This dissertation proposes a new control method for solar array regulator (SAR) and a new converter integrating two bus voltage regulators for a satellite's high power density electrical power system. The new control method of SAR proposed in the first study is a direct energy transfer (DET) control that directly charges the battery from the solar array by keeping the buck converter switch of the SAR in the 'ON' state without switching operation. The proposed DET control reduces the conduction loss by eliminating the switching loss and reducing the peak value of the battery charging current. In addition, SAR's conventional controller, maximum power point tracking (MPPT) analog controller and three sensing inductors were removed, and the main inductors were redesigned to be smaller and lighter to reduce weight, volume, and cost. The new converter proposed in the second study is a converter that reduces the number of semiconductor devices by two by integrating a conventional buck converter and a two-switch forward converter. The proposed converter reduced the number of semiconductor devices to reduce weight, volume, and cost. Additionally, zero voltage switching (ZVS) of the switch is achieved to eliminate switching losses. As a result, the proposed DET control method and converter have the advantage of increasing power density in the satellite's electrical power systems.
본 학위논문에서는 인공위성의 고전력밀도 전력시스템을 위한 solar array regulator (SAR)의 새로운 제어 방법과 두개의 bus voltage regulator를 통합한 새로운 컨버터를 제안한다. 첫 번째 연구에서 제안하는 SAR의 새로운 제어 방법은 스위칭 동작 없이 SAR의 벅 컨버터 스위치를 ‘ON’상태로 유지하여 태양광 패널부터 배터리까지 직접적으로 충전하는 direct energy transfer (DET) 제어 방법이다. 제안하는 DET 제어를 통해 스위칭 손실을 제거하고 배터리 충전 전류 피크 값을 감소시켜 도통 손실을 줄였다. 추가적으로 SAR의 기존 제어기인 maximum power point tracking (MPPT) 아날로그 제어기와 센싱인덕터 3개를 제거하고 메인 인덕터들을 더 작고 가볍게 재설계 하여 무게, 부피, 단가를 줄였다. 두 번째 연구에서 제안하는 새로운 컨버터는 기존의 벅 컨버터와 투 스위치 포워드 컨버터를 통합하여 반도체 소자 수 2개를 줄인 컨버터이다. 제안하는 컨버터를 통해 반도체 소자 수를 줄여 무게, 부피, 단가를 줄였다. 추가적으로 스위치의 zero voltage switching (ZVS)를 달성하여 스위칭 손실을 제거하였다. 결과적으로 제안하는 DET 제어 방법과 컨버터는 인공위성 전력 시스템과 같은 어플리케이션에서 전력밀도를 상승시킬 수 있는 장점을 갖는다.
