UZAY
Güç Sistemleri
GDÜB
(Güç Düzenleme Birimi)
TÜBİTAK UZAY, uzay araştırma projeleri kapsamında uydu ve uzay araçlarında kullanılmak üzere Güç Düzenleme Birimi (GDÜB) ekipmanı geliştirmektedir. GDÜB, ana barayı oluşturmak ve uydu/uzay aracı yükleri için tüm öngörülen koşullarda, çevresel etkilere karşı hiçbir işlevini yitirmeden güvenilir enerjiyi sağlamaktan sorumlu birimdir. GDÜB ana bara regülasyonunu sağlarken enerji kaynağı olarak gün ışığı durumunda güneş panellerini, karanlık durumda pilleri kullanmaktadır. TÜBİTAK UZAY bünyesinde 28V regülesiz ve 100V regüle bara uyduları için 2 farklı GDÜB geliştirilmiş ve MIL ve ECSS standartlarına göre kalifiye edilmiştir. Bu ekipmanlar, modüler yapıları sayesinde 100V regüle baraya sahip uydular için 9 kW’a kadar, 28V regülesiz baraya sahip uydular içinse 2,4 kW’a kadar güç kapasitesine modifiye edilebilmektedir. Ekipmanların iç mimarisi, güvenilirlik kriterlerini sağlayarak tek nokta hatasını önleyecek şekilde sıcak ve soğuk yedekli yapıya sahiptir. GDÜB, İMECE ve TÜRKSAT-6A projelerinde elektriksel, mühendislik ve uçuş modeli işlevsel ve çevresel testlerini başarıyla geçmiş, her iki proje için fırlatma sonrası uzay kalifikasyonu kazanmıştır.
GDÜB 28V - İMECE
Güç Düzenleme Birimi 28V
Güç Düzenleme Birimi 28V, IMECE uydusu kapsamında TÜBİTAK UZAY tarafından LEO uyduları için geliştirilen, uzay şartlarına nitelikli, hata toleranslı ve kullanıma hazır bir ekipmandır. GDUB, uydunun 28 ±5 V regülesiz ana barasına şarj, şarj sonu ve deşarj modlarına göre güç sağlamaktır. Şarj modunda güneş panellerindeki gücü MPPT tekniğiyle uydu platformuna ve doğrudan pile 2,4 kW’lık bir güç kapasitesiyle dönüştürür. Şarj sonu modunda pilin fazla şarj olmasını engellemek için MPPT’yi devreden çıkarır. Deşarj modunda uydu platfomunun ihtiyaç duyduğu gücü doğrudan pilden aktarır.
Ana Özellikler
- Uydu platfomu için merkezî düşük empedans noktası oluşturmak.
- Güneş paneli ve pili yüksek verimli MPPT ile kontrollü şekilde bir araya getirmek.
- Herhangi bir arayüz gereksinimi olmadan güneş paneli, pil ve uydu platfomuna doğrudan bağlanabilmek.
- Her türlü uydu koşulunda şarj, şarj sonu ve deşarj modlarını otomatik olarak kendi kontrolünde gerçekleştirmek.
- Güç yönetimiyle ilgili olan pil ve güneş panel telemetrilerini (gerilim, akım, sıcaklık) sağlamak.
- Ekipman yönetimiyle ilgili telemetrileri ve telekomutları sağlamak.
Bütçe
Ağırlık: 20 ±0,5 kg @ 2,4 kW
Hacim: 368 x 428 x 240 mm3 @ 2,4 kW
Güç: 2,4 kW’a kadar (28 V regülesiz ana bara için)
Arayüzler
Ana bara: 28 ±5 V regülesiz
Pil: lityum-iyon
Birincil güç kaynağı: Güneş paneli
Veri yolu: CAN barası
Çevre Şartları
- Isıl: -25°C ila +50°C
- Radyasyon: LEO (5 yıl için)
- EMI/EMC: MIL-STD-461
- Titreşim: 20 g (sinüs), 10 grms (Z eksende rastgele) ve 7 grms (X-Y eksenlerinde rastgele)
- Şok: 40 ile 1.200 g arası (0,1 ila 10 kHz)
Güç Alt Sistem Kapsamında Kullanımı
2,4 kW’lık GDUB, güneş paneli gücüne MPPT tekniğini uygulamak için 4 adet pil şarj regülatörüne (PŞR) sahiptir. Her bir PŞR 600W’lık bir güç kapasitesine sahiptir. GDUB, bünyesinde dâhilî güç kaynağını (DGK), Veri Arayüz Birimini (VAK), Kapasitör Bankası Ayrılma Anahtarı Birimini (KBAA) barındırır. Ayrıca LEO’da 100W’a kadar deneysel panelini ve deneysel pili test etmek için Deneysel Panel ve Pil Arayüz Birimi (DPPA) mevcuttur.
Performans
- Güç çıkış: 2,4 kW (4 adet PŞR için)
- Bara gerilimi: 28 ±5 V regülesiz
- Verim: % 94 (MPPT’de tam yük)
- Pil tipi: Lityum-iyon
- Pil şarj akımı: 18 A (maksimum)
- Pil modu: Şarj, şarj sonu ve deşarj
- Pil yönetimi: Otomatik MPPT regülasyonu
GDÜB 100V - TÜRKSAT 6A
Güç Düzenleme Birimi 100V
Güç Düzenleme Birimi 100V, TÜRKSAT 6A uydusu kapsamında TÜBİTAK UZAY tarafından GEO uyduları için uzay koşullarına uyumlu, hata toleranslı olarak geliştirilmiş ve kalifiye edilmiştir. GDÜB 100V, regülasyon noktasında 100±1V ana güç barasını oluşturmaktadır. Ana bara regülasyonu otonom olarak, gün ışığı durumunda güneş paneli regülatörleri ve pil şarj düzenleyiciler ile, güneş panellerinde üretilen güç uydu yükleri için yetersiz kaldığı durumda ve tutulma anlarında pil deşarj düzenleyiciler ile sağlanmaktadır. Güneş panellerinde üretilen artık güç, ihtiyaç hâlinde soğuk yedekli 2 adet pil şarj düzenleyiciler üzerinden pili şarj etmek için kullanılmaktadır.
Ana Özellikler
- Ana Bara Gerilimi : 100±1V
- Ana Bara Dalgalanması :
<0,4 Vp-p Gün ışığı modu (Güneş Paneli Regülatörü)
< 0,1 Vp-p Tutulma modu (Pil Deşarj Düzenleyici) - Pil Şarj Akımı : 0-10A (40 mA çözünürlük)
- Pil Gerilimi Çalışma Aralığı : 56V – 84V
- Pil Şarj Durumları : Sabit akım, sabit gerilim
- Gün Işığı Güç Kapasitesi : 10 kW
- Deşarj Gücü (Tutulma) :
9 kW (6 Pil deşarj düzenleyici çalışma durumu)
7,5 kW (1 Pil deşarj düzenleyici hatası durumu) - Güç Dönüştürücüleri Verimleri :
Güneş Paneli Regülatörü >% 98,8 (@10 kW çıkış gücünde)
Pil Şarj Düzenleyici >% 93,1 (@10A ve 58V – 84V Pil şarjında)
Pil Deşarj Düzenleyici >% 95,9 (@7,5kW çıkış gücünde 56 – 84 V Pil gerilimi) - Korumalar : Aşırı gerilim koruması, aşırı akım koruması, deşarj gücü limitleme
Mekanik Özellikler
Ağırlık: 48±0,5 kg
Boyut: 752 mm x 428 mm x 240 mm (G x Y x U)
Arayüzler
Ana bara: 100±1 V
Birincil güç kaynağı: Güneş paneli
İkincil güç kaynağı: Lityum-iyon pil
Veri yolu: MIL-STD-1553B ve ayrık hatlar
Kalifikasyon Şartları
- Isıl: 25°C ila +50°C
- Radyasyon: GEO (15 yıl için)
- EMI/EMC: MIL-STD-461
- Titreşim/Şok: ECSS-E-ST-10-03
Güç Altsistem Kapsamında Kullanımı
Güç Düzenleme Birimi: 6 adet sıcak yedekli pil deşarj düzenleyici, 2 adet soğuk yedekli pil şarj düzenleyici, 6 adet güneş paneli regülatörü ve güç yönetim birimi yardımıyla ana bara regülasyonu ve pil şarj işlevlerini otonom olarak sağlamaktadır. Ekipmanın içerisindeki elektronik devrelerin ihtiyaç duyduğu yardımcı gerilimler ekipman içerisindeki dâhili güç kaynağı kartı tarafından sağlanmaktadır. GDÜB’nin telemetri ve telekomut alışverişi MIL-STD-1553B veri yolu ve ayrık hatlar üzerinden gerçekleşmektedir. GDÜB, içerisindeki kritik akımları, kritik gerilimleri ve kritik sıcaklık bilgilerini okuyup MIL-STD-1553B veri yolu ile iletmektedir. GDÜB, bara gerilimindeki değişimleri azaltmak ve bara empedansını düşürmek için kapasitör bloğuna sahiptir. GDÜB, göbek bağı üzerinden ana bara beslemesini ve pil şarjını göbek bağı arayüz kartı aracılığıyla gerçekleştirmektedir. GDÜB’nin iç arka kısmında backplane ve bir çift iç busbar bulunmaktadır. Bu busbar 100V regüle barayı taşımakta, backplane ise düşük güç sinyalleri taşımakta ve kartlar arası veri iletişimini sağlamaktadır.
Performans
- Güç çıkış:
10kW (Gün Işığı)
9 kW (Tutulma) - Bara gerilimi: 100±1 V
- Verim: >% 95,9
- Pil tipi: Lityum-iyon
- Pil şarj akımı: 10 A (maksimum)
- Pil yönetimi: Otonom
GDAB
(Güç Dağıtım Birimi)
GDAB 28V - İMECE
Güç Dağıtım Birimi 28V
Güç Dağıtım Birimi 28V, IMECE uydusu kapsamında TÜBİTAK UZAY tarafından LEO uyduları için geliştirilen, uzay şartlarına nitelikli, hata toleranslı ve kullanıma hazır bir ekipmandır. GDAB, uydu platform ve faydalı yüklerine 2 kW’a kadar gücü sağlayan modüler ve bütünleşik bir üründür. GDAB, 28 ±5 V regülesiz ana barada çalışmaktadır. Uydu yüklerine gücün dağıtımından, gözlenmesinden ve oluşacak bir hatanın yayılmasını engellemekten sorumludur. Her türlü uydu koşulunda yüklerin anahtarlanması ve korunması için LCL (latching current limiter) elemanları kullanılır.
Ana Özellikler
- Ekipman tasarımında ESCC ve MIL uyumlu malzemelerin kullanılması
- Hızlı tepkime süresi ayarlanabilir stabil LCL’ler ile gücün dağıtılması
- Farklı akım koruma sınıflarına ait LCL (1 A ila16 A) ile gücün sağlanması
- Her bir uydu anahtarı için gerilim, akım ve durum bilgi TM üretilmesi
- PWM kontrollü ısıtıcıların (LCL korumalı) yüksek hassasiyetli sıcaklık regülasyonu sağlaması
- Herhangi bir arayüz gereksinimi olmadan birincil güç barasına ve uydu yüklerine doğrudan bağlanabilmesi
Bütçe
Ağırlık: 20 ±0,5 kg @ 2 kW
Hacim: 368 x 428 x 240 mm3 @ 2,4 kW
Güç: 2 kW’a kadar (28 V regülesiz ana bara için)
Arayüzler
Ana bara: 28 ±5 V regülesiz
Veri yolu: CAN barası ve RS422
Güç çıkışı: Bağımsız komutlanabilir güç hatları
Çevre Şartları
- Isıl: -25°C ila +50°C
- Radyasyon: LEO (5 yıl için)
- EMI/EMC: MIL-STD-461
- Titreşim: 20 g (sinüs), 10 grms (Z eksende rastgele) ve 7 grms (X-Y eksenlerinde rastgele)
- Şok: 40 ila 1.200 g arası (0,1 ila 10 kHz)
Güç Altsistem Kapsamında Kullanımı
GDAB, konfigüre edilebilir bir şekilde güç dağıtım birimlerinden (GDB) meydana gelir. Her bir dağıtım biriminde farklı güçlerde en fazla 16 adet LCL anahtarı bulunabilir. GDAB, konfigüre edilebilir bir şekilde ısıtıcı dağıtım birimlerinden (IDB) oluşur. Her bir ısıtıcı dağıtım biriminde aynı güçte toplamda 56 adet ısıtıcı dağıtım anahtarı, 8’li grup hâlinde LCL ile korunmaktadır. Her bir güç dağıtım ve ısıtıcı LCL anahtarı için bağımsız telemetri/telekomut fonksiyonu CAN barası ile sağlanır. Ayrıca yedeklilik açısından güç dağıtım hatları için RS422 ile veri alışverişi bulunmaktadır. GDAB, kendi iç ihtiyaçları ve opsiyonel dış ihtiyaçlar için 5 V değerinde dâhilî güç kaynağına sahiptir.
Performans
- Güç çıkışı: 2 kW (5 adet GDB ve 3 adet IDB için)
- Bara gerilimi: 28 ±5 V regülesiz
- Verim: % 98,5 (tam yük)
- LCL tipleri:
LCL (0,5 A, 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A, 6 A, 7 A, 8 A, 9 A, 10 A ve 16 A)
Normalde Açık LCL (0,5 A, 1 A, 2 A ve 3 A)
Isıtıcı LCL (0,5 A, 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A ve 6 A) - Güç çıkışı sayısı: 80 adet güç dağıtım, 168 (66’sı PWM) ısıtıcı
GDAB 100V - TÜRKSAT 6A
Güç Dağıtım Birimi 100V
Güç Dağıtım Birimi 100V, TÜRKSAT6A uydusu kapsamında TÜBİTAK UZAY tarafından GEO uyduları için uzay koşullarına uyumlu, hata toleranslı olarak geliştirilmiş ve kalifiye edilmiştir. GDAB, uydu faydalı yükü ve diğer platform birimlerine öngörülen tüm koşullarda enerjiyi dağıtmak gözlemlemek ve hata yayılımını engellemekle sorumludur. GDAB, tüm görev ömrü boyunca platform ve görev yüklerinde oluşacak hatanın yayılımını önlemek için LCL (latching current limiter) ve sigorta elemanları kullanır. Yükleri ve ana güç barasını aşırı akımlara karşı korumakta, sigorta ile beslenmeyen yüklerin bağımsız olarak anahtarlanmasını sağlamakta, yüklerin akım bilgilerini gözlemleyip bu bilgileri telemetri olarak aktarmaktadır.
Ana Özellikler
- Giriş Gerilimi : 100 ± 1V
- Çıkış Dağıtım Gerilimi : 100V, 50V
- Anahtarlı Isıtıcı Dağıtım Hattı Sayısı (100V) :
56 adet ~250W’lık dağıtım hattı
118 adet ~100W’lık dağıtım hattı - Anahtarlı Ekipman Dağıtım Hattı Sayısı (100V) :
6 adet ~100W’lık dağıtım hattı
2 adet ~1800W’lık dağıtım hattı
2 adet ~250W’lık dağıtım hattı - Sigorta Dağıtım Hattı Sayısı (100V) :
23 adet ~600W’lık dağıtım hattı
26 adet ~300W’lık dağıtım hattı
47 adet ~180W’lık dağıtım hattı - Sigorta Dağıtım Hattı Sayısı (50V) : 2 adet ~30W’lık dağıtım hattı
- Güç Dağıtım Hattı Verimliliği : >% 98,8
Mekanik Özellikler
Ağırlık: 26,5 ± 0,5 kg
Boyut: 528 mm x 428 mm x 240 mm (G x Y x U)
Arayüzler
Ana bara: 100±1 V
Veri yolu: MIL 1553
Çevre Şartları
- Isıl: -25°C ila +55°C
- Radyasyon: GEO (15 yıl için)
- EMI/EMC: MIL-STD-461
- Titreşim/Şok: ECSS-E-ST-10-03
Güç Altsistem Kapsamında Kullanımı
GDAB’ye gelen güç, kapasitör bloğu üzerinden GDAB’de bulunan iç busbara ulaşmakta ve 100V regüle güç diğer kartlara taşınmaktadır. GDAB’de bulunan backplane, düşük güç sinyalleri taşıyarak kartlar arası iletişimi sağlamakta ve ayrıca diğer kartların elektronik devreleri için gerekli olan besleme gerilimlerini taşımaktadır. Güç dağıtım birimi uydu yüklerinin karakteristiğine göre kilitlenen akım sınırlayıcı (LCL) ve sigorta yöntemi olmak üzere 2 tip dağıtım hattı koruma yöntemine sahiptir. Güç dağıtım birimi tarafından açılıp/kapatılacak birimler kilitlenen akım sınırlayıcı (LCL) yöntemi ile beslenmekte ve korunmaktadır. GDAB; sürekli iletimde olup açık olan yükleri, girişinde kendine ait açma/kapama anahtarı olan yükleri ve girişinde kendine ait akım limitleme devresi olan yükleri sigorta ile beslemekte ve korumaktadır. GDAB ayrıca 2 adet 30W’lık 50V sigorta dağıtım hattına sahiptir. GDAB, içerisindeki kritik akımları, kritik gerilimleri, kritik sıcaklık bilgileri ve anahtar durum bilgilerini okuyup MIL-STD-1553B veri yolu ile iletmektedir.
Performans
- Güç çıkış: 10 kW
- Bara gerilimi: 100 ±1 V
- Verim: % 98,8 (tam yük)
- Sigorta tipleri:
100 V (1 A, 3 A ve 5 A)
50 V (0,6 A) - LCL tipleri:
LCL (0,5 A, 5 A, 20 A)
Isıtıcı LCL (0,5 A, 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 5 A ve 6 A) - Güç çıkışı sayısı: 166 adet sigorta dağıtım, 224 ısıtıcı, 16 adet LCL hattı (100V), 2 adet sigorta dağıtım hattı (50V)
