三结砷化镓高倍聚光光伏电池电学特性的实验与仿真研究

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作者 李彬 陈息坤 《电源技术》 北大核心 2025年第1期218-225,共8页

搭建了一套反射式高倍聚光光伏系统,建立了InGaP/InGaAs/Ge三结砷化镓电池单二极管等效电路的数学模型,研究了聚光比、辐射强度以及电池温度对聚光光伏模组开路电压、短路电流和峰值功率等电学特性的影响机理,并将实验结果与仿真值进行... 搭建了一套反射式高倍聚光光伏系统,建立了InGaP/InGaAs/Ge三结砷化镓电池单二极管等效电路的数学模型,研究了聚光比、辐射强度以及电池温度对聚光光伏模组开路电压、短路电流和峰值功率等电学特性的影响机理,并将实验结果与仿真值进行了对比分析。研究结果表明:当直射辐射强度为700 W/m^(2)、电池温度为328 K时,随着聚光比从650 X上升到800 X,三结砷化镓聚光光伏模组的短路电流、开路电压、峰值功率实验值的增幅分别为19.8%、1.2%和16.6%,实验与仿真值的均方根误差分别为3.17%、3.31%和12.1%,而填充因子和转换效率实验值的降幅分别为3.8%和5.4%,实验与仿真值的均方根误差分别为6.34%和12.1%;而当聚光倍数为700 X,随着直射辐射强度从419 W/m^(2)增大到700 W/m^(2),电池温度从315 K增长到328 K,短路电流、开路电压、填充因子的实验值分别由0.588 A升高至1.01 A、由11.24 V降低至10.96 V,由82.49%降低至80.96%,实验与仿真值的均方根误差分别为1.97%、2.45%、6.15%。 展开更多

关键词 太阳能 三结砷化镓电池 高倍聚光光伏系统 双曲面镜 数学模型

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大面积高效率空间用三结砷化镓太阳电池的研究 被引量：12

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作者 铁剑锐 许军 +1 位作者 肖志斌 杜永超 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3077-3080,共4页

通过在电池中引入布拉格反射器,提高电池抗带电子辐照能力,经辐照后使电池最大功率平均衰减小于18%。优化上电极栅线结构,当金属栅线面积占电池面积的3.0%时,电池平均短路电流为456.2mA。优化TiO_x/AlO_x双层减反射膜结构,短波300~500n... 通过在电池中引入布拉格反射器,提高电池抗带电子辐照能力,经辐照后使电池最大功率平均衰减小于18%。优化上电极栅线结构,当金属栅线面积占电池面积的3.0%时,电池平均短路电流为456.2mA。优化TiO_x/AlO_x双层减反射膜结构,短波300~500nm范围内电池表面反射率小于30%。采用以上结构最终制备出面积为26.8cm^2的空间用三结砷化镓太阳电池,批产平均转换效率为29.61%,最大转换效率30.15%。 展开更多

关键词 大面积 高效率 空间太阳电池 三结砷化镓太阳电池

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三结砷化镓聚光太阳电池电学特性的研究与仿真 被引量：4

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作者 王子龙 张华 +2 位作者 吴银龙 颜慧磊 张聪 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1156-1161,共6页

聚光太阳系统将多结太阳电池与聚光器组合在一起，具有较高转换效率。本文基于单二极管模型等效电路，建立三结聚光GaInP／GaLnAs／Ge叠层太阳电池的数学模型，研究不同聚光倍数下（200-1000X）电池的电学特性，并与实测值进行对比。结... 聚光太阳系统将多结太阳电池与聚光器组合在一起，具有较高转换效率。本文基于单二极管模型等效电路，建立三结聚光GaInP／GaLnAs／Ge叠层太阳电池的数学模型，研究不同聚光倍数下（200-1000X）电池的电学特性，并与实测值进行对比。结果表明：其开路电压、短路电流和电池功率随聚光比的逐步增大而增加，而电池效率随聚光比的升高呈先增后减趋势。实测值均小于理论值，计算误差随聚光比的增加而变大，最大计算误差不超过7．5％。 展开更多

关键词 太阳能 聚光 太阳系统 三结砷化镓太阳电池 数学模型

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空间用三结砷化镓太阳电池激光划片技术研究 被引量：3

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作者 仇恒抗 苏宝法 +2 位作者 池卫英 陆剑峰 贾巍 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1297-1301,共5页

以空间用三结砷化镓太阳电池激光划片为研究对象,对激光光源、功率、脉冲频率、划片速度等参数进行试验研究。研究结果表明：选用功率4 W、频率120 k Hz的355 nm紫外激光光源,采用50 mm/s的切割速度,对三结砷化镓太阳电池有良好的划片效... 以空间用三结砷化镓太阳电池激光划片为研究对象,对激光光源、功率、脉冲频率、划片速度等参数进行试验研究。研究结果表明：选用功率4 W、频率120 k Hz的355 nm紫外激光光源,采用50 mm/s的切割速度,对三结砷化镓太阳电池有良好的划片效果,切割宽度约14μm、深度约195μm,为激光切割技术用于三结砷化镓太阳电池的批量生产提供可能。 展开更多

关键词 三结砷化镓 太阳电池 激光划片 工程应用

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低轨三结砷化镓太阳电池阵遥测数据分析 被引量：6

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作者 解晓莉 高剑锋 房爱省 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期279-281,289,共4页

针对采用三结砷化镓太阳电池阵作为主电源的低轨道卫星进行梳理,介绍了典型平台产品的技术状态。收集、整理了在轨运行时间最长的三结砷化镓太阳电池阵的在轨遥测数据,给出了其在轨温度变化曲线,分析了电性能输出及演化情况,为后续三结... 针对采用三结砷化镓太阳电池阵作为主电源的低轨道卫星进行梳理,介绍了典型平台产品的技术状态。收集、整理了在轨运行时间最长的三结砷化镓太阳电池阵的在轨遥测数据,给出了其在轨温度变化曲线,分析了电性能输出及演化情况,为后续三结砷化镓太阳电池阵的应用提供了数据支持。 展开更多

关键词 LEO轨道 三结砷化镓 太阳电池阵 遥测 在轨温度

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三结砷化镓太阳电池在中高轨道性能表现研究 被引量：3

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作者 曾毅 陈世杰 高照照 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1565-1568,共4页

对三颗在轨运行的中高轨道卫星的太阳电池阵发电电流数据进行了统计和处理,结合日地因子的变化评估了三结砷化镓太阳电池性能衰降情况,并通过曲线拟合的方法对后续直到寿命末期的性能衰降趋势进行了外推预测,表明太阳电池阵发电能力足... 对三颗在轨运行的中高轨道卫星的太阳电池阵发电电流数据进行了统计和处理,结合日地因子的变化评估了三结砷化镓太阳电池性能衰降情况,并通过曲线拟合的方法对后续直到寿命末期的性能衰降趋势进行了外推预测,表明太阳电池阵发电能力足够满足寿命末期功率需求。分析结果可作为后续三结砷化镓太阳电池阵设计参考,相关分析方法也可用于后续在轨卫星太阳电池阵性能评估。 展开更多

关键词 三结砷化镓 在轨性能 中高轨道

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32%效率三结砷化镓太阳电池设计与在轨应用 被引量：4

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作者 仇恒抗 姜德鹏 +1 位作者 杨琴 刘广明 《电源技术》 CAS 北大核心 2022年第5期545-548,共4页

采用晶格小失配的GaInP/GaInAs/Ge三结砷化镓太阳电池结构,通过增加顶电池与中电池中In组分,选取带隙组合为1.87 eV/1.35 eV/0.67 eV的结构体系,使顶、中电池光吸收下限分别红移15和40 nm左右,提高了三结砷化镓太阳电池的电流密度,提升... 采用晶格小失配的GaInP/GaInAs/Ge三结砷化镓太阳电池结构,通过增加顶电池与中电池中In组分,选取带隙组合为1.87 eV/1.35 eV/0.67 eV的结构体系,使顶、中电池光吸收下限分别红移15和40 nm左右,提高了三结砷化镓太阳电池的电流密度,提升了太阳电池光电转换效率,研制出平均光电转换效率为32%(AM0,25℃)的三结砷化镓太阳电池。该太阳电池已成功应用于PakTES-1A卫星太阳电池阵,入轨初期由其SG1与SG5子阵在轨电流数据计算对比地面同工况测试结果,差异仅为-0.2%和0.5%。产品可用于后续航天器高效率太阳电池阵。 展开更多

关键词 32%效率 三结砷化镓 在轨应用

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高轨卫星三结砷化镓太阳电池阵抗辐射设计 被引量：1

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作者 习成献 刘迎春 +3 位作者 林宝军 王学良 蒋桂忠 孔陈杰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期9-13,共5页

分析空间辐射效应对三结砷化镓(TJ-GaAs)太阳电池阵的影响,结合地面试验结果对太阳电池阵进行抗辐射设计,并在某倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星上进行验证。通过对在轨卫星5 a的遥测数据分析,得出太阳电池阵输出功率因辐射效应造成的衰减规... 分析空间辐射效应对三结砷化镓(TJ-GaAs)太阳电池阵的影响,结合地面试验结果对太阳电池阵进行抗辐射设计,并在某倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星上进行验证。通过对在轨卫星5 a的遥测数据分析,得出太阳电池阵输出功率因辐射效应造成的衰减规律,最后与设计方案进行比较,有效验证了抗辐射设计的数学模型,可为其他中高轨道卫星太阳电池阵的设计提供参考。 展开更多

关键词 辐射效应 太阳电池 三结砷化镓 衰减 数学模型

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空间三结砷化镓太阳电池的激光防护研究 被引量：3

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作者 苏彬 张琦 +1 位作者 张伟 寻薇 《电源技术》 CAS 北大核心 2022年第9期1030-1033,共4页

激光技术在空间中的广泛应用,增加了航天器太阳电池阵受激光辐照的可能性。为了解决激光损伤太阳电池的问题,搭建了激光辐照太阳电池实验平台,研究了激光对空间三结砷化镓太阳电池的损伤效应,并设计了一种针对1 064 nm激光的防护盖片,... 激光技术在空间中的广泛应用,增加了航天器太阳电池阵受激光辐照的可能性。为了解决激光损伤太阳电池的问题,搭建了激光辐照太阳电池实验平台,研究了激光对空间三结砷化镓太阳电池的损伤效应,并设计了一种针对1 064 nm激光的防护盖片,可使防护波段的能量衰减94%以上,实验验证了该盖片能够实现空间三结砷化镓太阳电池的激光防护。 展开更多

关键词 空间三结砷化镓太阳电池 激光防护盖片 激光辐照太阳电池实验平台

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空间用三结砷化镓太阳电池的生产管理

10

作者 何强 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1418-1420,共3页

介绍了三结砷化镓太阳电池的生产管理。通过以合理安排生产计划,做好生产线质量计划;分析不合格原因,提出改进措施;优化三结砷化镓太阳电池结构;采用SPC技术对生产过程进行分析和控制等途径,将三结砷化镓太阳电池成品率从72.6%提高为85... 介绍了三结砷化镓太阳电池的生产管理。通过以合理安排生产计划,做好生产线质量计划;分析不合格原因,提出改进措施;优化三结砷化镓太阳电池结构;采用SPC技术对生产过程进行分析和控制等途径,将三结砷化镓太阳电池成品率从72.6%提高为85%以上,三结砷化镓批产效率从平均光电转换效率为26.8%提高到28%以上,缩短工程型号所需的生产周期,提高了空间型号用太阳电池阵输出功率。 展开更多

关键词 三结砷化镓太阳电池 SPC技术 平均光电转换效率

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连续激光辐照对三结砷化镓电池散射光谱的特性影响

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作者 郭威 常浩 +3 位作者 徐灿 周伟静 于程浩 姬刚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3674-3681,共8页

太阳能电池作为一种高效的光电转化器,被广泛地应用于光伏发电系统中。激光作为一种高亮度光源辐照电池时,会导致其出现损伤,可利用电池的表面散射光谱特性,对其损伤程度进行判别。通过目标表面散射光谱测量系统,对激光辐照后的三结砷... 太阳能电池作为一种高效的光电转化器,被广泛地应用于光伏发电系统中。激光作为一种高亮度光源辐照电池时,会导致其出现损伤,可利用电池的表面散射光谱特性,对其损伤程度进行判别。通过目标表面散射光谱测量系统,对激光辐照后的三结砷化镓电池散射光谱进行测量,并计算双向反射分布函数(BRDF)。其中测量系统主要由FX 2000和NIR 17型光纤光谱仪组成,针对电池表面的强镜反射特性,在实验中采用了入射角和反射角为30°的测量几何模型。原始三结砷化镓太阳能电池的结构主要包括减反射膜DAR层、顶电池GaInP层、中电池GaAs层和底电池Ge层,其散射光谱特征包括可见光谱段(500~900 nm)的吸收特性及近红外谱段(900~1 200 nm)的类周期振荡特性,在对连续激光辐照损伤后电池的光谱特性进行实验测量后,得到了损伤电池光谱BRDF的变化,并结合基于薄膜干涉理论的电池散射光谱模型,对各膜层损伤后的特征进行了分析。结果表明:DAR层的主要作用是降低光谱反射能量,对光谱曲线的特性影响较小;Ge层对光谱曲线形状基本无影响;电池散射光谱吸收和干涉等特征主要由GaInP层和GaAs层所引起,其中,GaInP层主要影响可见光谱段的吸收特性,并对近红外谱段内的干涉特性起到调制作用,而GaAs层主要影响近红外谱段的干涉特性,当其损伤到一定程度后,会导致可见光谱段内出现干涉特性。最后,在实验结果分析的基础上,通过模型研究了电池各层对散射光谱特性的影响,并讨论了基于散射光谱特性的电池损伤程度判别,研究结果可为电池激光损伤判别提供参考。 展开更多

关键词 激光辐照 三结砷化镓电池 散射光谱 表面形貌 损伤特性

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空间三结砷化镓太阳能电池用小型太阳模拟器测试平台设计

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作者 张龙龙 王凯 +2 位作者 刘珉强 郑菲玲 王超 《实验室研究与探索》 2025年第9期50-53,79,共5页

为精确测试空间三结砷化镓太阳能电池在AM0标准下的输出特性,研究设计开发了一套小型太阳模拟器测试平台。该平台通过短弧氙灯和精密光场强度调控单元实现AM0光谱匹配与辐照度精确控制;采用基于改进模糊自适应比例-积分-微分(PID)算法... 为精确测试空间三结砷化镓太阳能电池在AM0标准下的输出特性,研究设计开发了一套小型太阳模拟器测试平台。该平台通过短弧氙灯和精密光场强度调控单元实现AM0光谱匹配与辐照度精确控制;采用基于改进模糊自适应比例-积分-微分(PID)算法的智能恒温控制单元,建立被测太阳能电池标准测试温度环境,通过多路电阻快速切换的Ⅰ-Ⅴ曲线测试单元完成对被测太阳能电池输出特性的测试。测试结果表明,该测试平台能够精确模拟空间太阳辐照环境,太阳辐照不均匀度≤±4.6%、不稳定度≤±0.84%,并在(25.0±0.3)℃恒温下可靠测得电池Ⅰ-Ⅴ特性曲线及开路电压、短路电流等关键参数。通过该测试平台可有效解决空间太阳能电池地面测试不精确问题,为电池性能评估提供了可靠的技术支撑。 展开更多

关键词 太阳模拟器 AM0光源 恒温控制 三结砷化镓太阳能电池 Ⅰ-Ⅴ特性曲线

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1070nm连续激光辐照三结GaAs太阳电池的实验研究 被引量：9

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作者 杨欢 陆健 +4 位作者 周大勇 贾魏 李广济 周广龙 张宏超 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期318-321,共4页

为了研究真空环境下波长为1070nm连续激光辐照对三结砷化镓太阳电池输出的影响,采用实验研究的方法测量了不同功率密度激光作用下太阳电池背面温度和负载电压的实时变化。当激光功率密度为8.4W/cm2时,温度升高显著,负载电压下降趋近于零... 为了研究真空环境下波长为1070nm连续激光辐照对三结砷化镓太阳电池输出的影响,采用实验研究的方法测量了不同功率密度激光作用下太阳电池背面温度和负载电压的实时变化。当激光功率密度为8.4W/cm2时,温度升高显著,负载电压下降趋近于零,激光作用结束,电压恢复至初始电压的53%;继续增大激光功率密度至11.7W/cm2,经2.3s后,负载电压降为零且不能恢复,电池已毁伤。结果表明,连续激光作用会引起电池温升,温度升高使负载电压下降;作用激光功率密度较小时,电池温升幅度较小,负载电压下降幅度也较小,激光停止后,负载电压能逐渐恢复至初始状态;作用激光功率密度较大时,温升幅度也较大,引起负载电压下降显著,即使激光停止作用,负载电压也不能恢复至初值,此时说明电池已有损伤。该实验结果可以在一定程度上为激光损伤电池机理的研究提供参考依据。 展开更多

关键词 激光技术 连续激光 真空 三结砷化镓 温度 负载电压

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空间站柔性太阳翼电池电路部分设计初探 被引量：3

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作者 于辉 孙彦铮 金海雯 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期395-397,共3页

针对空间站的任务需求,提出了空间站太阳翼应用柔性三结砷化镓太阳电池阵技术的设想,介绍了目前国外柔性太阳电池阵的应用情况,并进行了柔性三结砷化镓太阳电池阵电池电路部分关键环节的初步设计,初步证明了该项技术的可行性及合理性。

关键词 三结砷化镓 柔性太阳电池阵 空间站

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火星尘埃对太阳电池阵的影响与电帘除尘研究 被引量：2

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作者 贾巍 倪家伟 +4 位作者 黄三玻 宗魏 肖杰 王训春 池卫英 《深空探测学报》 2014年第4期303-307,共5页

火星表面大量尘埃在太阳电池阵表面的累积将会导致其输出功率下降,甚至使太阳电池阵功能失效。近年来,电帘除尘方法被认为是在火星着陆任务中进行尘埃防护最有效的手段之一。本文开展了火星尘埃累积对三结砷化镓太阳电池性能影响的实验... 火星表面大量尘埃在太阳电池阵表面的累积将会导致其输出功率下降,甚至使太阳电池阵功能失效。近年来,电帘除尘方法被认为是在火星着陆任务中进行尘埃防护最有效的手段之一。本文开展了火星尘埃累积对三结砷化镓太阳电池性能影响的实验研究,得到了火星尘埃累积量与太阳电池电压、电流和相对输出功率数值模型;通过除尘技术分析,确定电帘除尘装置构型;依据制备得到的除尘电帘,对不同火星尘埃累积下电帘的除尘效率进行了研究,为火星着陆太阳电池阵遥测数据分析和开发自适应除尘太阳电池阵提供有力的技术支持。 展开更多

关键词 三结砷化镓太阳电池 火星尘埃 电帘除尘

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纳卫星、皮卫星的电源与配电系统 被引量：1

16

作者 徐伟 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1017-1018,共2页

皮、纳卫星电源系统担负为整星供电的任务,皮、纳卫星的电源系统采用高效的三结砷化镓太阳电池、锂离子电池和集成化的电源管理和配电系统,皮、纳卫星电源系统采用能量直接传输方式。

关键词 电源系统 三结砷化镓太阳电池 锂离子电池 集成化电源管理

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太阳电池阵在轨数据和地面测试数据比对分析

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作者 董莉 郄毅鹏 +2 位作者 姚元鑫 张旭 邹世纯 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第9期1324-1325,1355,共3页

梳理和总结了地球同步轨道(以下简称GEO轨道)东四平台三结砷化镓太阳电池阵的初期在轨遥测数据与地面测试数据的比对方法,该方法对卫星太阳电池阵地面测试具有重要的指导意义。并按照此方法对东四平台多颗卫星太阳电池阵的初期遥测数据... 梳理和总结了地球同步轨道(以下简称GEO轨道)东四平台三结砷化镓太阳电池阵的初期在轨遥测数据与地面测试数据的比对方法,该方法对卫星太阳电池阵地面测试具有重要的指导意义。并按照此方法对东四平台多颗卫星太阳电池阵的初期遥测数据与地面测试数据进行比对汇总,结果表明二者总电流偏差的变化趋势是波动的,且波动范围比较小,说明地面测试状态是稳定的。 展开更多

关键词 GEO轨道 东四平台 三结砷化镓太阳电池阵 在轨遥测 地面测试

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新一代载人飞船试验船能源管理功能研制特点

18

作者 钟丹华 唐筱 +1 位作者 舒斌 张思义 《载人航天》 CSCD 北大核心 2021年第1期107-112,共6页

在系统架构研制中,针对新一代载人飞船试验船8000 km大椭圆轨道的任务特点,以及运行过程反复穿越辐射带的新环境特性,通过开展故障模式与影响分析和故障树分析工作,提出并采用了基于独立冗余的多机组主电源和多机组备份电源的高可靠高... 在系统架构研制中,针对新一代载人飞船试验船8000 km大椭圆轨道的任务特点,以及运行过程反复穿越辐射带的新环境特性,通过开展故障模式与影响分析和故障树分析工作,提出并采用了基于独立冗余的多机组主电源和多机组备份电源的高可靠高安全性能源系统总体技术方案,消除了分系统级单点故障环节,在发生一重甚至二重故障后,经过故障重构,仍然能够确保在全任务阶段安全、可靠地输出额定负载功率;在单机产品研制中,解决了在试验船大直径舱体凹舱壁内嵌安装和展开大型刚性太阳电池翼的研制难题,并部分使用了国内最高光电转换效率的太阳电池电路,成功完成首次在轨工程应用;在产品测试过程中,引入部分先进测试方法,通过使用远程测试技术,起到了简化流程、降本增效的作用。 展开更多

关键词 能源管理功能 电源系统 故障模式 三结砷化镓太阳电池

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多波长激光无线能量传输功率匹配与后级储能问题研究

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作者 刘科亿 张代润 陶聪 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第10期26-30,共5页

设计并构建了一套多波长的激光无线能量传输(LWPT)的实验平台,该平台的光电池采用三结砷化镓电池叠层结构,并以525 nm、808 nm、980 nm三种波长激光组合射入光电池,实现能量转换,采用CN3791芯片对后级锂电池进行储能管理。根据三种激光... 设计并构建了一套多波长的激光无线能量传输(LWPT)的实验平台,该平台的光电池采用三结砷化镓电池叠层结构,并以525 nm、808 nm、980 nm三种波长激光组合射入光电池,实现能量转换,采用CN3791芯片对后级锂电池进行储能管理。根据三种激光对光电池易影响程度的不同,采用改进的控制变量法对光电池激光照射下输出特性进行探究,三种波长的入射激光采用不同功率配比对光电转换效率有明显的影响,在配比为2.1∶0.9∶1时光电转换效率最高可达42.6%。之后以输出特性为依据进行后端储能环节设计以CN3791芯片为核心的外围电路,实现了光电池的最大功率点追踪,能够在入射激光不稳定的情况下进行在光电池最大效率输出点进行储能,验证了该方案的可行性。 展开更多

关键词 多波长激光无线能量传输 三结砷化镓电池 功率匹配 控制变量法 储能充电

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