水平展开式太阳电池阵光照试验系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及太阳电池阵光照试验的技术领域，具体地，涉及一种水平展开式太阳电池阵光照试验系统及其使用方法。


背景技术：

2.航天器在空间环境中主要依赖电能进行工作，航天器电能的主要来源为太阳能、化学能和核能。太阳电池阵用太阳电池片作为光电转换器件、利用物理变化将太阳能转化为电能，主要有硅太阳电池、砷化镓太阳电池和磷化铟太阳电池等；核电源可将核能转换为电能，主要有放射性同位素温差电池和核反应堆热离子电池，目前主要用于深空探测；化学电池可将化学能转换为电能，常见的化学电池包括锌银电池、锂离子电池、氢氧燃料电池、镉镍电池和氢镍电池等。由于在空间环境中太阳能取之不尽、用之不竭，航天器普遍使用太阳电池阵作为主要或辅助发电装置。
3.航天器在研制生产过程中，要经历并通过严格的测试试验才能出厂。装配太阳电池阵的航天器均需进行太阳电池阵光照试验，用于检验供配电分系统在太阳电池阵参与供电条件下的工作状态、各子阵电缆连接的正确性和匹配性、太阳电池阵与供配电分系统各单机接口的正确性和匹配性。
4.在已有的涉及太阳电池阵光照试验的相关专利中，公开号为cn107294496a的中国发明专利文献公开了一种卫星上太阳电池阵光照试验方法，其包括以下步骤：步骤一，选择氙灯灯阵作为模拟光源；步骤二，根据星上太阳电池阵展开后的长度、高度、离地面高度，以及灯阵与太阳电池阵阵面距离要求，确定氙灯灯阵的辐照面积、高度和工作距离，作为灯阵调试的依据等。该方法讲述了一种用于卫星上太阳电池阵竖直展开时的光照试验方法，且主要侧重于灯阵调试环节的方法。
5.公开号为cn105627142a的中国发明专利文献公开了一种轻便型大面积太阳电池阵光照试验用灯阵，讲述了一种光照试验用的灯阵设备，包括m个照明灯，以及控制m个照明灯工作状态的配电控制装置；m为大于1的自然数；至少还包括一辆带动m个照明灯运动的升降车，升降车包括车体和安装在所述车体上的升降装置；用于安装m个照明灯的n个三角支架，所述n个三角支架均为直角三角形；其中：在所述升降装置上固定有矩形框结构的底座；n个三角支架固定安装于底座上；n个三角支架之间通过p个横梁连接；m个照明灯安装在p个横梁上；n和p均为大于1的自然数。
6.公开号为cn108880472a的中国发明专利文献公开了一种模块化可拓展式光照试验设备，也讲述了一种光照试验用的灯阵设备，可应用于航天器太阳翼地面开展光照试验，包括带有转运脚轮的可进行组合拓展的桁架，固定安装于桁架上具有竖直方向位置调整的导轨；安装于竖直方向导轨同时具有水平方向位置调整导轨的灯阵安装框架；安装于灯阵框架上，具有一定俯仰姿态调整能力的灯具，灯阵使用的电源固定安装于桁架底座位置，便于转运。
7.上述专利均是在太阳电池阵竖直展开的状态下进行光照试验的相关专利。
8.针对上述中的相关技术，发明人认为当航天器因单机干涉、场地限制等原因不能让太阳电池阵竖直展开时，太阳电池阵竖直展开方式的光照试验方法及设备，极大地限制了光照试验的适用范围。


技术实现要素：

9.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种水平展开式太阳电池阵光照试验系统及其使用方法。
10.根据本发明提供的一种水平展开式太阳电池阵光照试验系统，包括水平面、模拟阵、太阳电池阵、悬挂绳和桁架；所述模拟阵建立在所述水平面上；所述太阳电池阵水平展开，通过悬挂绳吊装在桁架上。
11.优选的，所述模拟阵包括若干片太阳电池片，且太阳电池片设置在所述水平面上，太阳电池片的分布位置反映灯阵的辐照强度和不均匀度。
12.优选的，该系统还包括灯具支架和灯阵，所述灯阵包括多个可拼接的子阵，每个子阵根据辐射强度要求配置多只灯具，所述灯具与水平面呈一定角度倾斜向下安装在灯具支架上，所述灯具支架位于太阳电池阵两侧。
13.优选的，所述灯阵的每个子阵配置灯具驱动控制器，所述灯具驱动控制器独立控制子阵上每只灯具的驱动电流，从而调节灯具的亮度。
14.根据本发明提供的一种水平展开式太阳电池阵光照试验系统使用方法，包括如下步骤：
15.模拟调试步骤：水平面上建立模拟阵，测试灯阵的辐照强度和不均匀度；
16.状态检查步骤：确认环境、设备和产品的状态；
17.光照试验步骤：根据测试后的灯阵和确认后的状态进行灯阵开启时太阳电池阵水平展开光照测试。
18.优选的，所述状态检查步骤包括试验环境场地的状态检查、试验设备的状态检查和卫星产品的状态检查；所述试验环境场地的状态包括场地供电状态、场地空间距离和环境温度湿度；所述试验设备的状态包括设备辐照面积、设备辐照强度和设备工作距离；所述卫星产品的状态包括太阳电池阵状态、蓄电池组状态和电测各分系统状态。
19.优选的，所述太阳电池阵状态包括输出电压极性、太阳电池片碎片情况和电缆状态。
20.优选的，所述太阳电池阵的光照试验在太阳电池阵水平展开的状态下进行，在灯阵开启期间检测包括太阳电池阵输出电流和太阳电池阵温度的遥测量。
21.优选的，所述模拟调试步骤包括如下步骤：
22.模拟调试步骤s1：搭建试验工装，试验工装包含灯具支架和桁架，将灯具安装于灯具支架上，灯具光照方向与水平面呈一定夹角，且向下倾斜；
23.模拟调试步骤s2：对包括场地供电能力和环境温度湿度的试验环境场地的状态进行检查确认，符合试验要求后进行下一步；
24.模拟调试步骤s3：进行模拟阵的布置，在水平面上设置太阳电池片，太阳电池片的分布需满足检测灯阵的辐照强度和不均匀度的要求；
25.模拟调试步骤s4：进行模拟调试，打开灯阵，检测各个太阳电池片的输出电流，调
整各个灯具的亮度，使各个太阳电池片的输出电流符合要求；
26.模拟调试步骤s5：将灯阵移至水平展开的太阳电池阵处，保持灯阵的状态与模拟阵时一致。
27.优选的，所述光照试验步骤包括如下步骤：
28.光照试验步骤s1：航天器通过地面设备加电，设置航天器状态为光照试验状态，然后地面设备退电，航天器转内电；
29.光照试验步骤s2：开启灯阵，电测各分系统观察并研判遥测量，评估光照试验效果；
30.光照试验步骤s3：关闭灯阵，航天器通过地面设备加电，设置退出光照试验状态，然后航天器退电，关闭试验设备，并断开太阳电池阵的电缆插头。
31.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
32.1、本发明的光照试验方法，可对因单机干涉、场地限制等原因无法将太阳电池阵竖直展开的航天器进行光照试验，有效解决了在不具备太阳电池阵竖直展开条件时难以开展光照试验的问题，扩大了光照试验的适用范围；
33.2、本发明氙灯安装于太阳电池阵两侧的灯具支架上，而非安装于太阳电池阵上方的桁架上，极大地增强了光照试验的安全性；
34.3、本发明阐述了水平展开式的光照试验步骤，优化了光照试验流程，增强了测试覆盖性，从而提高了光照试验的可靠性和有效性。
附图说明
35.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
36.图1为本发明的y向正视图；
37.图2为本发明的x向正视图；
38.图3为本发明的标准太阳电池片在模拟阵的分布示意图；
39.图4为本发明的流程图。
40.附图标记：
41.桁架1
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悬挂钢丝5
42.氙灯2
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太阳电池阵6
43.灯具支架3
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航天器7
44.水平地面4
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标准太阳电池片8
具体实施方式
45.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
46.本发明实施例公开了一种水平展开式太阳电池阵光照试验系统，如图1和图2所示，包括水平面、模拟阵、太阳电池阵6、悬挂绳、桁架1、灯具支架3和灯阵。模拟阵建立在水
平面上。太阳电池阵6水平展开，通过悬挂绳吊装在桁架1上。悬挂绳包括悬挂钢丝5，太阳电池阵6水平展开，并通过悬挂钢丝5吊装于桁架1上。水平面是指与铅垂线垂直的任何平面，跟水平地面4是平行或重合的关系。太阳电池阵6由基板和电池片组成，电池片贴在基板上。基板是太阳电池阵6的基本框架，用于粘贴电池片，且基板只有一面是贴电池片的。基板贴电池片的一面为电池片贴片面。
47.模拟阵包括若干片太阳电池片，且太阳电池片设置在水平面上，太阳电池片的分布位置反映灯阵的辐照强度和不均匀度。太阳电池片包括标准太阳电池片8。模拟阵包含若干片标准太阳电池片8，在相当于光照试验时太阳电池阵6面积的水平面上进行，且标准电池片均匀阵列于水平面上，标准电池片的分布位置能反映整个灯阵的辐照强度和不均匀度。
48.灯阵包括多个可拼接的子阵，每个子阵根据辐射强度要求配置多只灯具，灯具与水平面呈一定角度倾斜向下安装在灯具支架3上，灯具支架3位于太阳电池阵6两侧。灯具包括氙灯2。灯阵由多个可拼接的子阵组成，每个子阵根据辐照强度要求配置多只氙灯2，氙灯2与水平面呈一定角度倾斜向下安装于灯具支架3上。氙灯2与水平面呈45
°
倾斜向下安装于灯具支架3上。灯具支架3设置在水平地面4上。
49.灯阵的每个子阵配置灯具驱动控制器，灯具驱动控制器独立控制子阵上每只灯具的驱动电流，从而调节灯具的亮度。灯具驱动控制器包括氙灯驱动控制器。灯阵的每个子阵配置一台氙灯驱动控制器，氙灯驱动控制器可以独立控制子阵上每只氙灯2的驱动电流，从而调节氙灯2的亮度。
50.如图1所示，太阳电池阵6水平展开，两侧灯具支架3上的氙灯2呈45
°
照射太阳电池片。如图2所示即为从x向观察的水平展开式光照试验场景。如图3所示，在等同于太阳电池阵6面积的水平面上，均匀阵列有标准太阳电池片8。
51.本发明实施例还提供了一种水平展开式太阳电池阵光照试验系统使用方法，如图4所示，该方法包括模拟调试、状态检查和光照试验。该方法包括如下步骤：模拟调试步骤：水平面上建立模拟阵，测试灯阵的辐照强度和不均匀度。模拟调试：于水平面上建立模拟阵用以测试整个灯阵的辐照强度和不均匀度。模拟调试步骤包括如下步骤：模拟调试步骤s1：搭建试验工装，试验工装包含灯具支架3和桁架1，将灯具安装于灯具支架3上，灯具光照方向与水平面呈一定夹角，且向下倾斜。搭建试验工装，包含灯具支架3、桁架1等，将氙灯2安装于灯架上，氙灯2光照方向与水平面呈45
°
夹角，且向下倾斜。
52.模拟调试步骤s2：对包括场地供电能力和环境温度湿度的试验环境场地的状态进行检查确认，符合试验要求后进行下一步。对场地供电能力、环境温湿度等环境状态进行检查确认，符合试验要求后可进行下一步。
53.模拟调试步骤s3：进行模拟阵的布置，在水平面上设置太阳电池片，太阳电池片的分布需满足检测灯阵的辐照强度和不均匀度的要求。进行模拟阵的布置，在等同于太阳电池阵6面积的水平面上，均匀阵列标准太阳电池片8，标准太阳电池片8的分布应能够满足检测灯阵的辐照强度和不均匀度的要求。
54.模拟调试步骤s4：进行模拟调试，打开灯阵，检测各个太阳电池片的输出电流，调整各个灯具的亮度，使各个太阳电池片的输出电流符合要求。进行模拟调试，打开灯阵，检测各个标准太阳电池片8的输出电流，调整各个氙灯2的亮度，使各个标准太阳电池片8的输
出电流基本一致且符合要求。
55.模拟调试步骤s5：将灯阵移至水平展开的太阳电池阵6处，保持灯阵的所有状态与模拟阵时一致。
56.状态检查步骤：确认环境、设备和产品的状态。状态检查用于设备、产品、环境的状态确认。对环境、设备和产品的状态进行检查并确认，均符合要求后，允许开展光照试验。环境指试验环境场地，设备指试验设备，产品指卫星产品，具体是太阳电池阵。
57.状态检查步骤包括试验环境场地的状态检查、试验设备的状态检查和卫星产品的状态检查；试验环境场地的状态包括场地供电状态、场地空间距离和环境温度湿度；试验设备的状态包括设备辐照面积、设备辐照强度和设备工作距离；卫星产品的状态包括太阳电池阵6状态、蓄电池组状态和电测各分系统状态。太阳电池阵6状态包括输出电压极性、太阳电池片碎片情况和电缆状态。环境状态包含场地供电状态、场地空间距离、环境温度湿度等，设备状态包含设备辐照面积、设备辐照强度、设备工作距离等，产品状态包含太阳电池阵6状态、蓄电池组状态、电测各分系统状态等。太阳电池阵6状态包含输出电压极性、电池片碎片情况、电缆状态等。
58.光照试验步骤：根据测试后的灯阵和确认后的状态进行灯阵开启时太阳电池阵6水平展开光照测试。光照试验为灯阵开启期间进行的太阳电池阵6水平展开光照测试。太阳电池阵6的光照试验在太阳电池阵6水平展开的状态下进行，在灯阵开启期间检测包括太阳电池阵6输出电流和太阳电池阵6温度的遥测量。光照试验在太阳阵水平展开的状态下进行，在灯阵开启期间检测太阳电池阵6输出电流、太阳电池阵6温度等遥测量。
59.光照试验步骤包括如下步骤：光照试验步骤s1：航天器7通过地面设备加电，设置航天器7状态为光照试验状态，然后地面设备退电，航天器7转内电。航天器7设置在水平地面4上。
60.光照试验步骤s2：开启灯阵，电测各分系统观察并研判遥测量，评估光照试验效果。
61.光照试验步骤s3：关闭灯阵，航天器7通过地面设备加电，设置退出光照试验状态，然后航天器7退电，关闭试验设备，并断开太阳电池阵6的电缆插头。
62.航天器与太阳电池阵通过星表插头进行电连接。航天器在地面测试阶段有两条供电通路，一是通过脱落插头与地面供电设备相连，由地面电源供电，二是通过星表插头与太阳电池阵相连，由太阳电池阵发电进行供电。光照试验步骤s1下，灯阵尚未开启，航天器先仅由地面设备供电，并在地面供电的情况下对航天器的参数状态进行设置，设置完毕后，关闭地面电源，航天器随即由内部自带的蓄电池维持工作，等待光照试验步骤s2。
63.本发明涉及航天器7用太阳电池阵6光照试验方法，且特别是有关于水平展开式的太阳电池阵6光照试验方法。本发明可对因单机干涉、场地限制等原因无法将太阳电池阵6竖直展开的航天器7进行光照试验，扩大了光照试验的适用范围。本发明的试验方法和流程，极大地增强了光照试验的安全性和测试覆盖性，从而提高了光照试验的可靠性和有效性。当航天器7因单机干涉、场地限制等原因不能让太阳电池阵6竖直展开时，可按本发明提供的试验方法进行水平展开式的光照试验。
64.本发明正是思及于此，提供一种水平展开式太阳电池阵光照试验方法，极大地提高了光照试验的安全性，扩大了光照试验的适用范围。本发明有效解决了在不具备太阳电
池阵6竖直展开条件时难以开展光照试验的问题，且氙灯2安装于水平展开的太阳电池阵6两侧，极大地提高了光照试验的安全性，扩大了光照试验的适用范围。
65.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
66.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。