太空探测器用太阳电池阵的入射光角度调整模拟工装

技术领域

本发明涉及空间卫星电源技术领域，特别是涉及一种太空探测器用太阳电池阵的入射光角度调整模拟工装。

背景技术

嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器组成，巡视器的任务目标是进行月面巡视科学探测。太阳电池阵是整器正常工作所需能量的直接来源，其主要功能是在月面工作阶段将太阳能转换成电能，通过电源控制器为整星平台及负载供电，同时能够满足蓄电池组的充电需求，使整星在阴影期仍然能够正常工作。在巡视器月面巡视过程中，太阳光入射到太阳电池阵的入射角变化范围大，为明确电池阵在大光照角入射条件下的输出功率，为整器功率平衡计算提供依据，在研制过程中进行了大光照角入射分析与验证工作。

与地球表面相同，在月面同样存在“日出”、“日落”的现象，只不过月球表面的一个白天相当于地球日15天的时间。因此，太阳光入射到太阳电池阵的入射角度在0°～90°之间变化。为明确电池阵在大光照角入射条件下的输出功率，为整器功率平衡计算提供依据，在研制过程中进行了大光照角入射分析与验证工作

在太阳斜射角上，太阳电池的功率输出能力将降低。太阳电池的短路电流将近似按照入射角的余弦值降低，而实际的最大功率降低则比余弦值的降低趋势更为迅速。一般来说，对于约30°或更小的偏离角来说，这些与余弦定律的不一致性是无关紧要的，但在光照角较大时，这些与余弦定律的不一致性较为严重，需要加强关注。

在较大入射角时，由于涂层和滤光层的光学厚度发生表观变化，因而引起光谱透射率和反射率的表观变化。光的边缘效应可能引起太阳电池和盖片、尤其是较厚的盖片发生折射、散射以及额外的光吸收。太阳电池的盖片边缘、太阳电池互联器、引线以及太阳阵的其它较小元件在太阳电池上形成的阴影，也会引起功率损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种太空探测器用太阳电池阵的入射光角度调整模拟工装，该太空探测器用太阳电池阵的入射光角度调整模拟工装的主要目的是提供技术依据，可以准确地在地面模拟空间大入射角环境，对空间环境中不同入射角下的太阳电池阵功率进行分析与估计并精准估计飞行器从休眠到唤醒的准确时间。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种太空探测器用太阳电池阵的入射光角度调整模拟工装，至少包括：

模拟太阳光的光源；

用于固定太阳电池阵的测试组件；所述测试组件包括环氧板，在所述环氧板上设置有太阳电池阵，在所述太阳电池阵上设置有导线引出接口；

用于带动测试组件转动的夹具；所述夹具包括与三脚架固定连接的壳体，在所述壳体内设置有传动轴，所述传动轴的一端连接有转动手柄；传动轴的侧壁设置有连接环氧板的卡槽；所述传动轴的另一端连接有指针；所述壳体上固定有刻度盘；所述指针位于所述刻度盘面上；

位于光源和测试组件之间的光栏。

进一步：所述光源为脉冲光源；所述光源与太阳电池阵中心点位于同一水平线上。

更进一步：所述光栏由黑色屏蔽布制成。

更进一步：所述太阳电池阵为4并11串的太阳电池阵，该太阳电池阵中每个单体太阳电池的为39.8mm*40.6mm。

更进一步：所述环氧板的尺寸为600mm*400mm*2mm。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案，本发明可以在地面模拟空间环境中任意入射角太阳光照射下的太阳电池组件的I-V输出曲线，为地面预算估计太阳电池阵在轨工作时输出功率的变化提供参考，也为太阳电池阵电路设计中功率的计算提供理论依据；

本发明可以就深空探测等任务中太阳光入射角变化范围较大，太阳电池阵输出功率预计难的问题提供实际参考，当太阳能电池阵在空间环境中受大入射角光照时，功率输出的变化情况可以在地面进行分析与预计，准确地解决了深空探测等任务中太阳电池阵从休眠到唤醒时间的估计问题。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构图；

图2是本发明优选实施例的局部主视图；主要用于显示夹具和测试组件之间的连接关系；

图3是本发明优选实施例的局部主视图；主要用于显示测试组件的结构；

图4是本发明优选实施例的局部左视图；主要用于显示夹具和测试组件之间的连接关系；

图5是本发明优选实施例的局部结构图，主要用于显示转动手柄、传动轴、刻度盘、测试组件之间的连接关系。

其中：1、三脚架；2、转动手柄；3、壳体；4、环氧板；5、导线；6、光栏；7、刻度盘；8、太阳电池阵。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图5，一种太空探测器用太阳电池阵的入射光角度调整模拟工装，包括：

模拟太阳光的光源；在本优选实施例中，所述光源为脉冲光源；且所述光源与太阳电池阵中心点位于同一水平线上；

用于固定太阳电池阵的测试组件；所述测试组件包括环氧板，在所述环氧板上设置有太阳电池阵8，在所述太阳电池阵上设置有导线引出接口；在该导线引出接口上固定连接导线5；

用于带动测试组件转动的夹具；所述夹具包括与三脚架1固定连接的壳体3，在所述壳体内设置有传动轴，所述传动轴的一端连接有转动手柄2；传动轴的侧壁设置有连接环氧板4的卡槽；所述传动轴的另一端连接有指针；所述壳体上固定有刻度盘；所述指针位于所述刻度盘7面上；上述刻度盘优选的360度的刻度盘；这样指针的选择的过程中，指针的旋转角度即可直观地从刻度盘上读取；

位于光源和测试组件之间的光栏6。

为了减少散射、漫反射等杂光的干扰：所述光栏由黑色屏蔽布制成。

在本优选实施例中：所述太阳电池阵为4并11串的太阳电池阵，该太阳电池阵中每个单体太阳电池的为39.8mm*40.6mm。

所述环氧板的尺寸为600mm*400mm*2mm。

上述优选实施例中的光栏是由黑色屏蔽布制成的，防止照射光散射对测试结果造成影响的装置，光栏包围在测试组件外，光栏上预留有光源发出的光线照射到太阳电池阵的光通道。

测试组件是由三结砷化镓太阳电池、环氧板和导线引出接口组成，其中太阳电池组件的结构为4并11串，所采样的太阳电池尺寸为39.8mm*40.6mm；环氧板的尺寸为600mm*400mm*2mm；导线引出组件的正负极，导线型号为24号导线。组件制作由上电极焊接、防辐射玻璃该片粘贴、下电级组件成型焊接、组件板上粘接、导线焊接等工艺组成。

本优选实施例的工作原理为：

将测试组件通过卡槽固定在夹具上，使太阳电池阵的中心与脉冲光源的中心在同一水平线上。在太阳电池阵与光源之间放置光栏，用来屏蔽测试环境对被测样品的散射光。通过转动手柄来调整太阳电池阵的角度来实现光线入射角的改变，测试入射角在0°到±85°变化所对应的I-V特性曲线。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。