太陽(yáng)能飛行器太陽(yáng)能能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】：太陽(yáng)能飛行器巡航時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)數(shù)月，飛行高度可達(dá)數(shù)萬(wàn)米，覆蓋區(qū)域可達(dá)數(shù)百公里，可執(zhí)行多種任務(wù)，具有常規(guī)飛行器不可替代的優(yōu)勢(shì)。此種飛行器的能源系統(tǒng)是利用光伏轉(zhuǎn)換方式將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能為飛行器提供長(zhǎng)期的動(dòng)力能源，其中白天發(fā)出的電能一部分為飛行器載荷和推進(jìn)系統(tǒng)供電，另一部分儲(chǔ)存于儲(chǔ)能電池之中作為夜間飛行的動(dòng)力。 以往的太陽(yáng)能飛行器由于外形很小，沿弦向鋪設(shè)的太陽(yáng)電池很少連接形式也很簡(jiǎn)單，所以不存在太陽(yáng)電池對(duì)氣動(dòng)外形的影響問(wèn)題，也不存在曲型表面影響太陽(yáng)陣功率問(wèn)題，但是太陽(yáng)能飛行器的發(fā)展方向是大翼展和大展弦比，這就會(huì)造成太陽(yáng)電池性能與氣動(dòng)性能相互影響的問(wèn)題，本文即是針對(duì)太陽(yáng)能飛行器的發(fā)展需求研究了大型太陽(yáng)能飛行器的太陽(yáng)能電池陣分布式設(shè)計(jì)與集成技術(shù)，高比能量?jī)?chǔ)能電池組設(shè)計(jì)技術(shù)以及能源管理器設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)，最后通過(guò)設(shè)計(jì)驗(yàn)證與試驗(yàn)驗(yàn)證證明了本文設(shè)計(jì)方法的可行性。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)電池 儲(chǔ)能電池 MPPT 太陽(yáng)能飛行器
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：V272;TK519
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 引言7-8
• 1.2 能源系統(tǒng)匹配性分析與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)8-12
• 1.2.1 太陽(yáng)能飛行器任務(wù)剖面分析8-9
• 1.2.2 能源系統(tǒng)與負(fù)載的匹配要求9
• 1.2.3 能源系統(tǒng)與環(huán)境的匹配要求9-11
• 1.2.4 系統(tǒng)構(gòu)成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.5 能源系統(tǒng)與飛行器結(jié)構(gòu)的匹配12
• 1.3 本文的工作及結(jié)構(gòu)安排12-14
• 第二章 設(shè)計(jì)思想14-21
• 2.1 項(xiàng)目背景介紹14
• 2.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)分析14-18
• 2.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)14-17
• 2.2.1.1 飛行約束條件14-15
• 2.2.1.2 光照條件15
• 2.2.1.3 功率需求與工作模式15-17
• 2.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)和要求17-18
• 2.3 任務(wù)分析18-19
• 2.3.1 供電能力分析18
• 2.3.2 母線配置方式18
• 2.3.3 重量分析18-19
• 2.3.4 負(fù)載特性分析19
• 2.3.5 工作溫度分析19
• 2.4 設(shè)計(jì)原則19
• 2.5 方案概述19-20
• 2.6 能源系統(tǒng)的配置20-21
• 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)21-44
• 3.1 太陽(yáng)電池陣功率計(jì)算模型21-26
• 3.1.1 飛行條件分析21-22
• 3.1.2 光照條件分析22-24
• 3.1.3 溫度條件分析24-25
• 3.1.4 太陽(yáng)電池 IV 曲線計(jì)算模型25
• 3.1.5 太陽(yáng)電池 I-V 曲線修正模型25-26
• 3.2 太陽(yáng)電池陣的設(shè)計(jì)方法26-32
• 3.2.1 單體電池設(shè)計(jì)27-31
• 3.2.2 電池組件的電路布局設(shè)計(jì)31-32
• 3.3 能源管理器的設(shè)計(jì)32-41
• 3.3.1 中央管理模塊的設(shè)計(jì)32-34
• 3.3.2 太陽(yáng)電池陣 MPPT 管理模塊的設(shè)計(jì)34-40
• 3.3.3 蓄電池 BMS 管理模塊的設(shè)計(jì)40-41
• 3.4 儲(chǔ)能電池組的設(shè)計(jì)41-44
• 第四章 系統(tǒng)的驗(yàn)證44-49
• 4.1 太陽(yáng)電池陣設(shè)計(jì)結(jié)果44-46
• 4.2 控制器設(shè)計(jì)結(jié)果46-47
• 4.3 太陽(yáng)電池陣故障情況分析47-48
• 4.3.1 問(wèn)題現(xiàn)象47
• 4.3.2 應(yīng)對(duì)措施分析驗(yàn)證47-48
• 4.4 能量平衡分析48-49
• 第五章 結(jié)論與展望49-51
• 5.1 結(jié)論49-50
• 5.1.1 太陽(yáng)電池陣設(shè)計(jì)結(jié)論49
• 5.1.2 電源控制器設(shè)計(jì)結(jié)論49-50
• 5.2 論文的意義及工作展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 致謝54

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