研究目的
研究采用GaInP/GaAs/Ge电池的太阳能电池阵列最小磁偶极矩，以确保航天器的最佳姿态控制。
研究成果
通过设计环形电流方向提出了一种使磁偶极矩最小化的最优设计方案。该方法未来可应用于更大的太阳能电池阵列。
研究不足
每个电池单元的机械加工工艺略有不同，这并未影响整体性能，但仍有进一步优化的空间。
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采用GaInP/GaAs/Ge电池的太阳能电池阵列最小磁偶极矩
DOI：10.1007/s42835-020-00392-y
期刊：Journal of Electrical Engineering & Technology
出版年份：2020
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
太空中唯一的环境能源是太阳能，通过光伏转换由太阳能电池收集。大约20年前起，硅太阳能电池就被广泛用作太空主要供电装置。但近年来，采用三结技术的GaInP/GaAs/Ge太阳能电池已普遍作为空间应用发电设备。与硅太阳能电池相比，GaInP/GaAs/Ge太阳能电池不仅转换效率更高，还能以更少数量的电池提供所需电能。虽然使用GaInP/GaAs/Ge太阳能电池具有优势，但必须建立串联电池串系统设计方案以最小化其磁偶极矩——因为其电压和电流值是硅电池的三倍，这必须纳入考量。根据电磁理论，由串联电池组成的电池串通电时会产生环流，该磁偶极矩会影响轨道运行中使用磁力矩棒的姿态控制，而航天器系统为保持最佳姿态控制需将磁偶极矩控制在0.25安培平方米以内。因此我们设计单组GaInP/GaAs/Ge太阳能电池串并测试其载流能力以实现磁偶极矩最小化，最终通过仿真采用GaInP/GaAs/Ge太阳能电池的测试电池阵列提出最优串联设计方案，并将其实施于碳纤维增强塑料基材以验证原型效果。未来可通过这种测试电池设计方案扩展至更大规模太阳能电池阵列，以实现磁偶极矩最小化。
作者：
Goo-Hwan Shin，Hu-Seung Lee
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