективе ожидается широкое использование также элеементов

- никель-металгидридных;

- литиевых.

А в более отдаленной перспективе – серно-натриевых.

В наземных системах электроснабжения автономных объектов также используют БХ на основе свинцовых элементов, никель-железных и пр.

Вместе с типом накопителя, необходимо знать его основные характеристические параметры. Прежде всего это:

- зарядно-разрядная характеристка (зависимость напряжения на клеммах аккумулятора от сообщенной/снятой емкости с учетом рабочей температуры БХ и тока заряда-разряда);

- зависимость тока саморазряда от заряженности БХ.

- прогноз изменения разрядной емкости БХ протяжении срока ресурса КА, и соответственно, энергоустановки.

Для более детальных расчетов желательно также иметь зависомости

- внутреннего давления в аккумуляторе от состояния заряженности;

- мощности тепловыделения от заряженности

1.7. Дополнительные данные о конструкции СЭС

К необходимым дополнительным данным следует отнести информацию о способе ориентации КА и БФ. По способу ориентации БФ могут быть:

- неориентирумыми;

- одноосноориентируемыми (наиболее распространены в настоящее время);

- двухосноориентируемыми.

Для упрощенных расчетов можно полагать, что неориентируемые БФ используют 20% падающего на их поверхность солнечного излучения, а односноориентируемые  85...90%. Для более точных расчетов на основе имеющийся информации о параметрах орбиты и характере ориентации КА необходимо расcчитывать изменение освещенности на витке для каждой панели БФ. Методика такого расчета приведена в [1].

При этом, в некоторых случаях, для неориентируемых БФ, которые устанавливаются на КА, которые постоянно ориентированы на Солнце (как, например, некоторые КА серии "Молния") – следует принимать что они используют 100% падающего на их поверхность солнечного излучения.

Также при проведении энергобалансного расчета необходимо знать

- выходное напряжение СЭС (или диапазон выходного напряжения);

- характер напряжения на главной шине СЭС (стабилизированное, нестабилихированное);

- логику автономной работы СЭС в части:

- способа ограничения (и снятия ограничения) генерируемой мощности;