KR102631183B1 - Method for Setting LCL Operation Parameters for Satellite Power Distribution - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법에 있어서, 전원을 공급하는 전력공급부; 상기 전원공급부에 전력을 충전하는 전력충전부; 및 상기 전원공급부로부터 공급된 전력을 위성 내 복수의 전자장비에 분배하는 전력분배부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides a method for setting LCL operating parameters for satellite power distribution, comprising: a power supply unit that supplies power; a power charging unit that charges power to the power supply unit; and a power distribution unit that distributes the power supplied from the power supply unit to a plurality of electronic devices within the satellite.
Description
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 FET 소자를 포함하는 LCL회로부를 통해 위성 내 복수의 전자장치에 전력을 공급하는 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법에 관한 것이다.It relates to a method of setting LCL operating parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention, and more specifically, to a method for setting satellite power distribution that supplies power to a plurality of electronic devices within a satellite through an LCL circuit unit including a FET element. This relates to how to set LCL operation parameters.
최근에는 위성 시스템을 구성하고 있는 부하에 전원을 공급하는 방법으로 기존의 퓨즈와 릴레이 회로로 구성된 것과는 달리 전기적으로 제어가 가능한 LCL(Latching Current Limiter)로 구현되어, 각각의 부하 전원을 단속한다. Recently, as a method of supplying power to the loads that make up the satellite system, unlike the existing fuse and relay circuit, it has been implemented as an electrically controllable LCL (Latching Current Limiter), which regulates the power of each load.
기존의 방법에서 릴레이 스위치는 전원을 단속하고, 퓨즈는 연결되어 있는 부하에 문제가 발생했을 경우 개방되어 부하의 고장으로부터 위성의 전원 버스를 보호하도록 한다. LCL은 부하 전원을 단속하는 기능 외에도 과전류를 제한함으로서 고장의 원인을 분석하고, 고장이 일시적인 경우에 부하를 재사용할 수 있는 장점을 갖는다. 그러나 그러한 장점에도 불구하고 LCL은 전자회로로 구현되는 만큼 주변회로(부하회로)와의 연동성과 회로 자체의 특성을 이해해야 한다. In the existing method, a relay switch controls the power, and a fuse opens when a problem occurs in a connected load to protect the satellite power bus from load failure. In addition to controlling load power, LCL has the advantage of analyzing the cause of failure by limiting overcurrent and reusing the load in cases where the failure is temporary. However, despite its advantages, since LCL is implemented as an electronic circuit, it is necessary to understand the interoperability with peripheral circuits (load circuits) and the characteristics of the circuit itself.
한편, 위성 시스템 내의 회로 구성에 있어서 무엇보다 과전류를 차단하기 위하여 설정하는 LCL의 동작 파라미터를 정의하기 위한 기술적인 접근이 요구되는데, LCL의 동작 파라미터는 최대 허용 전류(Trip-off Current)의 크기와 지연시간(Trip-off Time)이 있고, 이 두 파라미터는 LCL의 과전류 감지와 동작시간으로 이는 초기에 생기는 과도특성의 상승 속도와 그 에너지에 의하여 LCL 회로 내의 소자에 열적 스트레스(Thermal Stress)로 인한 손상을 주지 않도록 설정해야 하는데, 이에 대한 구체적 기준이 없어 실제 위성 시스템을 구성할 때 제한적인 문제점이 존재하였다.Meanwhile, in the circuit configuration within the satellite system, a technical approach is required to define the operating parameters of the LCL that are set to block overcurrent. The operating parameters of the LCL are the size of the maximum allowable current (Trip-off Current) and There is a trip-off time, and these two parameters are the overcurrent detection and operation time of the LCL, which is caused by thermal stress on the elements in the LCL circuit due to the rising speed of transient characteristics that occur initially and its energy. It must be set to prevent damage, but since there are no specific standards for this, there are limited problems when constructing an actual satellite system.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지패널로부터의 전류를 효과적으로 모니터링하고, 최적의 전력 공급을 위해 LCL 회로부를 통한 전류의 조절 기능을 제공하여, 위성의 전력 공급 안정성이 크게 향상되며, 과도한 전류나 전압 변동으로 인한 전자장비의 손상 또는 고장을 최소화하며, 실시간으로 태양전지패널의 전류 상태를 감지하고 조절함으로써 전력의 효율성도 향상되어, 위성의 수명 및 신뢰성이 향상되도록 하는 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems. It effectively monitors the current from the solar panel and provides a function to control the current through the LCL circuit for optimal power supply, greatly improving the stability of power supply to the satellite. , Satellite power distribution that minimizes damage or failure of electronic equipment due to excessive current or voltage fluctuations and improves power efficiency by detecting and controlling the current status of solar panels in real time, improving the lifespan and reliability of the satellite. It provides a method of setting LCL operation parameters for .
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법에 있어서, 전원을 공급하는 전력공급부; 상기 전원공급부에 전력을 충전하는 전력충전부; 및 상기 전원공급부로부터 공급된 전력을 위성 내 복수의 전자장비에 분배하는 전력분배부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A method for setting LCL operating parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention, comprising: a power supply unit that supplies power; a power charging unit that charges power to the power supply unit; and a power distribution unit that distributes the power supplied from the power supply unit to a plurality of electronic devices within the satellite.
상기 전력분배부는 LCL(Latching Current Limiter)회로부를 포함하며, 상기 LCL회로부는 FET(Field Effect Transistor) 소자를 포함하며, 상기 LCL회로부는 상기 FET 소자를 이용하여 공급되는 전력이 기 설정된 제1부하보다 높은 경우에, FET 소자의 소모 전력을 이용하여 상기 FET 소자의 내부 접점 온도가 허용된 온도까지 상승하는 시간인 전류 제한 지연 시간이 지난 후 공급되는 전력을 차단하도록 마련되며, 상기 LCL회로부는 상기 복수의 전자장비 각각에 공급되는 부하의 정상 전류 값에 기 설정된 전류파라미터 값에 기초하여 과도전류수치를 설정하여, 상기 과도전류수치를 초과할 때 FET 소자를 고저항 상태로 전환되며, 상기 과도전류수치는 상기 FET 소자의 최대 지속 드레인 전류 값에서 70 내지 90%의 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다. The power distribution unit includes a LCL (Latching Current Limiter) circuit, the LCL circuit includes a FET (Field Effect Transistor) element, and the LCL circuit unit provides power supplied using the FET element to be higher than the preset first load. In the high case, the power consumption of the FET element is used to block the power supplied after a current limit delay time, which is the time for the internal contact temperature of the FET element to rise to the allowable temperature, and the LCL circuit unit is provided with the plurality of A transient current value is set based on a current parameter value preset to the normal current value of the load supplied to each electronic device, and when the transient current value is exceeded, the FET element is converted to a high resistance state, and the transient current value is is characterized in that it is set to a value of 70 to 90% of the maximum sustained drain current value of the FET device.
상기 위성 전원분배 시 위성 내 상기 복수의 전자장비의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 복수의 전자장비 각각에 대응하여 마련된 복수의 FET 소자를 포함하며, 상기 복수의 FET소자 각각의 외표면에는 과도한 열 발생 시 냉각을 위한 펠티에 소자가 포함되며, 상기 제어부는 상기 전류 제한 지연 시간이 지난 후 공급되는 전력을 차단하는 상황이 확인되면, 상기 복수의 전자장비 중 상기 전력분배부를 통해 상기 과도전류수치가 지속해서 발생하는 제1전자장비를 식별하여 위성의 활동 존속을 위해 필수적 구성인지를 식별하며, 상기 제어부는 상기 제1전자장비가 기 설정된 필수적 구성에 속하면, 위성 내 마련된 태양전지 패널을 통해 충전되는 전력의 양을 확인하고, 상기 제1전자장비에 대응하여 마련된 제1FET 소자의 냉각을 위한 제1펠티에 소자에 전력을 공급하여 상기 제1FET 소자에서 발생하는 열을 흡수하여 상기 제1전자장비에 전력이 지속적으로 공급되도록 하며, 상기 제1펠티에 소자는 흡수된 열을 방출하도록 상기 제1펠티에 소자의 표면과 밀착하여 열을 전달받는 방열패널을 포함하며, 상기 방열패널의 외면은 위성이 배치된 공간과 맞닿아 있고, 20 내지 40 마이크로 미터의 제1직경을 가진 요홈부가 제1직경보다 1.5 내지 2배 큰 제2직경 간격으로 반복하여 배치된 형상으로 마련된 것을 특징으로 한다. It includes a control unit that controls the operation of the plurality of electronic devices within the satellite when distributing power to the satellite, and includes a plurality of FET elements provided to correspond to each of the plurality of electronic devices, and on the outer surface of each of the plurality of FET elements. A Peltier element is included for cooling when excessive heat is generated, and when the control unit confirms a situation in which it blocks the power supplied after the current limit delay time has elapsed, the transient current value is determined through the power distribution unit among the plurality of electronic devices. It identifies the continuously occurring first electronic equipment to determine whether it is an essential component for the continuation of the satellite's activities, and if the first electronic equipment belongs to a preset essential configuration, the control unit detects the first electronic equipment through a solar panel provided in the satellite. Check the amount of power being charged, supply power to the first Peltier element for cooling the first FET element provided in response to the first electronic equipment, and absorb the heat generated from the first FET element to maintain the first electronic equipment. Power is continuously supplied to the first Peltier element, and the first Peltier element includes a heat dissipation panel that receives heat by being in close contact with the surface of the first Peltier element to release the absorbed heat, and a satellite is placed on the outer surface of the heat dissipation panel. It is characterized in that grooves abutting the space and having a first diameter of 20 to 40 micrometers are repeatedly arranged at second diameter intervals that are 1.5 to 2 times larger than the first diameter.
본 발명에 의하면, 태양전지패널로부터의 전류를 효과적으로 모니터링하고, 최적의 전력 공급을 위해 LCL 회로부를 통한 전류의 조절 기능을 제공하여, 위성의 전력 공급 안정성이 크게 향상되며, 과도한 전류나 전압 변동으로 인한 전자장비의 손상 또는 고장을 최소화하며, 실시간으로 태양전지패널의 전류 상태를 감지하고 조절함으로써 전력의 효율성도 향상되어, 위성의 수명 및 신뢰성이 향상되도록 하는 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, the stability of power supply to the satellite is greatly improved by effectively monitoring the current from the solar panel and providing a function to control the current through the LCL circuit for optimal power supply. A method of setting LCL operation parameters for satellite power distribution that minimizes damage or failure of electronic equipment and improves power efficiency by detecting and controlling the current status of solar panels in real time, thereby improving the lifespan and reliability of the satellite. can be provided.
도 1은 종래 위성의 과도전류로부터 물리적으로 부하를 위성 버스로부터 분리하도록 하는 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법의 개략적 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법의 구체적 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법의 구체적 동작 알고리즘을 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a circuit configuration that physically separates the load from the satellite bus from transient currents of a conventional satellite.
Figure 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a method for setting LCL operation parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the specific configuration of a method for setting LCL operation parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a specific operation algorithm of a method for setting LCL operation parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 지칭하며, 도면에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 이하의 실시예에 설명된 구성 또는 작용으로만 한정되지는 않는다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numbers or symbols refer to components that perform substantially the same function, and the size of each component in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. However, the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited to the configuration or operation described in the examples below. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명의 실시예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에서, '구성되다', '포함하다', '가지다' 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서, '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있으며, 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서, 복수의 요소 중 적어도 하나(at least one)는, 복수의 요소 전부 뿐만 아니라, 복수의 요소 중 나머지를 배제한 각 하나 혹은 이들의 조합 모두를 지칭한다. 또한, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된 (designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것 만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.In embodiments of the present invention, terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., are used only for the purpose of distinguishing one element from another element, and singular expressions are plural unless the context clearly indicates otherwise. Includes expressions of In addition, in embodiments of the present invention, terms such as 'consist', 'include', and 'have' refer to the presence of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Alternatively, it should be understood that the possibility of addition is not excluded in advance. Additionally, in an embodiment of the present invention, a 'module' or 'unit' performs at least one function or operation, may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software, and may be integrated into at least one module. and can be implemented with at least one processor. Additionally, in an embodiment of the present invention, at least one of the plurality of elements refers to not only all of the plurality of elements, but also each one of the plurality of elements excluding the others or a combination thereof. In addition, “configured to” may mean “suitable for,” “having the capacity to,” “~ It can be used interchangeably with “designed to,” “adapted to,” “made to,” or “capable of.” “Configured (or set to)” may not necessarily mean “specifically designed to” in terms of hardware. Instead, in some contexts, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” working with other devices or components. For example, the phrase "processor configured (or set) to perform A, B, and C" refers to a processor dedicated to performing the operations (e.g., an embedded processor), or by executing one or more software programs stored on a memory device. , may refer to a general-purpose processor (e.g., CPU or application processor) capable of performing the corresponding operations.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 이는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해, 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것은 아님을 밝혀 둔다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. This is intended to provide a detailed description so that a person skilled in the art can easily carry out the invention, and therefore does not limit the technical idea and scope of the present invention. .
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법의 개략적 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법의 구체적 구성을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법의 구체적 동작 알고리즘을 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a method for setting LCL operating parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing LCL operating parameter setting for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention. This is a diagram illustrating the specific configuration of the method, and FIG. 4 is a diagram illustrating a specific operation algorithm of the LCL operating parameter setting method for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention.
한편, 도 1을 참조하면, 도 1에서 위성의 전원분배는 퓨즈와 릴레이로 구성되는데, 릴레이는 부하에 전원을 인가하거나 차단하기 위한 스위치이며, 퓨즈는 부하의 오작동 또는 단락 등에 따른 과전류 발생 시 개방되면서 물리적으로 부하를 위성 버스로부터 분리하는데, 퓨즈는 한 번 동작하면 개방되므로 한번 동작하면 부하로의 전원 공급이 불가능하여 부하는 재사용할 수 없는 문제점이 존재하였다. Meanwhile, referring to Figure 1, the power distribution of the satellite in Figure 1 consists of a fuse and a relay. The relay is a switch to apply or cut off power to the load, and the fuse opens when overcurrent occurs due to malfunction or short circuit of the load. This physically separates the load from the satellite bus, but since the fuse is opened once operated, power supply to the load is impossible once operated, so there is a problem in that the load cannot be reused.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법은 전력공급부(100), 전력충전부 및 전력분배부(200)를 포함한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 4, the method of setting LCL operation parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit 100, a power charging unit, and a power distribution unit 200.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력공급부(100)는 위성의 다양한 전자장비 및 시스템에 필요한 전력을 제공하는 기능을 수행하는 구성요소로 구성될 수 있으며, 본 발명에 따른 전력공급부(100)는 특정 장치나 시스템에 필요한 전력을 공급하는 장치나 구성요소를 의미하며, 특히, 위성에서의 전력 생성, 저장 및 관리를 위한 시스템 및 장치로 마련될 수 있다. The power supply unit 100 according to an embodiment of the present invention may be composed of components that perform the function of providing power required for various electronic equipment and systems of the satellite, and the power supply unit 100 according to the present invention may be configured to include a specific It refers to a device or component that supplies the power required for a device or system. In particular, it can be provided as a system or device for generating, storing, and managing power in a satellite.
보다 구체적으로, 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력공급부(100)는 FPGA 기반의 전력 관리 및 분배 시스템으로 구성될 수 있고, 이러한 FPGA 기반의 전력 관리 시스템은 각 전자장비의 전력 요구 사항에 따라 동적으로 전력을 분배하고, 배터리의 충전 및 방전을 관리할 수 있다. More specifically, for example, the power supply unit 100 according to an embodiment of the present invention may be configured as an FPGA-based power management and distribution system, and this FPGA-based power management system adapts to the power requirements of each electronic device. Accordingly, power can be dynamically distributed and battery charging and discharging can be managed.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력충전부는 전력을 저장하는, 예컨대 배터리에 전기에너지를 공급받아 저장하는 것을 의미한다. The power charging unit according to an embodiment of the present invention means storing power, for example, receiving electrical energy from a battery and storing it.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력충전부는 태양 광을 받아 태양의 빛을 직접적으로 전기 에너지로 변환하는 태양전지 패널, 태양전지 패널로부터 생성된 전력을 저장하는 장치로 위성이 태양에서 가려진 상태에서도 계속해서 작동할 수 있도록 하는 배터리를 포함할 수 있다. More specifically, the power charging unit according to an embodiment of the present invention is a solar cell panel that receives sunlight and directly converts the sun's light into electrical energy, and is a device that stores the power generated from the solar cell panel, and is a device that stores the power generated by the solar panel. It may contain a battery that allows it to continue operating even when covered.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력충전부는 위성의 지속적이고 안정적인 작동을 위해 필요한 에너지를 저장하는 역할을 하며, 특히, 위성이 태양에서 가려진 기간 동안에도 안정적으로 작동하기 위해 저장된 에너지를 활용할 수 있도록 하는 역할을 한다. That is, the power charging unit according to an embodiment of the present invention serves to store the energy necessary for the continuous and stable operation of the satellite, and in particular, the stored energy can be utilized to operate stably even during the period when the satellite is obscured from the sun. It plays a role in ensuring that
예컨대, 본 발명에 따른 전력충전부는 태양전지패널과 함께 작동하는 충전 관리 시스템을 통해 에너지를 배터리에 안정적으로 충전하도록 하며, 태양전지패널로부터 얻은 전력의 배터리에 충전, 배터리의 상태, 온도 및 다른 많은 변수들을 모니터링하면서 효율적인 충전이 이루어지도록 마련될 수 있다.For example, the power charging unit according to the present invention stably charges energy to the battery through a charging management system that operates together with the solar panel, and charges the battery with the power obtained from the solar panel, determines the state of the battery, temperature, and many other factors. Arrangements can be made to ensure efficient charging while monitoring variables.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법은 전원공급부로부터 공급된 전력을 위성 내 복수의 전자장비에 분배하는 전력분배부(200)를 포함할 수 있다.A method of setting LCL operation parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention may include a power distribution unit 200 that distributes power supplied from a power supply unit to a plurality of electronic devices within the satellite.
본 발명에 따른 전력분배부(200)는 전원을 다양한 전자장비나 모듈에 적절하게 분배하는 역할을 하며, 이를 통해 각 장비의 요구사항과 상황에 맞게 전력을 공급하여 위성의 안정적인 작동을 지원할 수 있다.The power distribution unit 200 according to the present invention serves to appropriately distribute power to various electronic equipment or modules, and through this, it can support stable operation of the satellite by supplying power according to the requirements and situations of each equipment. .
한편, 본 발명에 따른 전력분배부(200)는 각 전자장비에 필요한 전력을 제공하기 위해 전원을 스위치하는 분배 스위치, 과도한 전류가 흐를 경우 이를 제한하며, 전력 분배가 과도전류가 발생하여도 안정적으로 이루어지도록 하는 LCL(Latching Current Limiter)회로부를 포함하며, 본 발명에 따른 전력분배부(200)는 위성 내 다양한 전자장비가 요구하는 다양한 전력 요구사항에 대응하여 전력을 분배하도록 마련되며, 과도한 전류나 전압이 전자장비에 도달하는 것을 방지하여, 위성의 전자장비가 안정적으로 작동할 수 있도록 지원한다.Meanwhile, the power distribution unit 200 according to the present invention is a distribution switch that switches the power to provide the power required for each electronic device, limits excessive current if it flows, and ensures stable power distribution even when excessive current occurs. The power distribution unit 200 according to the present invention is provided to distribute power in response to the various power requirements required by various electronic equipment within the satellite, and includes an LCL (Latching Current Limiter) circuit to prevent excessive current or It prevents voltage from reaching electronic equipment and helps ensure stable operation of satellite electronic equipment.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력분배부(200)는 LCL회로부를 통해 전력 분배를 수행할 수 있는데, 이때 LCL회로부는 FET(Field Effect Transistor) 소자를 이용하여 과도한 전력의 흐름을 감지하고 제한하며, 복수의 전자장비 각각에 설정된 전류 파라미터 값에 기반하여 기 설정된 허용된 최대 전류 값이 초과되면 FET 소자를 고저항 상태로 전환하여 과도한 전류의 흐름을 제한할 수 있다. 구체적인 사항은 후술하여 더 상세히 설명한다.More specifically, the power distribution unit 200 according to an embodiment of the present invention may perform power distribution through the LCL circuit, where the LCL circuit uses a field effect transistor (FET) element to prevent the flow of excessive power. Detecting and limiting, and if the maximum allowable current value preset based on the current parameter value set in each of the plurality of electronic devices is exceeded, the FET device can be switched to a high resistance state to limit the flow of excessive current. Specific details will be described in more detail later.
본 발명의 일 실시예에 따른 LCL회로부는 전력분배 시스템 내에서 과도한 전류 흐름을 감지하고, 해당 전류를 허용 범위 내로 제한하는 역할을 하며, 전류의 크기를 실시간으로 모니터링하며, 설정된 한계를 초과하는지 감지하는 감지부와 감지 부분에서 과도한 전류 흐름을 감지할 경우, 전류의 흐름을 저항을 통해 소모함으로써 제한하도록 하는 FET(Field Effect Transistor) 소자를 포함한다. The LCL circuit according to an embodiment of the present invention detects excessive current flow within the power distribution system, serves to limit the current within an allowable range, monitors the size of the current in real time, and detects whether it exceeds the set limit. It includes a sensing unit that detects excessive current flow and a FET (Field Effect Transistor) element that limits the flow of current by dissipating it through a resistance when the sensing unit detects excessive current flow.
한편, 본 발명에 따른 LCL회로부는 전류 센서와 함께 동작하는 제어 회로를 통해 과도한 전류를 동적으로 제한하는 액티브 LCL과 퓨즈나 서미스터 등을 이용하여 전류를 패시브하게 제한하는 패시브 LCL 구성을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 LCL회로부는 FET 소자를 통해 전력분배를 제어하는데, 전류 센서로부터 복수의 전자장비로부터의 전류 흐름을 감지하고 이때 허용된 전류 값보다 높은 전류가 감지되면, FET 소자는 고저항 상태로 전환되어 해당 전류를 제한하고, 이를 통해 과도한 전류로 인한 장비의 손상이나 과열을 방지할 수 있다. Meanwhile, the LCL circuit according to the present invention may include an active LCL configuration that dynamically limits excessive current through a control circuit that operates with a current sensor, and a passive LCL configuration that passively limits current using a fuse or thermistor, etc. , More specifically, the LCL circuit according to an embodiment of the present invention controls power distribution through a FET element, and detects current flow from a plurality of electronic devices from a current sensor, and at this time, a current higher than the allowed current value is detected. When this occurs, the FET element switches to a high-resistance state to limit the corresponding current, thereby preventing damage or overheating of the equipment due to excessive current.
본 발명의 일 실시예에 따른 LCL회로부는 FET 소자를 이용하여 공급되는 전력이 기 설정된 제1부하보다 높은 경우에, FET 소자의 소모 전력을 이용하여 FET 소자의 내부 접점 온도가 허용된 온도까지 상승하는 시간인 전류 제한 지연 시간이 지난 후 공급되는 전력을 차단하도록 마련될 수 있다. The LCL circuit according to an embodiment of the present invention uses the power consumed by the FET device to increase the internal contact temperature of the FET device to the permitted temperature when the power supplied using the FET device is higher than the preset first load. It can be arranged to cut off the power supplied after the current limit delay time, which is the time for
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 LCL회로부는 전력 공급시의 부하 전류를 실시간으로 모니터링하며, FET 소자는 전류의 크기에 따라 소모 전력이 다르게 발생하며, 이 소모 전력은 FET 소자의 내부 접점 온도를 상승시킬 수 있다. 이때 설정된 제1부하를 초과하는 전류가 흐를 경우, FET의 내부 접점 온도는 상승을 시작하며, 이때부터 지연 시간이 시작되며, 허용된 온도까지 온도가 상승한 후, LCL회로부는 FET를 통해 전력 공급을 차단하게 된다. 이를 통해 과도 전류로 인한 장비의 손상을 방지하며, 동시에 일정한 지연 시간을 제공하여 일시적인 전류 증가 상황에서도 안정적인 동작을 유지할 수 있다.More specifically, the LCL circuit according to the present invention monitors the load current when power is supplied in real time, and the FET element consumes different power depending on the size of the current, and this power consumption increases the internal contact temperature of the FET element. You can do it. At this time, if a current exceeding the set first load flows, the internal contact temperature of the FET begins to rise, and from this point on, the delay time begins. After the temperature rises to the permitted temperature, the LCL circuit supplies power through the FET. It will be blocked. This prevents damage to equipment due to excessive current, and at the same time provides a constant delay time to maintain stable operation even in situations of temporary current increase.
보다 구체적 실시예로, 예컨대, 위성 내 전자장비의 특성 및 전력 요구 사항에 따라 제1부하 값이 2A로 설정되면, LCL회로부는 2A 이상의 전류가 감지될 경우에 FET 소자의 소모 전력을 모니터링하며, FET 소자의 허용된 온도는, 예컨대 70°C로 설정될 수 있으며, 해당 온도까지 상승하는 데 필요한 지연 시간은 5ms로 설정될 수 있다. 따라서, 2A를 초과하는 전류가 흐를 경우, 5ms 후에 FET 소자의 온도가 70°C에 도달하면 LCL회로부는 전력 공급을 차단하게 되며, 이를 통해 위성의 전자장비를 안정적으로 보호하면서도 필요한 전력 공급을 유지할 수 있도록 도와준다.In a more specific embodiment, for example, if the first load value is set to 2A according to the characteristics and power requirements of the electronic equipment in the satellite, the LCL circuit monitors the power consumption of the FET element when a current of 2A or more is detected, The allowed temperature of the FET device may be set to, for example, 70°C, and the delay time required to rise to that temperature may be set to 5 ms. Therefore, when a current exceeding 2A flows, the LCL circuit blocks the power supply when the temperature of the FET element reaches 70°C after 5ms, thereby stably protecting the satellite's electronic equipment and maintaining the necessary power supply. Helps you do it.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제한 지연 시간은 FET 소자의 내부 접점 온도가 허용된 온도까지 상승하는 데 걸리는 시간을 의미하는데, 이는 FET의 소자 특성, 사용 환경, 그리고 부하 전류의 크기에 대응하여 설정될 수 있다. Meanwhile, the current limit delay time according to an embodiment of the present invention refers to the time it takes for the internal contact temperature of the FET device to rise to the permitted temperature, which depends on the device characteristics of the FET, the usage environment, and the size of the load current. It can be set accordingly.
예컨대, 실제 위성 환경에서, LCL회로부의 동작을 고려할 때, 일시적인 전류 증가가 발생하더라도 그 증가가 극히 짧은 시간 동안 지속될 경우 장비에 큰 영향을 미치지 않을 것이라는 전제하에, 예컨대 일시적인 전류의 급격한 증가가 3ms 동안만 지속되고, 이후에는 정상 범위로 돌아온다면, 장비에는 큰 손상이 없을 것이다. 이러한 전제사항을 기초하여, 본 발명에 따른 FET 소자의 내부 접점 온도가 허용된 70°C에 도달하는 데 5ms가 걸린다고 앞서 설명했다면, 이는 일시적인 과도한 전류가 5ms 동안 지속될 경우 FET의 온도가 위험 수준에 도달한다는 것을 의미하며, 3ms의 일시적 전류 증가는 안전하다고 판단되었으므로, 전류 제한 지연 시간을 5ms보다는 짧은 4ms로 설정할 수 있으며, 이를 통해 3ms 동안의 전류 증가는 허용되지만, 그 이상 지속될 경우에는 FET 소자를 통한 전력 공급이 차단되게 되도록 제어하고, 결과적으로, 전류 제한 지연 시간을 4ms로 설정함으로써, 장비를 보호하면서도 일시적인 전류의 급격한 증가에도 유연하게 대응할 수 있게 된다.For example, when considering the operation of the LCL circuit in a real satellite environment, even if a temporary increase in current occurs, it will not have a significant effect on the equipment if the increase lasts for an extremely short period of time. For example, if a temporary increase in current occurs for 3 ms. If it lasts and returns to normal range afterward, there will be no significant damage to the equipment. Based on these premises, if we have previously explained that it takes 5 ms for the internal junction temperature of the FET device according to the invention to reach the permitted 70°C, this means that if a transient excessive current persists for 5 ms, the temperature of the FET will reach a critical level. Since a temporary current increase of 3 ms was judged to be safe, the current limit delay time can be set to 4 ms, which is shorter than 5 ms. This allows a current increase for 3 ms, but if it continues longer than that, the FET device is By controlling the power supply through the device to be cut off and, as a result, setting the current limit delay time to 4ms, it is possible to flexibly respond to temporary sudden increases in current while protecting the equipment.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 LCL회로부는 복수의 전자장비 각각에 공급되는 부하의 정상 전류 값에 기 설정된 전류파라미터 값에 기초하여 과도전류수치를 설정하여, 과도전류수치를 초과할 때 FET 소자를 고저항 상태로 전환될 수 있다. That is, the LCL circuit according to an embodiment of the present invention sets the transient current value based on the current parameter value preset to the normal current value of the load supplied to each of the plurality of electronic devices, and when the transient current value is exceeded, the FET The device can be switched to a high-resistance state.
본 발명의 일 실시예에 따른 LCL회로부는 복수의 전자장비 각각에 공급되는 부하의 정상 전류 값에 기 설정된 전류파라미터 값에 기초하여 과도전류수치를 설정하여, 과도전류수치를 초과할 때 FET 소자를 고저항 상태로 전환될 수 있다.The LCL circuit according to an embodiment of the present invention sets the transient current value based on the current parameter value preset to the normal current value of the load supplied to each of the plurality of electronic devices, and turns off the FET element when the transient current value is exceeded. It can be converted to a high resistance state.
즉, 본 발명에 따른 LCL회로부에서 FET 소자는 전류의 제한 기능을 수행하며, 이때 복수의 전자장비 각각은 특정 정상 전류 값을 가지며, 이 전류 값은 각 장비의 정상적인 작동을 위해 필요한 최소한의 전류 양을 의미한다.That is, in the LCL circuit according to the present invention, the FET element performs a current limiting function, and at this time, each of the plurality of electronic devices has a specific normal current value, and this current value is the minimum amount of current required for normal operation of each device. means.
한편, 전류파라미터 값은 이 정상 전류 값에 대한 일종의 여유 분을 설정하는 값으로, 각 전자장비의 특성 및 요구 사항에 따라 조절될 수 있고, 예컨대, 특정 전자장비의 정상 전류 값이 1A라면, 전류파라미터 값을 10%로 설정한다면 과도전류수치는 1.1A로 결정될 것이다.Meanwhile, the current parameter value is a value that sets a kind of margin for this normal current value, and can be adjusted according to the characteristics and requirements of each electronic device. For example, if the normal current value of a specific electronic device is 1A, the current If the parameter value is set to 10%, the transient current value will be determined to be 1.1A.
위성 내의 복잡한 환경에서 전자장비들은 다양한 전력 요구 사항을 가질 수 있고, 임시적인 전력의 급증이나 감소가 발생할 수 있고, 이러한 변동을 감지하여, LCL회로부는 과도전류수치를 초과하는 순간에 FET 소자를 고저항 상태로 전환하여 전력의 공급을 제한함으로써, 갑작스러운 전류의 변동이 전자장비에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다.In the complex environment within a satellite, electronic equipment can have varying power requirements, and temporary power surges or decreases can occur. By detecting these fluctuations, the LCL circuitry turns on the FET device at the moment the transient current level is exceeded. By switching to a resistance state and limiting the power supply, sudden changes in current can be prevented from damaging electronic equipment.
예컨대, 위성 내의 통신 모듈이 정상 전류 값으로 2A를 필요로 할 경우, 전류파라미터 값을 15%로 설정하여 과도전류수치를 2.3A로 결정할 수 있다. 따라서, 통신 모듈로의 전류 공급이 2.3A를 초과할 경우, LCL회로부는 즉시 FET 소자를 고저항 상태로 전환하여 추가적인 전류의 공급을 차단하게 되어, 통신 모듈의 안정적인 동작을 보장하게 된다.For example, if the communication module within the satellite requires 2A as a normal current value, the transient current value can be determined to be 2.3A by setting the current parameter value to 15%. Therefore, when the current supply to the communication module exceeds 2.3A, the LCL circuit immediately switches the FET element to a high resistance state to block the supply of additional current, ensuring stable operation of the communication module.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법은 위성 전원분배 시 위성 내 상기 복수의 전자장비의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. A method of setting LCL operating parameters for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention may include a control unit that controls the operation of the plurality of electronic devices within the satellite when distributing satellite power.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 위성 전원분배를 위한 다양한 제반 구성들이 동작하기 위한 제어를 수행할 수 있다. 제어부는 이러한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 제어프로그램(혹은 인스트럭션)과, 제어프로그램이 설치되는 비활성의 메모리, 설치된 제어프로그램의 적어도 일부가 로드되는 휘발성의 메모리 및 로드 된 제어프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)를 포함할 수 있다. 또한, 이와 같은 제어프로그램은 위성 외에도 지상에 존재하는 서버 등의 다른 외부의 전자장치에도 저장되어 위성 전원분배 시스템에 연결되어 사용될 수 있다.The control unit according to an embodiment of the present invention can perform control to operate various components for satellite power distribution. The control unit includes a control program (or instructions) that allows performing such control operations, an inactive memory in which the control program is installed, a volatile memory in which at least a part of the installed control program is loaded, and at least one that executes the loaded control program. It may include a processor or CPU (Central Processing Unit). Additionally, such a control program can be stored in other external electronic devices, such as servers on the ground, in addition to satellites and connected to the satellite power distribution system.
제어프로그램은 BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 응용프로그램은, 위성 전원분배 시스템의 다양한 전자장치의 제조 시에 기 마련된 저장부에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 응용프로그램의 데이터를 수신하여 수신된 데이터에 기초하여 저장될 수 있다. 한편, 제어부는 device, S/W module, circuit, chip 등의 형태 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.The control program may include program(s) implemented in the form of at least one of BIOS, device driver, operating system, firmware, platform, and application program. As an embodiment, the application program is pre-installed or stored in a storage unit prepared during the manufacture of various electronic devices of the satellite power distribution system, or when used in the future, the application program data is received from the outside and stored in the received data. It can be stored based on Meanwhile, the control unit may be implemented in the form of a device, S/W module, circuit, chip, etc., or a combination thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법은 복수의 전자장비 각각에 대응하여 마련된 복수의 FET 소자를 포함할 수 있으며, 복수의 FET소자 각각의 외표면에는 과도한 열 발생 시 냉각을 위한 펠티에 소자를 포함할 수 있다. The LCL operating parameter setting method for satellite power distribution according to an embodiment of the present invention may include a plurality of FET elements provided to correspond to each of a plurality of electronic equipment, and excessive heat is generated on the outer surface of each of the plurality of FET elements. It may include a Peltier element for cooling.
본 발명의 일 실시예에 따른 펠티에 소자는 두 다른 도체 사이에 전류가 흐르면 한쪽 끝에서 열이 흡수되고 다른 쪽 끝에서 방출되는 펠티에 효과를 기반으로 한 반도체 소자이며, 열과 전기를 상호 변환할 수 있어, 냉각이나 발열 장치로 활용될 수 있다. 한편, 19세기 중반에 발견된 펠티에 효과를 이용한 펠티에 소자는 비스무스 텔룰라이드(Bi2Te3)로 구현될 수 있다,The Peltier device according to an embodiment of the present invention is a semiconductor device based on the Peltier effect in which heat is absorbed at one end and released at the other end when a current flows between two different conductors, and can mutually convert heat and electricity. , can be used as a cooling or heating device. Meanwhile, the Peltier device using the Peltier effect discovered in the mid-19th century can be implemented with bismuth telluride (Bi2Te3).
본 발명의 실시예에서, FET 소자는 과도전류에 의해 발생할 수 있는 과도한 열을 제어하기 위해 펠티에 소자와 함께 사용될 수 있으며, FET 소자가 작동 시 과열될 경우, 펠티에 소자는 해당 열을 흡수하여 FET 소자를 냉각시키고, 이렇게 흡수된 열은 다른 부분으로 전달되어 방출된다. 이를 통해, FET 소자의 안정적인 작동을 지속적으로 유지할 수 있으며, 위성 내의 다른 전자 장비로부터의 안정된 전력 공급 역시 보장될 수 있다.In embodiments of the present invention, the FET device may be used in conjunction with a Peltier device to control excessive heat that may be generated by transient currents, and if the FET device overheats during operation, the Peltier device will absorb that heat and is cooled, and the heat absorbed is transferred to other parts and released. Through this, stable operation of the FET device can be maintained continuously, and stable power supply from other electronic equipment within the satellite can also be guaranteed.
또한, 본 발명에 따른 펠티에 소자를 통한 냉각 방식은 패시브 쿨링 방식으로, 기계적인 움직임이나 외부 냉매 없이 작동하기 때문에 위성과 같은 제한된 환경에서 매우 유리하며, 이를 통해 복잡한 냉각 시스템이나 추가적인 전력 소모 없이 효율적인 열 관리가 가능하며, 이는 위성의 전체 작동 수명과 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, the cooling method using the Peltier element according to the present invention is a passive cooling method, which is very advantageous in limited environments such as satellites because it operates without mechanical movement or external refrigerant. This allows efficient heat generation without a complicated cooling system or additional power consumption. Management is possible, which can improve the overall operational life and performance of the satellite.
즉, 본 발명의 LCL회로부는 FET 소자와 펠티에 소자의 조합을 통해, 위성 내에서 발생할 수 있는 전력과 열의 문제를 효과적으로 관리할 수 있다. In other words, the LCL circuit of the present invention can effectively manage power and heat problems that may occur within the satellite through a combination of FET elements and Peltier elements.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 전류 제한 지연 시간이 지난 후 공급되는 전력을 차단하는 상황이 확인되면, 복수의 전자장비 중 전력분배부(200)를 통해 과도전류수치가 지속해서 발생하는 제1전자장비를 식별하여 위성의 활동 존속을 위해 필수적 구성인지를 식별할 수 있다.If a situation in which the control unit according to an embodiment of the present invention blocks the power supplied after the current limit delay time is confirmed, a transient current value continues to occur through the power distribution unit 200 among a plurality of electronic devices. 1By identifying electronic equipment, it is possible to determine whether it is an essential component for the continued operation of the satellite.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 과도한 전류의 발생을 모니터링하며, 지정된 전류 제한 지연 시간 동안 해당 상태가 지속되면 해당 전력을 차단하는 로직을 포함할 수 있다. 즉, 잠재적인 위험을 초래할 수 있는 과도한 전류의 지속적인 유입을 방지함으로써 위성의 전자 시스템을 보호하는 역할을 한다. More specifically, the control unit according to an embodiment of the present invention may include logic to monitor the occurrence of excessive current and cut off the power if the state continues for a specified current limit delay time. In other words, it serves to protect the satellite's electronic system by preventing the continuous influx of excessive current that could cause potential danger.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 과도전류수치가 지속적으로 발생하는 제1전자장비를 식별하기 위한 알고리즘이 내장될 수 있고, 이때 알고리즘은 전력 분배 로그와 복수의 전자장비의 전류 수치를 비교 분석하여, 문제가 발생하는 특정 전자장비를 식별한다. 일단 해당 전자장비가 식별되면, 제어부는 그것이 위성의 기본 기능에 필수적인 구성 요소인지를 판단한다.Meanwhile, the control unit according to an embodiment of the present invention may be equipped with an algorithm for identifying the first electronic device that continuously generates transient current values, and at this time, the algorithm may use the power distribution log and current values of a plurality of electronic devices. Through comparative analysis, identify the specific electronic equipment that is causing the problem. Once the electronic equipment in question is identified, the control unit determines whether it is an essential component for the satellite's basic functions.
예컨대, 위성의 통신 모듈이 과도전류수치를 지속적으로 발생시킨다면, 제어부는 이 모듈을 재부팅하거나 일시적으로 전력을 차단하여 상황을 해결할 수 있으나, 해당 모듈이 위성의 기본 통신을 위해 필수적이라면, 제어부는 위성 운영센터에 경고 메시지를 전송하여 즉각적인 조치를 취하도록 요청할 수 있다. For example, if the satellite's communication module continuously generates transient current readings, the control unit can resolve the situation by rebooting the module or temporarily cutting off power. However, if the module is essential for the satellite's basic communication, the control unit can You can send an alert message to the operations center and request immediate action.
즉, 본 발명에 따른 제어부는 위성 내장된 전류 센서와 온도 센서에서 데이터를 지속적으로 수집하며, 수집된 데이터는 과도전류 및 과열 상황을 판단하기 위한 임계값과 비교 분석되며, 과도전류나 과열 상황이 감지되면 해당 상황이 발생한 전자장비를 식별하며, 그 상황의 심각성을 분류하여 중요도가 높은 장비에서의 문제는 우선 순위가 높게 처리되도록 설정하며, 상황의 심각성과 관련된 전자장비의 중요도에 따라 전력 차단, 장비 재부팅, 또는 경고 메시지 전송을 선택하여 대응할 수 있고, 중요도가 높은 상황에서는 위성 운영센터에 즉각적인 조치가 필요함을 알림과 동시에 위성의 현재 상태, 문제가 발생한 장비의 식별 정보가 전송되어 외부에서 하드웨어적 조치 또는 소프트웨어적 조치를 취하도록 할 수 있다. That is, the control unit according to the present invention continuously collects data from the satellite's built-in current sensor and temperature sensor, and the collected data is compared and analyzed with a threshold value for determining excessive current and overheating situations, and detects excessive current or overheating situations. When detected, the electronic equipment in which the situation occurred is identified, the severity of the situation is classified, and problems in high-criticality equipment are set to be treated as a high priority. Depending on the severity of the situation and the importance of the electronic equipment involved, power is cut off, You can choose to respond by rebooting the equipment or sending a warning message. In high-critical situations, the satellite operation center is notified that immediate action is required, and at the same time, the current status of the satellite and the identification information of the equipment in question are transmitted to external hardware. Action or software action can be taken.
본 발명의 일 실시예에 다른 제어부는 제1전자장비가 기 설정된 필수적 구성에 속하면, 위성 내 마련된 태양전지 패널을 통해 충전되는 전력의 양을 확인하고, 제1전자장비에 대응하여 마련된 제1FET 소자의 냉각을 위한 제1펠티에 소자에 전력을 공급하여 제1FET 소자에서 발생하는 열을 흡수하여 제1전자장비에 전력이 지속적으로 공급되도록 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, if the first electronic equipment belongs to a preset essential configuration, the control unit checks the amount of power charged through the solar panel provided in the satellite, and determines the amount of power charged through the solar cell panel provided in the satellite, and detects the first FET provided in response to the first electronic equipment. By supplying power to the first Peltier element for cooling the element, heat generated from the first FET element can be absorbed and controlled so that power is continuously supplied to the first electronic equipment.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 제어부는 제1전자장비가 위성의 정상 작동에 필수적인 구성인지 기 설정된 데이터베이스 및 설정 목록을 통해 식별하며, 제어부는 태양전지 패널로부터 현재 공급되는 전력의 양을 실시간으로 감지하고, 제1전자장비가 필수적 구성에 속한다면, 제어부는 이 장비에 지속적으로 전력을 공급하기 위한 전력량을 확보하며, 제1전자장비에 전력을 공급하는 과정에서 제1FET 소자에서 발생하는 열을 관리하기 위해 제어부는 제1펠티에 소자를 동작시켜 제1FET 소자의 열을 흡수한다. 이때, 제1펠티에 소자는 열 흡수에 필요한 전력을 태양전지 패널 및 배터리로부터 공급받을 수 있다. More specifically, the control unit according to the present invention identifies whether the first electronic equipment is an essential component for the normal operation of the satellite through a preset database and settings list, and the control unit detects the amount of power currently supplied from the solar panel in real time. And, if the first electronic equipment is an essential component, the control unit secures the amount of power to continuously supply power to this equipment and manages the heat generated from the first FET element in the process of supplying power to the first electronic equipment. To do this, the control unit operates the first Peltier element to absorb heat from the first FET element. At this time, the first Peltier element can receive the power necessary for heat absorption from the solar cell panel and battery.
예컨대, 본 발명의 일 실시예로 제1전자장비는 통신 모듈로, 위성의 지상과의 통신을 담당하는 장치로 설정될 수 있고, 태양전지 패널의 최대 전력 출력은 300W로 설정될 수 있으며, 제1FET 소자의 최대 허용 온도는 85°C로 설정되며, 이를 초과할 경우 제1펠티에 소자가 작동하여 열을 흡수하며, 제1펠티에 소자는 최대 5W의 전력을 사용하여 작동하며, 이 전력은 태양전지 패널 또는 배터리 중 어느 하나로부터 공급받을 수 있으며, 이러한 값들은 위성의 요구 사항과 환경에 따라 조정될 수 있다.For example, in one embodiment of the present invention, the first electronic equipment may be a communication module and may be set as a device responsible for communication of the satellite with the ground, and the maximum power output of the solar panel may be set to 300W. The maximum allowable temperature of the 1FET device is set at 85°C. If this is exceeded, the 1st Peltier device operates to absorb heat, and the 1st Peltier device operates using a maximum of 5W of power, which is supplied by the solar cell. It can be supplied from either panels or batteries, and these values can be adjusted depending on the satellite's requirements and environment.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1펠티에 소자는 흡수된 열을 방출하도록 상기 제1펠티에 소자의 표면과 밀착하여 열을 전달받는 방열패널을 포함할 수 있다.The first Peltier device according to an embodiment of the present invention may include a heat dissipation panel that receives heat by being in close contact with the surface of the first Peltier device to release the absorbed heat.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열패널은 전자장비나 기기의 과도한 열을 효과적으로 분산시키기 위해 마련될 수 있으며, 고열전도율의 재질로 제작되어 열을 고르게 분산시켜 온도를 안정적으로 유지하도록 하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 방열패널은 알루미늄, 구리를 주된 구성으로 하는 금속 합금으로 마련될 수 있고, 이를 통해 열전도율과 내구성이 보장될 수 있다. The heat dissipation panel according to an embodiment of the present invention can be prepared to effectively dissipate excessive heat from electronic equipment or devices, and is made of a material with high thermal conductivity, so it serves to maintain the temperature stably by distributing heat evenly. . The heat dissipation panel according to the present invention can be made of a metal alloy mainly composed of aluminum and copper, and through this, thermal conductivity and durability can be guaranteed.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 방열패널은 제1펠티에 소자가 열을 흡수하여 작동 시, 흡수된 열을 방출하도록 알루미늄 합금으로 마련되며, 제1펠티에 소자의 표면과 밀착되어 있고, 위성 내 환경에서, 방열패널은 주변 우주의 진공 상태를 활용하여 열을 방출하기 때문에, 방열패널의 표면 처리나 구조는 이러한 특별한 환경에 맞게 최적화되도록 마련될 수 있다. More specifically, the heat dissipation panel according to the present invention is made of aluminum alloy so that the first Peltier element absorbs heat and releases the absorbed heat when operating, is in close contact with the surface of the first Peltier element, and is used in the environment within the satellite. , Since the heat dissipation panel radiates heat by utilizing the vacuum state of the surrounding space, the surface treatment or structure of the heat dissipation panel can be optimized to suit this special environment.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열패널의 외면은 위성이 배치된 공간과 맞닿아 있고, 20 내지 40 마이크로 미터의 제1직경을 가진 요홈부가 제1직경보다 1.5 내지 2배 큰 제2직경 간격으로 반복하여 배치된 형상으로 마련될 수 있다. The outer surface of the heat dissipation panel according to an embodiment of the present invention is in contact with the space where the satellite is placed, and grooves with a first diameter of 20 to 40 micrometers are spaced at second diameter intervals that are 1.5 to 2 times larger than the first diameter. It can be provided in a repeatedly arranged shape.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 방열패널의 외면은 위성이 배치된 공간과 직접적으로 접촉하므로, 효과적인 열 전달이 요구되는데, 방열패널 외면에 요홈부가 반복적으로 배치되도록 마련됨으로써 열 전달의 효율성을 향상시킬 수 있다. 한편, 방열패널의 외면에 마련된 요홈부는 높이 20 내지 40 마이크로 미터의 제1직경을 가지며, 이 요홈부가 제1직경보다 1.5 내지 2배 큰 제2직경 간격으로 규칙적으로 위치할 수 있으며, 이는 열의 빠른 분산과 전달을 도와준다. 20 마이크로 미터보다 작은 직경으로 요홈부가 마련될 경우에는 위성 주변의 미세한 크기로 존재하는 우주쓰레기 미립자에 영향을 받을 수 있고, 40 마이크로 미터보다 큰 경우에는 열 효율이 다소 저감될 수 있기에 20 내지 40 마이크로 미터의 직경을 갖도록 함으로써 외부환경을 고려하여 열효율을 향상시킬 수 있다. More specifically, since the outer surface of the heat dissipation panel according to the present invention is in direct contact with the space where the satellite is placed, effective heat transfer is required. The efficiency of heat transfer can be improved by providing grooves repeatedly arranged on the outer surface of the heat dissipation panel. there is. Meanwhile, the grooves provided on the outer surface of the heat dissipation panel have a first diameter of 20 to 40 micrometers in height, and these grooves can be regularly located at intervals of a second diameter that is 1.5 to 2 times larger than the first diameter, which allows for rapid heat dissipation. Helps with dispersion and delivery. If the groove is provided with a diameter smaller than 20 micrometers, it may be affected by space debris particles that exist in minute sizes around the satellite, and if the groove is larger than 40 micrometers, the thermal efficiency may be somewhat reduced. By having a meter diameter, thermal efficiency can be improved by taking into account the external environment.
한편, 해당 요홈부의 간격은 방열패널에 전달되는 열의 크기가 클수록 각각의 요홈부가 다른 요홈부에 열이 저장될 수 있도록 하는 열공간을 형성할 수 있는데, 이를 제1직경인 20 내지 40 마이크로 미터보다 1.5 내지 2배 큰 제2직경의 간격으로 방열패널의 복수의 요홈부가 배치되도록 하여 상호 열전달의 방해도를 저감하여 열방출의 효율성을 향상시킬 수 있다. Meanwhile, as the spacing between the grooves increases, each groove can form a thermal space that allows heat to be stored in other grooves, which is larger than the first diameter of 20 to 40 micrometers. By arranging a plurality of grooves of the heat dissipation panel at intervals of a second diameter that is 1.5 to 2 times larger, the degree of interference with mutual heat transfer can be reduced and the efficiency of heat dissipation can be improved.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 지구의 자전과 관련하여 태양전지패널에서의 전력 충전 상태를 최적화하도록 제어될 수 있으며, 특히, 태양전지패널은 충전되는 전류값을 센싱하는 패널센서를 포함하며, 제어부는 패널센서를 통해 지구의 자전에 따라 달라지는 태양의 위치와 각도를 감지하여 태양전지패널의 충전효율을 실시간으로 모니터링한다.The control unit according to an embodiment of the present invention can be controlled to optimize the power charging state of the solar cell panel in relation to the rotation of the Earth. In particular, the solar cell panel includes a panel sensor that senses the charging current value, The control unit monitors the charging efficiency of the solar panel in real time by detecting the position and angle of the sun, which varies depending on the Earth's rotation, through the panel sensor.
본 발명에 따른 패널센서의 동작은 지구의 자전 속도와 방향, 그리고 태양의 상대적 위치에 따라 조절되며, 이에 기초하여 제어부는 태양전지패널의 각도나 방향을 조절하여 항상 최적의 충전 효율을 달성할 수 있도록 한다. 결과적으로, 위성의 전력 공급 시스템은 지구의 자전에 따른 태양의 위치 변화를 고려하여 전력의 효율성을 지속적으로 향상시킬 수 있다. The operation of the panel sensor according to the present invention is controlled according to the rotation speed and direction of the Earth and the relative position of the sun, and based on this, the control unit adjusts the angle or direction of the solar cell panel to always achieve optimal charging efficiency. do. As a result, the satellite's power supply system can continuously improve power efficiency by taking into account changes in the sun's position due to the Earth's rotation.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 다른 제어부는 태양전지패널의 표면에 부착되며, 태양 광선의 강도와 각도를 지속적으로 모니터링하며, 이때 패널센서는 태양의 각도 θ와 패널에 도달하는 태양 광선의 강도 I를 측정하며, 이때 태양 광선의 강도(I)는 W/m² (와트/제곱미터)로 표현되며, 이는 지구의 자전 및 태양의 상대적 위치에 따라 변동될 수 있다.More specifically, in one embodiment of the present invention, the control unit is attached to the surface of the solar cell panel and continuously monitors the intensity and angle of solar rays, where the panel sensor measures the angle θ of the sun and the solar rays reaching the panel. The intensity I is measured, and the intensity of the sun's rays (I) is expressed in W/m² (watts/square meter), which can vary depending on the rotation of the Earth and the relative position of the sun.
한편, 제어부는 상술한 패널센서를 통해 도출되는 태양의 각도와 태양 광선의 강도에 기초하여 패널센서가 항시 동작하는 것이 아닌, 위의 지구 자전 및 태양의 상대적 위치에 따라 패널센서가 동작하는 면적이 [수학식1]에 따라 가변되도록 하여 충전 효율을 극대화하며, 이와 동시에 전력 손실을 최소화할 수 있다. Meanwhile, the control unit does not always operate the panel sensor based on the angle of the sun and the intensity of solar rays derived through the above-mentioned panel sensor, but rather determines the area where the panel sensor operates according to the above-mentioned rotation of the Earth and the relative position of the sun. By making it variable according to [Equation 1], charging efficiency can be maximized and power loss can be minimized at the same time.
[수학식1][Equation 1]
상기 [수학식1]에서 k는 패널센서의 민감도를 의미한다. 예컨대, 태양 광선의 강도 I가 1000 W/m²이고, 태양의 각도 θ가 45도일 경우, k 값을 0.5로 가정하면 센서의 동작 면적 A는 약 707.1m2이 되고, 제어부는 패널센서가 결정된 면적에 한해서 동작하도록 제어할 수 있다. In [Equation 1] above, k means the sensitivity of the panel sensor. For example, when the intensity I of the sun's rays is 1000 W/m² and the sun's angle θ is 45 degrees, assuming the k value is 0.5, the operating area A of the sensor is approximately 707.1 m2, and the control unit controls the panel sensor to operate on the determined area. It can be controlled to operate only within certain limits.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 지구의 자전에 따른 태양전지패널의 충전효율을 고려하여 전력 관리를 수행할 수 있고, 즉, 태양전지패널에서 충전되는 전류값의 변화를 지속적으로 모니터링하며, 이에 기초하여 LCL회로부의 동작을 제어할 수 있다. The control unit according to an embodiment of the present invention can perform power management by considering the charging efficiency of the solar cell panel according to the rotation of the Earth, that is, continuously monitor the change in the current value charged by the solar cell panel, and Based on this, the operation of the LCL circuit can be controlled.
예컨대, 지구의 자전에 따라 태양의 상대적 위치와 각도가 변하므로 태양전지패널에서의 전류 생성량 역시 변동성을 가질 수 있는데, 이를 안정적으로 처리하기 위해 제어부는 LCL회로부를 통해 전류의 흐름을 조절하며, 과도한 전류나 부족한 전류 상황을 방지할 수 있다. For example, since the relative position and angle of the sun changes according to the rotation of the Earth, the amount of current generated by the solar panel may also vary. To handle this stably, the control unit regulates the flow of current through the LCL circuit and prevents excessive current generation. It is possible to prevent insufficient current situations.
보다 구체적으로 LCL회로부의 동작은 제어부의 지시에 따라 수행되며, 태양전지패널의 출력 전류가 과도하게 증가할 경우, LCL회로부는 전류의 흐름을 제한하여 위성의 다른 전자장비에 부담을 주지 않도록 하며, 반대로, 출력 전류가 부족한 경우에는 LCL회로부를 통해 필요한 전류를 보충하여 안정적인 전원 공급을 유지하도록 하며, 이를 통해 제어부는 지구의 자전 및 태양의 위치 변화에 따른 태양전지패널의 충전 효율 변동을 LCL회로부를 통해 효과적으로 관리하며, 위성의 전력 시스템의 안정성과 효율성을 극대화할 수 있다.More specifically, the operation of the LCL circuit is performed according to the instructions of the control unit, and when the output current of the solar panel increases excessively, the LCL circuit restricts the flow of current to avoid burdening other electronic equipment of the satellite. Conversely, when the output current is insufficient, the necessary current is supplemented through the LCL circuit to maintain a stable power supply. Through this, the control unit monitors changes in the charging efficiency of the solar panel due to the rotation of the Earth and changes in the sun's position through the LCL circuit. It can be managed effectively and maximize the stability and efficiency of the satellite's power system.
100: 전력공급부
200: 전력분배부100: Power supply unit
200: Power distribution unit
Claims (3)
전원을 공급하는 전력공급부;
상기 전력공급부에 전력을 충전하는 전력충전부; 및
상기 전력공급부로부터 공급된 전력을 위성 내 복수의 전자장비에 분배하는 전력분배부;를 포함하며,
상기 전력분배부는 LCL(Latching Current Limiter)회로부를 포함하며,
상기 LCL회로부는 FET(Field Effect Transistor) 소자를 포함하며,
상기 LCL회로부는 상기 FET 소자를 이용하여 공급되는 전력이 기 설정된 제1부하보다 높은 경우에, FET 소자의 소모 전력을 이용하여 상기 FET 소자의 내부 접점 온도가 허용된 온도까지 상승하는 시간인 전류 제한 지연 시간이 지난 후 공급되는 전력을 차단하도록 마련되며,
상기 LCL회로부는 상기 복수의 전자장비 각각에 공급되는 부하의 정상 전류 값에 기 설정된 전류파라미터 값에 기초하여 과도전류수치를 설정하여, 상기 과도전류수치를 초과할 때 FET 소자를 고저항 상태로 전환되며,
상기 과도전류수치는 상기 FET 소자의 최대 지속 드레인 전류 값에서 70 내지 90%의 값으로 설정되며,
상기 위성 전원분배 시 위성 내 상기 복수의 전자장비의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 복수의 전자장비 각각에 대응하여 마련된 복수의 FET 소자를 포함하며, 상기 복수의 FET소자 각각의 외표면에는 과도한 열 발생 시 냉각을 위한 펠티에 소자가 포함되며,
상기 제어부는 상기 전류 제한 지연 시간이 지난 후 공급되는 전력을 차단하는 상황이 확인되면, 상기 복수의 전자장비 중 상기 전력분배부를 통해 상기 과도전류수치가 지속해서 발생하는 제1전자장비를 식별하여 위성의 활동 존속을 위해 필수적 구성인지를 식별하며,
상기 제어부는 상기 제1전자장비가 기 설정된 필수적 구성에 속하면, 위성 내 마련된 태양전지 패널을 통해 충전되는 전력의 양을 확인하고, 상기 제1전자장비에 대응하여 마련된 제1FET 소자의 냉각을 위한 제1펠티에 소자에 전력을 공급하여 상기 제1FET 소자에서 발생하는 열을 흡수하여 상기 제1전자장비에 전력이 지속적으로 공급되도록 하며,
상기 제1펠티에 소자는 흡수된 열을 방출하도록 상기 제1펠티에 소자의 표면과 밀착하여 열을 전달받는 방열패널을 포함하며, 상기 방열패널의 외면은 위성이 배치된 공간과 맞닿아 있고, 20 내지 40 마이크로 미터의 제1직경을 가진 요홈부가 제1직경보다 1.5 내지 2배 큰 제2직경 간격으로 반복하여 배치된 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 위성 전원분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정 방법.In the method of setting LCL operation parameters for satellite power distribution,
A power supply unit that supplies power;
a power charging unit that charges power to the power supply unit; and
It includes a power distribution unit that distributes the power supplied from the power supply unit to a plurality of electronic equipment within the satellite,
The power distribution unit includes a LCL (Latching Current Limiter) circuit,
The LCL circuit unit includes a Field Effect Transistor (FET) element,
When the power supplied using the FET device is higher than the preset first load, the LCL circuit uses the power consumed by the FET device to limit current, which is the time for the internal contact temperature of the FET device to rise to the permitted temperature. It is arranged to cut off the power supplied after the delay time has passed,
The LCL circuit sets a transient current value based on a current parameter value preset to the normal current value of the load supplied to each of the plurality of electronic devices, and switches the FET element to a high resistance state when the transient current value is exceeded. And
The transient current value is set to a value of 70 to 90% of the maximum sustained drain current value of the FET device,
A control unit that controls the operation of the plurality of electronic devices within the satellite when distributing power to the satellite,
It includes a plurality of FET elements provided to correspond to each of the plurality of electronic devices, and the outer surface of each of the plurality of FET elements includes a Peltier element for cooling when excessive heat is generated,
When the control unit confirms a situation in which the power supplied after the current limit delay time has elapsed is confirmed, the control unit identifies the first electronic device among the plurality of electronic devices in which the transient current value continues to occur through the power distribution unit and transmits the satellite device to the satellite. Identify whether it is an essential component for the continuation of its activities, and
If the first electronic equipment belongs to a preset essential configuration, the control unit checks the amount of power charged through the solar cell panel provided in the satellite, and controls the cooling of the first FET element provided in response to the first electronic equipment. Power is supplied to the first Peltier element to absorb heat generated from the first FET element, so that power is continuously supplied to the first electronic equipment,
The first Peltier element includes a heat dissipation panel that receives heat by being in close contact with the surface of the first Peltier element to release the absorbed heat, and the outer surface of the heat dissipation panel is in contact with the space where the satellite is placed, and 20 to 20 A method of setting LCL operating parameters for satellite power distribution, characterized in that grooves with a first diameter of 40 micrometers are repeatedly arranged at second diameter intervals that are 1.5 to 2 times larger than the first diameter.
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| 임성빈 외 3인, 위성전원 분배를 위한 LCL 동작 파라미터 설정분석, 항공우주기술 제10권 제2호 56 ~ 64쪽, 2011 1부.* * |
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