Modelagem, simulação e validação experimental de um sistema de rastreio de potência máxima para geradores solares de satélites artificiais

• Main Author: Renato Oliveira de Magalhães
• Other Authors: Marcelo Lopes de Oliveira e Souza
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2005
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/MTC-m13@80/2005/10.25.18.56

A necessidade de controle ótimo e alta eficiência são importantes requisitos no projeto de sistemas espaciais. O objetivo deste trabalho é aplicar a técnica de linearização conhecida por "State Space Averaging" e alguns princípios de ontrole ótimo para modelar um sistema de rastreio de potência máxima no qual um gerador solar fornece energia para uma bateria de Li-Ion e diversas cargas úteis de um satélite artificial. A partir do modelo teórico é obtido um modelo de circuito para pequenos sinais a-c, permitindo simulações simplificadas e mais rápidas. Para validar os modelos teóricos é construído e testado um protótipo, permitindo levantar a função de transferência experimental e sua resposta dinâmica. O controle deste sistema faz uso de técnicas de sinais digitais e discretos. O mapeamento z = esT é utilizado para obter o equivalente discreto da função de transferência contínua. Os requisitos para as leis de controle são erro zero em regime permanente e boa resposta dinâmica com rejeição a distúrbios. === The demand for optimal control and high eciency systems is at the core of space system design. The goal of this work is to apply Middlebrook´s State Space Averaging technique and principles of optimal control systems to model a Peak Power Tracking system where a Solar Array Generator supplies power to a Lithium-Ion battery and several payloads of a space vehicle. From the theoretical model a linear circuit that describes the a-c behavior of the system will be derived allowing easier and faster simulations. To validate the model, a design of a hardware prototype is manufactured and tested to obtain the practical transfer functions and the system dynamic response. The control of such a system will make use of digital and discrete signals techniques. The mapping z = esT will be used and a discrete equivalent to a continuous transfer functions will be obtained by means of zero order hold method. The requirements for control law design are zero steady state error and also good dynamic response against loop gain variations.