[发明专利]太阳电池阵光照设备

说明书

技术领域

本发明涉及光源，特别是一种用于模拟空间光照环境的太阳电池阵光照设备。该设备主要用于模拟空间光照环境以检测卫星及其它航天航空器件、设备装载的大面积太阳电池阵各充电阵输出功率的正确性，以及各子阵之间连接的匹配性和负载工作输出的正确性等，是航天技术中重要的地面检测手段之一，也可用于检验诸如普通太阳电池阵发电效率等民用领域。

背景技术

太阳辐照条件模拟技术是研究模拟太阳光辐照特性的一门技术，其中包括不同大气质量条件下的太阳光谱特性、太阳总辐照度、太阳光准直角、辐照不均匀度和辐照不稳定度等。国内外已有的太阳电池阵光照设备，其光源多采用短弧氙灯、碘钨灯等光源来模拟不同的太阳辐照条件，但通常存在结构复杂、成本高或色温偏低等问题，而且，对于大面积辐照来说，在某种程度上这些光源的辐射效率、太阳常数都会受到一定的限制，不能满足测试要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，解决以下几个问题：

1、用优质掺杂石英管制备的管状连续氙灯作为光源，模拟外太空太阳辐射条件；

2、以多灯排列成灯的列阵，形成大面积、高照度、均匀照明条件；

3、采用无变压器、三相直接整流和脉宽调制方式构成的轻便型大功率高稳定驱动电源。

4、最后，提供一种太阳电池阵光照设备。该设备可以实现高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度的大面积、高照度、均匀照明，具有高稳定性、高可靠性和高安全性。

本发明技术解决方案如下：

一种太阳电池阵光照设备，其特点是包括：

①充分考虑、对比了管型尺寸、充气压、电极面型等对氙灯辐射效率、照明功率等的影响，选用了照明效果较好的粗短型灯管制备的连续氙灯。采用高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度的优质掺杂石英管制备的管状连续氙灯作光源，多根管状连续氙灯排列成灯阵；

②采用交流三相平衡的直接整流滤波、大功率半导体器件斩波和脉冲宽度调制的电源模块给所述的管状连续氙灯供电。

所述的管状连续氙灯是采用优质掺杂石英管制备的，阴极选用储备型耐高温材料做成梭镖形尖头，阳极以耐熔材料加工成带热隔离沟的形状。

所述的灯阵是由灯车组成的，该灯车的构成是：在垂直于底盘的立柱上挂设一灯具框架，在该灯具框架中排列多个灯具，每一个灯具内安设一根所述的管状连续氙灯，在所述的底盘上放置所述的电源模块，该电源模块与位于该灯车上的每一根管状连续氙灯实现电连接。

所述的灯车的灯具框架自上而下排成两列各N个灯具，其中N为大于或等于2的正整数，称为第一类灯车。

所述的灯车的灯具框架自上而下排成一列共N+1个灯具，其中N为大于或等于2的正整数，称为第二类灯车。

所述的立柱上设有多个钩座，所述的灯具框架挂在不同的钩座上，以改变灯具框架在垂直方向的位置。

所述的灯具在灯具框架内有调节丝杆，以调节灯具的俯仰角和水平转动角度。

所述的灯车底盘配有滚轮和支撑脚。

所述的电源模块是由多个下列电路构成的：

三相直接桥式整流电路输出直流的高压端和低压端分别接第一滤波电容的高压端和低压端，第一滤波电容的低压端接绝缘栅双晶体管的集电极，该绝缘栅双晶体管的发射极经第二滤波电容的低压端接所述的管状连续氙灯的一端，第一滤波电容的高压端经第二滤波电容的高压端、串联触发电路后接所述的管状连续氙灯的另一端，一霍尔元件套在所述的第二滤波电容和所述的串联触发电路之间的连线上，该霍尔元件的输出端连接振荡器脉宽控制电路的输入端，该振荡器脉宽控制电路的第二输出端接驱动电路的第二输入端，该振荡器脉宽控制电路的第一输出端经控制电路接所述的驱动电路的第一输入端，该驱动电路的输出端接所述的绝缘栅双晶体管的基极。

经试用表明，本发明的技术效果如下：

1、以优质掺杂石英管制备的高功率管状连续氙灯取代短弧氙灯、碘钨灯等光源作为太阳模拟光源，该光源具有高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度。

2、采用灯列阵和经计算模拟的互补照明，在数十平方米面积受照面上，照明不均匀度在10％左右。

3、使用处于正阻区氙灯及无变压器三相直接整流后加脉宽调制再滤波快速调整的方法，使万瓦级氙灯输出不稳定度达到±1％。

总之，本发明可以实现高负载强度、高辐射效率和辐射接近太阳表面色温度的大面积、高照度、均匀照明，具有高稳定性、高可靠性和高安全性

附图说明

图1是本发明连续氙灯的外形图

图2是本发明电源工作原理图