高空太阳电池特性测试及标定系统关键技术研究

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太阳电池是航天器能源的重要组成部分,对太阳电池进行准确的标定检测可以为组装航天用太阳电池板提供数据参考。地面用太阳模拟器存在误差,无法准确反映太阳电池在高空条件下的性能,对太阳电池在航天领域的应用造成影响,因此研究高空太阳电池标定测试技术具有非常重要的意义。  高空太阳电池检测技术起源于美国,经过长期的理论与实验研究,方案逐渐成熟,并成为国际空间太阳电池标定标准的重要组成部分。我国在这一方面还处于起步阶段,仅有两次探索性太阳电池短路电流测试实验。针对我国高空太阳电池测试方法技术尚不完善,缺乏理论研究的现状,本文围绕高空太阳电池特性测试及标定方法的关键技术展开研究。  首先,研究了太阳电池发电机理及其电特性。根据测试环境的要求,分析介绍了高空环境下太阳电池短路电流测试及太阳电池 I-V特性测试的关键技术与方法。设计基于取样电阻的太阳电池短路电流标定系统和基于程控电子负载的太阳电池I-V特性测试系统,用于高空下自动测试实验。  其次,针对实验数据中存在的测量误差,研究曲线拟合算法,得到更准确的太阳电池 I-V曲线数据。分析太阳电池等效数学模型,提出一种基于混沌遗传算法的太阳电池I-V特性曲线拟合方法,用于模型参数求解。针对现有太阳电池I-V特性数据,利用算法进行曲线拟合计算,得到太阳电池等效数学模型参数,并将曲线拟合结果与其他算法对比说明本算法可以得到更小曲线拟合误差。  最后,对载荷平台及设计的太阳电池测试系统进行地面测试研究。通过低温低压舱模拟高空环境,对系统的工作性能进行研究。通过地面阳光测试实验分别测试太阳电池短路电流标定子系统和太阳电池 I-V特性测试子系统的工作性能。分析太阳电池短路电流数据,说明系统工作良好,无明显粗大误差存在。分析太阳电池I-V特性曲线数据,并对数据作曲线拟合得到拟合后的平滑曲线。通过多次测试实验,论证系统具备高空实验能力。
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