空间太阳能电站

摘要： 针对空间太阳能电站这类具有大尺寸、低刚度、频率密集等特点的大型航天结构,研究相应的振动传感器布置问题。基于模态置信法(Modal Assurance Criterion,MAC),参考Fisher信息阵、模态置信度准则等评价指标对这类超大空间结构进行传感器的优化配置,并将该方法与有效独立法(Effective Independence,EI)和模态动能法(Modal Kinetic Energy,MKE)这两种经典的优化配置方法所得的传感器布置方案进行比较,以寻找针对该类大型航天结构的传感器配置问题的最优解决方案。结果证明MAC法计算所得的传感器布点位置与EI和MKE方法相比,拥有更好的模态区分度,并且测点分散,利于减小配置冗余性。此外在仿真计算中还基于上述的优化配置结果,利用特征系统实现方法(Eigensystem Realization Algorithm,ERA)进行模态参数的辨识,计算结果证明基于MAC法所得的传感器布置方案具备良好的参数识别能力,适用于空间太阳能电站参数辨识的输出信号获取。

摘要： 为了使空间太阳能电站编队飞行时能够进行队型重构变换,首先,基于同步根数差法推导了地球静止轨道上的空间太阳能电站编队运动型模型,设计了合适的空间太阳能电站编队构型,确保其在任意环境下都可以维持正常的能量传输。其次,基于传统的循环追踪控制算法进行编队重构的仿真,提出改进循环追踪控制算法并进行仿真验证。仿真结果表明,改进后的循环追踪控制算法可以有效地实现编队重构。

摘要： 空间太阳能电站(Space solar power station,SSPS)作为可再生空间能源系统,需要基于大型展开结构与控制技术、高效太阳能转化技术、超大功率电力传输与管理技术、远距离无线能量传输技术、在轨组装与维护技术等多种关键技术协同应用进行构建。材料技术作为上述各类关键技术中最基础的技术支撑,也将面临更大的挑战。本文通过分析空间太阳能电站建设难点,阐释了大尺寸桁架、柔性太阳能电池、超大功率导电旋转关节、在轨原位制造等关键技术对轻量化、柔性化、智能化新材料的发展需求。

摘要： 2022年8月1-2日,由中国宇航学会空间太阳能电站专业委员会、空间太阳能发电卫星(SSPS)中国推进委员会联合主办的“中国宇航学会空间太阳能电站专业委员会2021年学术交流会竖第四届全国空间太阳能电站技术发展研讨会、第三届中国空间太阳能电站推进委员会会议”在重庆顺利召开。重庆大学杨士中院士、北京科技大学葛昌纯院士、西安电子科技大学段宝岩院士、中国宇航学会空间太阳能电站专业委员会20余名委员,以及来自30余家高校、科研院所、企业的160余名专家参加了会议。

摘要： 提出了柔性空间太阳能电站姿态控制的自调节迭代学习控制方法。将空间太阳能电站简化为在轨运行的欧拉-伯努利梁,采用绝对节点坐标法建立了轨道-姿态-结构耦合动力学模型。采用2个控制力矩陀螺实现姿态控制。为了提高经典比例-微分控制方法的控制精度,提出了切换迭代学习控制方法,采用以往周期控制力矩作为当前周期的前馈控制力矩。尽管迭代学习控制方法是一种无模型控制方法,其控制参数必须手动选择,给多可调参数的复杂控制系统设计带来困难。因此,采用模糊逻辑提出了一种自调节方法,可根据一个控制周期内平均控制误差自动调节控制器的控制频率。仿真结果表明,本文提出的控制方法可极大地提高控制精度,减小传感器噪声的影响,而且控制频率可自动调整至合适的值。

摘要： 微波能量传输设计与验证是中国空间太阳能电站发展各阶段的核心工作,微波能量反向波束控制则是微波能量传输的关键环节。目前的反向波束控制研究都基于微波能量发射阵列具有理想型面的前提,没有考虑空间环境中微波能量发射阵列结构模块发生位置和姿态偏差的实际情况。结合中国空间太阳能电站发展的4个阶段任务,分析了结构模块姿位偏差对整流阵列处功率密度和波束指向误差带来的影响。在已经验证的软件化微波能量反向波束控制基础上,结合结构模块姿位偏差校正,提出了基于相位补偿的反向波束控制技术,并对校正效果进行了仿真分析。基于相位补偿的反向波束控制技术对微波能量发射阵列结构模块姿位偏差的影响具有显著的校正能力。文章可以为微波能量传输系统的设计和研制提供指导。

摘要： 提出天基卫星智能通用弹射系统平台设计方案,并进行了详细设计.针对系统平台设计方案,进行动力学分析,推导建立动力学方程;基于空间太阳能电站协同控制实验平台,建立空间太阳能电站动力学方程、运动学方程并结合滑模控制算法,建立仿真控制系统;结合双环滑模变结构控制方法设计空间太阳能电站协同控制器,仿真结果表明:采用双环滑模变结构控制方法可有效对空间太阳能电站姿态进行精准控制,可以消除弹射系统对空间太阳能电站的姿态影响.

摘要： 最近,全国掀起了一阵航天热。从神舟十二号载人飞船成功发射,到杨利伟惊心动魄的“26秒发射故事”被收入中学课本,经过多年发展,我国的航天技术和对宇宙的探索水平已迈入了世界前列,征服星辰大海逐渐成为现实。而这还远远不够,当下,“向太空要资源”也正在加紧布局。

摘要： 到太空找能源我国先民利用太阳能的历史相当悠久,周代的《考工记》便有记载:“阳燧以铜为之,向日则生火。”也就是说,周代人用青铜做成凹面镜,用凹面向太阳聚光而取得火种。这种利用太阳能取火的凹面镜被称为“阳燧”,而这种取火的方式也被称为“阳燧取火”。

摘要： 提出天基卫星智能通用弹射系统平台设计方案,并进行了详细设计。针对系统平台设计方案,进行动力学分析,推导建立动力学方程;基于空间太阳能电站协同控制实验平台,建立空间太阳能电站动力学方程、运动学方程并结合滑模控制算法,建立仿真控制系统;结合双环滑模变结构控制方法设计空间太阳能电站协同控制器,仿真结果表明:采用双环滑模变结构控制方法可有效对空间太阳能电站姿态进行精准控制,可以消除弹射系统对空间太阳能电站的姿态影响。

摘要： 为了准确把握空间太阳能电站领域的未来走向和发展要点,回顾了国际和国内空间太阳能电站的发展历程,介绍了当前最具代表性的几个系统方案.围绕空间太阳能电站的核心-微波能量传输技术,阐述了系统设计、空间巨型天线阵列、高效微波功率源、高效微波整流表面等关键技术的发展现状.空间太阳能电站将成为世界航天的新里程碑,而国际合作将成为空间太阳能电站发展的途径,三明治结构将在空间太阳能电站发展中发挥重要作用.

摘要： 第三代宽禁带半导体(SiC、GaN)器件以其固有的大功率、耐高温及恶劣环境、抗辐照等特点,在替代传统的Si基器件方面具有无与伦比的技术优势.文章概述了第三代半导体(SiC)器件的发展现状,介绍了国内外第三代宽禁带半导体(SiC)器件研究进展及应用情况,并展望了第三代宽禁带半导体器件在空间太阳能电站中的应用前景.

摘要： 空间太阳能电站处在特殊的等离子体环境中,其能量转换与传输系统的绝缘有其特殊性,如何模拟太空环境中电气设备外绝缘局部放电及其有效监测方法,是空间太阳能电站可靠运行的关键技术之一.对空间太阳能电站能量转换系统的绝缘特性进行了研究,对比分析了地面与太空不同环境中绝缘性能的监测方法,在探讨太空环境电气设备局部放电产生的脉冲电流以及高频电磁信号特性基础上,采用罗氏线圈监测系统电流的变化,采用UHF特高频传感器进行局部放电检测,并提出了空间太阳能电站能量转换与传输系统电流变化与局部放电的具体监测方案.

摘要： 提出一种可在薄膜和桁架表面爬行的足式机器人,以完成对空间太阳能电站由薄膜-桁架模块在轨组装.机器人系统由操作工具搭载平台、压电驱动式多关节腿、微结构修饰附着足等组成.在此基础上,基于仿生理论,对自然界具有高攀爬能力的生物足端微结构进行了分析与仿真,并结合桁架的杆类结构和薄膜的柔性结构的特点,开展了机器人微结构修饰足特性的附着特性研究.利用离散元-多体动力学耦合仿真平台,对机器人在桁架结构和薄膜结构上的爬行过程进行了仿真研究,为爬行机器人的运动控制提供了依据.通过上述研究,验证了利用爬行机器人系统实现薄膜-桁架模块在轨操作与组装的方案可行性,为空间太阳能电站在轨装配任务提供了技术储备.

摘要： 针对空间太阳能电站应用微波源,介绍了两种大功率真空电子器件磁控管和正交场放大管的基本工作原理,当前国内外两种器件所达到的效率和功率容量特性.从太阳能电站应用角度出发,对两种电真空器件潜在的效率、寿命及可靠性进行了对比和研究,根据两种器件的自身特性,面向高功率合成提出了技术方案和建议.研究结果表明,从寿命、效率和功率合成角度来看,采用正交场放大管作为太阳能电站微波源更为适宜,对太阳能电站系统方案选择与设计具有一定参考价值.

摘要： 考虑地面每天12小时的夜晚和太阳的季节变化等因素,地面上400MW的电站,需采用效率为20％、面积为4千万平方米的太阳电池阵方能满足.

摘要： 主要介绍了激光功率传输(LPT)与微波功率传输(MPT)两种能量传输系统.同时,论述了两种能量传输系统的系统构成,并以空间太阳能电站为背景重点,阐述了微波式能量传输系统的工作原理与各分系统地效率计算方法.通过以上内容的分析与讨论,为广大读者系统的阐述了空间太阳能电站中微波能量传输系统中的关键技术与基本原理.

摘要： 以多旋转关节空间太阳能电站(SPS)为应用系统,介绍了MW级SPS微波能量传输系统顶层设计参数.针对微波功率源相位误差对微波能量传输的影响问题,建立了分析模型,提出分析方法,并从波束收集效率下降容限的角度,用一维模型对百米量级能量发射阵列进行了分析,据此给出了对大规模微波源相位误差的要求,为MW级SPS的微波能量传输系统设计提供指导.

摘要： 空间太阳能电站需要高效率、良好环境适应性和长寿命的新型光电转换材料和大功率半导体器件.从功率器件和太阳能电池两个方面,概述了宽禁带半导体在太阳能技术中的应用和研发动态.采用宽禁带半导体设计的GaN高效固态功放和禁带宽度从0.7eV(InN)～3.4eV(GaN)连续可调的InGaN直接带隙的太阳能电池具有可靠性高、效率高、体积小、质量轻、高抗辐射能力等优点.因此,随着GaN基宽禁带半导体材料及器件的进一步发展,可助推空间太阳能电站早日实现.

摘要： 面向未来的MW级及GW级空间太阳能电站发展,针对空间高压大功率发电输电技术和大功率无线能量传输技术空间验证需求,初步设计了百千瓦级高压发电输电及无线能量传输试验在轨验证方案,提出试验验证的必要性、验证目标、系统组成、技术指标及试验过程,并且对试验验证的关键技术进行分析,为后续开展深入研究提供参考.

摘要： 本发明涉及一种具有间接的蒸发的太阳能热发电站，该太阳能热发电站包括具有载热介质管路系统的主回路（1）和至少一个用于借助于太阳能来对所述载热介质进行加热的太阳能热部件、设有蒸汽涡轮机系统的水蒸汽次级回路以及与所述蒸汽涡轮机系统（21-23）相耦合的发电机（3）。所述按本发明的系统包括换热器中（11、12、13）中的特殊的连接，用于改进所述发电站的总效率。除此以外，本发明涉及一种用于运行这样的具有间接的蒸发的太阳能热发电站的方法。

摘要： 本发明涉及具有多管接收器的太阳能集热器，所述集热器用于太阳能热电站以及所述电站的运行方法中，其中多管接收器具有由两条连续对称参数曲线形成的主反射器（5），辅助再聚热器（6）和包括多个具有圆形横截面的连接管（7）的接收器，集热器的中心布置成非常接近集热器本身的旋转轴，并且聚热比率C/Cmax大于0.63，具有100%的集热效率并且对两条太阳射线（8）具有最大的反射。采用所述多管接收器的太阳能热电站同样结合有柱状或具有管状接收器的抛物槽集热器并且能够用于直接产生蒸汽（在饱和和过热区域中）或者间接产生蒸汽（在集热器串联的情况下）。

摘要： 本发明涉及一种太阳能热电站设备(22)的太阳能电站部分(23)，该太阳能电站部分具有布置在载热介质回路(29)的部分路段中的第一太阳能收集器面(24)，其中，第二太阳能收集器面(25)作为用于可在透平(12)中膨胀而发出技术功的工质的过热器布置在所述太阳能电站部分(23)中。此外，本发明还涉及一种太阳能热电站设备(22)，它包括太阳能电站部分(23)、其中设有蒸汽透平(12)的工质回路(31)、用于将热量从载热介质回路(29)传递到工质回路(31)上的第一热交换器(8)，其中，第一热交换器(8)在初级侧接入载热介质回路(29)中而在次级侧接入工质回路(31)中，其中，第二太阳能收集器面(25)作为过热器沿工质的流动方向在第一热交换器(8)之后接入工质回路(31)中。本发明还涉及一种用于运行太阳能热电站设备(22)的方法。

摘要： 本发明涉及具有至少一个太阳能蒸汽发生器的太阳能发电站的运行方法,以及太阳能发电站。所述太阳能蒸汽发生器(4)用于产生湿蒸汽。在这种方法中,根据太阳能蒸汽发生器(4)的出口(12)处的湿蒸汽的剩余湿度(1－x)调节太阳能蒸汽发生器(4)的供水,使得太阳能蒸汽发生器(4)的出口(12)处的湿蒸汽的剩余湿度(1－x)为一预定的额定值(1－x)

摘要： 本发明涉及具有多管接收器的太阳能集热器，所述集热器用于太阳能热电站以及所述电站的运行方法中，其中多管接收器具有由两条连续对称参数曲线形成的主反射器（5），辅助再聚热器（6）和包括多个具有圆形横截面的连接管（7）的接收器，集热器的中心布置成非常接近集热器本身的旋转轴，并且聚热比率C/Cmax大于0.63，具有100%的集热效率并且对两条太阳射线（8）具有最大的反射。采用所述多管接收器的太阳能热电站同样结合有柱状或具有管状接收器的抛物槽集热器并且能够用于直接产生蒸汽（在饱和和过热区域中）或者间接产生蒸汽（在集热器串联的情况下）。

摘要： 说明一种太阳能发电站（1），该太阳能发电站具有用于产生蒸汽的太阳能收集器-蒸汽产生单元（2）、布置在所述太阳能收集器-蒸汽产生单元（2）的后面的用于使蒸汽过热的太阳能收集器-蒸汽过热器单元（4）以及通过蒸汽管路系统（13）与所述太阳能收集器-蒸汽过热器单元（4）的出口相连接的蒸汽涡轮机（40），在运行中向所述蒸汽涡轮机（40）馈送过热的蒸汽。所述太阳能发电站（1）具有中间储存器（20），所述中间储存器（20）至少在布置在所述太阳能收集器-蒸汽过热器单元（4）与所述蒸汽涡轮机（40）之间的第一高温-储存器连接位置（HA1）上与所述蒸汽管路系统（13）相连接，用于在储存器运行模式中从所述蒸汽管路系统（13）中取出过热的蒸汽，所述中间储存器（20）包括蓄热器（22、23、24），在所述蓄热器中从在储存器运行模式中导入的蒸汽中抽走热能并且将其加以储存并且在所述蓄热器中在取出运行模式中又将所储存的热能输出给蒸汽，所述蒸汽从所述中间储存器（20）输送给所述蒸汽管路系统（13）并且所述中间储存器（20）在低温-储存器连接位置（NA3）上与所述太阳能发电站（1）的冷凝器（65）和/或膨胀装置（89）相连接。此外，说明一种用于运行这样的太阳能发电站（1）的方法。

摘要： 提供了一种双面发电的太阳能组件结构，它包括外层太阳能组件(1)、内层太阳能组件(2)和设置于内层太阳能组件(2)下方的透明凸起结构组件(4)，外层太阳能组件(1)朝向天空方向，用于接收来自天空太阳能光源；内层太阳能组件(2)朝向地面方向，用于接收地面反射光源；透明凸起结构组件(4)的凸面朝向内层太阳能组件(2)以聚焦地面反射光源供内层太阳能组件(2)更高效率地接收；外层太阳能组件(1)和内层太阳能组件(2)经中间EVA胶膜连接为一体化胶结组件，其结构从上至下依次为：外层透明薄膜－第一EVA胶膜－第一太阳能电池片－中间EVA胶膜－第二太阳能电池片－第二EVA胶膜－内层透明薄膜。

摘要： 本公开涉及一种用于太阳能电站的数据采集装置及太阳能电站监控系统。装置包括：数据采集电路和LoRa模块；数据采集电路，与太阳能组件连接，用于采集太阳能组件的工作数据；LoRa模块，集成在数据采集电路上，用于将工作数据发送至与LoRa模块通信的基于LoRa的数据接收装置。由此，数据采集电路可以通过LoRa无线通信技术将其采集到的工作数据传输至本地服务器，有效避免了规划布线拆装不便、线路检测复杂、线路扩容效率低等问题。同时，LoRa无线通信技术的抗干扰能力强、且采用完备的防掉线机制，可保证工作数据的稳定、可靠传输，且传输距离长、速度快。此外，由于不受预设接口的限制，更加便于太阳能组件的扩展，且施工成本低。

摘要： 本发明提供了一种空间太阳能电站太阳翼二维展开装置及其展开方法,包括空间太阳能电站主体结构、空间太阳能电站太阳翼、电机、旋转头、轴和连杆，其中所述电机为圆柱状，所述旋转头呈圆环型，所述第一旋转头和第二旋转头分别装配在所述第一电机的两端，所述第一电机与第一太阳翼装配在一起，所述第一旋转头和第二旋转头与所述第二太阳翼装配在一起，组成一个单元，若干个单元装配在一起，构成一个面单元。本发明还提供了四种空间太阳能电站太阳翼二维展开方法，充分利用运载火箭的空间，增大太阳翼展开后的面积，从而提高太阳能的利用率，给航天器提供更多的能量。

摘要： 本发明提供了一种空间太阳能电站太阳翼二维展开装置及其展开方法,包括空间太阳能电站主体结构、空间太阳能电站太阳翼、电机、旋转头、轴和连杆，其中所述电机为圆柱状，所述旋转头呈圆环型，所述第一旋转头和第二旋转头分别装配在所述第一电机的两端，所述第一电机与第一太阳翼装配在一起，所述第一旋转头和第二旋转头与所述第二太阳翼装配在一起，组成一个单元，若干个单元装配在一起，构成一个面单元。本发明还提供了四种空间太阳能电站太阳翼二维展开方法，充分利用运载火箭的空间，增大太阳翼展开后的面积，从而提高太阳能的利用率，给航天器提供更多的能量。